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第三节 肾小管与集合管的转运功能. 一 概 述. 肾小管与集合管的转运功能是指其 分 泌 和 重吸收 作用。. 分 泌 : 指小管上皮细胞将自身代谢产物排入管腔的过程。. 重吸收 : 指小管上皮细胞将原尿中某些成分重新摄回 血液的过程。. 重吸收和分泌的证据 : ①比较下表原尿与终尿中成分的质和量可见: 蛋白质、葡萄糖 原尿中有→终尿中无 (= 重吸收 ) ; 肌酐、氨 原尿中微量→终尿中大量 (= 分泌 ) 。. 血浆、原尿和终尿主要成分比较 (g/L) 成 分 血浆 原尿 终尿 浓缩倍数
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第三节 肾小管与集合管的转运功能 一 概 述 肾小管与集合管的转运功能是指其分 泌和重吸收作用。 分 泌:指小管上皮细胞将自身代谢产物排入管腔的过程。 重吸收:指小管上皮细胞将原尿中某些成分重新摄回 血液的过程。
重吸收和分泌的证据: ①比较下表原尿与终尿中成分的质和量可见: 蛋白质、葡萄糖原尿中有→终尿中无(=重吸收); 肌酐、氨原尿中微量→终尿中大量(=分泌)。 血浆、原尿和终尿主要成分比较(g/L) 成 分 血浆 原尿 终尿 浓缩倍数 水 900 980 960 1.1 蛋白质 80 微量 0 - 葡萄糖 1 1 0 - Na+ 3.3 3.3 3.5 1.1 Cl- 3.7 3.7 6.0 1.6 K+ 0.2 0.2 1.5 7.5 尿酸 0.02 0.02 0.5 25.0 尿素 0.3 0.3 20.0 67.0 肌酐 0.01 0.01 1.5 150.0 氨 0.001 0.001 0.4 400.0 ②比较原尿与终尿量: 原尿量=125ml/min×60 ×24=180L/d 终尿量 =1-2L/d (=重吸收)
重吸收的方式 方式 被动: Passive reabsorption 单纯扩散、渗透、易化扩散、溶剂拖曳(溶质随水分子一起转运) 主动: Passive reabsorption 原发主动转运(H+泵、 Na+ - K+泵、钙泵等) 继发主动转运(Na+ -葡萄糖、 Na+ -氨基酸、 K+-Na+-2Cl- 、同向 转 运;Na+ - H+ 、 Na+ - K+逆向转运) 途径 跨细胞转运途径 细胞旁转运途径 如水分子和部分Na+、2Cl- 的重吸收。 肾小管各段对物质的转运水平: 近端小管约重吸收67%的Na+ 、 2Cl-、 K+、和水,85%的HCO3-、全 部的GS、AA、分泌H+ 。约有20%的Na+ 、 2Cl-、 K+等物质在髓襻被 重吸收。远曲小管,结合管重吸收约12%的Na+ 、 2Cl-,分泌不同量的K+、 H+,管重吸收不同量的水。
一、近端小管中的物质转运 (一)Na+的重吸收 1.Na+重吸收机制: ⑴前半段:主动过程。 ①管腔膜:Ⅰ.Na+分别与葡萄糖、氨基酸、HCO3-、PO43-、等同向偶联转运; Ⅱ. Na+与H+逆向偶联转运。 ②管周膜:Na+-K+泵。主动2/3 X X ⑵后半段:被动过程。 ①Cl-顺浓度差经紧密连接处重吸收→管两侧电位差→Na+顺电位差经紧密连接处重吸收。被动1/3②Na+与H+逆向偶联转运。
(二)Cl-的重吸收 机制: ⑴由于Na+、葡萄糖、氨基酸等物质已在近曲小管的前半段主动重吸收→后半段的管内外Cl-的浓度差↑(高20~40%)→Cl-顺浓度差经紧密连接处(称细胞旁路途径)进入细胞间隙。 ⑵ Cl- -HCO3-同向交换体 ●特点:被动重吸收;先于Cl-被重吸收 伴随Na+与H+逆向偶联转运。 K+ Cl- Cl- HCO3
(三)H2O的重吸收 ●重吸收机制:被动过程(渗透作用)。 ●重吸收途径:①细胞旁路途径; ②跨细胞旁路途径。 ●重吸收特点: ①类同Na+,具球-管平衡现象,即重吸收量始终为滤过量的65~70%(后述)。 ②重吸收量不随机体的需要而被调节,故近曲小管水的重吸收量对终尿量的影响不大,而终尿量主要取决于远曲小管和集合管对水的重吸收量。
(四)HCO3-的重吸收与H+的分泌 1.重吸收的机制:被动过程。 2.重吸收的特点: ⑴不是以HCO3-的形式而是以CO2的形式重吸收的; ⑵HCO3-的重吸收优先于Cl-的重吸收; ⑶HCO3-的重吸收与Na+-H+逆向交换或H+泵呈正相关(H+分泌↑→重吸收HCO3-↑)。 (碳酸酐酶的抑制剂为乙酰唑氨) H+泵
(五)K+的重吸收 原尿中的K+绝大部分(≈70%)在近端小管被重吸收入血,终尿中的K+主要是由远曲小管和集合管分泌的。 K+重吸收的机制:主动过程(尚不清楚)。 ∵[K+]管内∶ [K+]管外=1∶40 (4mol/L) (150mol/L) ∴是逆浓度差进行的,故认为是主动的。
(六)葡萄糖的重吸收 1.重吸收部位:仅限于近曲小管(尤其前半段)。 2.重吸收机制:继发性主动转运。 ⑴管腔膜: 葡萄糖与Na+依赖载体的同向偶联转运入细胞内。 ⑵管周膜: 葡萄糖顺浓度差经载体易化扩散进入细胞间隙(单一转运)。 Na+被管周膜Na+泵泵出→[Na+]i↓→为管腔膜葡萄糖协同转运提供动力。 因此,将管周膜Na+泵的活动称原发主动;将葡萄糖在管腔膜的协同转运称继发主动。
3.葡萄糖重吸收的特点: 具有一定的限度(可能与协同转运载体的数目有限有关)。 ▲肾糖阈:尿中刚刚出现糖时的血糖浓度(或不出现尿糖的最高血糖浓度)。 正常值:血糖为180mg/100ml 180mg/100ml ▲葡萄糖最大转运率(TMG):当全部肾小管对葡萄糖的吸收能力都达到极限,尿中的糖量与滤出的增多量相等时的血糖浓度。 正常值:成人男性为血糖为375mg/100ml, 成人女性为血糖为300mg/100ml。
(七)其它物质的重吸收和分泌 1.氨基酸的重吸收同葡萄糖。 微量蛋白质通过肾小管上皮细胞的吞饮作用被重吸收。 2.HPO42-、SO42-是与Na+同向转运重吸收的。 3.进入体内的某些物质如青霉素、酚红和大多数利尿药等,由于与血浆蛋白结合而不能通过肾小球滤过,均在近曲小管被主动分泌。
二、髓袢中的物质转运 特点:水盐重吸收相分离 ●髓袢降支细段: 对尿素、Na+不通透; 对水高度通透:水经水通道以渗透方式重吸收→渗透压渐↑。 ●髓袢升支细段: 对水不通透; 对尿素中等通透; 对Na+高度通透:顺浓度差被动重吸收→渗透压渐↓。 ●髓袢升支粗段: 对水、尿素不通透; 对Na+通透性低; 但能以Na+∶2Cl-∶K+同向转运体方式的继发主动转运。
Na+ 2Cl- ●同向转运体模式: 管腔膜上有Na+:2Cl-:K+同向转运体→Na+(抑制剂为呋喃苯氨酸). 进入细胞内的:Na+由管周膜Na+泵泵出,Cl-经管周膜Cl-通道、K+经管腔膜K+通道顺浓度梯度易化扩散出细胞。 (证据:1.管腔为正电位10MV, Cl- 为被动转运2.不含K+正电位消失, Cl-的重吸收抑制。3.应用Na+泵抑制剂哇巴因后Cl-的转运受阻。) K+ Na+、钙 K+ Na+ K+ K+ 2Cl- 2Cl-
三、远曲小管和集合管的物质转运 Na+ Na+ K+ K+ Cl- (一)远曲小管和集合管的重吸收 1.Na+的重吸收 ⑴重吸收的机制:是主动重吸收过程。 ①远曲小管初段:Na+在管腔膜由Na+-Cl-同向转运进入细胞 内,然后在管周膜由Na+泵泵出细胞而被重吸收。Na+-Cl-的同向转运可被噻嗪类(thiazide)利尿剂所抑制。 Na+ Na+ K+ Cl- ②远曲小管后段和集合管:主细胞吸收Na+、 Cl-、水及泌K+ 。闰细胞泌H+。Na+在管腔膜主要通过Na+通道进入细胞内,然后在管周膜由Na+泵泵出细胞而被重吸收。管腔膜的Na+通道可被氨氯吡咪(amiloride)抑制。
2.水的重吸收 ⑴机制: ①远曲小管初段:同髓袢升支一样,对水仍不通透。 ②远曲小管后段和集合管:管腔膜有ADH调控的水通道(当ADH作用时,水通道便从胞浆镶嵌到管腔膜上),调节水的重吸收。 ⑵特点: ①重吸收量根据机体的需要而被调节; ②重吸收量对终尿量的影响很大。
(二)肾小管和集合管的分泌 Na+ Na+ K+ K+ Cl- 1. K+的分泌Excretion of potassium部位:远曲小管末段和集合管的主细胞⑴K+分泌动力: A.是Na+的浓度差 ①[K+]管内<[K+]管外 B.管腔膜Na+重吸收→管外为正 10MV管内为负的电位差 C.管腔膜Na+重吸收促进了泵的活性
⑵K+分泌特点: ①泌K+与泌H+呈负相关。 ∵ Na+-K+交换与Na+-H+交换具有竟争抑制。 酸中毒:Na+-H+↑,Na+-K+↓→泌K+↓→高血钾症 高血钾症:Na+-K+↑,Na+-H+↓→泌H+↓→酸中毒 ②多吃多排、少吃少排、不吃也排。 ∴当大量使用利尿药时,应注意适当补钾,以防止低血钾症的发生。
2.H+的分泌 ⑴H+分泌机制: 闰细胞是主动分泌。 ∵①Na+-H+交换 ②H+泵 HCO3- NH3 HPO42+ H+ Na+ CO2 NH4+可滴定碱 H2PO4-可滴定酸 H+ ⑵H+分泌特点: ①泌H+与重吸收HCO3-、Na+呈正相关 =泌H+助碱贮(∵泌H+→促HCO3-重吸收→排酸保碱)。 ②泌H+与泌K+呈负相关(∵竞争抑制)。 ③泌H+是有限度的:当小管液pH值<4.5时,泌H+则停止。
3. NH4+的分泌Aminonia secretion部位:肾小管和集合管(除髓袢细段外)机制:谷氨酰胺→NH3(小管液)→NH3+ H+→NH4+→NH4Cl作用:排 H+↑,NaHCO3重吸收↑, 维持酸碱平衡 NH3 H++NH3 NH4+
NH3分泌特点: ①泌NH3与泌H+呈正相关:即泌NH3促进H+-Na+交换,促进排酸保碱,调节机体酸碱平衡。 ②NH3扩散的量决定于管腔液与管周液的pH值:管腔液pH值较低时,NH3较易扩散。 ③正常时NH3只在远曲小管和集合管分泌;酸中毒时,近曲小管也分泌。
肾小管和集合管物质重吸收的总结 一、Na+重吸收
肾小管和集合管物质重吸收的总结 二、H2O重吸收 近曲小管水的重吸收量对终尿量的影响不大,而终尿量主要取决于远曲小管和集合管对水的重吸收量。