生理學(xué):第五節(jié)　腎尿生成的調(diào)節(jié)

尿的生成有賴于腎小球的濾過作用和腎小管、集合管的重吸收和分泌作用。因此，機(jī)體對(duì)尿的生成的調(diào)節(jié)也就是通過對(duì)濾過作用和重吸收、分泌作用的調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)的。腎小球?yàn)V過作用的調(diào)節(jié)在前文已述，本節(jié)主要論述腎小管和集合管重吸收和分泌的調(diào)節(jié)。腎小管和集合管功能的調(diào)節(jié)包括腎內(nèi)自身調(diào)節(jié)和神經(jīng)、體液調(diào)節(jié)。

一、腎內(nèi)自身調(diào)節(jié)

腎內(nèi)自身調(diào)節(jié)包括小管液中溶質(zhì)濃度的影響、球-管平衡和管-球反饋等。

（一)小管液中溶質(zhì)的濃度

小管液中溶質(zhì)所呈現(xiàn)的滲透壓，是對(duì)抗腎小管重吸收水分的力量。如果小管液溶質(zhì)濃度很高，滲透壓很大，就會(huì)妨礙腎小管特別是近球小管對(duì)水的重吸收，小管液中的Na⁺被稀釋而濃度下降，小管液中與細(xì)胞內(nèi)的Na⁺濃度差變小，Na⁺重吸收減少，因此，不僅尿量增多，NaCI排出也增多。例如糖尿病患者的多尿，就是由于小管液中葡萄糖含量增多，腎小管不能將葡萄糖完全重吸收回血，小管液滲透壓因而增高，結(jié)果妨礙了水和NaCI的重吸收所造成的。臨床上有時(shí)給病人使用腎小球?yàn)V過而又不被腎小管重吸收的物質(zhì)，如甘露醇等，利用它來提高小管液中溶質(zhì)的濃度，借以達(dá)到利尿和消除水腫的目的。這種利尿方式稱為滲透性利尿。

（二)球-管平衡

近球小管對(duì)溶質(zhì)和水的重吸收量不是固定不變的，而是隨腎小于濾過率的變動(dòng)而發(fā)生變化。腎小球?yàn)V過率增大，濾液中的Na⁺和水的總含量增加。近球小管對(duì)Na⁺和水的重吸收率也提高；反之，腎小球?yàn)V過率減小，濾液中的Na⁺和水的總含量也減少，近球小管的Na⁺的水的重吸收率也相應(yīng)地降低。實(shí)驗(yàn)說明，不論腎小于濾過率或增或減，近球小管是定比重吸收（constant fraction reabsorption)的，即近球小管的重吸收率始終占腎小球?yàn)V過率的65%-70%左右（即重吸收百分率為65%-70%)。這種現(xiàn)象稱為于-管平衡（glomerulotubular balance)。球管平衡的生理意義在于使尿中排出的溶質(zhì)和水不致因腎小管濾過率的增減而出現(xiàn)大幅度的變動(dòng)。例如，在正常情況下，腎小球?yàn)V過率為125ml/min，近球小管的重吸收率為87.5ml/min（占70%)。流到腎小管遠(yuǎn)側(cè)部分的量為37.5ml/min。如果濾過率增加到150ml/min，則近球小管的重吸收率變?yōu)?05ml/min（仍占70%)，而流到腎小管遠(yuǎn)側(cè)部分的量為45ml/min。這幾個(gè)數(shù)字表明，此時(shí)濾過率雖然增加了25ml/min，但流到腎小管遠(yuǎn)見側(cè)部分的量僅增加7.5ml/min。而且在這種情況下，遠(yuǎn)側(cè)部分的重吸收也有增加，因此尿量的變化是不大的。同樣，濾過率減少到100ml/min，近球小管的重吸收率為70ml/min（仍占70%)，流到腎小管遠(yuǎn)側(cè)部分的量為30ml/min。此時(shí)的濾過率雖然減少了25ml/min，但流到腎小管遠(yuǎn)側(cè)部分的量僅減少了7.5ml/min；而且在這種情況下遠(yuǎn)側(cè)部分的重吸收也要減少，因此尿量的變化仍然不大。近球小管對(duì)Na⁺也是定比重吸收，即重吸收量為濾過量的65%-70%。如果近球小管對(duì)Na⁺重吸收的總量是固定不變的話，根據(jù)測算，腎小球?yàn)V過率僅增加2ml/min，Na⁺的排出量就會(huì)比原來的增加約2倍；腎小球?yàn)V過率減少2ml/min，尿中就不含Na⁺，可見球管平衡具有重要的生理意義。

定比重吸收的機(jī)制與管周毛細(xì)血管血壓和膠體滲透壓改變有關(guān)。比如，在腎血流量不變的前提下，當(dāng)腎小球?yàn)V過率增加時(shí)，進(jìn)入近球小管旁毛細(xì)血管的血液量就會(huì)減少，，血漿蛋白的濃度相對(duì)地增高，此時(shí)毛細(xì)血管內(nèi)血壓下降而膠體滲透壓升高。在這種情況下，小管旁組織間液就加速進(jìn)入毛細(xì)血管，組織間液內(nèi)靜水壓因之下降，組織間液內(nèi)靜水壓下降使得小管細(xì)胞間隙內(nèi)的Na⁺和水加速通過基膜而進(jìn)入小管旁的組織間隙；并且通過緊密連接回流至腎小管腔內(nèi)的回漏量因此而減少，最后導(dǎo)致Na⁺和水重吸收量增加。這樣，重吸收仍可達(dá)到腎小球?yàn)V過率的65%-70%。腎小球?yàn)V過率如果減少，便發(fā)生相反的變化，重吸收百分率仍能保持65%-70%。

球-管平衡在某些情況下可能被打亂。例如，滲透性利尿時(shí)，近球小管重吸收率減少，而腎小球?yàn)V過率不受影響，這時(shí)重吸收百分率就會(huì)小于65%-70%，尿量和尿中的NaCI排出量明顯增多。

目前認(rèn)為球-管平衡障礙與臨床上見到的某些水腫的形成機(jī)制有關(guān)。例如在充血性心力衰竭時(shí)，腎灌注壓和血流量可明顯下降。但由于出球小動(dòng)脈發(fā)生代償性收縮，所以腎小球?yàn)V過率仍能保持水平。因此濾過分?jǐn)?shù)將變大。此時(shí)近球小管旁毛細(xì)血管血壓下降而血漿膠體滲透壓增高。如上所述，這將導(dǎo)致Na⁺和水的重吸收增加，重吸收百分率將超過65%-70%。于是因體體內(nèi)鈉鹽潴留和細(xì)胞外液量增多而發(fā)生水腫。

（三)管-球反饋

管-球反饋是腎血流量和腎小球?yàn)V過率自身調(diào)節(jié)的重要機(jī)制之一。當(dāng)腎血流量和腎小球?yàn)V過率增加時(shí)，到達(dá)遠(yuǎn)曲小管致密斑的小管液的流量增加，致密班發(fā)生信息，使腎血流量和腎小球?yàn)V過率恢復(fù)至正常。相反，腎血流量和腎小球?yàn)V過率減少時(shí)，流經(jīng)致密斑的小管液流量就下降，致密斑發(fā)生信息，使腎血流量和腎小球?yàn)V過率增加至正常水平。這種小管液流量變化影響腎血流量和腎小球?yàn)V過率的現(xiàn)象稱為管-球反饋（tubuloglomerular feed back)。有人認(rèn)為致密斑主要感受小管液中的NaCI含量改變而不是小管液的流量。一般來說，腎小管液流量與NaCI含量成正比。致密斑發(fā)在管-球環(huán)節(jié)中起重要的傳感器（sensor)作用。致密斑與入球小動(dòng)脈和出球小動(dòng)脈相鄰。致密斑發(fā)出的信息通過某種途徑影響入球小動(dòng)脈的口徑，從而影響腎血流量和腎小球?yàn)V過率。當(dāng)腎血流量增加時(shí)，腎小球?yàn)V過率也增加，流經(jīng)遠(yuǎn)曲小管的小管液量也增加，致密斑部位NaCI含量升高，致密斑發(fā)出信息刺激顆粒細(xì)胞釋放腎素，導(dǎo)致局部生成血管緊張素Ⅱ，血管緊張素Ⅱ引起入球小動(dòng)脈收縮，口徑縮小，阻力增加，從而使腎血流量和腎小球?yàn)V過率恢復(fù)至原來水平。相反，當(dāng)腎血流量減少時(shí)，腎小球?yàn)V過率下降，流經(jīng)遠(yuǎn)曲小管的小管液流量減少，顆粒細(xì)胞釋放腎素減少，血管緊張至少Ⅱ生成減少，入球小動(dòng)脈收縮變?nèi)�，口徑變粗，阻力減少，腎血流量恢復(fù)至原有水平。此外，腎內(nèi)產(chǎn)生的前列腺素、腺苷和兒茶酚胺等也參與管-球反饋。

二、神經(jīng)和體液調(diào)節(jié)

（一)交感神經(jīng)系統(tǒng)

腎交感神經(jīng)興奮通過下列作用影響尿生成：①入球小動(dòng)脈和出球小動(dòng)脈收縮，而前者gydjdsj.org.cn/pharm/血管收縮比后者更明顯，因此，腎小球毛細(xì)血管的血漿流量減少和腎小球毛細(xì)血管的血壓下降，腎小球的有效濾過壓下降，腎小球?yàn)V過率減少；②刺激近球小體中的顆粒細(xì)胞釋放腎素，導(dǎo)致循環(huán)中的血管緊張素Ⅱ和醛固酮含量增加，增加腎小管對(duì)NaCI和水的重吸收；③增加近球小管和髓袢皮皮細(xì)胞重吸收Na⁺、CI^-和水。微穿刺表明，低頻率低強(qiáng)度電刺激腎交感神經(jīng)，在不改變腎小球?yàn)V過率的情況下，可增加近球小管和髓袢對(duì)Na⁺、CI^-和水的重吸收。這種作用可被α₁腎上腺素受體拮抗劑所阻斷。這些結(jié)果表明，腎交感神經(jīng)興奮時(shí)其末稍釋放去甲腎上腺素。作用于近球小管和髓袢細(xì)胞膜上的α₁腎上腺素能受體，增加Na⁺、CI^-和水的重吸收。抑制腎交感神經(jīng)活動(dòng)則有相反的作用。

（二)抗利尿激素

抗利尿激素（antidiuretic hormone,ADH)又稱血管升壓素(vasopressin,AVP)，是由9個(gè)氨基酸殘基組成的小肽，它是下丘腦的視上核和室旁核的神經(jīng)元分泌的一種激素。它在細(xì)胞體中合成，經(jīng)下丘腦-垂體束被運(yùn)輸?shù)缴窠?jīng)垂體然后釋放出來。它的作用主要是提高遠(yuǎn)曲小管和集合管上皮細(xì)胞對(duì)水的通透性，從而增加水的重吸收，使尿液濃縮，尿量減少（抗利尿)。此外，抗利尿激素也能增加髓袢升支粗段對(duì)NaCI的主動(dòng)重吸收和內(nèi)髓部集合管對(duì)尿素的通透性，從而增加髓質(zhì)組織間液的溶質(zhì)濃度，提高髓質(zhì)組織間液的滲透濃度，有利于尿注濃縮（見尿液濃縮和稀釋)。

抗利尿激素與遠(yuǎn)曲小管和集合管上皮細(xì)胞管周膜上的V₂受體結(jié)合后，激活膜內(nèi)的腺甘酸化酶，使上皮細(xì)胞中cAMP的生成增加；cAMP生成增加激活上皮細(xì)胞中的蛋白激酶，蛋白激酶的激活，使位于管腔膜附近的含有水通道的小泡鑲嵌在管腔膜上，增加管腔膜上的水通道，從而增加水的通透性。當(dāng)抗利尿激素缺乏時(shí)，管腔膜上的水通道可在細(xì)胞膜的衣被凹陷處集中，后者形成吞飲小泡進(jìn)入胞漿，稱為內(nèi)移(internalization)。因此，管腔膜上的水通道消失，對(duì)水就不通透。這咱含水通道的小泡鑲嵌在管腔膜或從管腔膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，就可調(diào)節(jié)管腔內(nèi)膜對(duì)水的通透性（圖8-19)�；鶄�(cè)膜則對(duì)水可自由通過，因此，水通過管腔膜進(jìn)入細(xì)胞后自由通過基側(cè)膜進(jìn)入毛細(xì)血管而被重吸收。

圖8-19 抗利尿激素的作用機(jī)制示意圖

調(diào)節(jié)抗利尿激素的主要因素是血漿晶體滲透壓和循環(huán)血量、動(dòng)脈血壓。血漿晶體滲透壓的改變可明顯影響抗利尿激素的分泌。大量發(fā)汗。嚴(yán)重嘔吐或腹瀉等情況使機(jī)體失水時(shí)，血漿晶體滲透壓升高，可引起抗利尿激素分泌增多，使腎對(duì)水的重吸收活動(dòng)明顯增強(qiáng)，導(dǎo)致尿液濃縮和尿量減少。相反，大量飲清水后，尿液被稀釋，尿量增加，從而使機(jī)體內(nèi)多余的水排出體外。例如，正常人一次飲用100ml清水后，約過半小時(shí)，尿量就開始增加，到第一小時(shí)末，尿量可達(dá)最高值；隨后尿量減少，2-3小時(shí)后尿量恢復(fù)到原來水平。如果飲用的是等滲鹽水（0.9NaCI溶液)，則排尿量不出現(xiàn)飲清水后那樣的變化（圖8-20)。這種大量飲用清水后引起尿量增多的現(xiàn)象，稱為水利尿，它是臨床上用來檢測腎稀釋能力的一種常用的試驗(yàn)。循環(huán)血量的改變，能反射性地影響抗利尿激素的釋放。血量過多時(shí)，左心房被擴(kuò)張，刺激了容量感受器，傳入沖動(dòng)經(jīng)迷走神經(jīng)傳入中樞，抑制了下丘腦-垂體后葉系統(tǒng)釋放抗利尿激素，從而引起利尿，由于排出了過剩的水分，正常血量因而得到恢復(fù)。血量減少時(shí)，發(fā)生相反的變化。動(dòng)脈血壓升高，刺激頸動(dòng)脈竇壓力感受器，可反射性地抑制抗利尿激素的釋放。此外，心房尿鈉肽可抑制抗利尿激素分泌，血管緊張素Ⅱ則可刺激其分泌。

圖8-20一次飲一升清水（實(shí)線)和飲一升等滲鹽水

（0.9NaCI溶液)（虛線)后的利尿率箭頭表示飲水時(shí)間

（三)腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)

腎素主要是由近球小體中的顆粒細(xì)胞分泌的。它是一種蛋白水解酶，能催化血漿中的血管緊張素原使之生成血管緊張素壹I(十肽)。血液和組織中，特別是肺組織中有血管緊張素轉(zhuǎn)換酶，轉(zhuǎn)換酶可使血管緊張素I降解，生成血管緊張素Ⅱ（八肽)。血管緊張素Ⅱ可刺激腎上腺皮質(zhì)球狀帶合成和分泌醛固酮。

腎素的分泌受多方面因素的調(diào)節(jié)。目前認(rèn)為，腎內(nèi)有兩種感受器與腎素分泌的調(diào)節(jié)有關(guān)。一是入球小動(dòng)脈處的牽張感受器，另一是致密斑感受器。當(dāng)動(dòng)脈血壓下降，循環(huán)轎量減少時(shí)，腎內(nèi)入球小動(dòng)脈的壓力也下降，血流量減少，于是對(duì)小動(dòng)脈壁的牽張刺激減弱，這便激活了牽張感受器，腎素釋放量因此而增加；同時(shí)，由于入球小動(dòng)脈的壓力降低和血流量減少，于是激活了致密斑感受器，腎素釋放量也可增加。據(jù)推想，在近球小體的顆粒細(xì)胞和致密斑之間有一種特殊的聯(lián)系。當(dāng)兩者接觸增加時(shí)，腎素分泌便減少，而兩者接觸減少時(shí)，則腎素分泌增加。入球小動(dòng)脈的壓力下降，血流量減少時(shí)，血管口徑縮小，于是顆粒細(xì)胞和致密班的接觸減少，此時(shí)腎素分泌增加；當(dāng)致密斑處Na⁺量和小管液量減少時(shí)，腎小管口徑縮小，兩者的接觸減少，腎素分泌增加。但這種推想尚缺乏實(shí)驗(yàn)證據(jù)。此外，顆粒細(xì)胞受交感神經(jīng)支配，腎交感神經(jīng)興奮時(shí)（如循環(huán)血量減少)能引致腎素的釋放量增加。腎上腺素和去甲腎上腺素也可直接刺激顆粒細(xì)胞，促使腎素釋放增加。

1.血管緊張素Ⅱ?qū)δ蛏�成的調(diào)節(jié)包括：①刺激醛固酮的合成和分泌；醛固酮可調(diào)節(jié)遠(yuǎn)曲小管和集合管上皮細(xì)胞的Na⁺和K⁺轉(zhuǎn)運(yùn)；②可直接刺激近球小管對(duì)NaCI的重吸收，使尿中排出的NaCI減少；③刺激垂體后葉釋放抗利尿激素，因而增加遠(yuǎn)曲小管和集合管對(duì)水的重吸收，使尿量減少。

2． 醛固酮對(duì)尿生成的調(diào)節(jié)醛固酮是腎上腺皮質(zhì)球狀帶分泌的一種激素。它對(duì)腎的作用是促進(jìn)遠(yuǎn)曲小管和集合管的主細(xì)胞重吸收Na⁺，同時(shí)促進(jìn)K⁺的排出，所以醛固酮有保Na⁺排K⁺作用。

醛固酮進(jìn)入遠(yuǎn)曲小管和集合管的上皮細(xì)胞后，與胞漿受體結(jié)合，形成激素-受體復(fù)合物；后者通過核膜，與核中的DNA特異性結(jié)合位點(diǎn)相互作用，調(diào)節(jié)特異性mRNA轉(zhuǎn)錄，最后合成多種的醛固酮誘導(dǎo)蛋白（aldosterone-induced protein)。醛固酮誘導(dǎo)蛋白可能是：①管腔膜的Na⁺通道蛋白，從而增加管腔的Na⁺通道數(shù)量；②線粒體中合成的ATP的酶，增加ATP的生成，為上皮細(xì)胞活動(dòng)（Na⁺泵)提供更多的能量；③基側(cè)膜的Na⁺泵，增加Na⁺泵的活性，促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)的Na⁺泵回血液和K⁺進(jìn)入細(xì)胞，提高細(xì)胞內(nèi)的K⁺濃度，有利于K⁺分泌（圖8-21)；由于Na⁺重吸收增加，造成了小管腔內(nèi)的負(fù)電位，有利于K⁺的分泌和CI^-的重吸收。結(jié)果，在醛固酮的作用下，遠(yuǎn)曲小管和集合管對(duì)Na⁺和集合管對(duì)Na⁺的重吸收增強(qiáng)的同時(shí)，CI^-和水的重吸收增加，導(dǎo)致細(xì)胞外液量增多；K⁺的分泌量增加。

圖8-21 醛固酮作用機(jī)制的示意圖

醛固酮的分泌除了受血管緊張素調(diào)節(jié)外，血K⁺濃度升高和血Na⁺濃度降低，可直接刺激腎上腺皮質(zhì)球狀帶增加醛固酮的分泌，導(dǎo)致保Na⁺排K⁺，從而維持了血K⁺和血Na⁺濃度的平衡；反之，血K⁺濃度降低，或血Na⁺濃度升高，則醛固酮分泌減少。醛固酮的分泌對(duì)血K⁺濃度升高十分敏感，血K⁺僅增加0.5-1.0mmol/L就能引起醛固酮分泌。而血Na⁺濃度必須降低很多才能引起同樣的反應(yīng)。

（四)心房利尿鈉肽

心房利尿鈉肽（atrial natriuretic pepitde,ANP)是心房肌合成的激素。循環(huán)中的心房利尿鈉肽是由28個(gè)氨基酸殘基組成的。它有明顯的促進(jìn)NaCI和水的排出作用。其作用機(jī)制可能包括：①抑制集合管對(duì)NaCI的重吸收。心房利尿鈉肽與集合管上皮細(xì)胞基側(cè)膜上的心房利尿鈉肽受體結(jié)合，激活了鳥苷酸化酶，造成細(xì)胞內(nèi)cGMP含量增加，后者使管腔膜上的Na⁺通道關(guān)閉，抑制Na^{www.med126.com+}重吸收，增加NaCI的排出；②使出球小動(dòng)脈、尤其是入球小動(dòng)脈舒張，增加腎血漿流量和腎小球?yàn)V過率③抑制腎素的分泌；④抑制醛固酮的分泌；⑤抑制抗利尿激素的分泌。