第八章 腎臟的排泄

第二節 腎小球的濾過作用

目的要求

掌握:腎小球濾過的原理

教學重點

腎小球濾過的原理

教學難點

腎小球濾過的原理

教學過程

尿的生成過程包括以下三個方面

1.腎小球的濾過作用生成原尿。
2.腎小管和集合管的重吸收作用。
3.腎小管和集合管的分泌和排泄作用。

循環血液經過腎小球毛細血管時,血漿中的水和小分子溶質,包括少量分子量較小的血漿蛋白,經過濾過膜濾入腎小囊的囊腔而形成原尿的過程,稱為腎小球的濾過作用。用微穿刺法實驗證明,腎小球的濾過液就是血漿中的超濾液。

腎小球濾過率(glomerular filtration rate ,GFR):單位時間內(每分鐘)兩腎生成的超濾液量。
據測定,體表面積為1.73m2的個體,其腎小球濾過率為125ml/min左右。照此計算,兩側腎每一晝夜從腎小球濾出的血漿總量將高達180L。

一、濾過膜及其通透性

(一)通透性

1.機械屏障-濾孔

濾過膜由三層結構組成(圖);


①內層是毛細血管的內皮細胞。內皮細胞有上許多直徑50-100nm的小孔,稱為窗孔(fenestration),它可防止血細胞通過,但對血漿蛋白的濾過可能不起阻留作用。

②中間層是非細胞性的基膜,是濾過膜的主要濾過屏障。基膜是由水合凝膠(hydrated gel)構成的微纖維網結構,水和部分溶質可以通過微纖維網的網孔。有人把分離的基膜經特殊染色證明有4-8nm的多角形網孔。微纖維網孔的大小可能決定著分子大小不同的溶質何者可以濾過。

③外層是腎小囊的上皮細胞。上皮細胞具有足突,相互交錯的足突之間形成裂隙。裂隙上有一層濾過裂隙膜(filtration slit membrane),膜上有直徑4-14nm的孔它是濾過的最后一道屏障。通過內、中兩層的物質最后將經裂隙膜濾出,裂隙膜在超濾作用中也很重要。

2.電學屏障

濾過膜各層含有許多帶負電荷的物質,主要為糖蛋白。這些帶負電荷的物質排斥帶帶負電荷的血漿蛋白,限制它們的濾過。腎在病理情況下,濾過膜上帶負電荷的糖蛋白減少或消失,就會導致帶負電荷的血漿蛋白濾過量比正常時明顯增加,從而出現蛋白尿。

(二)濾過面積

人體兩側腎全部腎小球毛細血管總面積估計在1.5m2以上,這樣大的濾過面積有利于血漿的濾過。在正常情況下,人兩腎的全部腎小球濾過面積可以保持穩定。但是在急性腎小球腎炎時,由于腎小球毛細血管管腔變窄或完全阻塞,以致有濾過功能的腎小球數量減少,有效濾過面積也因而減少,導致腎小球濾過率降低,結果出現少尿(每晝夜尿量在100-500ml之間)以致無尿(每晝夜尿量不到100ml)。

二、有效濾過壓

腎小球濾過作用的動力是有效濾過壓。
腎小球有效濾過壓=(腎小球毛細血管壓+囊內液膠體滲透壓)-(血漿膠體滲透壓+腎小囊內壓)(圖)。由于腎小囊內的濾過液中蛋白質濃度較低,其膠體滲透壓可忽力略不計。因此,腎小球毛細血管血壓是濾出的唯一動力,而血漿膠滲透壓和囊內壓則是濾出的阻力。有效濾過壓=腎小球毛細血管壓-(血漿膠體滲透壓+腎小囊內壓)。皮質腎單位的入球小動脈粗而短,血流阻力較小;出球小動脈細而長,血流阻力較大。因此,腎小球毛細血管血壓較其它器官的毛細血管血壓高。用微穿刺法沒得腎小球毛細血管平均值為6.0kPa(45mmHg)(為主動脈平均壓的40%左右);用微穿法還發現,由腎小球毛血管的入球端到出球端,血壓下降不多,兩端的血壓幾乎相等。腎小囊內壓與近曲小管內壓力相近。囊內壓為1.3kPa(10mmHg)。據測定,在大鼠的腎小球毛細血管入球端的血漿膠體滲透壓約為3.3kPa(25mmHg)左右。


在入球端,有效濾過壓=6.0-(3.3+1.3)=1.4kPa。但腎小球毛細血管內的血漿膠體滲透壓不是固定不變的。在血液流經腎小球毛細血管時,由于不斷生成濾過液,血液中血漿蛋白濃度就會逐漸增加,血漿膠體滲透壓也隨之升高。因此,有效濾過壓也逐漸下降。當有效濾過壓下降到零時,就達到濾過平衡(filtration equilibrium),濾過便停止了(圖)。由此可見,不是腎小球毛細血管全段都有濾過作用,只有從入球小動脈端到濾過平衡這一段才有濾過作用。濾過平衡越靠近入球小動脈端,有效濾過的毛細血管長度就越短,有效濾過壓和面積就越小,腎小球濾過率就低。相反, 濾過平衡越靠近出球小動脈端,有效濾過的毛細血管長度越長,有效濾過壓和濾過面積就越大,腎小球濾過率就越高。如果達不到濾過平衡,全段毛細血管都有濾過作用(圖)。

三、影響腎小球濾過的因素

濾過膜的通透性和濾過面積的改變對腎小球濾過功能的影響前已述。下面進一步分析腎小球毛細血管血壓、血漿膠體滲透壓、囊內壓和腎血漿流量變化對腎小球濾過功能的影響。

(一)腎小球毛細血管血壓

全身動脈血壓如有改變,理應影響腎小球毛細血管的血壓。 由于腎血流量具有自身調節機制,動脈血壓變動于10.7?/24kPa(80-45mmHg)范圍內時,腎小球毛細血管血壓維持穩定,人而使腎小球濾過率基本保持不變(圖8-5)。但當動脈血壓降到10.7kPa(80mmHg)以下時,腎小球毛細血管將相應下降,于是有效濾過壓降低,腎小球濾過率也減少。當動脈血壓降到5.3-6.7kPa(40-50mmHg)以下時,腎小球濾過率將降低到零,因而無尿。在高血壓病晚期,入球小動脈由于硬化而縮小,腎小球毛細血管血壓可明顯降低,于是腎小球濾過率減少而導致少尿。

(二)囊內壓

在正常情況下,腎小囊內壓是比較穩定的。腎盂或輸尿管結石、腫瘤壓迫或其他原因引起的輸尿管阻塞,都可使腎盂內壓顯著升高。此時囊內壓也將升主,致使有效濾過壓降低,腎小球濾過率因此而減少。有些藥物如果濃度太高,可在腎小管液的酸性班干部 析出結晶;某些疾病時溶血過多,血紅蛋白過可堵塞腎小管,這些情況也會導致囊內壓升高而影響腎小球濾過。

(三)血漿膠體滲透壓

人體血漿膠滲透墳在正常情況下不會有很大變動。但若全身血漿蛋白的濃度明顯降低時,血漿膠體滲透壓也將降低。此時有效濾過壓將升高,腎小球濾過率也隨之增加。例如由靜脈快速注入生理鹽水時,腎小球濾過率將增加,其原因之一可能是血漿膠體滲透壓的降低。

(四)腎血漿流量

腎血漿流量對腎小球濾過率有很大影響,主要影響濾過平衡的位置。如果腎轎漿流量加大,腎小球毛細血管內血漿膠體滲透壓的上升速度減慢,濾過平衡就靠近出球小動脈端,有效濾過壓和濾過面積就增加,腎小球濾過率將隨之增加。如果腎血流量進一步增加,血漿膠體滲透壓上升速度就進一步減慢,腎小球毛細血管的全長都達不到濾過平衡,全長都有濾過,腎小球濾過率就進一步增加。相反,腎血漿流量減少時,血漿膠體滲透壓的上升速度加快,濾過平衡就靠近入球小動脈端,有效濾過壓和濾過面積就減少,腎小球濾過率將減少(圖8-8)。在嚴重缺氧、中毒性休克等病理情況下,由于交感神經興奮,腎血流量和腎血漿流量將顯著減少,腎小球濾過率也因而顯著減少。

課后小結

腎小球的濾過取決于腎小球濾過膜的面積、通透性及有效濾過壓。濾過的特點是濾過量大,濾過是無選擇的。

課后練習

哪些因素可影響腎小球的濾過?

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