神经调节
- 神经:交感神经
- 递质:去甲肾上腺素
- 支配:肾交感神经在肾脏内不仅支配肾血管,还支配肾小管上皮细胞和球旁细胞,对肾小管的支配以近端小管、髓袢升支粗段和远端小管为主。
- 肾血管(入球前,控制肾血流量):
- 与肾脏血管平滑肌 α 受体相结合,引起肾血管收缩,减少肾血流量;
- 由于入球小动脉比出球小动脉收缩更明显,肾小球毛细血管静水压下降,。
- 球旁细胞(入球后,控制肾素的释放):通过激活 β 受体,使球旁器的球旁细胞释放肾素,通过 RAAS 系统,增加肾小管对水和 NaCl 的重吸收,使尿量减少(使血压升高)。
- 肾小管:(滤过后,调节重吸收)与 α1-肾上腺素能受体结合,刺激近端小管和髓袢(主要是近端小管)对 Na+,Cl- 和水的重吸收。这一效应可被 α1-肾上腺素能受体拮抗剂哌唑嗪所阻断。
- 肾血管(入球前,控制肾血流量):
- 影响交感神经活动的因素:
- 循环血量:通过心肺感受器反射
- 动脉血压:通过压力感受器反射
- 应激状态
体液调节
抗利尿激素ADH血管升压素VP精氨酸加压素AVP
抗利尿激素由位于下丘脑视上核和室旁核的神经内分泌细胞所合成。
抗利尿激素的作用机制
抗利尿激素的受体有两种:
- V1 受体分布于血管平滑肌,激活后可引起平滑肌收缩,血流阻力增大,血压升高(但不经常性调节血压)。
- V2 受体主要分布在肾集合管主细胞基底侧膜,属于 G 蛋白耦联受体,激活后增加水的重吸收,浓缩尿液。
- 短期调节:抗利尿激素与肾脏主细胞基底侧膜 V2 受体结合,促使细胞内含有 AQP2 的翍泡转移并镶嵌到细胞的顶端膜。
- 长期调节:促进 AQP2 基因的转录及蛋白的合成。
调节抗利尿激素释放的因素
- 血浆晶体渗透压(最重要):
- 渗透感受器:
- 位于下丘脑前部室周器。
- 对 Na+ 和 Cl- 形成的渗透压变化最敏感,而对葡萄糖和尿素的敏感性较弱。
- 当血浆晶体渗透压升高 1%–2% 时,即可引起 ADH 分泌增加。
- 举例:
- 大量出汗(汗液为低渗液)、严重腹泻、呕吐、高热等导致机体失水多于溶质的丢失,血浆晶体渗透压升高,促进神经垂体释放抗利尿激素,使水的重吸收增多、尿液浓缩、尿量减少。
- 大量饮清水后,血液被稀释,血浆晶体渗透压升高。这种大量饮用清水后引起尿量增多的现象,称为水利尿。
- 渗透感受器:
- 循环血量:
- 其他因素:
- 恶心是引起抗利尿激素分泌的有效刺激;
- 疼痛、窒息、应激刺激、低血糖和血管紧张素 Ⅱ 等均可刺激抗利尿激素分泌;
- 某些药物,如烟碱和吗啡等,也能刺激抗利尿激素分泌;
- 乙醇则可抑制抗利尿激素分泌,故饮酒后尿量可增加。
肾素-血管紧张素-醛固酮系统RAAS
肾素是一种蛋白水解酶,由球旁器的球旁细胞(颗粒细胞)合成、储存和释放,可以催化血浆中的血管紧张素原转变为血管紧张素 Ⅰ。血管紧张素 Ⅰ(十肽)在血管紧张素转换酶作用下生成血管紧张素 Ⅱ(八肽)。血管紧张素 Ⅱ 可刺激肾上腺皮质球状带合成和分泌醛固酮。
肾素分泌的调节
- 肾内自身调节机制:
- 牵张感受器(维持血压):位于入球小动脉的牵张感受器能感受肾动脉的灌注压(对动脉壁的牵张程度),当肾动脉灌注压降低时,入球小动脉壁受牵拉的程度减小,则刺激肾素释放。
- 致密斑(维持血浆渗透压):位于远曲小管起始部的致密斑能感受流经该处小管液中的 NaCl 量,当肾小球滤过率减少或其他原因导致流经致密斑的小管液中 NaCl 量减少时,肾素释放增加。
- 神经机制:肾交感神经兴奋时(如急性大失血,血量减少,血压下降)可直接刺激肾素分泌。
- 体液机制:
- 促进肾素释放:循环血液中的儿茶酚胺、肾内生成的 PGE2和 PGI 2、低盐饮食
- 抑制肾素释放:血管紧张素 Ⅱ(负反馈)、抗利尿激素、心房钠尿肽、内皮素、NO
血管紧张素 Ⅱ 调节尿生成的功能
- 不同浓度有不同的作用:
- 生理浓度:
- 作用于近端小管上皮细胞的血管紧张素受体而直接促进 Na+ 的重吸收。
- 可通过影响肾血流动力学,即通过收缩出球小动脉为主(见“较低浓度”)而引起肾小球毛细血管血压升高,使滤过增加。
- 较低浓度:由于出球小动脉对 AngⅡ 的敏感性高于入球小动脉,AngⅡ 主要引起出球小动脉收缩,肾血流量减少,但同时可使肾小球毛细血管血压升高,故肾小球滤过率变化不大。
- 较高浓度:
- 入球小动脉强烈收缩,则肾小球滤过率减小。
- 还能引起系膜细胞收缩,Kf 值减小,也可使肾小球滤过率降低。
- 生理浓度:
- 间接作用:在入球小动脉,血管紧张素 Ⅱ 可使血管平滑肌生成 PGI2 和 NO,而这些物质又能减弱血管紧张素 Ⅱ 的缩血管作用。
醛固酮
- 效应:醛固酮主要作用于肾远曲小管和集合管的上皮细胞,增加 K+ 的排泄和增加 Na+、水的重吸收。
- 作用机制:与核受体结合,通过基因调节机制,生成多种醛固酮诱导蛋白:
- 顶端膜上皮钠通道 ENaC:有利于小管液中的 Na+ 向细胞内扩散。
- 线粒体中合成 ATP 的酶:有利于 ATP 的生成,为基底侧膜钠泵提供生物能。
- 基底侧膜上的钠泵:加速将 Na+ 泵出细胞和 K+ 泵入细胞,增大细胞内与小管液之间的 K+ 浓度差,有利于促进 K+ 的分泌。
- Na+ 重吸收的“带动作用”:由于 Na+ 的重吸收,小管腔呈负电位,也有利于 K+ 的分泌,同时有利于 Cl- 和水的重吸收。
- 醛固酮的合成和分泌的调节:
- 受 AngⅡ 和 AngⅢ(作用更强)调节。
- 受血 K+ 和 Na+ 浓度的负反馈控制,当血 K+ 浓度升高和(或)血 Na+ 浓度降低时,可直接刺激肾上腺皮质球状带分泌醛固酮。
- 受心肺感受器(容量感受器)的调节。
心房钠尿肽
- 刺激释放因素:
- 机械因素:心房壁受牵拉:血量过多、头低足高位、中心静脉压升高、身体浸入水中
- 体液因素:乙酰胆碱、去甲肾上腺素、降钙素基因相关肽、ADH、高血钾
- 主要作用:拮抗交感和 RAAS 的作用
- 使血管平滑肌舒张,降低血压
- 促进肾脏排钠、排水
- 对肾脏的作用:
- 对肾小球滤过率的影响
- 使入球小动脉舒张,并可使滤过分数增加,GFR 增大
- 使系膜细胞舒张,Kf 增大,GFR 增大
- 对集合管的影响(拮抗醛固酮):通过第二信使 cGMP 使集合管上皮细胞顶端膜中的钠通道管壁,抑制 NaCl 的重吸收,因而水的重吸收也减少
- 对肾小球滤过率的影响
- 对其他激素的影响:抑制肾素、醛固酮及 ADH 的合成和分泌
其他因素
- 缓激肽:使肾小动脉舒张,抑制集合管对 Na+ 和水的重吸收
- NO:对抗 Ang Ⅱ 和去甲肾上腺素的缩血管作用
- PGE2、PGI2:
- 舒张小动脉,增加肾血流量,抑制近端小管和髓袢升支粗段对 Na+ 的重吸收,导致尿钠排出增加
- 对抗 ADH,使尿量增加,刺激球旁细胞释放肾素
尿生成调节的生理意义
- 水平衡:
- 抗利尿激素在调节肾脏水重吸收中所起的作用最为重要。
- RAAS、心房钠尿肽也参与维持机体水平衡。
- 电解质平衡:
- Na+ 和 K+ 的平衡:
- Ca2+ 的平衡:
- 甲状旁腺激素(最主要):血磷浓度升高,刺激甲状旁腺激素分泌,Ca2+ 重吸收增加,减少 Ca2+ 的排泄。
- 细胞外液 Ca2+ 浓度升高:
- 增加肾小球的滤过,使 Ca2+排泄增加
- 抑制甲状旁腺激素分泌,使 Ca2+重吸收减少
- 细胞外液量增加或动脉血压升高:可减少近端小管对 Na+和水的重吸收,也能减少 Ca2+的重吸收,这是因为 80% 的 Ca2+是由溶剂拖拽被重吸收的。
- 血浆 pH:代谢性酸中毒时,Ca2+的重吸收增加;代谢性碱中毒时,Ca2+的重吸收减少。
- 降钙素、维生素 D3 等
- 酸碱平衡:肾脏是体内缓冲酸碱最重要、作用最持久的器官,它可将体内除 CO2 外的所有酸性物质(固定酸)排出体外,从而保持细胞外液中的 pH 于正常范围内。
- 肾小管和集合管通过 Na+-H+ 交换体和质子泵将 H+ 主动分泌到小管液中,且泌 H+ 与 HCO3- 的重吸收相耦联。
- 肾还能泌 NH3 和 NH4+,这一过程不仅能使小管液中的 H+ 浓度降低,使泌 H+ 持续不断地进行,而且也能促进 HCO3- 的重吸收。