第四节尿液的浓缩和稀释

第四节尿液的浓缩和稀释肾小球超滤液在流经肾小管各段时，其渗透压发生变化，在近端小管和髓袢中，渗透压的变化是固定的，但经过远端小管后段和集合管时，渗透压可随体内缺水或水过多等不同情况出现大幅度的变动(图8—11)。

近端小管为等渗重吸收，故在近端小管末端，小管液渗透压仍与血浆相等。

髓袢降支细段对水有高度通透性，而对NaCl和尿素(urea)则不易通透，在小管外组织液高渗透压作用下．水被重吸收．故小管液在流经髓袢降支细段时，渗透浓度(osmolality)逐渐升高，直至与髓质组织液渗透浓度相近。

髓袢升支细段对水不通透，对NaCl和尿素则能通透。

由于小管液NaCl的浓度高于同一平面髓质间液中的浓度，故NaCl被重吸收；但尿素浓度则低于髓质间液，故尿素由组织间隙扩散进入小管。

在此过程中，小管液渗透浓度逐渐降低。

髓袢升支粗段对水和尿素不通透，但能主动重吸收NaCl，当小管液流经髓袢升支粗段时，由于NaCl不断被重吸收，渗透浓度逐渐下降，至升支粗段末端，小管液为低渗(与血浆渗透浓度相比)。

正常成年人终尿的排出量约1．5L／d，其渗透浓度可在50～1200mOsm／(kg·H20)范围内变动。

终尿的渗透浓度高于血浆渗透浓度称为高渗尿，低于血浆渗透浓度的尿液则称为低渗尿。

尿量和尿的渗透浓度可受多种因素影响而发生很大变化。

如果每日尿量(urine volume)超过2．5L，称为多尿(polyuria)；24h尿量少于400ml，称为少尿(oliguria)；24h尿量少于l00ml，则称为无尿(anuria)。

一、尿液的稀释尿液的渗透浓度最低可至50mOsm／(kg·H20)。

尿液的稀释主要发生在远端小管和集合管。

如前所述，在髓袢升支粗段末端，小管液是低渗的。

如果机体内水过多而造成血浆晶管。

如前所述，在髓袢升支粗段末端，小管液是低渗的。

如果机体内水过多而造成血浆晶体渗透压下降，可使血管升压素的释放被抑制，远曲小管和集合管对水的通透性很低，水不能被重吸收。

而小管液中的NaCl继续被重吸收，特别是髓质部的集合管，故小管液的渗透浓度进一步降低，形成低渗尿。

如饮大量清水后，血浆晶体渗透压降低，血管升压素释放减少，引起尿量增加，尿液稀释。

如血管升压素完全缺乏或肾小管和集合管缺乏血管升压素受体时，可出现尿崩症(diabetesinsipidus)，每天可排出高达20L的低渗尿。

二、尿液的浓缩在失水、禁水等情况下，血浆晶体渗透压升高，可引起尿量减少，尿液浓缩，终尿的渗透浓度可高达1200mOsm／(kg·H2O)。

尿液浓缩也发生在远端小管和集合管，是由于小管液中的水被继续吸收而溶质仍留在小管液中所造成的。

同其他部位一样，肾对水的重吸收方式是渗透，其动力来自肾髓质部肾小管和集合管内、外的渗透浓度梯度，换言之，水的重吸收要求小管周围组织液是高渗的。

用冰点降低法测定鼠肾组织的渗透浓度．发现肾皮质部的渗透浓度与血浆是相等的，由髓质外层向乳头部逐渐升高，内髓部的渗透浓度为血浆渗透浓度的4倍，约1200mOsm／L(图8-12)。

在不同动物中的观察发现，动物肾髓质越厚，内髓部的渗透浓度也越高，尿的浓缩能力也越强。

如沙鼠肾可产生20倍于血浆渗透浓度的高渗尿。

人类肾最多能生成4—5倍于血浆渗透浓度的高渗尿。

可见，肾髓质的渗透浓度梯度是尿浓缩的必备条件。

髓袢的形态和功能特性是形成肾髓质渗透浓度梯度的重要条件。

有人用肾小管各段对水和溶质的通透性不同(表8-1)和逆流倍增现象来解释肾髓质高渗的形成。

由于髓袢各段对水和溶质的通透性和重吸收机制不同，髓袢的u形结构和小管液的流动方向，可通过逆流倍增(countercurrent multiplication)机制建立起从外髓部至内髓部的渗透浓度梯度。

“逆流”是指两个并列管道中液体流动方相反。

逆流倍增现象可由图8—13所示的模型来解释。

有并列甲、乙、丙三个管，甲管下端与乙管相连。

液体由甲管流进，通过甲、乙管的连接部又折返经乙管流出，构成逆流系统。

如果甲、乙管之间的膜M1能主动从己管中将NaCl不断泵入甲管，而M1对水又不通透，当含NaCl的水溶液在甲管中向下流动时，M1膜不断将乙管中的NaCl泵入甲管，结果，甲管液中的NaCl 浓度自上而下越来越高，至甲乙管连接的弯曲部达到最大值。

当液体折返从乙管下部向上流动时．NaCl浓度却越来越低。

可见，不论是甲管还是乙管，从上而下，溶液的浓度梯度逐渐升高而形成浓度梯度，即出现逆流倍增现象。

丙管中液体的渗透浓度低于乙管中的液体，而丙管与乙管之间的膜M2对水通透，当丙管中的水溶液由上向下流动时，水可通过渗透作用不断进入乙管，而其溶质浓度则从上至下逐渐增加。

从丙管流出的液体溶质浓度要比流人时高，其最大值取决于乙管液的渗透浓度和M2膜对水通透性的大小。

髓袢和集合管的结构排列与上述逆流倍增模型很相似(图8—14)。

直小血管也符合逆流系统的条件。

超滤液从近端小管经髓袢降支向下流动，折返后经髓袢升支向相反方向流动，再经集合管向下流动，最后进入肾小盏。

以下详细讨论肾髓质渗透梯度形成的过程及机制。

1．髓袢升支粗段小管液经髓袢升支粗段向皮质方向流动时，由于该段上皮细胞主动重吸收NaCl，而对水又不通透，结果是小管液在向皮质方向流动时渗透浓度逐渐降低，而小管周围组织中由于NaCl的堆积，渗透浓度升高，形成髓质高渗。

故外髓部组织间隙液高渗是NaCl主动重吸收而形成的，但该段膜对水不通透亦是形成外髓质高渗的重要条件。

呋塞米可抑制髓袢升支粗段的Na+—K+一2Cl-一同向转运，故可降低外髓组织的高渗程度，从而降低管内、外渗透浓度梯度，使水重吸收减少，产生利尿效应。

2．髓袢降支细段髓袢降支细段对水通透，而对NaCl和尿素相对不通透。

由于髓质从外髓部向内髓部的渗透浓度梯度，降支中的水不断进入组织间隙，使小管液从上至下形成一逐渐升高的浓度梯度，至髓袢折返处，渗透浓度达到峰值。

3．髓袢升支细段髓袢升支细段对水不通透，而对NaCl能通透，对尿素为中等度通透。

当小管液从内髓部向皮质方向流动时，NaCl不断向组织间液扩散．其结果是小管液的NaCl浓度越来越低，小管外组织间液NaCl浓度升高。

由于髓袢升支粗段对NaCl的主动重吸收，使等渗的近端小管液流入远端小管时变为低渗，而髓质中则形成高渗。

4.髓质集合管从肾小球滤过的尿素除在近端小管被吸收外，髓袢升支对尿素中等度通透，内髓部集合管对尿素高度通透，其他部位对尿素不通透或通透性很低。

当小管液流经远端小管时，水被重吸收，使小管液内尿素浓度逐渐升高，到达内髓部集合管时，由于上皮细胞对尿素通透性增高，尿素从小管液向内髓部组织液扩散，使组织间液的尿素浓度升高，同时使内髓部的渗透浓度进一步增加。

所以内髓部组织高渗是由NaCl和尿素共同构成的(据估计各占一半)。

血管升压素可增加内髓部集合管对尿素的通透性，从而增高内髓部的渗透浓度。

严重营养不良时，尿素生成减少，可使内髓部高渗的程度降低，从而减弱尿的浓缩功能。

由于升支细段对尿素有一定通透性，且小管液中尿素浓度比管外组织液低，故髓质组织液中的尿素扩散进入升支细段小管液，并随小管液重新进入内髓集合管，再扩散进入内髓组织间液。

这一尿素循环过程称为尿素的再循环(urea recycling)。

三、直小血管在维持肾髓质高渗中的作用前面讨论了肾髓质高渗的建立主要是由于NaCl和尿素在小管外组织间液中积聚。

这些物质能持续滞留在该部位而不被血液循环带走，从而维持肾髓质的高渗环境，这与直小血管所起的逆流交换器作用密切相关。

直小血管的降支和升支是并行的血管，与髓袢相似，在髓质中形成袢。

直小血管壁对水和溶质都有高度通透性。

在直小血管降支进入髓质处，血浆的渗透压约300mOsm／(kg·H2O)，当血液经直小血管降支向髓质深部流动时，在任一平面的组织间液渗透浓度均比直小血管内血浆的高，即组织间液中的溶质浓度比血浆中的高，故组织间液中的溶质不断向直小血管内扩散，而血液中的水则进入组织间液，使直小血管内血浆渗透浓度与组织液趋向平衡。

愈向内髓部深入，直小血管中血浆的渗透浓度越高，在折返处，其渗透浓度达最高值[约1200mOsm／(kg·H2O)]。

当直小血管内血液在升支中向皮质方向流动时，髓质渗透浓度越来越低，即在升支任一平面的血浆渗透压均高于同一水平的组织间液，血浆中的溶质浓度比组织间液中的高，这一血管内外的渗透梯度和浓度梯度又使血液中的溶质向组织液扩散，而水又从组织间液向血管中渗透。

这一逆流交换过程使肾髓质的渗透梯度得以维持，直小血管仅将髓质中多余的溶质和水带回血液循环。

直小血管的这一作用与血流量有关。

直小管的血流量增加时，可使带走的肾髓质溶质有所增加，因而髓质部的渗透梯度将变小；当直小血管血流量减少时，肾髓质供氧量降低，肾小管特别是髓袢升支粗段主动重吸收NaCl的功能减弱，髓质部的高渗梯度也就不能维持。

如前所述，小管液在流经近端小管、髓袢直至远曲小管前段时，其渗透压的变化基本是固定的，而终尿的渗透压则可随机体内水和溶质的情况发生较大幅度的变化，可低至50mOsm／(kg·H20)或高达1200mOsm／(kg·H2O)。

这一渗透压变化取决于小管液中水与溶质重吸收的比例，主要由远曲小管后半段和集合管控制。

髓质高渗是对小管液中水重吸收的动力，但重吸收的量又取决于远曲小管和集合管对水的通透性。

集合管上皮细胞对水的通透性增加时，水的重吸收量就增加，小管液的渗透浓度就升高，尿液即被浓缩。

当远曲小管和集合管对水的通透性降低时，水的重吸收就减少，远曲小管近端的低渗的小管液得不到浓缩，尿液则为低渗。

同时，集合管还主动重吸收NaCl，使尿液的渗透浓度进一步降低，可低至50mOsm／(kg·H20)。

血管升压素是决定远曲小管和集合管上皮细胞对水通透性的最重要的激素。

任何能影响肾髓质高渗的形成与维持和影响集合管对水通透性的因素，都将影响肾脏对尿液的浓缩过程，使尿量和渗透浓度发生改变。