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生理学ノート08「排泄」

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1.腎臓の構造と働き
①水分の排泄を調節し体液量を一定に保つ
②電解質の排泄を調節し体液の浸透圧を一定に保つ
③水素イオンの排泄を調節し体液のpHを一定にたもつ
④不要な物質や体外から取り入れた薬物などを除去し、有用な物質を体内に保持
⑤ホルモンの産生・分泌

■1)尿の生成
(1)腎臓の構造
☆腎臓の部位の名称
腎臓は内側がへこんだソラマメ状
外側(膨らんだ側)を皮質
内側(へこんだ側)を髄室
①ネフロン(腎単位)
腎臓の尿生成に関わる最小機能単位のこと
一個の腎臓は約100万個のネフロンからなる
ネフロンは腎小体一個と尿細管からなる
②腎小体
腎臓の皮質に存在し、糸球体とボーマンのうからなる
③糸球体
毛細血管がマリ状に集まったもの
糸球体に流入する血管を輸入細動脈、流出する血管を輸出細動脈という
④尿細管
ボーマンのうから伸び、初めはまがりくねり近位尿細管を作り、髄室に入りUターン(ヘンレループ)して皮質に入る
皮質内で遠位尿細管を作り、集合管に合流して次第に太くなり腎盂に開口する

(2)尿生成の過程
糸球体において血漿がボーマンのう中にろ過された濾液のことを原尿という
原尿がボーマンのうから尿細管を流れている間にそこを取り巻く毛細血管との間で、物質の再吸収と分泌が行われ、尿が生成される
生成された尿は尿管を通って膀胱へ送られる

■2)腎循環
(1)腎の血管系
腹大動脈から分岐した左右の腎動脈が、腎門を通って腎臓内に入る
その後枝分かれして
葉間動脈→弓状動脈→小葉間動脈→輸入細動脈→糸球体→
輸出細動脈→小葉間静脈→弓状静脈→葉間静脈→腎静脈→腎門
腎静脈として出て行く

(2)腎血流量(RBF)
糸球体に流入する血液量のこと
安静時約1.2~1.3リットル/分
心拍出量の4分の1にあたる
血圧の変動に関わらず、ほぼ一定に保たれている
=腎血流量の自己調節

■3)糸球体におけるろ過
(1)糸球体におけるろ過のしくみ
①ろ過されないもの
大きな粒子…血漿中のタンパク質、血球、脂肪球など
②ろ過されるもの
小さな粒子…水、Na+、アミノ酸、グルコースなど
③有効ろ過圧
糸球体血圧 - 血漿の膠質滲透圧 - ボーマンのう内圧
45mmHg 25mmHg 10mmHg
=10mmHg

中間試験範囲
p117~p217

(2)腎血漿流量(RPF)と糸球体ろ過量(GFR)
①腎血漿流量
腎臓に一分間に流入する血漿量のこと
約500ミリリットル/分
②糸球体ろ過量(=愿尿)
糸球体でろ過されてボーマンのうへ押し出されるろ過量のこと
100~150ミリリットル/分
腎血流量、全身の血圧、糸球体の血圧、ボーマンのう内圧、膠質滲透圧、糸球体毛細血管の透過性の変化などによって、影響される

■4)尿細管における再吸収と分泌
尿細管において有用な物質は再吸収され、不要な物質はあまり再吸収されず、アンモニアなどは分泌される
(1)水とナトリウムイオンと塩素イオンの尿細管における再吸収
ろ液の水分の約99%は再吸収され、血液中に回収される
残り約1%の水分は尿として排泄される(=1.5リットル)
①水の再吸収
ナトリウムイオンが能動的に再吸収される
→塩素イオンが電気的勾配にそって再吸収される
→浸透圧の変化により水が受動的に再吸収

近位尿細管にて60~70%が再吸収され、残りは遠位尿細管、集合管にて行われる
集合管ではバゾプレッシンの作用により、再吸収が促される

②ナトリウムイオンの再吸収
アルドステロンの分泌により集合管において再吸収が促される

③カリウムイオンの再吸収と分泌
近位尿細管で能動輸送によって再吸収されるが、遠位尿細管や集合管では逆に少量分泌される
カリウムイオンの分泌は水素イオンの分泌と拮抗する
→アシドーシスで抑制、アルカローシスでは促進
アルドステロンは集合管におけるナトリウムイオンの再吸収を促すとともに、K+の分泌を増加させる

(2)グルコースの尿細管における再吸収
グルコースは近位尿細管で能動輸送によって100%近く再吸収され、尿中には出てこない
しかし、尿細管には一定時間に輸送できる限界量(尿細管最大輸送量)があるので、血糖値が高くなると尿中に出てくる

(3)尿細管分泌
アンモニア、水素イオン、カリウムイオン、尿素、
パラアミノ馬尿酸、ペニシリン など

■5)腎機能の測定 -クリアランス)
腎臓の排泄能力を示す指標
クリアランスとは、ある物質が一分間に尿中に排泄される量が何ミリリットルの血漿に由来するか示す値のこと
物質Sのクリアランス
(Sの尿中濃度×尿量(ml/分))/Sの血漿濃度

(1)種々の物質のクリアランス
①ろ過されても尿細管においてほとんど再吸収される物質
クリアランスはほぼ0になる
例)ブドウ糖
②ろ過のみ行われてほとんど再吸収も分泌もされない物質
GFRの指標となる
例)クレアチニン
イヌリン
③ろ過と分泌が行われ血液が一回腎臓内を流れるだけで血漿から完全に除去されてほとんど尿中に排泄される物質
腎血漿流量にほぼ等しい
例)パラアミノ馬尿酸
☆腎血漿流量に等しい証明
血漿濃度:pb
尿中濃度:ub
pb×RPF=ub×尿量
RPF=ub×尿量/pb

④ろ過され尿細管において再吸収と分泌が両方行われる物質
ア.再吸収量が分泌量より多い
GFRより小さい値になる
例)尿素
イ.再吸収量が分泌量より小さい
GFRより大きい

2.尿の疎性
尿は淡黄色
95%が水分
1~2リットル/日
pH:4.5~8.0(平均6程度)
肉食、糖尿病→酸尿
過呼吸、重炭酸イオンの顆状摂取→アルカリ尿
比重:約1.003~1.030

★尿量の異常
①乏尿
尿量が異常に少ないこと(400~500ml/日)
極端な乏尿を無尿という(100ml/日以下)
乏尿が続くと尿毒症になる
②多尿
尿量が異常に多いこと(3000ml/日以上)
バゾプレッシンの分泌不足→尿崩症

3.腎臓における体液の調節
■1)体液のpHの調節
腎臓におけるpHの調節は次に述べるように尿細管の細胞が水素イオンを分泌したり、重炭酸イオンを再吸収することによって行われ、時間ないし日単位でゆっくりと行われる
①水素イオンの分泌と重炭酸イオンの再吸収
ろ液中の重炭酸イオンは尿細管細胞から分泌された水素イオンと反応して炭酸(H2CO3)となる
→炭酸脱水酵素により、水とCO2に分解
→CO2は尿細管細胞内に入り、炭酸脱水酵素によりH2Oと反応して、水素イオンと重炭酸イオンが生成される
→水素イオンはろ液中に分泌され、重炭酸イオンは血液中に戻る

ろ液中での水素イオンの分泌は最大で、尿細管内のpHが4.5になるまで起こりうる
しかし、ろ液中の重炭酸イオン、アンモニアなどと反応し容易に限界に達することはない

②アンモニア(NH3)の分泌
尿細管細胞内では、主にグルタミナーゼの働きによってグルタミンからNH3が生成され、分泌された水素イオンと反応してNH4+となって、尿中に排泄される
アシドーシスで、尿のpHが低い時、NH3の分泌が増大する

■2)細胞外液浸透圧
(1)浸透圧の上昇
視床下部にある浸透圧受容器が刺激され、下垂体後葉からバゾプレッシンが分泌される
渇きの感覚が起こる

(2)浸透圧の下降
浸透圧受容器が刺激され、バゾプレッシンの分泌が減少
塩を欲する感覚が起こる

■3)細胞外液量の調節
(1)細胞外液量の減少
①心肺部圧受容器で感受され、その情報が視床下部に伝えられ、バゾプレッシンの分泌が増加し、尿量が減少する
②レニン・アンギオテンシン系
アンギオテンシンⅡは渇きの感覚を起こし、飲水を増加させる
☆レニン・アンギオテンシン系を参照。アンギオテンシンⅡ自体の働きとして、血管の収縮というのもある

4.蓄尿と排尿
■1)尿管・膀胱・尿道の構造と働き
(1)尿管
腎盂と膀胱をつなぐ平滑筋よりなる管
尿管壁の内層は縦走筋、外層を走るのは輪走筋よりなる
蠕動運動によって、腎盂から膀胱へ尿が約1ミリリットル/分ずつ送られる
(2)膀胱
膀胱壁は三層のの平滑筋層(排尿筋)よりなる

(3)尿道と尿道括約筋
尿道は膀胱底から体外につながる管で、尿を体外に排出する通路
尿道の起始部の平滑筋の肥厚部= 内尿道括約筋
尿道の末梢側の横紋筋 = 外尿道括約筋

■2)膀胱と尿道の神経支配
・排尿筋 :骨盤神経によって収縮
下腹神経によって弛緩
・内尿道括約筋 :骨盤神経によって弛緩
下腹神経によって収縮
・外尿道括約筋 :陰部神経によって収縮

■3)膀胱内圧容積曲線
膀胱内圧を測定することによって得られる曲線のこと
カテーテルで膀胱内にゆっくりと水を注入していくと
最初は内圧があがるが、その後は容積が増加しても内圧はほとんど変化しない
容積が300~400ミリリットル付近になると、排尿筋が収縮し始める
排尿を決意すると内圧は急激に上昇して排尿が起こる

■4)蓄尿・排尿
(1)蓄尿
膀胱壁の伸展受容器
→骨盤神経を介して
→腰仙髄の排尿中枢
→下腹神経
→排尿筋の弛緩、内尿道括約筋の収縮

この反射により膀胱内圧があまり上昇せずに
ある程度まで尿が貯まる。
これと同時に陰部神経の興奮により外尿道括約筋の収縮。
膀胱内の尿量が150から300ミリリットルになると尿意を感じるようになるが、大脳皮質からの指令により外尿道括約筋の収縮がたかまり排尿が我慢できる。

(2)排尿
膀胱様量が400ミリリットルくらいになると更に尿意が高まり、排尿が行われる。
膀胱壁の伸展受容器
→骨盤神経
→脳幹の排尿中枢
→腰仙髄の排尿中枢
→骨盤神経の活動交信・下腹神経の活動低下
→排尿筋の収縮・内尿道括約筋の弛緩
→陰部神経の活動低下により外尿道括約筋が弛緩し、排尿が完了。

参考
膀胱炎などで膀胱壁が過敏になると尿が僅かに貯まっても尿意を感じる。
①尿失禁
脊髄損傷など大脳による排尿を抑制する機構がはたらかない場合に起こる
②排尿困難
前立腺肥大など膀胱に尿が貯まっても出にくい場合。
③尿閉
排尿困難の内、尿が出ない物。





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