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犬肾脏的解剖结构及生理功能

??导读

肾脏(kidney)是泌尿系统(urinarysystem)的一个重要组成部分,是生成尿液的器官。通过尿的生成与排出,机体可以排出大部分代谢终产物和进入动物体内的异物,调节细胞外液量和渗透压,调节体液中重要的电解质,维持动物体内环境的酸碱平衡。肾脏解剖结构的特点决定了它的生理功能,熟悉肾脏的解剖结构和生理功能对了解各种肾病的发病机制、临床表现及诊断和治疗均有重大意义。

1肾脏的解剖结构

1.1犬的肾脏形态

动物根据肾叶连合情况,可将肾脏分为:复肾、有沟多乳头肾、光滑多乳头肾、光滑单乳头肾4种类型。而犬的肾脏形态属于光滑单乳头肾。各肾叶皮质和髓质完全合并,肾表面光滑无沟,肾乳头合并为一个总乳头,呈嵴状称肾嵴(renalcrista),突入于输尿管在肾内扩大形成的肾盂中。在肾的切面上,仍可见到显示各肾叶髓质部的肾锥体。大多数哺乳动物的肾属于此种类型。肾的内侧缘有一凹陷,为肾动脉、肾静脉、淋巴管、神经及输尿管出的门户,称为肾门(renalhilum)。由肾门伸入肾实质的凹陷称肾窦(renalsinus),肾门是肾窦的开口。肾窦内有肾盂、肾盏、血管、淋巴管和神经,在这些结构之间常有大量脂肪填充[1]。

1.2犬肾脏的结构

肾脏为实质性器官,外覆被膜,被膜向肾实质伸入形成间质。实质包括位于外周的皮质和内部的髓质。

1.2.1肾脏的被膜

肾皮质表面被覆由平滑肌纤维和结缔组织构成的肌质膜(sarcoplasmmembrane),它与肾实质紧密粘连,不可分离,由肾门进入肾窦,被覆于肾乳头以外的肾窦壁上。除肌质膜外,通常将肾的被膜分为3层:由内向外依次为纤维囊、脂肪囊和肾筋膜。纤维囊(fibrouscapsule)为坚韧而致密的包裹于肾实质表面的结缔组织膜,由致密结缔组织和弹性纤维构成。在肾门处纤维囊分为两层,一层贴于肌质膜外面,另一层包被肾窦内结构表面。纤维囊与肌质膜连结疏松,易于剥离。如剥离困难,即为病理现象。脂肪囊(fattycapsule)是位于纤维囊外周,包裹肾脏的脂肪层,肾的边缘部脂肪丰富,并经肾门进入肾窦。肾筋膜(renalfascia)位于脂肪囊的外面,由腹膜外结缔组织发育而来,包被肾上腺和肾的周围,由它发出一些结缔组织穿过脂肪囊与纤维囊相连,有固定肾位置的作用。

1.2.2肾实质

肾由若干肾叶(renallobes)组成,每个肾叶分表层的皮质和深层的髓质。肾皮质(renalcortex)大部分位于肾叶的外周,小部分内伸到髓质肾锥体之间。肾皮质由肾小体(renalcorpuscle)和肾小管(renaltubules)组成,新鲜标本呈红褐色并可见有许多红色点状细小颗粒,即为肾小体。肾髓质(renalmedulla)位于肾的内部,淡红色,呈圆完全叶形称肾锥体(renalpyramid),锥底与皮质相接,锥尖向肾窦。肾锥体的尖端称肾乳头(renalpapilla)。肾乳头突入肾小盏(calycesrenalesminores)或肾盂(renalpelvis),肾乳头顶端有许多小孔称肾乳头孔(renalpapillaryforamina)。肾产生的终尿经乳头孔流入肾小盏或肾盂内。伸入相邻肾锥体之间的肾皮质部分称肾柱(renalcolumn)。肾髓质经肾锥体底部向皮质放射状行走的条纹称髓放线(medullaryray)。髓放线的条纹由肾的直行小管与血管平行排列形成。髓放线之间的皮质部分即为皮质迷路。每个髓放线及两边1/2的皮质迷路称肾小叶。肾叶即指一个肾锥体及其周围的皮质。

肾脏的基本单位是肾单位(nephron),由肾小体和与其相连的肾小管构成,是尿液形成的结构和功能单位。肾小体中形成的原尿经肾小管和集合管的重吸收,形成终尿。

1.2.3肾间质

肾间质为分布于肾单位、集合管系之间的结缔组织、血管和神经等。肾间质的结缔组织在皮质部很少,从皮质到髓质肾乳头逐渐增多。

1.3肾脏的位置

犬肾脏呈豆形,位于前腹部的腹膜后间隙,左肾和右肾分别在腹主动脉和后腔静脉的两侧。他们有纤维外膜,并且通过腹膜下的结缔组织固定。右肾比左肾靠前,位置较左肾固定,与肝后叶的肾窝相接,其前极位于肋弓内,与第十三肋骨的水平线平行,前3个腰椎体下方(T13~L3),前部位于肝尾叶开成的压迹内。肾脏内侧与后腔静脉相邻,腹侧与胰腺的右侧叶和升结肠相邻。

在中等体型犬,左肾的前端位于最后肋骨上1/3向后px处,与2~4腰椎相对(L2~L4),其前侧为脾脏、胃大弯和胰腺。腹侧与降十二指肠相邻。肾盂呈漏斗形状,用来容纳尿液并将尿液输送到输尿管。通常,5或6个膨部向肾盂表面弯曲。肾动脉通常分为背侧和腹侧两支;但是,也会有些变化。输尿管从肾盂开始,通过两个裂缝样漏孔进入膀胱斜肌背侧。输尿管和血流供应来自输尿管前动脉(前列腺或睾丸鞘膜动脉的分支)[2]。

肾脏由髓质和外周的皮质组成,髓质包裹着肾窦,肾窦内有脂肪、血管、神经和肾盂。肾髓质接近肾窦伸入到肾盂的部分为肾乳头。肾盂收集来自肾集合管的尿液,尿液通过输尿管从肾盂进入膀胱。肾脏内侧开口称为肾门,肾动脉、肾静脉、输尿管、淋巴系统和神经都此进入肾脏[3]。

1.4肾脏的大小

犬肾脏大小是第二腰椎的2.5~3.5倍,前提是以腹背位拍摄的X线片的第二腰椎为标准。

国外资料报道肾长度、宽度和体积与体重的相关系数分别为0.83、0.73和0.82[4],但与年龄和性别没有相关性。高利等试验研究得出的相关系数(K=长或宽(cm)或体积(cm3)/体重(kg))分别为0.71、0.38、0.30,这种差距可能是由于品种等原因所造成的,但它们之间确实存在这种关系。同时试验也测量了肾的长度范围为(43.45±4.62)mm,宽度范围为(23.4±4.1)mm,体积范围为(18.55±3.17)cm3,这与解剖测量差异性不显著(P0.05)。这些数据及相关性值为诊断肾病提供了可靠的依据[5]。

2肾脏的生理功能

肾脏主要生理功能是生成尿液,排泄代谢终产物、过剩物质、药物和毒物等;其次,在生成尿液的基础上对体液、电解质和酸碱平衡进行调节,维持机体内环境的稳定;肾脏也是内分泌器官,它能产生多种生物活性物质,以及参与体内激素,如胰岛素、胃泌素、甲状旁腺激素等的灭活。

2.1肾脏的排泄功能

犬新陈代谢过程中持续产生各种代谢终产物和过剩的物质,它们主要通过肺、大肠、肾脏和皮肤等途径排出。肾脏产生的尿所含排泄物的种类最多、量也最大,因此它是人体最重要的排泄器官,也是体内药物代谢和排泄的重要器官。

2.1.1生成尿液是肾脏的主要功能

尿生成的过程包括肾小球的滤过、肾小管和集合管的重吸收以及它们的分泌和排泄3个基本过程。肾单位是实现泌尿功能的基本结构单位,尿是由肾单位和集合管协同活动而形成的。

血液流经肾小球时,除血细胞和绝大部分血浆白蛋白外,大部分滤出进入肾小囊当中生成原尿。原尿经过肾小管时,绝大部分被重吸收,水被重吸收99%,其他成分也不同程度地被重吸收。

有效滤过压是肾小球滤过作用的动力,它主要受肾小球毛细血管血压、血浆胶体渗透压、肾小囊内压影响。正常时,肾小球毛细血管血压大于后两者对抗滤过力量之和,因此,肾小球滤过作用是持续不断的。肾小球滤过功能除了依靠调节出球和入球小动脉上平滑肌改变肾小球跨毛细血管滤过压外,还可依靠对小球系膜细胞上许多血管活性物质受体作用改变滤过面积来影响滤过功能;此外,肾小球滤过膜上电荷的情况也对滤过造成影响。因此,代表肾小球滤过功能的肾小球滤过率主要取决于肾小球内毛细血管血压,肾小囊中静水压、胶体渗透压、以及滤过膜的面积和毛细血管超滤分数(后两者总称为滤过系数)等因素。

正常时,肾小球入球小动脉粗而短,出球小动脉细而长,肾小球毛细血管压力高,约相当于主动脉平均压的60%左右,大约8kPa。当肾小球毛细血管血压降至4kPa时,有效滤过压将为零,肾小球滤过作用停止。一般情况下,尿量多少取决于肾小球的滤过及肾小管的重吸收。正常时,两者保持平衡,即球管平衡;其中近端小管的重吸收率始终占肾小球滤过率的65%~70%左右。这意味着在正常情况下,尿量不致因为肾小球滤过率的增减而出现大幅度的变动。

2.1.2肾小球的滤过屏障作用

肾小球滤液必须经肾小球毛细血管壁滤过,它由3层结构组成,即肾小球毛细血管内皮细胞、肾小球基底膜和肾小囊脏层上皮细胞。其中毛细血管内皮细胞上有许多小孔,它可以防止血细胞通过,对血浆蛋白基本无阻挡作用;肾小球基底膜含有微纤维网,上面有网孔,是滤过膜的主要滤过屏障,在维持正常肾小球结构、固定邻近细胞和构成滤过屏障上起着重要作用;肾小囊脏层上皮细胞有足突相互交错形成裂隙,其小孔直径在4~14nm,足突间裂隙孔由裂隙膜所封闭。上述各层对血液中物质的通过均起机械屏障作用。此外,滤过膜各层含有许多带负电荷的物质,如阴离子硫酸类肝素蛋白聚糖等形成电荷选择屏障,排斥带负电的血浆蛋白,限制后者的通过。因此,肾小球滤过膜除具有大小选择性能限制大分子物质通过外,还具有电荷选择性限制带阴电荷物质滤过,从而保证了中小分子物质,尤其是小分子物质的滤过。

2.1.3排泄药物和毒物作用

肾脏是体内药物代谢和排泄的重要器官,与其解剖特点有关:①肾脏血流丰富,每分钟有20%~25%的心排血量流经肾脏,而肾脏只占体重的0.4%左右,按重量计算肾脏是体内各器官中血流最丰富者,故大量药物可随血流到达肾脏而被排泄或代谢;②肾小球毛细血管内皮细胞的表面积很大,增加了药物在体内形成的抗原-抗体复合物在肾小球上沉积的机会,同时也促进了中小分子药物通过肾小球滤出;③近端小管细胞对多种药物兼有分泌和重吸收作用,肾脏髓质的逆流倍增机制使髓质和乳头部的药物浓度明显增高,即既增加药物在肾脏的作用强度又会加重肾损害(如该药物有一定肾毒性)。

2.2肾脏对水电解质酸碱平衡的调节功能

肾脏的调节功能与各段肾小管的结构特点直接相关。在尿液生成过程中,近端肾小管主要负责对原尿的重吸收。原尿中的葡萄糖、氨基酸几乎全部被重吸收,90%的碳酸氢根、70%的水和氯化钠被重吸收。这主要是因为近端小管是肾小管各段中最粗最长的,被覆单层立方上皮;其腔面有发达的刷状缘,游离面、侧面及基底面均有复杂的侧突和基底褶,从而明显增加小管上皮细胞的表面积;小管上皮细胞的侧突和基底褶的细胞膜上存在着钠-钾-三磷腺苷(Na+-K+-ATP)酶,可作为钠泵将重吸收的钠离子主动泵到细胞间隙,氯离子和水也被动地向细胞间隙转移,而且细胞质内丰富的线粒体可为细胞膜上的钠泵提供能量。

肾小管细段处于近端小管与远端小管的连接部,其管径细,管壁也薄,其腔面仅有少数短小的微绒毛,缺乏基底褶,细胞侧面有不发达的侧突,细胞器较丰富,但线粒体较近端小管少,而且分布不均匀。这种结构特点决定了它对尿浓缩有重要作用,表现为对水的主动和被动重吸收。

髓袢各段对水和氯化钠的重吸收并非呈比例性,加上小血管排列与髓袢平行走向,以及逆流交换机制,使髓质到皮质形成由高到低的渗透梯度,在抗利尿激素作用的调节下,起到对尿液浓缩或稀释的作用。

远端小管能分泌氢离子、钾离子和铵离子,并有钠离子-钾离子交换和钠离子.氢离子交换作用,即排钾保钠、排酸保碱作用。

连接小管为远端小管曲部和皮质集合管起始段的过渡节段,腔面有少数微绒毛,线粒体较少,具有明显的分泌钾离子的功能,而且对氯离子的释放也有重要影响。此外,上皮细胞浆内有较多的甲状旁腺激素和维生素依赖性钙结合蛋白,提示其尚有调节钙离子的功能。集合管不是肾单位的组成部分,其上皮细胞分为亮细胞和暗细胞两种,前者遍布集合管,占60%~65%,腔面有少数短小的微绒毛,基底褶也较浅。暗细胞数量较少,散布于亮细胞之间,腔面有较长的微绒毛,基底面有很多复杂的内褶,细胞质内有丰富的线粒体、溶酶体、游离核蛋白体、粗面及滑面内质网。两种细胞的结构特点决定其功能不同:亮细胞对醛固酮有灵敏的反应,而醛固酮则对钠、钾的吸收起着极为重要的调节作用;暗细胞则参与重碳酸根的重吸收,与尿液酸化有关。

2.3肾脏的内分泌功能

现已证明,肾脏不仅是排泄器官,而且还能分泌不少激素,并降解许多多肽类激素。肾脏分泌的内分泌激素主要分为两类:①血管活性激素,参与肾内、外血管舒缩的调节,如肾素、前列腺素、激肽、内皮素等;②非血管活性激素,如促红细胞生成素、羟化的维生素D3。

肾素是肾小球旁器中近球细胞合成和分泌的一种糖蛋白。它能使血浆中来自肝脏的血管紧张素原(即仅球蛋白)分解成10肽,即血管紧张素I,经肺等部位时,在转化酶作用下分解成8肽,即血管紧张素Ⅱ,再经血浆和组织中氨基肽酶的作用分解为7肽,即血管紧张素Ⅲ。其中血管紧张素Ⅱ的作用最重要,它通过中枢和外周机制使外周血管收缩,使动脉血压升高;能刺激肾上腺皮质合成和分泌醛固酮,后者有促进远曲小管和集合管排钾、保钠从而保水的作用。另外,血管紧张素Ⅱ还可以刺激许多生长因子,包括血小板源性生长因子等,促使细胞增生、肥大。

肾脏的皮质和髓质均能合成前列腺素,而髓质中的浓度较皮质高5倍;远曲小管、皮质集合管和肾小球血管中有大量激肽释放酶表达,近曲小管刷状缘存在激肽酶Ⅱ,血管内皮细胞、肾小球、近端小管及远端肾单位的上皮细胞表面则有大量激肽酶Ⅱ表达,而在肾脏皮质、髓质集合管中和肾小球中亦有较高水平的激肽受体。前列腺素和激肽均促进肾脏排钠排水,对抗和抵消肾性高血压。当肾实质受损如急、慢性肾小球肾炎、肾衰竭时,则分泌减少,促进高血压的发生。

肾小球毛细血管内皮细胞是内皮素的一个重要来源。内皮素是强力的肾脏血管收缩剂,可显著减少肾脏血流量和肾小球滤过率,对入球小动脉及出球小动脉有相似的收缩效应,所以跨毛细血管静水压没有或仅有轻微的下降,而内皮素导致的肾小球系膜细胞收缩则可能是肾小球毛细血管超滤系数下降的机制。

促红细胞生成素是一种糖蛋白,其90%来自肾的皮质部。它促进骨髓中原始红细胞的分化和成熟,促进网织红细胞释放入血,使红细胞生成增多;还促进骨髓对铁的摄取和利用,从而加速血红蛋白的生成。间质性肾炎、慢性肾衰竭时,均有促红细胞生成素的明显减少,加之一些毒性物质的作用或造血原料的不足等原因而导致肾性贫血。

肾近曲小管上皮细胞线粒体中有1α-羟化酶,可将肝内由维生素D转化成的25-羟骨化醇再转化为1α,25-二羟维生素D3(1α,25(0H)2D3),其活性较维生素D强10倍以上。当体内维生素D或钙缺乏时,肾1α-羟化酶的活性增加,反之则该酶活性减退。甲状旁腺激素能刺激1α-羟化酶活性,使lα,25(0H)2D3生成增多。在慢性肾衰竭的犬只中,尤其是维持性血液透析或腹膜透析患病中常有继发性甲状旁腺功能亢进症,导致肾性骨病或透析相关性骨病等[6]。

3中医肾脏的生理功能

肾藏象理论是《内经》藏象理论的重要组成部分,也是中医基础理论藏象学说核心。肾内藏元阴元阳,为水火之宅,是先天之本,生命之根。其主要生理功能为主藏精,促进生长、发育与生殖,主水,主纳气。肾与膀胱相表里,其体在骨,在窍为耳及二阴,其华在发,与自然界冬气相互通应。

3.1肾藏精

易青[7]从理论根据、概念理解及对肾精、肾气与肾阴、肾阳的关系三方面对“肾主精”进行了理论探讨,提出“肾主精”理论包括肾具有生殖功能及具有贮藏调节诸脉脏腑精气即牛精的作用两方面;对“肾藏精”应从肾生精,肾藏精,肾化精三方面理解;并认为肾精和肾气之间存在着互生互化,相互为用的关系,肾阴与肾阳之间,存在着相互依存、相互为用的关系,二者共同维持着各脏阴阳的相对平衡。

李奕祺[8]从肾调节一身之精,肾治于里,肾藏精化神等方面探讨了肾为机体应变调节中枢的机理。认为肾藏先后天诸精,藏精而起亟,能应激、应变,方能主外。

林齐鸣[9]等通过分析传统中医基础理论领域对“肾藏精”这一重要命题的内涵表述,认为传统中医基础理论领域把肾藏精的功能与肾精的重要作用混淆。“肾藏精”应该是肾的一种功能,而不是肾精对机体生命活动的作用,但二者之间又有密切的联系。提出“肾主精”,即肾对肾精的主持与调节,它包括了肾生精、藏精、化精、泄精等内容。

马淑然[10]等从机体自稳调节机制探讨“肾藏精”内涵,认为肾藏精的过程实质上是肾对肾精的调节过程,从“肾主生殖”角度来看,“肾藏精以应冬”的调控内涵是通过肾中两类不同的调节物质,促进生殖之精的物质和抑制生殖之精的物质的节律性变化的自稳调节来实现的。

范源[11]借鉴分子生物学研究方法从肾藏精探讨精的作用及研究思路,认为肾藏精的功能与作用,涉及了从遗传信息到整体功能实现中的分子-细胞-器官-整体多个层面,通过进一步的研究,分析肾与精在基因表达谱和表达产物的差比性,将会揭示精气不足,髓海空虚与肾虚证候发生和发展在分子水平的调控规律,进而揭示填精补髓类中药复方与补肾类中药复方作用的靶点、作用环节和作用过程,从而阐明其各自的作用机理。

3.2肾开窍于耳

傅文洋[12]通过对中医肾与耳之间生理联系方式的理论探讨,提出:①肾通过藏精、主先天生长发育的功能实施对听觉系统的支配和控制;②肾通过脑对耳实施控制作用;③肾通过“主水”功能不仅对听觉,而且对平衡等耳的生理功能施加影响。

3.3肾主骨生髓

张登本[13]认为“肾主骨”是中医骨学的核心理论,他在讨论“肾主骨”理论的发生及其意义时,提出“肾主骨”结论是《内经》总结了当时多方面的相关知识,以及对肾及肾-膀胱-“溺孔”、“茎垂”肾结构延伸等解剖关系的发现为事实依据,结合“近取诸身”的排尿、生殖活动的切身体验,确立了“肾合膀胱”对水液代谢的调控,从“茎垂”之端“溺孔”泄注之精能延续生命、繁衍后代为事实依据,于是在“水生万物”、“精气为人”的哲学观念参与下,形成了“肾主水”、“肾为水脏”,及“肾藏精”的理论,并以此为基础,形成了“肾主骨”的结论。

张荣华等[14]引从基础理论、临床研究、实验研究三方面对中医“肾主骨生髓”理论与骨髓间充质干细胞增殖及骨向分化理论进行分析,提出中医学肾主骨生髓理论与骨髓间充质干细胞增殖分化的相关性,为中医学肾本质及补肾中药研究提供了新思路;同时为中药防治如骨质疏松类疾病的疗效机制研究奠定一定的理论基础,并为今后骨质疏松症的细胞学机制以及中药防治研究提供新思路。

4小结

综上所述,正是由于肾小球、肾小管、集合管、肾小球旁器以及肾间质等各自具有的特殊的解剖结构,决定了肾具有排泄、调节、内分泌3大功能,以及中医学角度上的肾脏主藏精,主骨生髓,促进生长、发育与生殖,主水,主纳气。肾与膀胱相表里,其体在骨,在窍为耳及二阴,其华在发等功能。肾脏结构的异常改变形成多种多样的肾脏疾病,各种肾脏疾病的治疗要注意其相应的病理解剖基础,以便采取相应的处理措施,从而更好地提高疗效。

参考文献

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[2]TheresaWelchFossum等编著.张海彬,夏兆飞,林德贵,译.小动物外科学[M].第二版.:.

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[8]李奕祺.论肾藏精起亟[J].福建中医学院学报,,4(2):53.

[9]林齐鸣,虞学军.论肾主精-对“肾藏精”的思考与讨论[J].四川中医,l,9(9):1.

[10]马淑然,郭霞珍.从机体自稳调节机制探讨“肾藏精”内涵[J].北京中医药大学学报,,11(6):4.

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[12]傅文洋.中医肾与耳之间生理联系方式的理论探讨[J].甘肃中医,,(3):2.

[13]张登本.“肾主骨”理论的发生及其意义[J].河南中医学院学报,,5(3):5.

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