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第 5 回 泌尿器系 2 尿の生成と排泄
電解質と水バランスの調節
今日の目標
・ 腎機能の検査 クリアランスの計算ができる。
・ 排尿機構について説明できる。
・
・ 体液とは何か説明できる。
・ 浸透圧を説明できる。
・ 膠質浸透圧を説明できる。
・ レニン‐アンギオテンシン‐アルドステロン系による血圧
調節を説明できる。
・ バソプレシンによる尿量調節を説明できる。
1. 腎機能
①糸球体濾過量:
腎臓全体で1分間に作られる原尿の量は成人でおよそ
100~150ml/分であり、これを糸球体濾過量(GFR:
glomerular filtration rate)と呼ぶ。この量は腎臓へ流入す
る全血漿成分の 20%に相当する。GFR は血圧により変
動する(ただし 80~200mmHg では腎臓の自動調節によ
り GFR はほぼ一定)。原尿は尿細管でその99%が再吸
収される。
②尿の濃縮と希釈(遠位尿細管と集合管の働き):
腎臓は生産する尿の量と濃度(浸透圧)を変化させること
により、体液の浸透圧が一定になるように調節している。
糸球体で作られた原尿が遠位尿細管に達する頃には必
要な物質の再吸収が進み、比較的濃度の薄い液体へと
変化している。この液体から、さらに Na イオンを再吸収し
てそのまま排出すれば薄い尿(低張尿)となるし、腎髄質
の浸透圧勾配を利用して水の再吸収を行えば濃い尿
(高張尿)を排出することが出来る。この過程には下垂体
ホルモンのバソプレシンが関わる。
2. 腎機能の検査 クリアランス 腎臓は血中から不要な物質を除去する機能を持つ。こ
の除去能力をクリアランス Cx という数値で表す。「ある物
質を1分間あたり何 ml の血漿から除去したか」と言うこと
を表す数値。単位 ml/min。
Cx =
(Ux: xの尿中濃度(g/ml), V: 尿の生成速度(ml/min)
Px: xの血中濃度(g/ml))
あらかじめ特性が判っている特定の物質のクリアランスを
測定することで、腎機能を計測することが出来る。
・イヌリンクリアランス:
GFR を与える。(尿細管では分泌も再吸収もされない)
・内因性クレアチニンクリアランス:GFR の近似値として腎
糸球体濾過機能を把握するのに良く用いられる。
・p-アミノ馬尿酸(p-amino hippuric acid;PAH)
腎血漿流量 Renal plasma flow;RPF(600mL/min)を与
える。腎臓を1回通過することによって,尿細管能動分泌
により,ほぼ100%尿中排泄されるので,PAH 腎クリアラ
ンスがRPFに相当する.
3.排尿機構
膀胱には排尿筋
交感神経→弛緩 副交感神経→収縮
内尿道口には2つの括約筋
・内尿道括約筋 平滑筋 不随意
交感神経→収縮 副交感神経→弛緩
・外尿道括約筋 横紋筋 随意的 陰部神経支配
膀胱に尿が 150ml~200ml 程度たまると尿意を感ずる。
(A)伸展があまり強くなければ交感神経優位→蓄尿
(B)蓄尿が進むと膀胱伸展の刺激が排尿中枢へ
→排尿反射膀胱収縮と内尿道括約筋の弛緩(強い尿意)
(C)大脳皮質より随意的な排尿指令
→外尿道括約筋の弛緩→排尿
Ux・V Px
電解質と水バランスの調節
4.体液とは
様々なタンパク質や電解質が溶け込んだ生体内の液体
(ヒトの体のおよそ60%は水分)
細胞内液67%・細胞外液33%(血漿+間質液)
細胞内液と細胞外液の違い
細胞内液 細胞外液(間質液)
Na イオン濃度 14 142
K イオン濃度 5 157 mEq/l
血漿と細胞外液の違い
血漿蛋白の有無(血漿には7%の血漿タンパク質)
タンパク質濃度が高い分、血漿の方が幾分浸透圧は高い
→膠質浸透圧(25mmHg=1.3mOsm)
浸透圧:濃度が違う2種類の溶液が隣り合っていると、その溶液はお互いの濃
度が均一になる方向に拡散する性質がある。この二つの溶液を、溶質の通過
を制限する「半透膜」によって隔てると、濃度の薄い溶液から濃い溶液に向か
って水が流れ込み、濃度の濃い溶液の水面が徐々に上昇して行く。半透膜
を超えて流れ込もうとするこの水の圧力を浸透圧という。1モル濃度の溶液が
持つ浸透圧を1オスモル Osm といい、通常はミリオスモル mOsm の単位が使
われる。浸透圧は溶質の総和によって決まり、純粋に対するヒトの細胞外液で
はおよそ285mOsm/KgH2Oである。この浸透圧の大部分は細胞外液に
含まれるナトリウムイオンによって作り出されている。この浸透圧は水を体の中
に保持し体外にしみ出すことを防いでいる。
5.水バランス
水バランスがとれているときは体内の水の出納は等しい
供給 経口摂取+代謝水
排出 尿・糞便・不感蒸泄・発汗等
一日の出納量は約2.5l
6.電解質のバランス
電解質は浸透圧を作り、体内から水が出て行くのを押さえ
るとともに、細胞内外とのやりとりにおいて、このバランスは
極めて重要である。細胞外液の浸透圧はおよそ一定の正
常範囲内(275~295mOsm/KgH2O)に保たれてる。
その為、体内での電解質バランス常に一定になる様第一
に調節される。
浸透圧形成に最も関係するのが Na イオン
→電解質バランスの調節≒Na イオン濃度調節
7.ホルモンによる体液調節
a. 抗利尿ホルモン(ADH,Vasopressinバソプレッシン)
脳の視床下部に体液の浸透圧受容器
浸透圧が上昇→口渇感,下垂体後葉より ADH 分泌
ADH は腎臓に作用して尿の生産量を減少
水を保持し浸透圧を低下
機序:ADH は腎臓の集合管での水の再吸収を促進し
(水チャンネル;アクアポリンが出現)、水分の喪失量を減ら
し体内水分の量を確保する。
(浸透圧が低下→ADH の分泌減少→腎臓での水の再
吸収抑制→多量の尿
b.レニン・アンギオテンシン・アルドステロン系
(RAA 系:Rennin-Angiotensin-Aldosterone System,)
3種類のホルモンが関係
働き:血圧上昇,循環血量の保持
水を失い細胞外液量が減少→循環血量の減少
→血圧低下,腎臓での尿生産量減少(GFR の低下)
腎糸球体血圧の低下→傍糸球体装置よりレニン分泌
レニンは血中タンパクのアンギオテンシノーゲンを分解
し最終的に血管収縮作用のあるアンギオテンシン II を作り
血圧を上昇させる。一方、アンギオテンシン II は副腎皮質
に作用しアルドステロン(鉱質コルチコイド)の分泌を促進
する。アルドステロンは腎臓の集合管や汗腺に作用しナトリ
ウムイオンの再吸収とカリウムイオンの排出を促進し、結果
的に水の再吸収を促し体液量を増加させる。
この系は血圧低下によって誘導され、浸透圧は関係しな
い。
c. 心房性ナトリウム利尿ペプチド(ANP)
水バランスが正になった場合、循環血漿量が増加し血圧
は上昇する。血圧の上昇は心臓からの心房性ナトリウム利
尿ペプチド(ANP) の分泌を促す。ANP は心房壁の拡張が
刺激となり分泌されるペプチドホルモンで、それ自身が血
管を拡張する作用があり血圧を低下させる。一方、腎臓に
対してはナトリウムイオンの排出とそれに続く利尿作用を持
ち、水バランスを整える。
7.酸・塩基平衡
体液のpH は 7.35~7.45
体液のpH がこれより下がるとアシドーシス
上がるとアルカローシス
(6.8 以下,7.8 以上で極めて危険)
体液の緩衝作用と調節
・ 緩衝作用:炭酸・ヘモグロビン・(血漿タンパク・リン酸)
H+A- + NaHCO3 ←→ H2CO3 + Na・A
B+OH- + H2CO3 ←→ H2O + BHCO3
・ 調節(生理的緩衝作用)
呼吸(炭酸の量)+腎(尿生産:不揮発性酸の排出)
CO2 + H2O ←→ H2CO3 ←→ H++ BHCO3
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