您好,欢迎来到爱医网 登录 注册
繁体中文

首页 > 词条展示

肾小球滤过及其调节

  • 拼音:shèn xiǎo qiú lǜ guò jí qí diào jiē 英文:

肾小球率过滤及其调节

   肾脏的主要功能之—是排除由体外摄入或由代谢产生的废物,维持内环境的稳定。完成其功能的重要一环是肾小球滤过。—个70kg体重的成年人,其肾小球滤过率(glomerular filtration rate,GRF)大约是120ml/min,那么其每天滤过的血浆大约是180L,这将是其全身血浆量的约60倍,意指其全身血浆每天经由肾脏滤过达60次之多。如此的重复滤过是为了达到净化血浆的目的。要完成这样的滤过功能,有赖于肾小球特殊的解剖结构及精

密的功能调节机制。肾小球是一个特殊的毛细管球状结构,其滤过膜由内皮细胞、基底膜及上皮细胞组成、血浆经此滤过膜后形成无细胞及蛋白的超滤液。肾小球毛细血管压力很高,需要系膜细胞支撑其结构。此外,由致密斑、出、人球小动脉及肾小球外系膜细胞形成的肾小球旁器(JCA)对肾小球滤过起到重要的调节作用。JGA既是肾小管-肾小球反馈调节的结构基础,也是肾素分泌及调节的场所。

一、肾小球滤过的一般概念

(一)肾小球滤过的结构基础

   肾小球毛细血管的特征是肾小球滤过得以实现的结构基础。肾小球毛细血管压力高,约为60mmHg,较其他器官毛细血管压高一倍左右。这是因为肾小球毛细血管远端有阻力小动脉,即山球小动脉。肾小球毛细血管近端和远端的压力相差不大。此外,肾小球毛细血管内皮的窗孔结构使其通透性非常高,约可达其他器官毛细血管的50—100倍。

   肾脏的主要功能之—是排除由体外摄入或由代谢产生的废物,维持内环境的稳定。完成其功能的重要一环是肾小球滤过。—个70kg体重的成年人,其肾小球滤过率(glomerular filtration rate,GRF)大约是120ml/min,那么其每天滤过的血浆大约是180L,这将是其全身血浆量的约60倍,意指其全身血浆每天经由肾脏滤过达60次之多。如此的重复滤过是为了达到净化血浆的目的。要完成这样的滤过功能,有赖于肾小球特殊的解剖结构及精密的功能调节机制。肾小球是一个特殊的毛细管球状结构,其滤过膜由内皮细胞、基底膜及上皮细胞组成、血浆经此滤过膜后形成无细胞及蛋白的超滤液。肾小球毛细血管压力很高,需要系膜细胞支撑其结构。此外,由致密斑、出、人球小动脉及肾小球外系膜细胞形成的肾小球旁器(JCA)对肾小球滤过起到重要的调节作用。JGA既是肾小管-肾小球反馈调节的结构基础,也是肾素分泌及调节的场所。

(二)肾小球滤过率

   正常人的GFR是120ml/min,这个数值受年龄、性别的影响。一般说来,40岁之后GFR开始下降,每10牛约减少10%,80岁之后GFR将减少40%左右,

但这并不影响止常生活。通常男性的GFR略高于女性。

(三)滤过分数

   滤过分数是GFR与肾血浆流量(renal blood flow,RBF)的比值。成年男性的GFR是120m1/min,肾血流量约是1110ml/min,即RBF约是600m1/min,因此,滤过分数为:120/600=20%。这表明流经肾脏的血浆约有20%由肾小球滤过形成原尿,即是血浆的超滤液。相比之下,肌肉毛细血管的滤过分数只有1%左右。肾小球的高滤过分数是由于肾小球毛细血管的高静水压以及高渗透性所决定的,也是维持肾小球的滤过功能所必须的。

二、影响肾小球滤过的因素

  肾小球滤过率的大小与滤过膜的面积与通透性、有效滤过压及肾血浆流量直接相关。

(一)滤过膜的面积与通透性

  人两肾肾小球毛细血管的总滤过面积为1.5m2。急性肾小球肾炎时,因肾小球毛细血管管腔狭窄或阻塞,会使滤过面积减少、肾小球滤过率下降,出现少尿甚至无尿。

  有些肾脏疾病由于滤过膜上带负电的糖蛋白减少使电学屏障减弱,白蛋白滤过量会显著增多,而出现蛋白尿。也有些肾脏疾病,滤过膜的机械屏障作用减弱,使正常不能被滤过的大分子蛋白质甚至红细胞滤出而出现蛋白尿或血尿。

(二)有效滤过压

  1.肾小球毛细血管血压:由于肾血流量的自身调节机制,使动脉血压变动于80~180mmHg范围内时,肾血流量及肾小球毛细血管血压可保持稳定,从而使肾小球滤过率变化不大。但当动脉血压低于80mmHg时,则超出了自身调节的范围,肾小球毛细血管血压将相应下降,出现少尿。

  2.肾小囊内压:在正常情况下,肾小囊内压变化较小。当肾盂或输尿管结石、肿瘤压迫或其他原因引起输尿管阻塞时,肾小囊内液流出不畅、囊内压增高,有效滤过压下降,肾小球滤过率减小。

  3.血浆胶体渗透压:血浆胶体渗透压在正常情况下不会有很大变动。当静脉快速注入大量生理盐水使血浆蛋白被稀释时,血浆胶体渗透压下降,有效滤过压增高,是引起尿量增多的原因之一。  

(三)肾血浆流量

  如前所述,肾小球滤过的动力、有效滤过压大小与血浆胶体渗透压上升的速度直接相关。在相同滤过率情况下,肾血浆流量增加时,血浆胶体渗透压上升速度减慢,使发挥滤过作用的毛细血管长度加长,有效滤过面积加大,肾小球滤过率增大,相反,在严重缺氧、中毒性休克等病理情况下,由于交感神经兴奋,肾血管收缩,肾血浆流量急剧减少;有效滤过面积减小,使肾小球滤过率也明显减小。

三、肾小球滤过的调节  

(一)肾脏血流量和滤过率的自我调节

     动脉血压在生理范围内波动,肾血流量保持相对恒定;肾动脉压在 10.7~ 21.3kPa(80~160mmHg)范围内变化时,肾脏血流量基本保持不变,GFR变化不大。这种情况称为肾小球血流量和滤过的自我调节,在去神经或离体灌注肾中也可观察到。目前认为这种自我调节的机制在肾小球入球小动脉前。应用微穿刺观察肾动脉压对肾血流量及肾小球滤过血流动力学各要素的影响,当动脉压力在10.7~16.0kPa(80~120mmHg)范围内变化,PGC变化不大,这主要是由于 RA与 RE变化所致。在该范围内当动脉压向低处发展时,入球小动脉阻力明显下降;相反向高处上升时,该动脉阻力上升,而出球小动脉阻力变化较小。由于 RA随着动脉压改变发生相应的适应性变化,肾小球血流量维持相对恒定,GF也相对稳定。当血压下降到 8.0kPa(60mmHg)以下,或上升到21.3kPa(160mmHg)以上时,则 RA的改变已不足以缓冲动脉血压的改变,自我调节机能丧失,这时会发生 PGC、QA及ΔP的显著改变。

    肾小球血流量和滤过率的自我调节,是维持肾小球正常生理机能的重要机制之一。一方面它保证了在动脉血压变化情况下,肾小球滤过仍稳定地进行,代谢废物的排泄不受影响;另一方面由于血流和滤过的相对稳定,可以防止肾小球在动脉血压变化时滤出体液过多或过少。由于肾小管许多功能(如浓缩、稀释、泌钾等)与管腔中滤液流动有密切关系(详见本章第四节),因此相对恒定的肾血流和滤过率对于保证肾小管正常地发挥生理机能有重要关系。肾血流量及 GFR自我调节的机制大致有如下学说:

     1.肌源学说 肾内各组动脉平滑肌的张力可以根据血压的变化而适应性地发生张力的改变,当血压下降时张力相应下降,血压升高时张力上升,使肾血流量保持一定程度恒定。各种口径的小动脉对压力变化的敏感性不同,一般较大口径动脉(例如弓形动脉、叶间小动脉等)对较高的压力感受特别敏感。不同压力经不同口径动脉缓冲、适应,最后使肾小球血流量保持恒定。有人认为,不同口径血管对各种压力反应一样,不同意上述解释。

     2.肾小管-肾小球反馈学说 认为 GFR受到肾小管的反馈性调节(后述)。

     3.其他 血压变化可以改变肾血管内红细胞的漂流状况。血压较高时,血管中央部分红细胞较多,阻力较大;血压降低时,红细胞分布较均匀,阻力相对较低。由此可调节肾血流量及 GFR。红细胞的漂流状况变化还可以改变血管内皮一氧化氮的分泌情况,从而改变血流情况。也有人认为随着血压改变,肾脏代谢也发生改变,并可影响肾血流量及 GFR。实际上整个肾脏动-静脉氧差仅约10% ~15%,经常处于过度灌注及超氧供状态,因此血压变化很难能通过影响代谢率来灵敏地调节肾小球滤过。在肾脏某些部位,例如外髓部,其有效血供相对较少,而代谢却十分旺盛,代谢性调节可能起一定作用。  

(二)肾小管-肾小球反馈调节机制

    肾小管-肾小球反馈(tubulo-glomerular feedback,TGF)是指流经致密斑滤液的理化现状的变化(包括流速、离子浓度等)可以反馈性地影响 GFR。和肾血流、肾小球滤过自我调节一样,它也是肾单位内各部分功能相互协调的重要机制之一。

    20世纪60年代初在微穿刺实验中就发现,当用油滴将近端小管封闭并取近小球侧管腔液来测定SNGFR时,其数值较将油滴放在致密斑后,再从近端小管取样测得的 SNGFR为低。许多实验证实,由于油滴放在近端小管,使到达致密斑的小球滤过液速率减慢,影响了 SNGFR。因此致密斑是 TGF调节中不可缺少的一环。近年来 Brenner等证明 TGF除对入球小动脉影响外,对出球小动脉阻力也有影响,同时伴有 Kf的降低,提示 TGF中可能有肾小球毛细血管收缩成分的参与。TGF不仅在浅部肾单位存在,皮质交界处肾单位也存在,而且反馈程度更明显。

    TGF具有特异性,一般情况下刺激某肾单位致密斑,仅对同一肾单位的相应肾小球进行反馈。TGF类似于一个完整的反射过程,其组成成分包括肾小球滤过液理化性状的变化(刺激)、致密斑对刺激的感受、信号传导至效应器官引起肾小球血流动力学及 GFR的改变等。现分述如下:

    1.TGF的刺激与感受 肾小球滤过液流经致密斑的流速可以激起 TGF。正常情况下当管腔内滤过液流经髓襻升支时,由于 NaCl被重吸收,如滤过液流速较快,NaCl相对重吸收较少,浓度相对较高,高浓度的 NaCl可刺激致密斑,引起 TGF;相反,流速慢、NaCl浓度相对偏低时,则抑制TGF。

    近年来应用微吸管直接穿刺致密斑后方,逆行灌注致密斑,发现 TGF与灌注速率关系并不大,而主要与灌注液的低渗程度相关。当灌注液渗量在 120mOsm/(kg·H2O)时,TGF反应达到顶点,低于该范围,则渗透压越高,对 SNGFR抑制越明显,其相关曲线斜率甚为陡峭,可见 TGF对渗透压改变相当敏感。对组成低渗量的化学成分对 TGF的影响有不同说法。大多数人认为NaCl比其他渗透物质如甘露醇、尿素等更为有效。任何可以干扰 NaCl转运的药物(例如呋塞米)或在灌注液中加用影响细胞氧化-磷酸化耦联(如2,4二硝基苯)、呼吸链电子传递(如氯化物)等药物都可明显干扰 TGF。因此认为 TGF是耗能的反应。2.传递信号的介质 大多数人认为肾素、血管紧张素、PGs、Ca2+、腺苷酸、cAMP等都可作为TGF的介质。

     (1)肾素-血管紧张素系统 应用ACEI可以减轻 TGF,TGF反应的程度与肾素血管紧张素兴奋程度平行,提示本系统参与作用。在球旁装置中包含着合成肾素-血管紧张素系统的全部底物。因此认为该装置内的肾素、血管紧张素是局部合成的。装置的各细胞,可能从周围的间隙直接摄取合成肾素所需的肽类。

     (2)PGs 服用吲哚美辛(5mg/kg)可阻断 TGF。在微灌注实验系统时,加用少量吲哚美辛于灌注液中也可抑制TGF。若此时添加PGI2或PGE2,可部分恢复TGF。上述实验均提示PGs的作用。大多数人认为 PGs本身并不直接参与 TGF,但在 TGF反应过程中 PGs参与部分血管动力学的反应。

     (3)Ca2+使用A23187可使细胞内Ca2+明显增加,如向致密斑灌注A23187和Ca2+,可使 TGF反应明显增强,但单纯灌注A23187却无影响,证明细胞内Ca2+浓度起关键作用,使用 Ca2+通道阻滞剂则可抑制 TGF。

     (4)腺苷酸、肾神经 腺苷酸是三磷酸腺苷代谢产物,可直接促使血管收缩。小剂量茶碱可对抗腺苷酸作用,也可抑制 TGF。双嘧达莫抑制细胞对腺苷酸的摄取,使细胞外腺苷酸水平提高,可促进 TGF。NaCl在髓襻升支转运时,合成腺苷酸增多,后者刺激致密斑,进而影响 TGF。肾神经可能参与 TGF,但由于该反馈在去神经肾中仍存在,同时动物饲以6-羟多巴胺(可阻断多巴胺合成)对 TGF并无影响,因此认为肾神经的参与不起主要作用。

     (5)一氧化氮 近来发现致密斑处有 NO合酶,可以灵活调节氮氧在该处的合成,后者与 TGF有密切的关系。

    3.TGF效应器官 主要是入球小动脉和系膜细胞。小球内外系膜细胞、颗粒细胞,以及出、入球小动脉血管平滑肌等之间有间隙联结,其阻力很小,刺激信号可直接传递,但致密斑与球外系膜细胞之间无间隙联结存在,推测该部位需要通过化学介质传递,包括前列腺素等。

    4.影响 TGF敏感性的因素以及 TGF在急性肾衰竭发病机制中的意义 TGF的敏感性受许多因素影响(表1.3.2)。任何可影响滤液在近端小管重吸收的因素,均可影响肾小球的滤过。在某些急性肾衰竭,由于髓襻升支缺氧,NaCl在该处重吸收减少,加上近端小管对滤过液重吸收减少,使到达致密斑处滤液流速及 NaCl均相对过高,二者激起 TGF的过度反应,使 GFR明显下降,导致急性肾衰恶化。失水、失钠、出血等可使 TGF反应加剧。如合并这些情况,急性肾衰更为严重。相反,补充盐水可减轻 TGF反应。因此在有急性肾衰(倾向)时,应尽量扩容。    

(三)肾小球-肾小管平衡

    为肾小球-肾小管功能相互协调的另一重要机制。当肾小球滤过增加时,肾小管比例性地重吸收增加;当肾小球滤过减少时,肾小管比例性地重吸收减少,保持了体液的平衡。

    肾小球-肾小管平衡的机制有两个学说:①近端肾小管管周物理因素的影响。肾小球滤过增加后,出球小动脉内胶体渗透压增加,使相应肾小管中的滤过液重吸收增加;肾小球滤过减少时,该小动脉内胶体渗透压上升不明显,重吸收减少。②通过肾小管中溶质的吸收而影响。肾小球滤过增加后,到达近端肾小管中的溶质,特别是 Na+、葡萄糖、氨基酸等明显增加。这些物质大量被重吸收,使滤过液重吸收增加,反之,则重吸收减少。

四、肾小球对大分子物质的滤过  

(一)肾小球滤过膜

    肾小球毛细血管由内皮、基膜和上皮细胞足突三层构成,每层均有孔隙,其中内皮细胞之间孔隙最大,直径约40~100nm,大多数情况下呈开放型;上皮细胞足突之间裂隙孔最小约4~12nm;基膜为一可变形胶,滤过物质在压力下变形通过。溶质分子量大于5200(如菊糖)可以完全通过三层滤膜,分子量在17000(如肌球蛋白)则仅部分通过,分子量在69000(如白蛋白)以上时,则几乎不能通过。

    肾小球滤膜对大分子物质透过性能常用清除分数(fractional clearance)来表示。清除分数是指某种待测特定大小物质的肾小球清除率与另一种可完全经肾小球廓清已知物质清除率的比。由于葡聚糖化学结构及分子构形十分稳定,同时分子大小可以在相当范围内变化,因此常用来作为测定清除分数的溶质。另外,菊糖可以完全从肾小球滤膜通过,同时不被肾小管分泌及重吸收,因此,观察不同分子直径右旋糖酐清除率与菊糖清除的比例,可以了解肾小球滤膜对大分子物质通透性的变化。

    大鼠肾脏对中性葡聚糖清除分数与其有效分子半径之间有一定关系。分子半径小于 1.8nm时,清除分数为1,表示肾小球毛细血管对其通透性没有任何限制。随着其分子半径逐渐加大,清除分数则开始渐渐减少。当分子半径大于4.2nm 时,清除分数已接近于0。说明肾小球滤膜对滤过物分子的大小有选择性限制作用。

    除右旋糖酐外,还可以用已知分子半径大小的外源性示踪物或内源性蛋白来检查。常用的外源性示踪物有铁蛋白、酶示踪剂。铁蛋白在电镜下呈不透明黑色颗粒,注入后观察其在滤膜的部位,可大致了解滤膜通透情况。正常铁蛋白(分子量480000),可以通过内皮孔,但不能透过基膜内稀层,因此推测内皮至少可容分子量为480000的物质透过。各种酶示踪剂注射后,根据其分子孔径大小,可被阻于滤膜某一部位,应用染色方法可观察到。例如辣根氧化酶(分子量40000)不被基膜限制;髓氧化酶(分子量160000)则可透过基膜而到达上皮下,但很少进入尿腔;催化酶虽然部分可滞留在基膜内,但完全被阻留在裂隙膜。    

(二)分子电荷对大分子物质滤过的影响

    应用廓清方法观察分子大小相同而电荷不同的物质对滤过分数的影响,可以了解电荷对滤过的影响。例如白蛋白、中性葡聚酶、葡聚糖硫酸盐,它们分子半径完全相同,均为3.6nm,但清除率分数却有明显不同(表1.3.3),其中白蛋白清除率分数最低,葡聚糖硫酸盐次之,中性葡聚糖最大。这是因为白蛋白在体液pH 中带负电荷,滤过最小;葡聚糖硫酸盐也带负电荷,其清除率分数比中性葡聚糖为低,但较白蛋白为高。带正电荷的二乙酰氨乙酰(DEAE)葡聚糖清除率分数最高。

    大分子物质的电荷对滤过影响的原因,是因为在滤膜上有负电荷物质存在,包括胶原和胶原核肽的羧基、异多糖的涎基,以及糖蛋白上的硫酸基因。基膜上有很多蛋白多糖,它们带有强烈的负电荷,这些蛋白多糖有许多功能:①影响肾脏小球滤过膜对大分子物质的通透性;②阳离子交换作用;③吸收压迫性负荷;④影响纤维合成;⑤与细胞表面物质相结合促使细胞与基质相结合;⑥预防血栓形成;⑦调节激素、低密度脂蛋白与其相应受体结合。在肾小球疾病时,上述蛋白多糖功能的变化对于蛋白尿的产生有重要意义:①影响肾小球滤过膜对大分子物质的通透性导致蛋白尿;②与抗原抗体相结合形成免疫复合物;③与非特异性物质如药物、抗生素、血管活性胺等相结合;④影响内皮、上皮细胞对基膜的附着。  

(三)大分子物质构形和变形力等对滤过的影响

    辣根氧化酶等电点与血浆非常接近,分子体积与分子半径2.8nm 的中性葡聚糖相似。但二者清除率不一样,前者较低,后者较高(为前者的8倍)。辣根氧化酶呈球形,从物理角度看,球形表面积大,最不易通过;中性葡聚糖则呈长条形,当其狭长部分朝着滤过孔时则较易通过。圆形物质不仅表面积大,且分子变形亦小,这也是辣根氧化酶通透力不如中性葡聚糖高的原因。

    除上述因素以外,肾小球血流动力学对大分子物质滤过也有一定影响。一般说来,QA与滤过分数(Q)的关系为负相关,QA增大,Q 下降;ΔP则与Q 呈正相关。此外 CA、Kf对Q 也有影响。



扩展阅读:

参考资料:

作者:王海燕主编 出版日期:2008.09 出版社:人民卫生出版社 页数:2368 所属分类:肾疾病

所属分类:

肾病-器官组织构造生理

开放式分类:

爱医网中的词条正文与判断内容均由用户提供,不代表爱医网立场。如果您需要解决具体问题,建议您咨询相关领域专业人士。

0本词条对我有帮助

留言:

0条评论,点击查看

词条统计

相关词条

目 录

描述性文字大家发的时刻放假风刀霜剑发挥风刀霜剑风大煞风景发生的环境发生的环境。全文>>