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五、肾脏对钠、钾、钙的转运能力
(一)钠重吸收
钠的重吸收发生在肾单位的全段,但不同部位机制不同。①近曲小管重吸收60%,通过耗能的过程,钠离子和有机或无机溶质偶联,或通过钠-氢交换的形式被主动转运进入上皮细胞;或者经过细胞间途径被浓度梯度吸引进入肾小管周围组织。②升支厚段重吸收30%,通过钠-钾-2氯联合转运或钠-氢交换进入肾小管细胞,呋塞米通过抑制钠-钾-2氯ATP酶而抑制钠重吸收。③远曲小管重吸收滤过钠的10%,通过噻嗪类敏感的氯化钠载体进入上皮细胞。在肾小管的各段,上皮细胞内的钠都是通过钠-钾ATP酶被泵出上皮细胞。
肾小管重吸收钠的总体能力用钠排泄分数( FE Na)表示:
由于 GFR=( U inulin× V)/ P inulin
经过转换可知:
其中, U Na和 P Na分别代表尿和血浆钠离子浓度, U iunlin和 P inulin分别代表尿和血浆菊粉浓度,V代表尿量。由于用菊粉肾脏清除率的方法测定GFR常常困难、昂贵,临床常常用肌酐清除率代替菊粉清除率,这样 FE Na公式变为:
(二)肾脏对钾的排泄
在近端小管,钾通过细胞间途径和伴随钠重吸收。在该段,钾的重吸收没有明显的调节机制,当使用渗透性利尿药和碳酸盐尿时,近端小管重吸收钾减少。在升支厚段,钾通过钠-钾-氯联合载体被主动重吸收,同时,钾再循环进入管腔使管腔产生正电位,利于其他二价离子重吸收。
调节钾排泄的部位是集合管的主细胞,钠通过ENaC通道进入上皮细胞,这样肾小管管腔产生负电位,有利于钾从肾小管排出。盐皮质激素可增加钠重吸收,刺激钾分泌。
与主细胞分泌钾相反,集合管的铰链细胞α和β主要从肾小管重吸收钾,并通过氢-钾ATP酶排泄氢离子。
和钠排泄分数一样,我们可以计算钾排泄分数(FE K),公式如下:
FE K=( U/ P) K/( U/ P) inulin
或 FE K=( U/ P) K/( U/ P) creatinine
当临床出现低钾血症或高钾血症时,可测量FE K。如果肾脏对钾的调节功能正常,则在低钾血症时FE K下降,而高钾血症时FE K升高;否则应当怀疑肾脏对钾的调节能力出现缺陷,例如慢性肾衰竭时高钾血症是由于肾单位减少导致GFR下降和远端小管总体排泄钾的能力下降的共同结果;而在急性药物过敏性间质性肾炎的低钾血症,是由于 FE K病理性升高所致。
临床只要同时测定血浆和尿液的钾和肌酐浓度,即可计算出FE K。如果根据FE K确定存在肾脏钾调节缺陷,往往需要同时对机体酸碱平衡状态、肾素-血管紧张素-醛固酮系统等影响因素进行评价和鉴别诊断。
(三)钙和镁在肾脏的转运
在近端小管,60%的钙和镁随着水和其他溶质的吸收而被重吸收。在升支厚段,二价离子的重吸收和钠-钾-氯载体的活性有关,与钠的重吸收平行(和钾的再循环有关)。如果使用呋塞米等袢利尿药抑制该载体,可引起高尿钙和高尿镁。在Barter综合征(一种钾通道基因突变所致),也可出现高尿钙和高尿镁。
有两个因素可以促进升支厚段对钙的重吸收:甲状旁腺激素可以刺激钠-钾-氯载体,促进钙重吸收;上皮基底膜侧存在钙受体,血浆离子钙和该受体结合可抑制钠-钾-氯转运体的活性,从而抑制钙重吸收。
在远曲小管,钙通过上皮细胞钙通道ECaC进入上皮细胞,通过钠-钙交换或钙ATP酶从上皮细胞基底膜侧进入组织。钠通道ENaC被噻嗪类利尿药抑制或Gitelman综合征时,钙重吸收增加。甲状旁腺激素和维生素D促进钙重吸收。判断肾脏调控钙的功能是否正常应当结合血清其他化验,例如甲状旁腺激素、维生素D和离子钙浓度,进行判断。当血浆钙离子浓度下降,肾脏将增加钙的重吸收,而当血浆钙离子浓度升高,肾脏将增加排泄。肾小管升支厚段基底膜侧的钙敏感受体可发生两种类型的突变,分别导致高尿钙性低钙血症和低尿钙性高钙血症。
低钙饮食3天,如果血钙正常而尿钙排泄仍高,提示肾脏保留钙能力下降并同时提示存在溶骨性改变。吸收性高钙尿症表现清晨空腹尿钙/肌酐比值正常,而每日总钙排泄增加,给这类患者口服一定量的钙负荷,可见尿钙/肌酐比值明显增加。