肾的组织结构
肾主要由许多纡曲且排列紧密的泌尿小管构成.这些泌尿小管之间由少量结缔组织相隔,其中有血管、淋巴管和神经穿行.每一条泌尿小管都由肾单位和集合小管组成.
一、肾单位
肾单位由肾小体和肾小管组成,是肾的基本功能单位,它与集合小管共同完成肾的泌尿功能.肾小体与血浆的渗滤有关,肾小管与血管球滤过液的选择性回吸收以便形成终尿有关.集合小管的功能是浓缩尿液,并把来自几条肾小管的液体导入末端的乳头管.肾乳头的表面有大量的乳头管开口存在.每一肾内有100万～200万个肾单位,一般在出生后数月内,肾单位的数量逐渐增加,至成年即行停止.正常情况下,一部分肾单位功能处于活跃状态,另一部分处于静止状态,这些肾单位系交替地进行功能活动.因此,肾有很大的代偿能力,当一侧肾被切除之后,另一侧肾仍能完成生理功能.
(一)肾小体
肾小体是由血管球和肾小囊两部分构成的小球样结构,呈圆形或椭圆形,直径为150～250μm.除了狭窄的周边皮质带(或称壳皮质)之外,在其他肾皮质区和肾柱内均见到肾小体.
1.肾小球 由一团毛细血管构成,毛细血管间有少量结缔组织相连,周围由肾小囊包裹.血管球为一滤过装置,人的两侧的肾毛细血管的总滤过面积接近于体表面积,约为1.5m2.肾动脉在肾内反复分支,以入球小动脉进入肾小体内,入球小动脉由血管极入肾小囊,再反复分成若干小支,各小支弯曲盘绕,分别形成血管小叶.各小叶的毛细血管先集合成数支,再与其他血管小叶的集合支汇合,形成出球小动脉,由血管极出肾小囊.
毛细血管内皮为有孔隔膜型.电镜下见内皮小孔呈圆形,有隔膜,小孔呈筛状,排列整齐,孔径为80～100nm.毛细血管内皮周围有一层较厚基膜,成年人厚320～340nm.基膜内有极细的Ⅳ型胶原纤维,这些成分有利于水分及溶质的停留、流动和扩散,也可限制一定的分子通过.基膜可分为3层:内、外两层电子密度较低,中间一层致密,含有丰富、排列规律的纤维和一定量的黏多糖.至内皮小孔处,中层致密的纤维消失.基膜可随年龄而增厚,新生儿为0.3μm,老年人为0.4μm.正常情况下,基膜可限制大型血浆蛋白分子滤过.在病理状态下,大分子物质可以通过,如慢性肾炎及类脂肾病时,基膜有缺损.在老年高血压及动脉粥样硬化症患者,基膜明显增厚.
2.肾小囊 又称Bowman血管球囊,是肾小管扩大的盲端,血管球深陷其中.其壁可分内、外两层,两层之间有一狭窄的腔隙,称为囊腔,此腔为肾小管的始端.其外侧壁称为壁层,由单层扁平上皮构成;内层又称脏层,由很多体积较大、扁平、有突细胞形成,称此为足细胞.
足细胞的胞体发出数支大型的初级突起,每个初级突起又伸出若干指状且表面附有絮状阴离子物质的次级突起.突起之间有20～30nm宽的裂隙,称裂孔.裂孔间有5～7nm厚的隔膜,称为裂孔膜.电镜观察到裂孔膜含有排列呈拉锁状的微丝,膜的中央显示一致密点.足细胞胞质内的高尔基复合体发达,粗面内质网显示有扩张池,有大量核蛋白粒、线粒体和少量微管及微丝.微管伸至初级突起,和联系胞体与次级突起之间的物质运输和交换有关.次级突起内微丝集合成束,可直达突起末端,微丝的收缩能调节裂孔的直径.足细胞也参与基膜的形成与更新,一般基膜每年更新一次.
肾小体旁入球小动脉的管径及管内肌层均大于出球小动脉.血管球内皮上有若干小孔,内皮的基板和足细胞的基板融为一体,基板外为裂隙膜,形成一道独特的限制体液从毛细血管管腔进入泌尿腔隙的屏障,即血-尿屏障,又称滤过膜.滤过膜3层结构的过滤作用各有不同.内皮小孔可阻止较大分子物质,如限制血细胞、血小板及直径>100nm的分子通过;分子量480kDa、直径为12.2nm的铁蛋白可被基膜所阻止;分子量为240kDa的触酶及分子量为160kDa的髓过氧化酶可通过内皮小孔和基膜,但被裂孔膜所限制.滤过膜一般可过滤水、葡萄糖、电解质、多肽及尿素等.滤入囊腔的液体称为原尿.成年人每昼夜两肾共形成原尿约180L.经肾小管重吸收形成的终尿,每日为1.5～2L.滤过膜的通透性与血管球血液循环功能状态、滤过膜各层分子孔径大小、滤过物质的重量、直径及所带电荷的性质和数量等有关.在肾小体血液循环正常的情况下,由于内皮、基膜的表面以及足细胞的次级突起和裂孔膜周围皆附有阴离子成分的物质,带正电荷的分子较易穿过滤过膜,而带负电荷的分子物质则不易通过.某些肾病可引起裂孔扩张或引起局部次级突起消失,初级突起合并.严重者基膜增厚或缺失等,可影响滤过膜的通透性,结果导致某些大分子物质容易通过,形成血尿或蛋白尿.
(二)肾小管
肾小管由单层上皮构成,其基膜厚度不一.上皮细胞的类型和功能因部位不同而异,主要与进出管壁的各种离子和水分的主动转运和被动扩散有关.
1.近端小管 从肾小囊到近端小管曲部之间,有一狭窄的短管为颈,该段稍细,由较低的立方上皮或扁平细胞构成.颈以下为近端小管,是肾小管中最长而弯曲的一段,长14mm,直径为60μm,占皮质的大部分.
(1)近端小管曲部:又称近曲小管,位于皮质内,平均长4.5～5.2mm,直径为20～50μm.上皮高低与管内液压状况有关,当腔扩张时,上皮变低呈扁平;当小管内滤液减少,管腔变小时,上皮变高呈立方或锥形.上皮细胞外有厚130～150nm的基膜.细胞质强嗜酸性,核大而圆,位于细胞基部,核下胞质内有呈平行排列的线纹,称基底纹.管腔不规则,细胞表面有明显的刷状缘,刷状缘是由大量紧密排列、长约1.2μm、宽约0.03μm、呈杆状、中间有轻度弯曲的微绒毛构成.大量微绒毛可使两肾近曲小管细胞回吸收总面积扩大达50～60m2.微绒毛表面及基部质膜有薄层细胞衣,质膜下陷可形成管泡状的吞饮泡即顶端小泡,这与细胞回吸收蛋白质有关.免疫组化技术显示刷状缘含有酸性磷酸酶和碱性磷酸酶、琥珀酸脱氢酶、Na+-K+-ATP酶、多肽酶、葡糖糖-6-磷酸脱氢酶、细胞色素氧化酶和亮氨酸氨肽酶等.胞质中部有过氧化小体和溶酶体,过氧化小体内含有少量颗粒及棒状晶体,具有尿酸盐氧化酶及D-氨基酸氧化酶等的活性.溶酶体自胞质中部可深入基部,其间夹有空泡、多泡体、板层体及少量脂滴.
(2)近曲小管直部:主要分布于髓质外带,小管变直,上皮较低,管腔较大.刷状缘和基底纹不明显.
2.细段 构成髓襻降支的一部分或弯曲成襻,形成升支的一段.一般长4.5～10mm,管径较细为14～15μm.上皮为单层扁平,细胞表面刷状缘消失,但有散在而不规则的微绒毛,故在横切面上与大的毛细血管相似,其不同之处在于它的管腔中没有红细胞.胞质少而清晰,含少量核蛋白粒和线粒体.核呈椭圆形并突入管腔.电镜下可见相邻细胞顶端有紧密连接,其连接嵴有3～4层并互相连接构成嵴网.表面和基部分别有少量微绒毛及质膜内皱.细段上皮甚薄,水和电解质较易透过.髓襻在尿液浓缩中起重要作用,等渗液体由近端小管进入降支细段后,由于髓质的间质处于高渗状态,降支细段内的水分可渗透过管壁而入间质内;升支对水的通透性相对低些,而能主动把Cl-和Na+由管腔运送到间质.(https://www.daowen.com)
3.远端小管 在光镜下与近端小管相比,主要不同在于管壁上皮细胞较小,管腔较大,上皮细胞的游离面一般没有刷状缘.远端小管分为直部和曲部两段.
(1)远端小管直部:即升支粗段,长约9mm,管径较粗,约30μm.上皮呈立方形,细胞界限不明显,胞质嗜酸性,染色较近曲小管为浅,游离面无刷状缘,基底纹明显.电镜下观察,细胞表面有少量较短的微绒毛,基部质膜内皱发达,有的内皱可伸至细胞顶部,内皱间有较多细长的线粒体,由于质膜内皱具有丰富的Na+-K+-ATP酶,可将腔内高浓度的Na+泵出至间质,以致小管内液的渗透压比管外间质中的低.
(2)远端小管曲部:又称远曲小管,位于肾小体附近,长4.5～5.0mm,粗35～50μm.上皮呈低柱状,细胞界限清晰,核多位于近腔面,基部纵纹、胞质内皱和线粒体不如直部发达.但具有丰富的钠泵,可将Na+泵出,致使间质渗透压明显上升,管内渗透压下降.并具有泌氢、泌氨、排钾和进行离子交换等作用,这对维持血液的酸碱平衡有重要作用.
二、集合管
集合管或称直集合管,由远曲小管汇合而成.集合管自皮质沿髓放线直行入髓质,并不断地与其他一些集合管逐渐彼此合并,至锥体尖端处,形成较大的乳头管.集合管的管径由始段到乳头管逐渐变粗(由40μm增至200μm).管壁上皮细胞起初为单层立方形,以后逐渐增高成低柱状上皮,细胞分界清楚,核圆位于中央.上皮可分明、暗两种细胞,明细胞又称主细胞,其特点是数目多、胞质浅、含少量线粒体,细胞表面伸出一根长的纤毛,游离面有较多的微绒毛,外盖薄糖衣.胞膜内皱不发达.暗细胞又称闰细胞,较明细胞细长而着色深,细胞数目少,在皮质占集合管上皮细胞总数的37%,在外髓占18%,在内髓及乳头部不足1%.暗细胞分散于明细胞间,主要分布于集合小管近端,其游离面凸向管腔,表面微绒毛比明细胞长,胞质密度深,含有大量的线粒体、丰富的粗面内质网、游离核蛋白粒和小泡,基底质膜内皱.有报道表明,某些哺乳类的暗细胞可合成心房肽,它具有扩充血管和加速肾的滤过作用.
三、乳头管
乳头管由数根直集合小管构成,其直径为200～300μm,上皮细胞增高呈单层柱状.全部由明细胞组成,排列整齐,核位于中央,细胞表面分布很少量的短小微绒毛,细胞分界清楚,细胞器少,基部质膜内皱短而少.此段上皮具有分泌尿素的功能.
四、肾小体旁器
肾小体旁器是肾小管与血管之间连接处的一种特殊结构.由球旁细胞、致密斑和球外系膜细胞组成.三者位于肾小体的血管极处,大致呈三角形,致密斑为三角的底,入球小动脉和出球小动脉构成两侧边,球外系膜细胞位于该三角的中心.
1.球旁细胞 肾小体血管极的入球小动脉及少量出球小动脉的平滑肌细胞肥大,转变为上皮样立方形细胞,称为球旁细胞.2岁以下婴儿缺少球旁细胞.球旁细胞与普通平滑肌细胞不同,细胞体积大,呈立方形或多边形,核较大,圆形或椭圆形,细胞质丰富,呈弱嗜碱性.电镜下观察,细胞内肌丝少,粗面内质网及核糖体较多,高尔基复合体发达.球旁细胞与血管腔之间仅隔一层基膜和内皮,并紧接球外系膜细胞,与致密斑只隔一薄层基膜,这种紧密排列方式,非常有利于球旁细胞调节入球小动脉血压及远端小管的液体吸收.球旁细胞为分泌细胞,含直径20～40nm的有界膜球形分泌颗粒.采用免疫荧光测定,其颗粒内含有肾素;采用免疫组化多标记技术,发现未成熟颗粒内具有肾素、肾素原及组织蛋白酶.后者能促进肾素原转变为肾素.肾素在球旁细胞内合成后,大部分释放入小动脉管腔内,小部分进入肾内淋巴管道.肾素是一种促使血管收缩、血压升高的体液因子,还有促进肾小管重吸收Na+、排出K+的作用.球旁细胞还分泌红细胞生成素,刺激红细胞生成.
2.致密斑 远曲小管在接近肾小体入球小动脉处,其管壁的局部上皮细胞升高,形成圆盘状隆起,即致密斑.直径40～70μm,细胞呈高柱状,排列紧密,核椭圆,细胞表面有稀疏微绒毛或有单根纤毛,胞质内高尔基体发达,其基部常缺少基膜.胞质上端含有吞饮泡;侧面及基部伸出一些侧突,突起上方有纵行排列的线粒体.致密斑可感受远端小管内液体容量和Na+浓度变化,当Na+浓度降低时,可调节球旁细胞分泌肾素,以促进远端小管保钠排钾.
3.球外系膜细胞 球外系膜细胞又称极垫细胞,是位于血管极入球小动脉和出球小动脉之间的一群细胞.这群细胞为上皮样、类似球内系膜细胞的小型星状细胞,其突起相互连接.并与球内系膜细胞、球旁细胞及血管的平滑肌细胞间有缝隙连接,借此可互通信息.
五、肾间质
在泌尿小管和血管之间夹有少量的结缔组织,称为肾间质.这些结缔组织主要是胶原纤维、少量弹性纤维及成纤维细胞和巨噬细胞等.肾间质在肾内的分布不均匀,由皮质向髓质逐渐增加,至肾锥体近乳头处,乳头管间含有较多的肾间质.髓质部出现一种上皮样有突起的间质细胞,其高尔基复合体及内质网均发达并有分泌粒.老年后结缔组织增生,基质减少,组织致密,渗透力减弱.
(聂立萍 郭 岚 胡志娟)