肾小管和集合管的重吸收作用

二、肾小管和集合管的重吸收作用

原尿进入肾近曲小管后，由于小管上皮细胞的重吸收和分泌排泄作用，小管内液体的成分和量同原尿比较发生很大的变化，故称为小管液。小管液在流经肾小管和集合管时，其中大部分的水和溶质（有的几乎是全部）被管壁细胞吸收回血液的过程，称为肾小管和集合管的重吸收（reabsorption）。

按每分钟两肾生成的原尿量为125ml计算，每日生成的总量可达180L，而终尿量一般为1．5L，说明原尿中的水99%以上被重吸收入血。对葡萄糖、Na＋和HCO－3等，可将其全部或大部分重吸收，对尿素和磷酸根等为部分重吸收。肌酐等代谢产物和进入体内的异物（如药物），则不被重吸收而全部排出体外。这种选择性重吸收作用，既保留了对机体有用的物质，又清除了对机体有害的和过剩的物质，实现了对内环境的净化。

（一）重吸收的部位和方式

1．重吸收的部位　肾小管各段和集合管都具有重吸收的功能，但近端小管重吸收的物质种类最多和数量最大，因而是各类物质重吸收的主要部位。这是由于近端小管上皮细胞的管腔膜上有大量密集的微绒毛形成的刷状缘，使吸收面积达50～60m2；管腔膜上存在对Na＋、K＋和Cl－等离子的通道且对它们的通透性大；上皮细胞内有大量的线粒体及酶类，代谢活跃，管腔膜上的载体数量以及管周膜和基侧膜上Na＋泵的数量多。正常情况下，小管液中的葡萄糖、氨基酸等营养物质，几乎全部在近端小管重吸收；80%～90%的HCO－3、65%～70%的水、Na＋、K＋和Cl－等，也在此重吸收。余下的水和盐类的绝大部分在髓袢细段、远端小管和集合管重吸收，少量随尿排出。虽然在这些部位重吸收的量较近端小管的少，但却与机体内水盐和酸碱平衡的调节密切相关。

在实验中观察到由于近端小管代谢活跃，耗能耗氧较其他部位多，因而对缺血缺氧的刺激最为敏感，在肾缺血再灌注期间的损伤性改变亦较其他部位严重。

2．重吸收的方式　重吸收的方式有主动和被动两种。主动重吸收根据能量提供情况，又分为原发性和继发性主动重吸收两种。原发性主动重吸收所需能量由ATP直接提供，如Na＋和K＋的重吸收主要靠细胞管周膜上的Na＋泵分解ATP提供能量；继发性主动重吸收所需能量不是直接来自Na＋泵，但是同Na＋的主动重吸收耦联进行的，如葡萄糖、氨基酸和有机酸等，它们分别与Na＋共用细胞膜上的不同转运体，以相同的方向通过细胞膜而被吸收，其动力来自Na＋的顺电化学梯度转运时释放的能量，故是间接消耗ATP。存在于细胞膜上的转运体有两种类型，即同向转运体和逆向转运体。两种转运体都可同时转运两种或两种以上物质，前者转运物质的方向相同，称同向转运（symport），如Na＋和葡萄糖的转运；后者转运物质的方向相反，称逆向转运（antiport），如在集合管发生的Na＋－H＋交换和Na＋－K＋交换。被动重吸收是指小管液中的物质顺浓度差或电位差或渗透压差，从管腔内转运至管周组织液并入血的过程。

（二）几种物质的重吸收

1．NaCl和水的重吸收　每日滤过的钠总量可达594g，排泄量仅为5．3g，表明99%以上的Na＋被重吸收入血。除髓袢降支细段外，肾小管各段和集合管对Na＋均具有重吸收的能力，主要以主动形式重吸收。

在近端小管重吸收的NaCl占滤液总量的65%～70%。肾小管上皮细胞的管腔膜对Na＋的通透性大，小管液中的Na＋浓度比细胞内高，Na＋顺浓度差扩散入细胞内，随即被管周膜和基侧膜上的Na＋泵泵入组织液。随着细胞内的Na＋被泵出，小管液中的Na＋又不断地进入细胞内。伴随Na＋的重吸收，细胞内呈正电位，管腔内呈负电位，加之小管液中的Cl－浓度比小管细胞内高，Cl－顺其电位差和浓度差而被动重吸收。NaCl进入管周组织液，使其渗透压升高，促使小管液中的水不断进入上皮细胞及管周组织液。NaCl和水进入后，使细胞间隙的静水压升高，促使Na＋和水通过基膜进入相邻的毛细血管而被重吸收。部分Na＋和水也可能通过紧密连接回漏到小管腔内。故在近端小管Na＋的重吸收量等于主动重吸收量减去回漏量。

小管液流经髓袢的过程中，重吸收的NaCl约占滤液中总量的20%。降支细段对NaCl的通透性极低，但对水的通透性高，由于水分不断渗透至管周组织液，使小管液中NaCl浓度升高。升支细段对水几乎不通透，但对Na＋和Cl－的通透性高，小管液中的Na＋和Cl－顺浓度差扩散至管周组织液，小管液中Na＋和Cl－的浓度降低。升支粗段对NaCl的重吸收，是通过管腔膜上的同向转运体和基侧膜上的Na＋泵协同作用实现的。同向转运体按Na＋∶2Cl－∶K＋的比例，将Na＋、Cl－和K＋一起转入细胞内；进入细胞内的Na＋被泵入组织间液，Cl－经通道进入组织间液，而K＋则又经管腔膜返回小管液中，再与同向转运体结合，继续参与Na＋∶2Cl－∶K＋的转运。升支粗段对水几乎不通透，水不被重吸收而留在小管内，由于其中的NaCl被上皮细胞重吸收入管周组织液，因此造成小管液渗透压降低和管周组织液渗透压增高。该段对水和NaCl重吸收的分离，在尿液的浓缩和稀释中起重要作用（见后述）。呋塞米（速尿）和依他尼酸（利尿酸）等利尿剂，能特异性地与管腔膜转运体上的Cl－结合位点结合，抑制Na＋、2Cl－和K＋的协同转运而导致利尿。

远曲小管和集合管重吸收NaCl和水约占滤液中总量的12%。在机体缺盐和缺水时，对NaCl的主动重吸收增加，水的重吸收亦相应地增多。在集合管和远曲小管对Na＋和水的重吸收分别受醛固酮和血管升压素的调节，属于调节性重吸收，其余肾小管各段对Na＋和水的重吸收，同机体是否存在水、Na＋不足或过剩无直接关系，属于必然性重吸收。

肾小管各段和集合管对Na＋的重吸收，在维持细胞外液Na＋平衡和渗透压中有重要作用。而且，随着Na＋的主动重吸收，促进了葡萄糖和氨基酸的继发性主动重吸收，促进了HCO3－和Cl－的被动重吸收，同时还促进了Na＋－H＋交换和Na＋－K＋交换。在肾缺血缺氧时或使用代谢抑制剂后，Na＋泵活动抑制，上述物质的重吸收也会受到影响。(https://www.daowen.com)

2．K＋的重吸收　每日滤过K＋的总量约为36g，排泄量约为2．3g，重吸收量占总滤过量的94%。其中，在近端小管重吸收的量占滤过量的65%～70%；髓袢升支粗段可重吸收20%～30%；至远曲小管始段，小管液中的K＋为滤过量的5%～10%，这部分K＋在远曲小管和集合管可被继续重吸收，特别是在K＋的摄入过度减少时尤其明显。但K＋重吸收的确切机制尚有待阐明。小管液中的K＋浓度约4mmol／L，细胞内浓度约150mmol／L。小管液的K＋逆浓度差主动转运入细胞，然后扩散至管周组织液并入血。终尿中的K＋绝大部分是由集合管和远曲小管的主细胞分泌的，其分泌量的多少取决于血K＋浓度，并受醛固酮的调节。

3．HCO3－的重吸收　小管液中的HCO3－是以CO2的形式重吸收的。HCO3－的重吸收量占滤过总量的99%以上。在近端小管重吸收80%～90%，其余的多数在远端小管和集合管重吸收。HCO3－不易透过管腔上皮细胞膜，其重吸收是与上皮细胞的Na＋－H＋交换（上皮细胞分泌H＋入小管液中，小管液中Na＋则进入细胞内）耦联进行的。分泌入小管液中的H＋与HCO3－生成H2CO3，H2CO3再分解为CO2和水。CO2为高脂溶性物质，可迅速扩散入上皮细胞内，在碳酸酐酶（carbonic anhydrase）的催化下和细胞内的水生成H2CO3，H2CO3解离成H＋和HCO3－，前者经Na＋－H＋交换再进入小管液，后者与Na＋生成NaHCO3而转运入血（图5－6）。CO2通过管腔的速度明显高于Cl－的速度，故HCO3－的重吸收常优先于Cl－。HCO3－是体内主要的碱贮备物质，其优先重吸收对于体内酸碱平衡的维持具有重要意义。在代谢性酸中毒时，肾小管上皮细胞中的碳酸酐酶活性增强，HCO－3重吸收增加。急性间质性肾炎时，由于肾小管细胞Na＋－H＋交换障碍和上皮细胞内碳酸酐酶活性降低，均可使HCO－生成减

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少，引起近端肾小管性酸中毒。乙酰唑胺通过抑制碳酸酐酶的活性，使H＋生成减少，Na＋－H＋交换减少，Na＋排出增多而引起利尿。

4．Ca2＋的重吸收　经肾小球滤过的Ca2＋，约70%在近端小管重吸收，约20%在髓袢，9%在远端小管和集合管重吸收，约1%的Ca2＋随尿排出。从表3－1可见，细胞内液中的Ca2＋浓度较细胞外液中的要低得多，Ca2＋顺浓度差扩散入细胞内，再经基侧膜上的Ca2＋－ATP酶和Na＋－Ca2＋交换机制转运出细胞。肾对Ca2＋的重吸收和排泄主要受甲状旁腺激素的调节（见激素的协同作用和对抗作用）。

5．葡萄糖的重吸收　原尿中的葡萄糖浓度和血中的相等。正常人血糖浓度为4．48～6．72mmol／L（0．8～1．2g／L），终尿中几乎不含葡萄糖。葡萄糖的重吸收部位仅限于近端小管（主要在近曲小管），其余的各段肾小管无重吸收葡萄糖的能力。所以，一旦近端小管不能将小管液中的葡萄糖全部重吸收，余下的部分则随尿排出。

葡萄糖的重吸收是继发于Na＋的主动重吸收。小管液中的葡萄糖和Na＋与上皮细胞刷状缘上的转运体结合形成复合体后，引起其构型改变，使Na＋易化扩散入细胞内，葡萄糖亦伴随进入。在细胞内，Na＋、葡萄糖和转运体分离，后者恢复原构型。Na＋被泵入组织液，葡萄糖则和管周膜上的载体结合，易化扩散至管周组织液再入血。

近端小管对葡萄糖的重吸收有一定的限度，当血中的葡萄糖浓度超过8．96～10．08mmol／L（1．6～1．8g／L）时，部分近端小管上皮细胞对葡萄糖的吸收已达极限，葡萄糖就不能被全部重吸收，随尿排出而出现糖尿。尿中开始出现葡萄糖时的最低血糖浓度，称为肾糖阈（renal threshold for glucose）。血糖浓度超过肾糖阈后，随着血糖浓度的升高，对葡萄糖吸收达极限的肾小管上皮细胞数量增加，随尿排出的葡萄糖便增多。人的两肾全部近端小管在单位时间内能重吸收葡萄糖的最大量，称为葡萄糖的吸收极限量。此时，全部近端小管上皮细胞对葡萄糖的吸收均已达极限，体表面积为1．73m2的个体，男性为375mg／min，女性为300mg／min。

急性间质性肾炎，由于肾间质水肿和肾小管上皮细胞退行性变，肾近端小管功能减弱，不能将小管液中的葡萄糖全部重吸收而出现肾性糖尿。

6．其他物质的重吸收　氨基酸、HPO2－4、SO2－4等的重吸收机制基本上与葡萄糖相同，但转运体可能不同。部分尿酸在近端小管重吸收。大部分的Mg2＋在近端小管和髓袢升支粗段重吸收。在近端小管通过入胞作用将小管液中微量的蛋白质摄入细胞内，再经溶酶体酶水解成氨基酸后，通过与葡萄糖重吸收相同的机制进入组织液。在近端小管和髓袢升支细段及内髓部集合管，对尿素有不同程度的通透，由于水的重吸收，使小管液的尿素浓度增加，尿素顺浓度差扩散而被吸收。