急性肾衰竭的发病机制
急性肾衰竭的发病机制比较复杂,不同原因引起的急性肾衰竭,其发病机制不全相同,但无论何种原因引起的急性肾衰竭,均有肾小球滤过率降低所致的少尿或无尿。下面着重阐述肾缺血和肾中毒所致的急性肾衰竭的发生机制。
(一)肾血管及血流动力学异常
虽然ATN(急性肾小管坏死)时细胞损伤主要以肾小管上皮细胞为主,但引起肾功能障碍和内环境紊乱的中心环节仍是GFR降低。肾血管及血流动力学的异常是急性肾衰竭初期GFR降低和少尿的主要机制。
1.肾灌注压降低
当系统动脉血压低于80 mmHg,有效循环血量减少程度超过肾脏自身调节的范围时,肾脏血液灌流量明显减少,GFR降低。
2.肾血管收缩
肾血管收缩的机制主要与以下因素有关。
(1)交感-肾上腺髓质系统兴奋:在ATN时,因有效循环血量减少或毒物的作用,交感-肾上腺髓质系统兴奋,儿茶酚胺释放过多,肾皮质外1/3的入球小动脉对儿茶酚胺敏感,使肾小球动脉强烈收缩,导致皮质外层血流量减少,GFR降低。
(2)肾素-血管紧张素系统激活:有效循环血量减少使肾血管灌注压降低,可刺激肾小球球旁细胞分泌肾素;交感神经兴奋时释放肾上腺素和去甲肾上腺素,亦可刺激球旁细胞释放肾素。肾素产生增多,引起血管紧张素的分泌增加,导致肾血管平滑肌收缩,加重肾脏缺血,进一步导致肾小球滤过率降低。
(3)肾内收缩及舒张因子释放失衡:肾缺血或肾中毒使肾血管内皮细胞受损,可引起血管内皮源性收缩因子(如内皮素(ET))分泌增多以及血管内皮源性舒张因子(如一氧化氮(NO))释放减少;此外急性肾衰竭时,肾内前列腺素产生减少,也会导致肾血管收缩,肾血流量减少,GFR降低。
3.肾毛细血管内皮细胞肿胀
肾缺血、缺氧及肾中毒时,ATP生成不足,Na+-K+-ATP酶活性减弱,细胞内钠水潴留,发生细胞水肿,使细胞膜通透性增大,引起Ca2+内流增加,细胞内游离钙增加又可妨碍线粒体的功能,使ATP生成更加减少,从而形成恶性循环。当肾细胞水肿,特别是肾毛细血管内皮细胞肿胀,可使血管管腔变窄,血流阻力增加,肾血流量减少。(https://www.daowen.com)
4.肾血管内凝血
急性肾衰竭患者血液黏度升高,血和尿中纤维蛋白降解产物(FDP)增多,部分患者的肾小球毛细血管内有纤维蛋白和血小板沉积。
(二)肾小管损伤
ATN时,缺血、缺血后再灌流、毒物等共同作用可引起肾小管细胞损伤,表现为肾小管细胞的重吸收与分泌功能紊乱,以及肾小管细胞的坏死性损伤和凋亡性损伤。其损伤机制主要与ATP产生减少、Na+-K+-ATP酶活性降低、自由基产生增加与清除减少、细胞内游离钙增高以及炎性反应等有关。肾小管细胞的严重损伤和坏死脱落可导致肾小管阻塞、原尿返漏和管-球反馈机制失调。
1.肾小管阻塞
肾缺血、肾毒物引起肾小管坏死时的细胞脱落碎片,异性输血时的血红蛋白、挤压综合征时的肌红蛋白,均可形成管型阻塞肾小管,使原尿不易通过,引起少尿。同时,受阻肾小管上段的管腔内压升高,使肾小球囊内压增高,GFR减少,引起少尿或无尿。
2.原尿返漏
在持续肾缺血、肾毒物作用下,肾小管上皮细胞变性、坏死、脱落,原尿通过受损肾小管壁处返漏入周围肾间质,一方面可直接造成尿量减少,另一方面又可通过形成肾间质水肿而压迫肾小管,造成囊内压增高,使GFR减少,出现少尿。
3.管-球反馈机制失调
管-球反馈是在肾单位水平上的自身调节,即当肾小管液中的溶质浓度和流量改变时,其信号通过致密斑和肾小球旁器感受、放大和传递,从而改变肾小球的灌流和GFR,达到平衡。肾缺血或肾毒物对肾小管损伤时,近曲小管和髓袢容易受到损害,对Na+和Cl-的重吸收减少,使远曲小管内液中的Na+和Cl-浓度升高,刺激远曲小管部的致密斑,从而引起肾素分泌增多,促进血管紧张素生成并收缩入球小动脉,使GFR降低。
(三)肾小球滤过系数降低
肾小球滤过率=滤过系数×有效滤过压。滤过系数代表肾小球的通透能力,与滤过膜的面积及通透性有关。肾缺血和肾中毒时滤过系数降低,与肾小球毛细血管内皮细胞肿胀、足细胞足突结构变化、滤过膜上的窗孔大小及密度减少有关。此外,因内源性及外源性的活性因子释放,如血管紧张素Ⅱ和血栓素A2等可引起肾小球系膜细胞收缩,导致肾小球滤过面积减少,滤过系数降低。