近端肾小管在肾脏酸化中所起的作用
正常肾小球滤液中
的含量和血浆中一样,约为24mmol/L,表明全部从肾小球滤过,滤液pH为7.25通过近曲小管后,有60%~70%的
被重吸收,此时小管液pH降至于6.7左右。目前已知,
在近端小管的重吸收是通过泌H+来实现,其重吸收效率在S1段最大。
1.近端小管上皮细胞的泌H+机制
(1)Na+-H+交换
近端小管的泌H+相当大部分依赖腔膜上Na+-H+的交换。该转运系统存在于许多细胞膜上,对调节细胞内的pH起关键作用。此外,它还可能参与控制细胞容量,以及对生长因子和其他有丝分裂因子所致的细胞生长和增殖的调控起作用。在肾小管上皮细胞中,该系统主要为转运H+,起泌H+的作用。Na+-H+交换过程呈电中性,即在转运过程中不产生电位差,也不受电位变化的影响。交换过程的能量来源于管腔与小管上皮细胞之间的Na+浓度差,表明为钠依赖。Na+浓度差的产生和维持则依赖于上皮细胞基底侧膜上的Na+-K+-ATP酶系统。后者将细胞内Na+通过基底侧膜转运出去,从而使胞内Na+浓度维持在低值,由此产生和维持足够的跨上皮细胞Na+梯度。从这种观点出发,Na+-H+交换和许多其他转运系统一样,为继发性的主动转运过程。
(2)H+-ATP酶(氢泵)
微灌注实验中发现,在去除Na+状态下,近端小管的
重吸收仍有20%;用阿米洛利抑制Na+-H+交换后发现
的重吸收仅下降60%。上述两个独立的试验均表明,近端小管上皮细胞的泌H+,除Na+-H+交换外,尚存在一种不依赖Na+的机制。当阿米洛利和非粒体性氢泵抑制剂同时存在时,泌H+过程完全被抑制。由此提示,除Na+-H+交换外,氢泵也参与泌H+机制。大多数实验表明,大鼠H+-ATP酶分布在整个肾小管各段,各部分的活性基本相似,其含量在近端小管可能稍高一些,都位于管腔侧。该泵可产生电位差,并受跨膜上的泵电位的变化影响。
2.
从管侧吸收入上皮细胞内的过程——碳酸酐酶的作用
通过泌H+机制排泌到管腔液中的H+与滤液中的
反应,生成H2CO3,在碳酸酐酶(CA)的作用下生成CO2和H2O。前者通过刷状缘弥散入上皮细胞内,与留在胞内的碱基,在胞浆内CA作用下形成
,随后从基底侧膜离开细胞,重吸收回血循环。该过程的关键是位于刷状缘和胞浆内的CA作用。位于管腔膜的CA为IV型,和小管液直接接触,主要抑制
在管腔内的积聚,减少泌H+所致的跨上皮H+梯度,从而加速
的重吸收。位于细胞内的CA为Ⅱ型,主要作用是将细胞内不能转运的碱基OH-转变成
间接增加
的排出。
3.
从细胞内排出的机制
近端小管上皮细胞基底侧膜存在着SITS及电压敏感、能产生电荷的
转运系统。近来已明确,该转运系统的底物是
而不是OH-。尽管对SITS敏感,但用碳酸根替代氯离子后,
的重吸收无明显变化,提示并非为
交换。
在基底侧部的电化学梯度很高,当基底侧膜电位改变时,
的重吸收也相应改变,表明排出为电位依赖的传导过程。目前已明确,该传导过程与Na+耦合。各种结果综合在一起,表明
通过
同向传导过程离开细胞。
4.近端肾小管酸化功能的影响和调节因素
(1)管腔
浓度和pH(https://www.daowen.com)
浓度变化和管腔
负荷成正比。当肾小管内
浓度小于45mmol/L时,
的重吸收与管腔浓度呈线性关系。管腔pH提高,可增强肾小管酸化功能。在正常生理水平
的增加可刺激泌H+(主要影响Na+-H+交换)。当
超出一定水平时,泌H+不再受管腔
及pH的影响,此时
的重吸收达到极限。
(2)肾小球滤过率(GFR)及小管流量
肾小球滤过率增加可相应提高小管流量,后者可促进
重吸收,其原因可能有二:一是滤液流速增加时,
的浓度下降将延缓,其浓度相对提高,使泌Na+-H+增加。二是管腔存在流量依赖的弥散,屏障附近Na+-H+交换的pH较管腔液低,使泌H+减慢。当流速增加时,屏障减弱,局部pH上升,泌H+增加。值得一提的是,当管腔
浓度达极值时,流量改变所致
重吸收变化不再存在;而在大多数情况下,管腔内
的浓度远远小于极值,此时
的重吸收完全为流量依赖。在慢性碱中毒,GFR较低时,
浓度小于极值,此时尿中的
排泄不增加;当GFR增加时,
在管腔中的浓度即超过极值,此时尿
含量明显增加。
(3)管周
浓度、PCO2及pH
管周
上升或PCO2下降,都可通过影响泌H+从而减少
的重吸收。其机制可能为改变细胞内的pH,进而影响Na+-H+交换。
(4)细胞外液变化(ECF)
自由流量微穿刺研究表明,ECF增加可影响
的重吸收。但Cogan的研究则认为,和NaCl的重吸收不一样,扩容对近端小管
的重吸收没有大的影响。尽管扩容可增加约50%的
跨细胞间的通透性,但由于后者的绝对值相当小,因此实际上扩容对
的重吸收作用很小。
(5)激素及交感神经
能促进
在近端小管重吸收的激素有糖皮质激素、生长激素。近来Liu和Cogan研究表明,血管紧张素Ⅱ(AⅡ)也具有促进
重吸收的作用。甲状旁腺激素(PTH)则可抑制重吸收,在甲状旁腺功能低下患者中,
的重吸收有所增加。上述激素的作用可能通过cANP,后者的增加可抑制
的重吸收,其机制可能通过减少Na+-H+交换,而使
重吸收减少。近端小管受到交感神经的支配,存在许多肾上腺素能受体。当肾神经去除时,
、Na+、Cl-及H2O的重吸收都下降,但GFR没有相应改变,提示交感神经对
的重吸收为直接作用,不依赖肾脏血流动力学改变。
(6)其他全身因素
代谢性酸中毒、低钾(或钾缺乏)可刺激近端小管
的重吸收,但血钾急性变化并无影响。单侧肾切除也促进健侧肾近端小管的酸化功能,机制尚不清,可能为代偿反应。