在肾脏的代谢、转运以及肾脏酸化功能中的作用

（四） 在肾脏的代谢、转运以及肾脏酸化功能中的作用

和尿液中其他主要离子相比，从尿中的排泄具有非常特殊的地位。首先，主要从肾脏代谢产生，而不是通过肾小球的滤过；其次，在肾脏的产生主要来自谷氨酸的代谢，后者在产生的过程中，产生相同量的通过基底侧膜转运回血循环，以补充中和体内代谢所产生的酸的消耗。产生的必须从尿中排出，因为如果和一样被吸收回循环中，则可在肝脏或其他器官重新合成谷氨酸或尿素，并产生H+，使肾脏产生过程中所产生的全部丧失。最后，当体循环酸碱平衡出现紊乱时，肾脏净排酸的相应变化大部分是的排泌改变。例如在酸中毒时，肾脏约90%的代偿改变是排泌增加，而在碱中毒时40%是通过排泌的减少。可滴定酸的排泌在酸碱平衡紊乱时变化很小，而只在碱中毒时出现排泌增加。由此可见，在肾脏的产生、排泌及其调节在系统酸碱平衡的维持中发挥着重要意义。

绝大部分的是在肾脏近端小管上皮细胞内产生，在髓袢及远曲小管也有少量的合成，而在集合管则几乎完全不生成。的生成需先有谷氨酸，后者通过有机阴离子的转运系统进入近端小管上皮细胞内，以后在谷氨酸酶的作用下脱酰，生成及α-酮戊二酸（α-KG），α-KG在代谢过程中均生成新生成的通过基底侧膜上与钠耦合的传导进入血循环。由于的等电点（PKA）为9.0，胞内pH值为7.2，所生成的和H+结合，反应式偏向的形成其中的形成主要在线粒体内进行。

2.在不同肾单位的转运

（1）肾小球滤过

由于血循环中的浓度＜0.1mmol/L，肾小球滤液中的很少，只占尿中排泄量的10%左右。

（2）近端小管

近端小管可以将胞内生成的分泌入管腔中，该过程可能为跨管腔膜的弥散，也可能通过直接转运有人认为可能为通过管腔膜的交换（即替代了Na+-H+交换的H+）；也有人认为可能通过有机阳离子的分泌过程。的分泌过程在整个近曲小管均存在，但起始部分大于最后部分。最近有人发现，正常情况下，起始部分的近端肾小管分泌而后面部分则重吸收当在酸中毒时，两者虽然均分泌但前者远远超出后者。此外，在近端直管的研究中发现，的分泌过程是由主动分泌H+及被动分泌所致。泌H+使管腔中的减少，形成增加，从而提高跨上皮的浓度差。

（3）髓袢

髓袢的粗升支（TALH）可以主动重吸收其中皮质及髓质TALH均有重吸收作用。实验证实，在这些小管段在管腔内的浓度小于管周侧，因此重吸收过程不是单纯的弥散，而是的主动重吸收。近来进一步研究表明，的主动重吸收可被呋塞米抑制。提高K+可使重吸收减少，但当用替代K+后，TALH段的Cl-主动吸收并不受影响。由此表明在TALH的重吸收是通过替代3Cl--6Cl--3K+同向转运系统中的K+而完成。此外，也有人证实尚有细胞旁路的被动转运。TALH对的通透性和近曲小管相比要小得多，这种特性有效地阻止了重吸收回的返漏到管腔中，具有很重要的生理意义。

（4）远端小管

远端小管存在一定的分泌功能，该过程不受酸中毒和缺钾的影响。目前尚不清楚是通过跨上皮的转运过程还是由于谷氨酸依赖的合成所致。

集合管具有将从间质分泌入管腔的作用，从而将最终排泌入尿中。在皮质、外髓以及内髓三个不同的节段中进行，其中髓质部位占30%～60%的作用。集合管本身不具备产生的功能。泌入管腔中的主要来源于间质，由髓袢重吸收所致。

集合管分泌的过程是由管腔侧的氢泵主动泌H+及跨浓度梯度差的被动弥散所致。二者的调节互不依赖。除H+泵外，泌H+过程可能还通过H+-K+-ATP酶，和近端小管不同，集合管的管腔侧缺乏碳酸酐酶（OMCD-IS除外）形成所谓的不平衡pH，使管腔中的缓冲的反应由于不断泌H+而向方向生成，从而维持较高的跨上皮NH 3浓度差。另一个维持较高浓度差的因素是逆流倍增效应，使间质的浓度提高。

间质中的如何进入小管细胞尚不清楚，可能为的直接转运或的弥散。与氢离子进入细胞（基底侧膜上的Na+-H+交换）及碱基离开细胞相平行。最近有人提出基底侧膜上的Na+-K+-ATP酶可能参与了的转运，特别是在内髓集合管部位。

3.的逆流倍增效应

肾脏髓质的浓度远远超出皮质部及血循环。早在20世纪60年代就有人提出，在髓质的积聚可能是逆流倍增效应所致。20年后，当发现鼠肾TALH存在逆浓度差的重吸收时才认识到此现象。和NaCl的逆流增效应一致，整个过程是由髓袢上升支的重吸收及再将分泌入下降支而形成的反复循环完成。

从尿中排泄在很大程度上受集合管的分泌所影响，后者受髓质的浓度决定。近端小管的生成和分泌以及TALH对的重吸收可影响到在肾髓质的积聚，从而可影响和调节的排泄，对体内酸碱平衡紊乱起代偿作用。在盐皮质激素缺乏所致的代谢性酸中毒时，肾髓质不能积聚是酸中毒无法纠正的原因。

肾脏同时存在的Na+及逆流倍增效应可以使水的排泄变化不至影响到的排泄。事实表明，当从利尿阶段转到抗利尿阶段时，尽管尿量出现明显变化，但在尿中的排泄量并无明显变化。其原因是髓质的浓度和尿流量呈反向变化，尿中浓度出现相应改变，使终尿中的总排泄保持不变。

4.转运的调节和影响因素

许多全身因素及局部因素可以影响在肾脏的生成和转运，从而影响和调节全身酸碱平衡。

（1）管腔流量

管腔流量增加和流经近曲小管的浓度增加直接相关。许多研究均证实，当流量增加时，近曲小管分泌也增加，该过程并不是由于流量增加导致管腔离子浓度（包括）下降所致，而是近端小管的生成增加。

小管流量的增加可促进TALH段的重吸收，其影响因素可能和管腔内浓度变化有关。流量增加，下降的幅度减缓，从而使重吸收增加。此外，流量增加使管腔pH下降减缓，pH的增加可以提高在管腔内的浓度，使反流入管腔减少，增加的净吸收。当酸碱平衡变化时，髓袢的管腔流量和血浆中浓度成反比。酸中毒时，流量增加，TALH的重吸收增加，从而使髓质急剧增加，促进集合管的排泌增加。

（2）管腔及管周pH

近端小管的分泌在急、慢性代谢性酸中毒时明显增加，主要因为促进了生成的酶活性所致。管周pH改变主要影响胞内pH起作用。

（3）钾离子

K+的变化对的转运和生成有很重要的影响。缺钾可刺激近端小管分泌钾过多时则相反。和酸中毒一样，钾的上述作用大部分是影响的生成。慢性低钾除刺激近端小管生成外，尚有促进分泌的作用。急性钾缺乏直接刺激近曲小管的生成，机制可能是钾的直接作用，也可能是钾影响胞内pH后所致。高血钾则抑制近端小管的生成和分泌。

髓袢TALH段重吸收的过程也与钾变化关系密切：高钾可以抑制的重吸收，低钾时作用相反。其机制可能是K+与之间的竞争抑制而致。已知在TALH段的重吸收通过3Na+-6Cl--3K+同向转运，K+与在管腔内可竞争该转运系统。值得注意的是，通过改变TALH对的重吸收，K+的变化可以最终影响到尿的排泄。如高钾时，的重吸收在TALH段减少，髓质的逆流倍增效应下降，从而抑制集合管分泌低钾时通过上述作用，可使尿增加。除竞争机制外，钾尚可通过影响细胞pH、跨膜电压及Cl-的转运而间接影响的重吸收。

（4）其他

管周渗透压的改变，前列腺素、ADH及盐皮质激素可能通过影响TALH对NaCl的重吸收而间接影响的重吸收。胰岛素可以刺激近端小管的生成，从而促进酸排泄。其机制可能是胰岛素促进了谷氨酸等氨基酸转运入细胞内。当pH＜7.0或pH＞7.5时，胰岛素的上述作用消失，其意义及内在机制尚不清。

综上所述，可见肾脏在机体对酸碱平衡的调节及对于维持内环境稳定均发挥重要意义。肾脏的酸化功能主要在肾小管完成，具体包括：近端小管泌H+及重吸收形成可滴定酸，以及上皮细胞生成和分泌髓袢继续重吸收以及重吸收形成逆流倍增效应；远端小管重吸收或分泌分泌，及可滴定酸形成等。各个节段的细胞转运机制均不相同，近端小管主要以Na+-H+交换为主，而远端小管以H+-ATP酶作用为主，且尚存在许多目前还不太清楚的其他转运机制。肾脏酸化功能受许多因素影响，如全身酸碱平衡改变、电解质的改变（钾等）、管腔流量及许多多肽激素等均能影响肾脏净排酸。到目前为止，尚存在许多问题还未解决，特别是在整体状态下，肾脏各个不同节段之间的相互联系和影响以及调节因素等，有待进一步研究。

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（陶加平）