肾脏疾病的生物化学诊断.ppt

第十章肾脏疾病的生物化学诊断 肾脏 kidney 不仅是机体内最重要的排泄器官 还是重要的内分泌器官 肾脏在维持机体内环境的稳定和平衡方面起着极为重要的作用 各种肾脏疾病均可造成机体代谢紊乱 并导致血液和尿液生物化学的改变 因此 血 尿生物化学检验是指导肾脏疾病诊断和治疗的重要指标 第一节 肾脏的结构和功能 肾脏最基本的功能是泌尿 泌尿过程包括肾小球滤过 肾小管选择性重吸收和排泌 肾脏泌尿功能的结构基础是肾单位和肾血管 肾脏丰富的神经支配和具有内分泌功能的肾小球旁复合体对维持和调节肾脏的功能十分重要 本节主要介绍与肾脏泌尿功能相关的肾脏组织结构 肾脏泌尿生理过程及衡量指标 一 肾脏的基本结构 肾单位1 肾小体2 肾小管和集合管肾的血管 肾脏为成对略呈蚕豆形的实质性器官 位于腹膜后脊柱两侧 肾外被膜包裹 内侧缘中央凹陷成肾门 血管 淋巴管 神经和输尿管经此出入肾 肾实质分为皮质和髓质两部分 皮质在外层 主要由肾小体和肾小管构成 髓质在内层 由20 28个锥体组成 主要含髓袢的降支及升支 集合管及乳头管 肾锥体开口于肾小盏 肾小盏合成肾盂 肾盂向下逐渐缩小续于输尿管 一 肾单位肾单位 nephron 是肾脏结构和功能的基本单位 人每侧肾脏约有80 120万个肾单位 每个肾单位由肾小体和肾小管组成 集合管不包括在肾单位内 但由于其在尿液浓缩与稀释的过程中起着重要作用 故可把集合管视为肾小管的终末部分 1 肾小体由中央部的肾小球和包绕其外的肾小囊组成 肾小球是由入球小动脉反复分支形成的一团盘曲的毛细血管网 肾小球毛细血管小叶间的轴心组织为肾小球系膜 肾小囊分内外两层上皮细胞 内层紧贴毛细血管壁 外层与肾小管壁相连 两层之间的腔隙称囊腔 与肾小管管腔相通 2 肾小管和集合管肾小管长而弯曲 分为三段 近端小管 包括近曲小管和髓袢降支粗段 前者与肾小囊相连 髓袢细段 分降支和升支两部分 远端小管 包括髓袢升支粗段和远曲小管 其远端与集合管相连 多个肾单位汇集于一支集合管 多支集合管汇入一乳头管 而后开口于肾盂 二 肾的血管肾的血管系统有其特点 肾动脉由腹主动脉分出后 经叶间动脉 弓状动脉 小叶间动脉和入球小动脉进入肾小体 形成肾小球毛细血管袢 再汇集成出球小动脉 离开肾小体以后又分支成二级毛细血管网 包绕于肾小管和集合管 既起营养作用 又有转运物质的功能 然后汇合成静脉 经小叶间静脉 弓形静脉 叶间静脉和肾静脉进入体循环 二 肾脏的基本功能 泌尿功能内分泌功能参与氨基酸和糖代谢维持血压 1 泌尿功能肾脏最重要的功能是泌尿 肾脏通过生成尿液不仅可以排泄机体代谢的终产物 如蛋白质代谢产生的尿素 核酸代谢产生的尿酸 肌肉肌酸代谢产生的肌酐和血红素的降解产物等 还可将摄入量超过机体需要的物质 如水 电解质等和进人体内的外源性异物 如绝大部分药物 影像学检查的造影剂和毒物等排出体外 而且同时精确调节体内水 电解质 酸碱和渗透压平衡等 维持机体内环境质和量的相对稳定 保证生命活动的正常进行 2 内分泌功能肾脏分泌的激素包括血管活性物质和非血管活性物质 前者包括肾素 前列腺素 缓激肽等 参与全身血压和水 电解质代谢的调节 后者包括1 25 二羟基维生素D3 红细胞生成素等 此外 肾脏是许多的肽类激素和内源性活性物质的降解场所 如胰岛素 高血糖素 甲状旁腺素 泌乳素 生长激素 促胃液素和舒血管肠肽等 三 肾小球滤过功能 肾小球滤液的生成机制及影响因素1 肾小球滤过膜面积和通透性2 有效滤过压3 肾血流量肾小球滤过功能评价指标1 肾小球滤过率与滤过分数2 过筛系数与选择指数肾小球滤过功能的调节 肾小球滤过是指当血液流过肾小球毛细血管网时 血浆中的水和小分子溶质 包括分子量较小的血浆蛋白 通过滤过膜滤入肾小囊形成原尿的过程 此过程是一种超滤过程 原尿除了不含血细胞和部分血浆蛋白质外 其余成分和血浆相同 一 肾小球滤液的生成机制及影响因素肾小球滤液的生成与细胞外液的生成相似 决定肾小球滤过作用的主要因素有 结构基础 滤过膜滤过面积和通透性 动力基础 有效滤过压 物质基础 肾血流量 1 肾小球滤过膜滤过面积和通透性人体两侧肾脏的肾单位总数达200万个 总滤过面积约1 5m2 十分有利于滤过 滤过膜通透性大小由其结构决定 同时受肾小球系膜的调节 1 滤过膜与滤过屏障 滤过膜的独特结构使之具有一定的孔径和电荷选择性 既对小分子物质有极高的通透性 又对大分子物质有高度的截留作用 滤过膜有三层结构 内层为毛细血管的内皮细胞层 细胞间连接疏松 形成大量的圆形窗孔 孔径40 100nm 血细胞不能通过 对血浆蛋白几乎不起屏障作用 中间为非细胞性的基膜层 是由微纤维织成的网状结构 网孔直径约4 8nm 由于基底膜本身的伸展性较大 除可让水及部分小分子溶质通过 有时分子量较小的血浆蛋白也能通过 是滤过膜中主要的屏障 外层是肾小囊上皮细胞 由突起的足细胞构成 足突附着在基膜 足突间裂隙称为裂孔 其上有一薄层裂孔膜 为栅栏状细丝网状结构 网孔直径约7nm 是滤过膜的最后一道屏障 滤过膜形成的滤过屏障包括两个部分 孔径屏障 指由滤过膜三层结构上孔道所构成的屏障 屏障作用与滤过膜上的孔径大小以及物质分子构型 形状和伸展性等有关 电荷屏障 滤过膜三层结构的表面都覆盖有一层带负电荷的唾液酸 这就使带负电荷的物质不易通过 而带正电荷的物质较易通过 滤过屏障中起主要作用的是孔径屏障 分子半径小于2nm的物质可自由通过肾小球滤过膜 分子半径大于4nm 分子量约70kD的物质几乎不能通过 电荷屏障只是对那些刚能通过滤过孔道带负电荷的大分子物质 如血浆清蛋白 半径为3 6nm 有选择性的阻挡作用 2 肾小球系膜及作用 位于肾小球毛细血管之间 由系膜细胞和系膜基质所组成 系膜能通过系膜细胞收缩和改变基质的物理性状调节滤过屏障 2 有效滤过压 effectivefiltrationpressure 由三种力组成 根据三种力作用方向的不同 可列出下式 肾小球有效滤过压 肾小球毛细血管血压 血浆胶体渗透压 囊内压 肾小球毛细血管血压平均为6 0Pa 囊内压为1 3Pa 血浆胶体渗透压约为2 7Pa 据此 可计算入球端有效滤过压为2 0Pa 借此可使血浆某些成分透过肾小球滤膜 进入肾小囊 形成原尿 出球端有效滤过压为0 滤过停止 此过程称为滤过压平衡 3 肾血流量肾脏的血液供应十分丰富 正常人安静时的肾血流量 RBF 约1200ml min 相当于心排血量的20 25 RBF中94 左右的血液分布在肾皮质 通常所说的RBF主要指的是肾皮质血流量 肾血流量中的血浆部分称肾血浆流量 RPF 二 肾小球滤过功能评价指标1 肾小球滤过率与滤过分数单位时间内两肾生成的滤液量称为肾小球滤过率 glomerulafiltrationrate GFR 其值高低取决于肾血流量 有效滤过压和滤过分数 滤过分数 filtrationfraction FF 指肾小球滤过量占流经肾小球的血流量的比值 FF 0 18 0 22 其值大小与毛细血管有效静水通透性和滤过面积有关 GFR和FF是衡量肾小球滤过功能的两个重要指标 据测定 体表面积为1 73m2的人体GRF为125ml min左右 以此计算 24小时内约有1700L血液通过肾脏 从肾小球滤出的血浆量可达180L 相当于血浆每天在肾小球滤过60次 由此可见 肾小球滤过功能在肾的排泄功能中占有重要位置 2 过筛系数与选择指数滤过膜的通透性或屏障作用大小 可以用它允许通过物质的分子量大小来衡量 通常以肾小囊中原尿的蛋白成分和浓度与血浆蛋白成分和浓度的比较来表明肾小球毛细血管壁通透选择性 对一特定的体内大分子物质 其在肾小囊腔与血浆浓度的比值称为过筛系数 两个分子量或所带电荷不同的蛋白过筛系数或清除率之比值称尿蛋白选择指数 selectiveurineproteinindex SPI 三 肾小球滤过功能的调节肾小球的滤过功能主要受肾血流量及肾小球有效滤过压的调节 肾血流量的调节既能适应肾脏泌尿功能的需要 又能与全身的血循环相配合 前者主要靠自身调节 后者主要靠神经调节和体液调节 尤其在应激状态时 参与全身血流量的重新分配的调节 以适应整体生理活动的需要 四 肾小管和集合管的转运功能 肾小管的重吸收肾小管 集合管的排泌肾小管转运功能的调节 在泌尿过程中 肾小球滤过生成的原尿需经肾小管和集合管进行物质转运 最后形成终尿 物质转运过程包括重吸收和排泌 重吸收是肾小管上皮细胞将原尿中的水和某些溶质 部分或全部转运回血液的过程 肾小管和集合管的上皮细胞将其产生的或血液中的某些物质转运到肾小管腔中的过程称为分泌或排泌 一 肾小管的重吸收1 重吸收方式与物质肾小管重吸收的方式可分为主动重吸收和被动重吸收两类 主动重吸收是指肾小管上皮细胞将小管液中的溶质逆浓度差或电位差转运到管周组织液的过程 一般机体所需要的物质 如葡萄糖 氨基酸 Cl Na K Ca等 都是主动重吸收 被动重吸收是指肾小管液中的溶质逆浓度差或电位差进行扩散 以及水在渗透压差作用下进行渗透 从管腔转移至管周组织液的过程 例如尿素和水 2 重吸收部位与功能 1 近曲小管 是物质重吸收最重要的部位 原尿中的葡萄糖 氨基酸 维生素及微量蛋白质等 几乎全部在近曲小管重吸收 Na K Cl HC03等也绝大部分在此段重吸收 2 髓袢 主要吸收一部分水和氯化钠 在降支内水的重吸收大于溶质吸收 使管内的渗透压逐渐升高 形成渗透梯度 最高可达1200mOsm kg以上 升支不透水 而溶质却不断被重吸收 形成逆向的渗透梯度 即从1200mOsm kg又逐渐下降到等渗 甚至低渗 此段渗透压变化的过程称为 逆流倍增 在尿液的浓缩稀释等功能中起重要作用 3 远曲小管和集合管 可继续重吸收部分水和Na等 此段的重吸收量受血管升压素和醛固酮的调节 在决定尿量和终尿质的方面起着十分重要的作用 其主要功能为参与机体对体液及酸碱等的调节 在维持机体内环境稳定中起主要作用 3 重吸收效率与阈值比较原尿和终尿的量和质可发现 成人每天生成的原尿量约有180L 但终尿量每天只有1 5L左右 表明肾小管的重吸收量达99 肾小管和集合管的重吸收是有选择性的 原尿中葡萄糖 氨基酸和少量蛋白质全部被肾小管重吸收 水和电解质大部分被吸收 尿素只有部分被重吸收 肌酐则完全不被重吸收 肾小管对许多物质的重吸收作用有一定限度 称最大重吸收量或阈值 如当尿糖浓度超过10mol L后 重吸收量不再增加 尿中出现葡萄糖 这个浓度界限称为肾糖阈 二 肾小管 集合管的排泌1 排泌方式与物质排泌有主动和被动两个过程 酚红 PSP 苄青霉素 碘锐特及对氨基马尿酸 PAH 等进入机体的异物 均可借助于同一组酶系主动排泌 它们相互间有竞争性抑制作用 有些强碱性物质如组胺等也可主动排泌 被动排泌的物质有弱碱 氨 奎宁等 和弱酸 水杨酸等 以及Na重吸收耦联的H K排泌和非离子型扩散 2 排泌部位与功能 1 近端小管 远端小管和集合管都有泌H功能 通过H Na交换 达到重吸收NaHC03的目的 在调节机体酸碱平衡方面起着重要作用 肾脏排H保Na的另一种方式是分泌NH3 在酸中毒时尤为重要 近端小管 远端小管和集合管不断地产生NH3 并向小管液扩散 与其中的H结合成离子型NH4 铵盐的生成不仅促进了排H 也促进了NaHC03重吸收 2 远曲小管和集合管泌钾功能 一般当有Na的主动吸收时 才会有K的分泌 两者转运方向相反 称为K Na交换 K Na交换和H Na交换有相互抑制现象 即H Na交换增多时 K Na交换将减少 导致酸中毒时血钾升高的原因之一 原尿中的钾几乎全部在近端小管被重吸收 故尿中排出的K主要来源于钾的排泌 3 近端小管的排泌功能 肌酐