肾脏结构与主要功能-现代营养学

6.1.1.1　肾脏的主要结构

肾脏位于脊柱两侧，左右各一，位于腹膜后面。肾脏的体积各人有所不同，一般而言，正常成年男性平均长10 cm，宽5 cm，厚4 cm，平均重量为134～150 g；女性肾脏的体积和质量均略小于同龄的男性。

肾脏的内侧缘中部凹陷叫肾门，肾脏的血管、神经、输尿管从这里经过。如果把肾脏纵向切开看，可分为两部分：外侧为皮质，内侧为髓质；再里面有一空腔叫肾盂，由肾小盏和肾大盏两部分组成。肾盂和输尿管相连。肾脏的基本结构是肾单位。每个肾脏有100万～200万个肾单位，每一个肾单位是由肾小体和肾小管所组成。肾小体由肾小球和肾小囊组成。肾小球是由入球小动脉及其分支组成的毛细血管网盘曲而成，随后汇成一条出球小动脉；包在肾小球外面的一个漏斗形的囊即肾小球囊。肾小球的主要作用是滤过，当血液流经肾小球时，血浆中的葡萄糖、无机盐、氨基酸、尿酸等小分子物质滤过到肾小球囊腔里。肾小管和肾小球囊相连，蜿蜒曲折通过皮质进入髓质中，各段肾小管的名称和形状不一样，紧接肾小球囊的一段叫近曲小管，下行到髓质又折回皮质的部分叫髓襻降支和升支，由髓襻到集合管的一段叫远曲小管，远曲小管进入较大、较直的管叫集合管，一个集合管可汇集许多肾小管，许多集合管又汇成乳头管与肾小盏相通，尿液由肾乳头泌入肾小盏至肾大盏，再到肾盂，最后经输尿管注入膀胱，经尿道排出体外。

1.肾单位　肾单位是肾脏结构与功能的基本单位，它由一个肾小体和相通的小管组成。人类每个肾脏约有100万个肾单位。肾小体90%以上分布在肾皮质部分。肾小体是由肾小球及包围在其外的肾小球囊组成。肾小球的核心是一团毛细血管网，它的两端分别与入球动脉及出球动脉相连。肾小球外覆以肾小球囊，肾小球囊的壁层上皮细胞与肾小管上皮细胞相延续，其囊腔与肾小管腔相通。肾单位按其在肾脏部位不同，分为皮质肾单位和髓旁肾单位。在皮质内层近髓质处的称髓旁肾单位，其肾小管甚长，伸入到髓质内层，甚至达到乳头部，其出球小动脉除分支形成毛细血管网外，还发出直小血管进入髓质内层。皮质肾单位的肾素含量高于髓旁肾单位。而髓旁肾单位的肾小管长，加上有直血管的逆流交换作用，这对保持髓质高渗及尿液浓缩有重要作用。

2.肾小球滤过膜　肾小球滤过膜是指肾小球毛细血管襻的管壁。它由3层构成，最里层是毛细血管内皮细胞，中层为基底膜，外层为上皮细胞（也称足细胞，即肾小球囊的脏层）。肾小球滤过膜具有一定的“有选择性”的通透性，这是因为滤过膜各层的孔隙只允许一定大小的物质通过，而且和滤过膜带的电荷有关。滤过分子大小一般以有效半径来衡量，半径＜14nm如尿素、葡萄糖，通过滤过膜不受限制；半径＞20 nm如白蛋白，滤过则受到一定限制；半径＞42 nm如纤维蛋白原，则不能通过。滤过膜所带电荷对其通透性有很大影响。正常时滤过膜表面覆盖一层带负电荷的蛋白多糖，使带负电荷的较大分子不易通过，如白蛋白，当在病理情况下滤过膜上负电荷减少或消失，白蛋白滤过增加而出现蛋白尿。

3.肾小球系膜　系膜是位于肾小球毛细血管襻之间的一种特殊间充质，由系膜细胞和系膜基质组成。系膜细胞的作用可能有：①收缩作用，入球小动脉和出球小动脉的收缩作用受系膜细胞的调节，以影响毛细血管襻的内压和滤过率；②支持作用，它填充于毛细血管襻之间，支持毛细血管的位置；③吞噬作用，能吞噬被阻留在基膜内的大分子物质和蛋白质；④分泌肾素，在肾缺血或免疫复合物沉积时，系膜细胞增生且分泌肾素。系膜基质充满系膜细胞，在内皮细胞和基膜之间，能让大分子物质通过并能网络供系膜细胞吞噬。

4.肾小球旁器　肾小球旁器由球旁细胞、致密斑和球外系膜细胞所组成。上述3种成分均位于入球小动脉和出球小动脉构成三角区上，致密斑构成三角区的底边，肾小球旁器对入球动脉压力及肾小管中的钠浓度反应敏感，以此来调节肾素—血管紧张素—醛固酮系统。

5.肾小管和集合管　肾小管为肾小球囊的延续，有近曲小管、髓襻与远曲小管3个部分，肾小管主要调节水、盐代谢，即进行重吸收和分泌作用。肾小管汇合成集合小管，后者又汇合成集合管，穿过肾髓质至肾乳头顶端开口肾盂。

6.肾血管　肾动脉由肾窦入肾实质，然后分成4～5支叶间动脉，行于肾柱中，叶间动脉在髓质和皮质交界处分成弓形动脉，由弓形动脉分成许多小叶间动脉，伸向皮质。由小叶间动脉分成入球小动脉。每个入球小动脉分成毛细血管襻，即肾小球内的毛细血管网。肾小球内毛细血管襻再汇成出球小动脉，围绕肾小管，同时由出球小动脉分出一支直小血管伴随肾小管降支、髓襻及升支入小叶间静脉。静脉伴随各分支动脉而行。在有效循环血量不足或交感神经兴奋时，由于入球小动脉收缩，血液经短路直接进入出球小动脉，再经直小血管进入髓质区，这样造成皮质区明显缺血，而髓质区相对充血现象。

7.肾间质　在肾小管和血管间夹有少量结缔组织，称为肾间质，肾间质在皮质区甚少，而在锥体乳头处则甚丰富。间质内含有纤维、基质和间质细胞。肾间质具有生成前列腺素的功能、吞噬功能和促进尿液浓缩功能。

6.1.1.2　肾脏的主要功能

肾脏是人体代谢调节的重要器官。肾脏每日从血液循环中不断清除毒素和多余的水分，滤过和清洁约200 L的血液。人体有2个肾脏，其结构主要包括肾小球（完成肾脏滤过功能、清除体内代谢产物和毒物），肾小管（重吸收肾小球滤出的有用物质），集合管和肾盂（尿液的排出管路、参与机体水平衡调节）3个部分。当血液流经肾小球时，体积大的成分，如红细胞、白细胞、血小板、蛋白质等不能通过肾小球滤过；而体积小的成分，如水分、钠离子、氯离子、尿素、糖等，能经肾小球滤出，进入肾小管内，这些液体叫做原尿。当原尿流经肾小管时，肾小管有重吸收功能，99%的水分被吸收回到体内，营养成分几乎也被全部重新吸收。此时，只剩下机体的代谢废物和很少的水分，就形成了尿液。人体每个肾脏约有130万个肾小球，每日滤出原尿180 L，形成尿液1.8 L左右。当人体内水分过多或过少时，由肾脏进行对尿量的调节，保持体内水的平衡。肾脏在维持水的平衡的同时，还排出人体的代谢产物和有毒物质。人体进行新陈代谢的同时，会产生一些代谢废物，如尿素、尿酸、肌酐等。肾脏通过肾小球滤过和肾小管分泌，把这些废物从尿液排出体外，维持正常的生理活动。急、慢性肾功能不全时，肾小球滤过功能减退，代谢废物在体内蓄积，引起人体正常生理功能的紊乱。

此外，肾脏不仅具有排泄功能，还有调节电解质和酸碱平衡、分泌促红细胞生成素（EPO）、生成1，25-（OH）2D3即活性维生素D、分泌血管活性物质、激素的降解与灭活等作用。肾脏可以调节激素的合成、多肽的降解、多种小分子蛋白质的降解，且具有调节营养代谢的功能，主要包括能量的转换以及对体液合成的调节，同时肾脏还是许多多肽激素代谢的重要场所，例如，胰岛素、胰高血糖素、甲状旁腺激素（PTH）、各种糖蛋白。(www.xing528.com)

1.尿液的生成　正常人两侧肾脏血流量1000～1200 ml/min，其中血浆流量600～700 ml/min。单位时间内肾小球滤过的血浆量称为肾小球滤过率，正常成人120±15ml/min。两侧肾脏每日从肾小球滤过的血浆总量达150～180 L。所滤过的这部分血浆称之为原尿。原尿流经肾小管及集合管，约99%被重吸收。因此排出体外的尿液，即终尿仅有1500～1800 ml。

机体在代谢过程中所产生的代谢产物，如尿素、肌酸、尿酸、肌酐以及一些酸性物质由肾小球滤过后通过肾小管排出体外。除了由肾小球滤过外，肾小管尚可直接分泌某些代谢产物，如肌酐、氢离子、钾离子等，排出体外。但在排泄分泌的同时尚有重吸收过程，如对葡萄糖、小分子蛋白质、氨基酸以及碳酸氢根能全部重吸收。

2.调节酸碱平衡　人体在消化食物过程中及体内糖、脂肪、蛋白质代谢产物所产生大量酸性物质和少量碱性物质释放入血液，然后排出体外。其中，以酸性物质为主要排泄物。酸性物质分挥发性酸和非挥发性酸，前者指碳酸，后者包括硫酸、磷酸、乳酸、丙酮酸等。肾脏调节酸碱平衡反应缓慢，但能充分调节血浆pH值的变化，其调节途径是通过以下方式完成：①通过肾小管细胞对NaHCO3的重吸收，保留和维持体内必需的碱储备；②肾小管细胞可制造NH3，并不断扩散入肾小管腔内，与管腔内的强酸盐负离子（Cl-、等）结合成NH4Cl或（NH4）2SO4等铵盐随尿排出体外；③肾小管所分泌的H+，可与滤液中Na2HPO4所离解的Na+进行交换，而使NaHPO4转变成NaH2PO4并排出体外，使之尿液酸化。

3.肾脏内分泌功能　肾脏能产生某些激素类的生理活性物质，主要有肾素、缓激肽、前列腺素、促红细胞生成素、1，25-（OH）2D3等。

（1）肾素：肾素95%以上来自肾小球旁器，后者是肾素合成、贮存、释放的场所。另有2%～5%肾素来自致密斑、间质细胞和出球小动脉内皮细胞。它是一种蛋白水解酶，相对分子质量为42000，可使肝脏产生的血管紧张素原的链肽水解，形成血管紧张素Ⅰ，再在肺组织转换酶作用下，转化为血管紧张素Ⅱ，经氨基肽酶水解，继续转化为血管紧张素Ⅲ。血管紧张素Ⅲ亦可由血管紧张素Ⅰ经脱氨基酶、肺转换酶的作用而生成。该肾素-血管紧张素系统的效应主要是调节循环血量、血压及水、电解质的平衡。肾素的分泌受交感神经、压力感受器和体内钠量的调节。肾小球旁器具有α、β2肾小腺素能受体。交感神经兴奋，末梢释放儿茶酚胺，通过β2受体，激活腺苷酸环化酶，产生cAMP，促使肾素分泌。肾小球旁器本身具有压力感受器，可感受肾小球小动脉内压力和血容量的变化；当全身有效循环血量减少，肾内灌注压降低，入球小动脉压力下降，则可刺激肾小球旁器的压力感受器，促使肾素分泌。致密斑则为肾内钠感受器，体钠量减少时，流经致密斑的钠通量减少，亦可刺激肾素分泌。关于致密斑钠通量对肾素分泌的影响有不同看法，有人认为决定肾素分泌的不是致密斑钠通量，而是通过致密斑进入细胞内的钠量，如呋塞米（速尿），可抑制肾小管对钠的重吸收，流经致密斑的钠通量增加，但呋塞米又可抑制钠进入细胞内，使细胞内钠量减少，促进肾素分泌。此外，肾素分泌还可受血管紧张素、醛固酮和抗利尿激素水平的反馈调节。高血钙、高血镁、低血钾等亦可刺激肾素的分泌。

（2）缓激肽释放酶-激肽系统：缓激肽是多肽类组织激素。它是由激肽释放酶作用于血浆α2球蛋白（激肽原）而生成。激肽释放酶90%来自近端小管细胞。肾脏中亦存在激肽酶，可使激肽失活，因此，激肽是一种起局部作用的组织激素。其主要作用：①对抗血管紧张素及交感神经兴奋，使小动脉扩张；②抑制抗利尿激素（antidiuretic hormone，ADH）对远端肾小管的作用，促进水、钠排泄，从而能使血压降低。肾脏激肽释放酶的产生、分泌受细胞外液量、体钠量、醛固酮、肾血流量等因素调节，其中醛固酮最为主要，它可促进激肽分泌，低血钾可抑制醛固酮分泌，而减少激肽释放酶，高血钾则反之。

（3）前列腺素：前列腺素（prostaglandin，PG）是由20个碳原子组成的不饱和脂肪酸，称为前列腺烷酸，有一个环戊烷及两条脂肪酸，据其结构的不同，PG有A、E、F、H等多种，肾小球主要产生PGF1α、PGE2。肾内PG，主要起局部作用，最终经肺、肝、肾皮质内PG分解酶（15羟脱氢酶）灭活。PG合成是由PG前体即花生四烯酸（在肾间质细胞内脂肪颗粒中）中的PG合成酶作用下生成的。PG经环氧化酶及血栓素A2催化可转变成TXA2。PG具有很强的扩血管效应，对血压和体液调节起重要作用，亦可刺激环磷酸腺苷的形成，对抗ADH，引起利钠排水，使动脉压下降，但各种PG的生理效应有一定差异。PGF2对血管舒张及利尿作用最强，PGA2与PGE2相似，PGF1α具缩血管作用，PGI2（又称前列腺环素）与TXA2是相互对抗的物质。肾内PG分泌受许多因素影响，缓激肽可直接刺激肾髓质乳头间质胺、血管紧张素促进PG分泌。PG因具利钠排水、扩血管作用，在肾脏降压机制中占有关键性地位。临床上已有应用PGA2、PGE2治疗顽固性高血压及肾脏许多疾病，如Bartter's综合征、溶血性尿毒症综合征、肾衰竭、肾病综合征等。这些疾病与肾内激肽-前列腺素系统失调有关。

（4）促红细胞生成素（erythropoietin，EPO）：EPO是一种调节红细胞生成的多肽类激素，相对分子质量60 000左右，90%由肾脏产生，约10%在肝、脾等产生。肾脏毛细血管丛、肾小球旁器、肾皮质、骨髓质均能产生促红细胞因子作用于促红细胞生成素原的产物，它是一种糖蛋白，定向与红系祖细胞的特殊受体相结合，加速骨髓幼红细胞成熟、释放，并促使骨髓网织红细胞进入循环，使红细胞生成增加。目前已通过遗传学工程技术可重组人红细胞生成素（recombinant human erythropoietin，rHuEPO），其作用与EPO相同，可使慢性肾衰贫血逆转。EPO的合成与分泌主要受组织氧的供求比例来调节，减少氧供或增加组织需氧量，可激活肾脏腺苷酸环化酶，生成cAMP，使非活性蛋白激酶活化而促进EPO的分泌。EPO可通过反馈机制抑制EPO生成，保持机体红细胞维持在正常水平。由于肾脏有EPO的生成与调节的双重作用，一旦肾脏EPO分泌功能异常，将导致红细胞生成的异常，出现肾性贫血。

（5）1，25-（OH）2D3：体内生成或摄入的维生素D3需经肝内25-羟化酶的催化，形成25-（OH）D3，后者再经肾小管上皮细胞内线粒体中1-羟化酶的作用而形成具有高度生物活性的1，25-（OH）2D3。其主要生理作用包括：①促进肠道对钙、磷的吸收。1，25-（OH）2D3可经血液转运至小肠黏膜上皮细胞的胞质内与受体蛋白结合，进入细胞核，促进DNA转录mRNA，促使细胞合成钙结合蛋白，1分子钙结合蛋白可结合4分子钙离子，促进钙离子浓集、转运。磷在肠道的吸收是沿肠黏膜对Ca2+运转后所形成的电化学梯度进行弥散的；②促进骨中钙、磷吸收及骨盐沉积。1，25-（OH）2D3可促进破骨细胞的活动，增强甲状旁腺素对破骨细胞敏感性，促进骨溶解，钙从老骨中游离出；它又可促进软骨细胞的成熟与钙化，形成浓集钙质颗粒软骨细胞，促进新骨的钙化，使骨质不断更新。1，25-（OH）2D3受血钙、血磷的调节，并受甲状旁腺素和降钙素的控制。低血钙、低血磷可促进1，25-（OH）2D3生成；反之则减少。甲状旁腺素可激活肾脏1-羟化酶，促进1，25-（OH）2D3生成，降钙素则抑制1-羟化酶，使1，25-（OH）2D3生成减少。当血钙降低，甲状旁腺素分泌增加，1-羟化酶活性增强，促进1，25-（OH）2D3生成，使血钙升高；反之则血钙降低，从而维持了血钙相对恒定。1，25-（OH）2D3的生成还受自身反馈的调节。许多疾病可影响1，25-（OH）2D3生成，如慢性肾脏疾病，因肾器质性损害，1-羟化酶生成障碍，使得1，25-（OH）2D3生成减少，可诱发肾性佝偻病、骨营养不良及骨质疏松症。

（6）利钠激素：利钠激素的主要作用是抑制肾小管对钠的重吸收，其来源、性质未明。

此外，胃泌素、胰岛素、甲状旁腺素均经肾脏灭活，使肾功能不全、胃泌素灭活减少、胃泌素升高，并可诱发消化性溃疡。