肾小球
肾小球为血液过滤器,肾小球毛细血管壁构成过滤膜,从内到外有三层结构:内层为内皮细胞层,为附着在肾小球基底膜内的扁平细胞,上有无数孔径大小不等的小孔,小孔有一层极薄的隔膜;中层为肾小球基膜,电镜下从内到外分为三层,即内疏松层、致密层及外疏松层,为控制滤过分子大小的主要部分;外层为上皮细胞层,上皮细胞又称足细胞,其不规则突起称足突,其间有许多狭小间隙,血液经滤膜过滤后,滤液入肾小球囊。在正常情况下,血液中绝大部分蛋白质不能滤过而保留于血液中,仅小分子物质如尿素、葡萄糖、电解质及某些小分子蛋白能滤过。
系膜由系膜细胞及系膜基质组成,为肾小球毛细血管丛小叶间的轴心组织,并与毛细血管的内皮直接相邻,起到肾小球内毛细血管间的支持作用。系膜细胞有多种功能,该细胞中存在收缩性纤维丝,通过刺激纤维丝收缩,调节肾小球毛细血管表面积,从而对肾小球血流量有所控制。系膜细胞能维护邻近基膜及对肾小球毛细血管起支架作用。在某些中毒及疾病发生时,该细胞可溶解,肾小球结构即被破坏,功能也丧失。系膜细胞有吞噬及清除异物的能力,如免疫复合物、异常蛋白质及其他颗粒。
影响肾小球滤过的因素有三个:
②有效滤过压式铝锅作用的动力,等于肾小球毛细血管血压-(囊内压 血浆胶体渗透压),三者任何一个发生改变,都会影响色很难小球滤过率。在动脉血压为80~180mmHg时,通过肾血流量的自身调节,肾小球毛细血管血压不会发生明显变化。只有在特殊条件下,如大失血使血压降到80mmHg以下时,她才会明显降低,导致有效滤过压劲敌,使滤过率降低而发生少尿。血浆胶体渗透压降低,有效滤过压升高而发生滤过率增加、尿量增多。囊内压会因尿路阻塞而升高,使有效滤过压降低、滤过率减少,出现少尿。
③肾血浆流量的多少会影响血浆胶体渗透压在流经肾小球毛细血管时升高的速度,血浆流量越多,血浆胶体渗透压升高速度越慢,使肾小球有效滤过面积增多,滤过率增加而发生多尿。反之亦然。
肾小球是由肾小球旁器、球旁细胞核致密斑组成。
球旁细胞:是入球微动脉近血管极处的管壁平滑肌细胞转变成的上皮样细胞,细胞质内涵丰富的分泌颗粒,可分泌肾素。致密斑:远端小管直部末端近肾小体血管极一侧的管壁上皮细胞增高、紧密排列所形成的一个椭圆形斑,称致密斑。致密斑是离子感受器,可感受远端小管内尿液的Na 浓度变化。
(一)肾小球滤过器的解剖学肾小球滤过器由20~40个毛细血管袢及覆盖其上的肾球囊的内层所组成。人的肾小球毛细血管总表面面积超过1.5m2。
形态学研究表明,滤过膜是由下列三层膜所组成的:①内层是衬在肾小球毛细血管内壁的内皮细胞;②中层是非细胞性基底膜;③外层是构成肾小球囊的上皮细胞层。内皮细胞与上皮细胞层的膜厚度都约为400×10-10m,人的基底膜厚度约为3250×10-10。血浆滤过时,必须经过两层比较薄的和一层比较厚的膜(图10-4)。
滤过膜的内皮细胞层,在电子显微镜下可见窗孔,孔径为400×10-10m,滤过膜的外层,是一些具有足突的上皮细胞,在足突之间有裂隙。中层基底膜显示网状结构,网眼可能代表滤过膜孔,决定肾小球膜的分子通透性。
肾滤过膜的通透性比肌肉毛细血管壁大100倍或更多些,这是因为肾滤过膜孔的总面积占毛细血管总面积的5%~10%,而肌肉毛细血管壁孔的总面积只占毛细血管壁总面积的0.2%,所以肾滤过膜通透性比较大。
(二)肾小球膜的分子通透性小分子直至相当于菊粉分子大小(分子量5500)的物质可自由地或不受限制地滤过。这些物质在滤液中的浓度与血浆中所含的浓度相同。随着分子量变大,溶质分子通过孔眼越来越受到妨碍,对血红蛋白分子(分子量64500)仅3%能滤过,对血浆白蛋白(分子量69000)则远低于1%。滤过孔眼对分子透出的绝对界限分子量约为80000。较大的蛋白质(血浆球蛋白)则不再能从肾小球滤出。按照计算,肾小球滤过器的平均孔半径为3.5~4mμ。这个结果与基底膜的电子显微镜所见很相符。
根据研究,肾小球滤过膜对各种物质的通透性,不仅决定于滤过孔径的大小,从而对分子大小具有选择性,而且还决定于滤过膜对电荷的选择性。有人用带电荷和不带电荷的右旋糖肝,证明带正电荷的分子易于通过,带负电荷的则不易通过。
(三)原尿是超滤液的证明本世纪20年代后期发展了一种微穿刺技术,这种技术是利用直径7~15μ的玻璃细管插入两栖类(蛙或蝾螈)或哺乳类(鼠或豚鼠)肾的肾球囊中(图10-5),抽出囊内液加以分析。对这类囊内液的分析表明,它符合超滤液的特点:①滤液(原尿)中只含有极微量的蛋白质;②滤液(原尿)中主要含有小分子或离子,例如葡萄糖、氨基酸、尿素、肌酐、钠、钾、氯等(表10-3),并且这些物质在原尿中的浓度和去掉有形成分及蛋白质的血浆中的浓度完全一样;③分子量小于一定限度的物质,不论其大小都以同样的速度出现于滤液中,这一点只能用滤过解释,而不能用弥散说明。
循环血液经过肾小球毛细血管时,血浆中的水和小分子溶质,包括少量分子量较小的血浆蛋白,可以滤入肾小囊的囊腔而形成滤过液。用微穿刺法实验证明,肾小球的滤过液就是血浆中的超滤液。
微穿刺法是利用显微操纵仪将外径6-10μm的微细玻璃插入肾小体的囊腔中。在与囊腔相接部位的近球小管内,注入石蜡油防止起滤液进入肾小管。用微细玻璃管直接抽到囊腔中的液体进行微量化学分析(图8-2)。分析表明,除了蛋白质含量甚少之外,各种晶体物质如葡萄糖、氯化物、无机磷酸盐、尿素、尿酸和肌酐等的浓度都与血浆中的非常接近,而且渗透压及酸碱度也与血浆的相似,由此证明囊内液确是血浆的超滤液。
单位时间内(每分钟)两肾生成的超滤液量称为肾小球滤过率(glomerularfiltrationrate,GFR)。据测定,体表面积为1.73m2的体,其肾小球滤过率为125ml/min左右。照此计算,两侧肾每一昼夜从肾小球滤出的血浆总量将高达180L。此值约为体重的3倍。肾小球滤过率和肾血浆流量的比例称为滤过分数(filtrationfraction)。经测算,肾血浆流量为66ml/min,所以滤过分数为:125/660×100=19%。滤过分数表明,流经肾的血浆约有1/5幔有小球小茁到囊腔中。肾小球滤过率大小决定于滤过系数(Kf)(即滤过膜的面积及其通透性的状态)和有效滤过压。肾小球滤过率=Kf×PUF,PUF表示有效滤过压。
一、滤过膜及其通透性
人体两侧肾全部肾小球毛细血管总面积估计在1.5m2以上,样大的滤过面积有利于血浆的滤过。在正常情况下,人两肾的全部肾小球滤过面积可以保持稳定。但是在急性肾小球肾炎时,由于肾小球毛细血管管腔变窄或完全阻塞,以致有滤过功能的肾小球数量减少,有效滤过面积也因而减少,导致肾小球滤过率降低,结果出现少尿(每昼夜尿量在100-500ml之间)以致无尿(每昼夜尿量不到100ml)。
滤过能力(filterability)值为1.0表示该物质可自由滤过,0则表示不能滤过
不同物质通过肾小球滤过膜的能力决定于被滤过物质的分子大小及其所带的电荷。表8-1表示被滤过物质的分子量和有效半径对滤过的影响。一般来说,有效半径小于1.8nm的物质,如葡萄糖(分子量180)的有效半径为0.36nm,它可以被完全滤过。有效半径大于3.6nm的大分子物质,如血浆白蛋白(分子量约69000)则几乎完全不能滤过。有效半径介于葡萄糖和白蛋白之间的各种物质,随着有效半径的增加,它们被滤过的量逐渐降低,以上事实提示,滤过膜上存在着大小不同的孔道,小分子物质很容易通过各种大小的孔道,而有效半径较大的物质只能通过较大的孔道,用不同有效半径的中性右旋糖酐分子进行实验,也清楚地说明了被滤过物质的大小对滤过的影响。有效半径小于1.8nm的中性右旋糖酐能自由通过滤过膜,有效半径大于3.6nm的右旋糖酐就完全不能通过。有效半径在1.8-3.6nm的右旋糖酐,其滤过量与有效半径成反比,即随着有效半径增大,滤过量就不断减少(图8-6)。
滤过膜的上述特性可由滤过膜的超微结构的特点来说明。滤过膜由三层结构组成(图8-3);①内层是毛细血管的内皮细胞。内皮细胞有上许多直径50-100nm的小孔,称为窗孔(fenestration),它可防止血细胞通过,但对血浆蛋白的滤过可能不起阻留作用。②中间层是非细胞性的基膜,是滤过膜的主要滤过屏障。基膜是由水合凝胶(hydratedgel)构成的微纤维网结构,水和部分溶质可以通过微纤维网的网孔。有人把分离的基膜经特殊染色证明有4-8nm的多角形网孔。微纤维网孔的大小可能决定着分子大小不同的溶质何者可以滤过。③外层是肾小囊的上皮细胞。上皮细胞具有足突,相互交错的足突之间形成裂隙。裂隙上有一层滤过裂隙膜(filtrationslitmembrane),膜上有直径4-14nm的孔它是滤过的最后一道屏障。通过内、中两层的物质最后将经裂隙膜滤出,裂隙膜在超滤作用中也很重要。
滤过膜各层含有许多带负电荷的物质,主要为糖蛋白。些带负电荷的物质排斥带带负电荷的血浆蛋白,限制它们的滤过。肾在病理情况下,滤过膜上带负电荷的糖蛋白减少或消失,就会导致带负电荷的血浆蛋白滤过量比正常时明显增加,从而出现蛋白尿。
二、有效滤过压
肾小球滤过作用的动力是有效滤过压。像其它器官组织液生成的机制那样,肾小球有效滤过压=(肾小球毛细血管压 囊内液胶体渗透压)-(血浆胶体渗透压 肾小囊内压)(图8-7)。由于肾小囊内的滤过液中蛋白质浓度较低,其胶体渗透压可忽力略不计。因此,肾小球毛细血管血压是滤出的唯一动力,而血浆胶渗透压和囊内压则是滤出的阻力。有效滤过压=肾小球毛细血管压-(血浆胶体渗透压 肾小囊内压)。皮质肾单位的入球小动脉粗而短,血流阻力较小;出球小动脉细而长,血流阻力较大。因此,肾小球德细血管血压较其它器官的毛细血管血压高。用微穿刺法没得肾小球毛细血管平均值为6.0kPa(45mmHg)(为主动脉平均压的40%左右);用微穿法还发现,由肾小球毛血管的入球端到出球端,血压下降不多,两端的血压几乎相等。肾小囊内压与近曲小管内压力相近。囊内压为1.3kPa(10mmHg)。据测定,在大鼠的肾小球毛细血管入球端的血浆胶体渗透压约为3.3kPa(25mmHg)左右。
在入球端,有效滤过压=6.0-(3.3 1.3)=1.4kPa。但肾小球毛细血管内的血浆胶体渗透压不是固定不变的。在血液流经肾小球毛细血管时,由于不断生成滤过液,血液中血浆蛋白浓度就会逐渐增加,血浆胶体渗透压也随之升高。因此,有效滤过压也逐渐下降。当有效滤过压下降到零时,就达到滤过平衡(filtrationequilibrium),滤过便停止了(图8-8)。由此可见,不是肾小球毛细血管全段都有滤过作用,只有从入球小动脉端到滤过平衡这一段才有滤过作用。滤过平衡越靠近入球小动脉端,有效滤过的毛细血管长度就越短,有效滤过压和面积就越小,肾小球滤过率就低。相反,滤过平衡越靠近出球小动脉端,有效滤过的毛细血管长度越长,有效滤过压和滤过面积就越大,肾小球滤过率就越高。如果达不到滤过平衡,全段毛细血管都有滤过作用。
三、影响肾小球滤过的因素
滤过膜的通透性和滤过面积的改变对肾小球滤过功能的影响前已述。下面进一步分析肾小球毛细血管血压、血浆胶体渗透压、囊内压和肾血浆流量变化对肾小球滤过功能的影响。
(一)肾小球毛细血管血压
全身动脉血压如有改变,理应影响肾小球毛细血管的血压。由于肾血流量具有自身调节机制,动脉血压变动于10.7?/FONT>24kPa(80-45mmHg)范围内时,肾小球毛细血管血压维持稳定,人而使肾小球滤过率基本保持不变(图8-5)。但当动脉血压降到10.7kPa(80mmHg)以下时,肾小球毛细血管将相应下降,于是有效滤过压降低,肾小球滤过率也减少。当动脉血压降到5.3-6.7kPa(40-50mmHg)以下时,肾小球滤过率将降低到零,因而无尿。在高血压病晚期,入球小动脉由于硬化而缩小,肾小球毛细血管血压可明显降低,于是肾小球滤过率减少而导致少尿。
(二)囊内压
在正常情况下,肾小囊内压是比较稳定的。肾盂或输尿管结石、肿瘤压迫或其他原因引起的输尿管阻塞,都可使肾盂内压显著升高。此时囊内压也将升主,致使有效滤过压降低,肾小球滤过率因此而减少。有些药物如果浓度太高,可在肾小管液的酸性班干部析出结晶;某些疾病时溶血过多,血红蛋白过可堵塞肾小管,这些情况也会导致囊内压升高而影响肾小球滤过。
(三)血浆胶体渗透压
人体血浆胶渗透坟在正常情况下不会有很大变动。但若全身血浆蛋白的浓度明显降低时,血浆胶体渗透压也将降低。此时有效滤过压将升高,肾小球滤过率也随之增加。例如由静脉快速注入生理盐水时,肾小球滤过率将增加,其原因之一可能是血浆胶体渗透压的降低。
(四)肾血浆流量
肾血浆流量对肾小球滤过率有很大影响,主要影响滤过平衡的位置。如果肾轿浆流量加大,肾小球毛细血管内血浆胶体渗透压的上升速度减慢,滤过平衡就靠近出球小动脉端,有效滤过压和滤过面积就增加,肾小球滤过率将随之增加。如果肾血流量进一步增加,血浆胶体渗透压上升速度就进一步减慢,肾小球毛细血管的全长都达不到滤过平衡,全长都有滤过,肾小球滤过率就进一步增加。相反,肾血浆流量减少时,血浆胶体渗透压的上升速度加快,滤过平衡就靠近入球小动脉端,有效滤过压和滤过面积就减少,肾小球滤过率将减少(图8-8)。在严重缺氧、中毒性休克等病理情况下,由于交感神经兴奋,肾血流量和肾血浆流量将显著减少,肾小球滤过率也因而显著减少。
肾小球疾病的分型有以下几原则:①按临床表现分型;
②按功能改变分型;
③按病变的解剖部位分型;
④按病理形态分型;
⑤按发病机理分型;
⑥按病因分型。
后二者必须建立在对疾病本质的深刻认识基础上,较难达到。病理分型必须依赖于活检、病理检查。因此,临床及功能分型不仅是我国广大基层医院开展肾小球疾病临床治疗工作所必需的,而且是任何国家、任何医疗水平的肾脏病临床工作所必需的一个诊断手段,也是无法代替、不能废止的。
临床上具备以下特点者为肾小球疾病:
①肾小球性蛋白尿(以白蛋白为主)伴管型尿和(或)肾小球源性血尿;
②肾外表现为高血压及水肿;
③肾小球滤过功能损害先于并重于肾小管功能障碍。
肾小球疾病(常统称为肾炎,但不确切)不是一单一的疾病,而是由多种病因和多种发病机理引起的病理类型各异、临床表现又常重叠的一组疾病。
[1] 中国肾衰网 http://www.shenshuai120.com/jthl/shenshuai/919.html
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