第二节　肾小管的生理功能

肾小管的主要生理功能是重吸收原尿中的水、电解质及营养物质（如葡萄糖、氨基酸等），其次是分泌功能（H+、K+及有机物质）和排泄废物（尿素及有机酸等）。此外，对尿液的浓缩和稀释也是肾小管的重要生理功能。

一、肾小管结构

肾小管是连接在肾小囊壁层上由单层上皮所构成的小管，包含近端小管、髓袢和远端小管。近端小管是肾小管中最粗最长的一段，分为近曲小管和近直小管。按髓袢走行方向，将髓袢分为降支和升支，降支包括近端小管直段和髓袢降支细段，升支包括髓袢升支细段和升支粗段。远端小管分为远直小管和远曲小管，经连接小管与集合管相连接。

（一）近端小管

是原尿重吸收的主要场所，小管上皮细胞间紧密连接，但不完全封闭，对水和离子通透阻力较低。近曲小管的上皮细胞腔面有刷状缘，刷状缘由大量较长的微绒毛整齐排列构成，使细胞游离的表面积明显增大。刷状缘的胞膜上富含碱性磷酸酶和ATP酶，这与细胞的重吸收功能有关。细胞的基部有发达的质膜内褶，含有许多纵向的杆状线粒体，内含丰富的钠泵，可将细胞内钠离子泵出。近直小管结构与近曲小管基本相似，但上皮细胞较矮，微绒毛、质膜内褶等不发达。

（二）髓袢细段

管径较细，管壁为单层扁平上皮，无刷状缘，上皮薄，水和离子通透性好。

（三）远端小管

管腔规则，管径大，游离面无刷状缘。远直小管的上皮细胞腔面有少量短而小的微绒毛，基底部质膜内褶发达，基部质膜上有丰富的钠泵，能主动转运钠离子。远曲小管与远直小管结构相似，但是质膜内褶不如直部发达。远曲小管是离子交换的重要部位，对维持体液酸碱平衡有重要作用。

二、肾小管中各种物质的重吸收与分泌

（一）钠重吸收

钠在近端小管沿着渗透压、电化学梯度扩散至细胞内，再通过管周膜上的钠泵主动转运至肾间质后重吸收入血。在近端小管前半段，Na+进入上皮细胞与H+分泌以及氨基酸、葡萄糖的转运相藕联。由于上皮细胞基底侧膜上钠泵作用，细胞内Na+浓度较低，小管液中的Na+和细胞内的H+由管腔膜上Na+-H+交换体进行逆向转运，并与葡萄糖、氨基酸、有机酸以及无机酸同时转运。

（二）氯重吸收

氯的重吸收高度依赖于钠的重吸收，在近端小管后半段，有Na+-H+交换体和Cl--HCO3-逆向转运体，Cl-和Na+一起转运至细胞内，进入细胞内的Cl-由基底侧膜上的K+-Cl-同向转运体转运至细胞间隙，再吸收入血。

（三）钾重吸收、排泄及分泌

约50%的钾在近端小管随着钠和水被动重吸收，髓袢下行支将重吸收的钾重新分泌至小管腔。钾在髓袢上行支的重吸收是由管腔侧Na+-2Cl--K+的共同转运而完成，由基底膜侧的钠泵提供能量，一部分K+重新弥散至小管腔，另一部分与Cl-一起弥散至间质。钾的分泌主要由皮质集合管的主细胞完成，皮质集合管内有大量主细胞，主细胞的基底膜侧上的Na+ - K+-ATP酶将Na+泵出细胞外，K+泵入细胞内，由于Na+重吸收所致的管腔内负电位、细胞内高浓度K+、管腔膜对K+的高通透性，进入细胞内的K+大部分又分泌至管腔，小部分K+由基底侧膜进入间质及血液。

（四）钙、磷、镁在肾脏中的代谢

正常人尿液排出钙仅占肾小球滤过钙的1%～2%。钙在小管腔内与Na+、水一起被动扩散至细胞内，再通过基底侧膜的Na+-Ca2+交换，或钙激活ATP酶主动转运至小管间隙而入血。钙在髓袢升支粗段的重吸收受甲状旁腺素调节。输葡萄糖、酸中毒、补镁、缺磷及使用袢利尿剂时尿排钙增加，碱中毒、补磷或使用噻嗪类利尿剂时尿排钙减少。

血浆中的无机磷90%由肾小球滤过，由于年龄的不同，肾小管重吸收磷的量也不同，新生儿99%、婴儿95%、成人80%。70%～75%的磷在近端小管重吸收，及先与Na+结合后进入细胞内，再在基底膜侧沿电化学梯度进入小管间隙而重吸收入血。肾排磷受肾小球滤过率、饮食中磷的摄入量、肠道吸收、细胞外液容量、酸碱平衡、血清钙浓度、维生素D水平、降钙素、生长激素、甲状旁腺素、糖皮质激素及甲状腺素等的影响。

血浆中80%的镁（25%～30%为结合镁）由肾小球滤过，90%的滤过镁由肾小管重吸收。50%～70%镁离子在髓袢升支粗段重吸收，25%～50%在近端小管重吸收，5%在远端小管重吸收。髓袢升支粗段由于Na+ - K+-Cl-共同转运形成管腔正电位而使Mg2+沿着细胞旁路重吸收，近端小管对镁的重吸收率低是因为管腔膜对Mg2+的通透性较其他离子低。甲状旁腺素可增加镁的重吸收，高钙血症及高镁血症可使镁的重吸收减少，低磷、袢利尿剂可增加镁的排出。

（五）葡萄糖和氨基酸重吸收

肾小囊超滤液中的葡萄糖浓度与血浆中相等，正常情况下，尿中几乎不含葡萄糖，说明超滤液中的葡萄糖全部被重吸收。微穿刺实验证明，超滤液中的葡萄糖主要是在近端小管前半段被重吸收，近端小管上皮细胞顶端有Na+-葡萄糖同向转运机制，小管液中Na+和葡萄糖与转运体结合后，共同被转运进入细胞内，属于继发性主动转运。

肾小球超滤液中的氨基酸主要在近端小管被重吸收，其吸收方式也是继发性主动重吸收，但需要Na+的存在。有5组不同的转运载体（中性、酸性、碱性、甘氨酸和丙氨酸以及β-氨基酸）。

（六）蛋白质重吸收

正常人的低分子血浆蛋白（分子量<5万Da）易通过肾小球，随后肾小管通过胞饮作用摄取，并在其中由水解蛋白酶进行分解，分解产物接着再回到血液循环中。在肾小管疾病时，由于低分子蛋白不被小管细胞摄取、分解，从而导致肾小管性蛋白尿。

（七）其他代谢产物的排泄

代谢产物多由尿排出，固体物质占3%～4%，水分占96%～97%。固体物质中约50%为体内蛋白质代谢产物，主要是尿素，还有尿酸、马尿酸、肌酐等。肌酐可以通过肾小球滤过，也可被肾小管和集合管分泌和重吸收；青霉素、酚酞红和一些利尿剂可以与血浆蛋白结合，不能被肾小球滤过，可在近端小管处被主动分泌进入小管液中而被排出。

三、尿液浓缩和稀释机制

（一）尿液浓缩

原尿中80%的水被重吸收，正常人每日从皮肤、肺及尿液丢失的水为1 000～1 200ml/m2。由于渗透浓度及体液容量变化而引起口渴，以保证足够的饮水。在近端小管和髓袢中，渗透压是固定的，但经过远端肾小管后段和集合管时，渗透压可随体内缺水或水过多而出现较大变化。近端小管为等渗重吸收水分，所以在近端小管末端，小管渗透压与血浆相等。髓袢降支细段对水有高度通透性，而对NaCl和尿素则不易通透，在小管外组织液高渗情况下，小管内水被重吸收，小管液在流经髓袢降支细段时，渗透浓度逐渐升高，直至与髓质组织渗透浓度相近。髓袢升支细段对水不通透，对NaCl和尿素则通透，使得髓袢降支的渗透压越到下面越高，而升支的渗透压越到上面越低，形成的逆流倍增是形成肾髓质高渗透浓度的重要机制，肾髓质的渗透浓度梯度是尿液浓缩的必备条件。

（二）尿液稀释

尿液稀释主要发生在远端小管和集合管。如果机体内水分过多，血浆晶体渗透压将下降，血管升压素的释放被抑制，远曲小管和集合管对水的通透性降低，水不能被重吸收，而小管液中的NaCl可以继续被重吸收，特别是髓质部集合管，小管液的渗透压进一步降低，至此，尿液被稀释，形成低渗尿。慢性肾衰竭、高钾血症、高钙血症患者由于浓缩机制的障碍，可排出稀释尿。

四、肾小管调控酸碱平衡

肾小管对酸碱平衡调节主要通过以下三方面：重吸收、排H+使尿酸化以及分泌NH3。近端小管、髓袢升支粗段和远端小管上皮细胞内的谷氨酰胺在谷氨酰胺酶的作用下脱氢，生成谷氨酸根和；谷氨酸根在谷氨酸脱氢酶的作用下生成α-酮戊二酸和，α-酮戊二酸代谢用去两个H+生成二分子。通过上皮细胞膜内逆向转运体（Na+-H+转运体）进入小管液，NH是脂溶性分子，可通过细胞膜单纯扩散至小管腔，也可3通过基底侧膜进入细胞间隙；与Na+一同跨过基底膜进入组织间液；集合管细胞膜对NH3高度通透，细胞内生成的NH3通过扩散方式进入小管液，与分泌的H+结合形成，并随尿排出体外。尿中每排出1个就有1个被重吸收回血液，分泌NH3是肾小管调节酸碱平衡的重要环节。

（余自华　聂晓晶）