通过肾小球滤过生成的原尿进入肾小管后,称为小管液。人两肾每天生成的原尿量达180L,而由尿道排出体外的终尿仅为1.5L,说明原尿中99%的水在流经肾小管和集合管时被重吸收,只有约1%被排出体外。
一、肾小管对Na+、Cl-和水的重吸收
不同部位肾小管对物质重吸收的能力及机制不同,以近端小管重吸收物质的种类多、量大,是物质重吸收的主要部位。原尿中Na+、Cl-和水在肾小管和集合管被重吸收99%以上,其中,在近端小管约重吸收65%~70%,在远端小管约重吸收10%,其余在髓袢和集合管重吸收。
(一)近端小管
在近端小管前半段重吸收的关键动力是上皮细胞基侧膜上的钠泵。由于钠泵的作用,Na+被泵出至细胞间隙,使细胞内Na+浓度降低、细胞内带负电位。小管液中的Na+则顺电化学梯度进入肾小管壁上皮细胞被重吸收。当小管液流经近端小管后半段时,Cl-通过细胞旁路(即紧密连接)而被动重吸收。由于Cl-被动重吸收是生电性的,使小管液中正离子相对较多,管腔内带正电,管腔外带负电,在电位差推动下,Na+顺电位梯度通过细胞旁路而被动重吸收。因此,在近端小管的后半段NaCl的重吸收都是被动的。
可见,近端小管对NaCl的重吸收包括前半段的跨细胞途径的主动重吸收和后半段经细胞旁路的被动重吸收过程,前者约占NaCl重吸收的2/3,后者占1/3。水的重吸收是被动的,伴随Na+、HC03-、葡萄糖和Cl-等物质的重吸收在渗透压的作用下,进入细胞间隙和毛细血管。
(二)髓袢升支粗段
髓袢升支粗段对NaCl的重吸收是继发性主动重吸收,有人提出用Na+、2 Cl-、K+同向转运模式来解释(图1-2-7-1)。通过钠泵的活动,继发性主动重吸收了2个Cl-,同时伴有2个Na+的重吸收,其中1个Na+为主动重吸收,另一个Na+为被动重吸收。呋塞米和依他尼酸能抑制Na+-2Cl--K+同向转运体的功能,使NaCl的重吸收减少。
(三)远端小管和集合管
远端小管和集合管对NaCl和水的重吸收可根据机体的水、盐平衡状况进行调节,水的重吸收占水重吸收量的20%~30%,主要受抗利尿激素调节,而Na+和K+的转运主要受醛固酮调节。在远端小管后段和集合管里含有两类细胞,即主细胞和闰细胞。主细胞重吸收Na+和水,分泌K+。小管液中Na+顺电化学梯度通过管腔膜上的Na+通道进入细胞,然后由钠泵泵至细胞间液而被重吸收。闰细胞则主要分泌H+。
二、HC03-的重吸收
正常由肾小球滤过的HC03-约85%在近端小管被重吸收。由于小管液中的HC03-不易透过管腔膜,可与肾小管细胞分泌的H+结合生成H2C03,再分解为CO2和水。CO2是高脂溶性物质,可迅速通过细胞膜进入上皮细胞,并在细胞内碳酸酐酶的催化下与H2O结合生成H2C03,再解离成HC03-和H+。H+可通过H+-Na+交换从细胞分泌到小管液中。HC03-则与Na+一起重吸收入血。可见,小管液中HC03-是以CO2形式重吸收的。乙酰唑胺可抑制碳酸酐酶的活性,使H+-Na+交换减少,Na+、水和HC03-重吸收也会减少,引起尿量增多。因近端小管液中CO2的高脂溶性,其透过管腔膜的速度明显高于Cl-,使HC03-的重吸收优先于Cl-的重吸收(图1-2-7-2)。
三、葡萄糖的重吸收
原尿中葡萄糖浓度与血浆相同,但在终尿中几乎不含葡萄糖,说明葡萄糖被全部重吸收。微穿刺实验证明,葡萄糖重吸收的部位仅限于近球小管。
葡萄糖与Na+结合于近球小管管腔膜的同向转运体上,当Na+顺电化学梯度进入细胞时。葡萄糖也逆浓度差被转运到细胞内,随后Na+被泵到细胞间隙,葡萄糖通过易化扩散转到细胞间液而被重吸收。因此,葡萄糖的重吸收是一种继发性主动转运过程。由于近端小管细胞膜上同向转运体的数量有限,当葡萄糖滤过量达到300mg/100ml时,有一部分肾小管对葡萄糖的吸收已达极限,未被重吸收的葡萄糖则随尿排出形成糖尿。我们将不出现糖尿的最高血糖浓度(一般为180mg/100m1),称为肾糖阈。
四、H+的分泌
肾小管和集合管上皮细胞均可分泌H+,其中,近端小管通过Na+-H+交换分泌H+。促进NaHC03重吸收,此时,H+分泌的动力来自管周膜上的钠泵活动形成的跨管腔膜Na+浓度差,故H+的分泌属于继发性主动转运(图1-2-7-2)。在远曲小管和集合管的闰细胞也可分泌H+。H+的分泌是一个逆电化学梯度进行的主动转运过程。