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第一章 水、钠离子平衡紊乱
第一节 水、钠离子平衡紊乱概述
一、抗利尿激素
1.抗利尿激素(antidiuretic hormone,ADH)合成与分泌
ADH又称为精氨酸升压素(arginine vasopressin,AVP),由下丘脑室上核和视旁核分泌与其特异的神经垂体素转运蛋白共有前体经神经轴突(视上核/室旁核垂体束)运输至垂体后叶,储存在神经末梢的赫林体(Herring body),经刺激释放入颈内静脉而进入血循环,主要作用于肾小管上皮细胞,是肾脏对尿液稀释与浓缩的激素保障(图1-1)。
2.肾脏的尿液稀释与浓缩功能
正常人血浆的总渗透压约为280~310mOsm/L。而正常人的尿液的渗透压约在50~1 200mOsm/L之间波动。尿液的稀释与浓缩取决于机体水分含量的多少,当机体缺水时,尿液的渗透压可明显高于血浆的渗透压,称为高渗尿,即尿被浓缩。当机体水分过多时,尿液的渗透压可明显低于血浆的渗透压,称为低渗尿。肾脏的尿浓缩和尿稀释能力,在维持体液平衡和渗透压恒定中有极为重要的作用。肾内尿浓缩与稀释的部位在肾内髓袢升支粗段,是尿液开始稀释的肾单位部位,之后在远曲小管与集合管Na +与Cl -进一步重吸收,而水的重吸收很少,最终排出大量的低渗尿。所以在肾内尿稀释部位包括髓袢升支粗段,远曲小管与集合管(图1-2~图1-4)。
图1-1 抗利尿激素的合成与分泌
图1-2 肾脏的尿液稀释与浓缩功能(1)
图1-3 肾脏的尿液稀释与浓缩功能(2)
图1-4 肾脏的尿液稀释与浓缩功能(3)
3.ADH作用机制
ADH与远曲小管和集合管上皮细胞管周膜上的V 2受体结合后,激活膜内的腺苷酸环化酶,使上皮细胞中cAMP的生成增加;cAMP生成增加激活上皮细胞中的蛋白激酶,蛋白激酶的激活,使位于管腔膜附近的含有水孔蛋白的小泡镶嵌在管腔膜上,增加管腔膜上的水通道,从而增加水的通透性。当ADH缺乏时,管腔膜上的水通道可在细胞膜的衣被凹陷处集中,后者形成吞饮小泡进入胞浆,称为内移。因此,管腔膜上的水通道消失,对水的通透性降低。这些含水通道的小泡镶嵌在管腔膜或从管腔膜进入细胞内,就可调节管腔内膜对水的通透性(图1-5)。
图1-5 ADH的作用机制
4.ADH分泌的调控因素
具体见图1-6。
图1-6 抗利尿激素的调节示意图
(1)血浆晶体渗透压:
是最重要的调节因素。下丘脑前部、脑室旁终板上及血脑屏障血管侧可感受循环血浆渗透压。ADH释放的血浆渗透压阈值是275mOsm/L,当>284mOsm/L时,两者呈线性关系。ADH对血浆渗透压变化非常敏感,1%的血浆渗透压升高就会引起大量ADH的释放。血浆晶体渗透压升高,使ADH的分泌增加;血浆晶体渗透压降低,使ADH的分泌减少。
(2)循环血量:
循环血量减少,使ADH的分泌增多;循环血量增加,使ADH的分泌减少。左心房内膜下的容量感受器受到的牵张刺激减弱,经迷走神经传入的冲动减少,下丘脑-神经垂体系统合成和释放ADH增多,远曲小管和集合管对水的通透性增加,水的重吸收增加,导致尿液浓缩和尿量减少,有利于循环血量恢复。循环血量过多时,左心房被扩张,刺激了容量感受器,产生与上述相反的变化。
(3)其他因素:
动脉血压升高时,刺激主动脉弓及颈动脉窦压力感受器,也可反射性地抑制ADH的释放,使尿量增加;疼痛刺激和情绪紧张可促进ADH的释放,使尿量减少;轻度冷刺激可减少ADH的释放,使尿量增多;下丘脑或垂体病变,ADH合成和释放可发生障碍,导致尿量增加。神经反射调节,如胃肠牵拉、胆道手术等促进ADH分泌;饮水可通过咽喉部刺激的传入抑制ADH分泌;化学感受器可能对ADH的分泌有影响。
二、肾素-血管紧张素-醛固酮系统
1.肾素及其分泌调节
(1)肾内机制:
感受器为入球小动脉的牵张感受器和致密斑,前者能感受肾动脉灌注压,后者能感受流经该处小管液中的Na +浓度。肾动脉灌注压降低→入球小动脉壁受牵拉的程度减小→肾素释放增加;反之肾素释放减少。肾小球滤过率降低→流经致密斑小管液中的Na +浓度减少→肾素释放增加;反之肾素释放减少。
(2)神经机制:
肾交感神经兴奋→去甲肾上腺素→近球细胞的β肾上腺素能受体→直接刺激肾素释放;反之肾素释放减少。如:急性失血。
(3)体液机制:
血液循环中的肾上腺素、去甲肾上腺素,肾内生成的PGE 2和PGI 2→肾素释放增加;血管紧张素Ⅱ(angiotensin Ⅱ,ANGⅡ)、血管升压素、心房钠尿肽、内皮素、NO→肾素释放减少。
2.ANGⅡ的功能
强烈的血管收缩作用、促进醛固酮分泌、促使近端小管重吸收Na +。
3.醛固酮的功能
促使远端小管和集合管重吸收H 2O、Na +,促使K +的排泌。
4.肾素-血管紧张素-醛固酮系统的组成
肾素(由肾脏的近球细胞产生)作用于血管紧张素原(肝合成)生成血管紧张素Ⅰ(angiotensin Ⅰ,ANGⅠ),后者在血管紧张素转换酶(angiotensin converting enzyme,ACE)的作用下生成ANGⅡ,后者在血管紧张素酶A(氨基肽酶A)的作用下生成血管紧张素Ⅲ(angiotensin Ⅲ,ANG Ⅲ),ANGⅡ和ANGⅢ作用于肾上腺皮质球状带产生醛固酮(图1-7)。
图1-7 肾素-血管紧张素-醛固酮的生成及作用
三、利钠肽系统
利钠肽家族是一组结构相似,但起源不同的肽类,包括心房钠尿肽(atrial natriuretic peptide,ANP)、脑钠尿肽(brain natriuretic peptide,BNP)和C型利尿钠肽(C-type natriuretic peptide,CNP)。ANP和BNP为心脏循环激素,主要来源于心房、心室,具有较强的利钠、利尿、舒张血管、抑制肾素-血管紧张素-醛固酮系统、抗血管平滑肌细胞及内皮细胞的增殖作用。CNP主要来源于血管内皮、脑和肾,在人体作为内皮获得性自分泌、旁分泌调节因子,主要调节血管张力。
四、水平衡
体内的水及溶解于其中的物质叫做体液。体液的含量随年龄与性别而异,随着年龄的增加体液含量逐渐减少。正常人的体液量是相当稳定的,每日水的摄入量与排出量处于动态平衡。机体的细胞生活在体液中,而体液的主要物质是水,水的多少影响着细胞的增殖和分化。影响细胞生长的体液的物理因素是体液渗透压,体液渗透压的变大或者变小会导致细胞内液的减少和增加,从而影响细胞的正常活动。因此,水平衡对机体的正常活动具有决定性的影响,而正常人每天主要是通过肾脏来调节机体的水平衡。正常的成年人每天通过肾小球滤过的水、钠、钾有99%被肾小管、集合管重吸收。每昼夜产生30~50g的代谢废物,必须要随尿液排出,溶解这些代谢废物的最低尿量应在500ml以上。水分过多会导致水肿;水分过少则会脱水(图1-8、图1-9)。
图1-8 水平衡
图1-9 钠平衡