近曲小管

肾单位是肾脏的基本功能单位 。它由三部分组成：肾小体、过滤成分、负责吸收和分泌离子的肾小管、负责水的最终重吸收和储存尿液的集合管。肾小管由 3 个部分组成：近曲小管 (PCT)、亨利袢和远曲小管 (DCT)。本文将重点关注近曲小管内的离子吸收。

结构

近曲小管 (PCT) 具有很高的 重吸收能力， 因此它具有特殊的功能来帮助实现这一点。它衬有简单的立方形上皮细胞，这些细胞具有刷状缘以增加顶端侧的表面积。上皮细胞存在大量线粒体来支持离子和物质运输过程。

此外，它们的顶膜和 基底外侧膜上也有大量通道，为离子和其他物质的运输 提供了很大的表面积。

近曲小管可分为 回旋部 和 直肠部。回旋部位于肾皮质，可进一步分为 2 段； S1（段 1）和 S2 的近端部分。直部是存在于外髓质中的直段。它构成 S2 和 S3 的远端部分。

作者 --Uwe Gille 13:16, 2006 年 5 月 13 日（UTC）（自己的作品）[GFDL、CC-BY-SA-3.0 或 CC BY-SA 2.5-2.0-1.0]，来自 Wikimedia Commons

图 1.0 – 肾单位的组织学。显示以下结构：1（肾小球）、2（PCT）和3（DCT）。

功能

重吸收

大量重吸收发生在近曲小管中。重吸收是指 PCT 内的水和溶质被输送到血液中。在 PCT 中，这一过程通过批量运输进行。溶质和水从 PCT 移动到间质，然后进入管周毛细血管 。近曲小管的重吸收是等渗的。

近端肾小管重吸收约 65% 的水、钠、钾和氯、100% 的葡萄糖、100% 的氨基酸和 85-90% 的碳酸氢盐。这种重吸收的发生是由于基底外侧膜（面向间质）和顶膜（面向管腔）上存在通道。

重吸收有两种途径：细胞旁途径 和 跨细胞途径。跨细胞途径通过细胞运输溶质。细胞旁途径通过 细胞间隙在细胞之间运输溶质。

PCT 中重吸收的驱动力是钠，因为顶膜上存在许多钠连接的同向转运蛋白，例如钠葡萄糖连接转运蛋白 (SGLT) 。钠通常  与其他溶质（例如氨基酸和葡萄糖）共同运输，或者在肾小管的后段与氯离子一起运输。因此，钠浓度下降会使其他溶质逆着它们自己的浓度梯度移动。

为了创建钠的电化学梯度，基底外侧表面上的Na + -K + -ATP 酶泵出 3 个 Na + 离子，作为交换，将 2 个 K + 离子带入细胞。该转运蛋白使用初级 主动转运。 Na +的这种移动产生了电化学梯度，有利于 Na + 从肾小管腔 移动到细胞中。

PCT 的 S1 段不能渗透尿素和氯离子，因此它们在 S1 中的浓度增加，从而产生可在 S2 和 S3 段中利用的浓度梯度。额外的钠通过反向转运机制转运，该机制重新吸收钠，同时分泌其他离子，尤其是 H +。

协同运输

协同转运是指多种溶质通过同一通道的运动。协同转运蛋白有两种类型：

• 同向转运蛋白– 向同一方向移动两个（或多个）分子的转运蛋白，例如 SGLT
• 反向转运蛋白- 沿相反方向移动两个（或更多）分子的转运蛋白，例如 Na + /H +反向转运蛋白

钠浓度梯度允许其他分子（例如葡萄糖）逆其浓度梯度穿过顶膜。例如，SGLT 转运蛋白将葡萄糖与两个钠离子一起穿过顶膜。然后葡萄糖通过易化扩散穿过基底外侧膜。

Na + /氨基酸 同向转运蛋白 存在于 PCT S1 段的细胞顶端，重吸收 PCT 中的所有氨基酸。

Na + /H +逆向转运蛋白存在于 PCT 细胞的顶端表面。它是一种 反向转运蛋白，因此以相反的方向跨细胞膜转运离子。在这种情况下，Na +离子移动到肾小管细胞中，而 H +被排出到管腔中。该转运蛋白的主要功能是维持 pH 值。

水的运动

在 PCT 中，大量溶质被输送到血液中。这意味着当我们沿着肾小管移动时，肾小管中的溶质浓度降低 ，而间质中的溶质浓度增加。

浓度梯度的差异导致水通过渗透作用进入间质。 水主要通过细胞旁途径移出肾小管，但也可以通过跨细胞途径。

M.Koeppen，CC BY-SA 4.0，来自维基共享资源

图 2 – 显示近曲小管内离子吸收和分泌的图表。

分泌

分泌是指物质从血液中去除并输送到 PCT 中。这非常有用，因为每分钟只有 20% 的血液在肾小球中过滤，因此这为物质进入肾小管腔提供了替代途径。 PCT 分泌：

• 有机酸和碱——例如胆汁盐、草酸盐和儿茶酚胺（代谢废物）
• 氢离子 (H + ) – 对于维持体内酸/碱平衡很重要。 H +分泌允许通过使用碳酸酐酶重吸收碳酸氢盐（图 2）。最终结果是，每分泌一分子 H +，就会有一分子碳酸氢盐和 Na +被重新吸收到血流中。由于H +在管腔内的反应中被消耗，因此没有H +的净排泄。这样，大约 85% 的过滤碳酸氢盐在 PCT 中被重新吸收（其余部分随后被 DCT/CD 处的嵌入细胞重新吸收）。
• 药物/毒素– 多巴胺或吗啡等有机阳离子的分泌是通过小管细胞顶端侧的H + /OC +交换器发生的，该交换器由 Na + /H +逆向转运蛋白驱动。 

临床相关性 -肾细胞癌

作者：Nephron（自己的作品）[CC BY-SA 3.0]，来自 Wikimedia Commons

图 3 – 肾脏的组织学显示图像左侧为正常组织，图像右侧为肾细胞癌。

肾细胞癌（RCC）是起源于 PCT 的最常见的原发性肾恶性肿瘤。 RCC 与3 号染色体的突变有关，  这种突变可以是遗传性的，也可以是新生的。它最常影响 50-70 岁的男性，并与吸烟和肥胖有关。

它所表现出的一些症状在临床上有：

• 血尿
• 腹痛——尤其是胁腹痛
• 发烧
• 减肥
• 盗汗

RCC可侵入肾静脉，然后侵入下腔静脉。从这里，它可以血行转移到肺和骨骼。 RCC 还可能产生 副肿瘤效应。这些包括库欣样症状和高钙血症，是由促肾上腺皮质激素 (ACTH) 或甲状旁腺激素相关蛋白 (PTHrP) 的释放引起的。

临床相关性 – 急性肾小管坏死

急性肾小管坏死（ATN）可由缺血引起，缺血通常是由肾血流量减少（例如由于低血压或脓毒症）引起的。它也可能由肾毒性药物如氨基糖苷类和肌红蛋白引起。缺血和毒素导致肾小管细胞死亡，特别是PCT细胞。

通常，在 ATN 尿液分析中可以看到“泥褐色”上皮细胞管型。急性肾小管坏死本身无法治疗，主要的治疗方式是治疗根本原因。 ATN 可引起并发症，尤其是急性肾损伤 (AKI)。

离子通道	地点	运输机类型	病理
3Na-2K-ATP酶	基底外侧	类似反转运蛋白的活性，但它不是反转运蛋白 *
钠依赖性葡萄糖转运蛋白	顶端	转运商	当葡萄糖浓度超过运输最大值时，多余的葡萄糖就会溢出到尿液中。由于葡萄糖具有渗透势，水跟随滤液，导致糖尿和多尿。
Na + /氨基酸转运蛋白	顶端	转运商
Na + /H +转运蛋白	顶端	反搬运工
钠+ /OC +	顶端	反搬运工

 

临床相关性 – SGLT2 抑制剂

这些药物被称为“-格列净”，例如卡格列净或达格列净，是相对较新的药物。它们可用于治疗 2 型糖尿病或作为利尿剂。最近的研究还表明，它们对非糖尿病心血管疾病和预防 CKD 进展也有益处。

它们通过抑制 PCT 中的 SGLT2 转运蛋白发挥作用。这可以防止钠和葡萄糖的再摄取，这有两个主要作用。首先，葡萄糖不能被重新吸收，因此被排出体外，降低血糖水平。其次，由于可以重新吸收的钠（和葡萄糖）较少，这意味着滤液更加浓缩。结果，更少的水被重新吸收，从而更多的水被排出。

副作用包括频繁的尿路感染和真菌感染（由于富含葡萄糖的尿液）以及报道的“血糖正常的糖尿病酮症酸中毒”。