007章.麻醉与肾脏

1第7章麻醉与肾脏肾脏是一个具有多种功能的重要器官，其主要功能包括外分泌排泄功能和内分泌功能。肾脏的外分泌排泄功能是通过改变水的排泄、维持血浆渗透压；维持每一种电解质的血浆浓度于正常范围之内；通过排H+、保HCO3----维持血浆PH于7.4左右；排出蛋白代谢所产生的含氮废物，主要有尿素、尿酸、肌酸等，从而保持机体内环境稳定。此外，肾还具有多种内分泌功能：产生肾素―在血压调节中起重要作用；生成促红细胞生成素―刺激骨髓生成红细胞的重要因子；活化维生素D3使维生素D转化为活化型；降解胰岛素、生成前列腺素等。第1节肾脏的解剖生理肾脏的基本结构单位和功能单位是肾单位。每个肾脏有约100万～125万个肾单位。它包括肾小体和肾小管，肾小体由肾小球和肾小囊组成，其主要功能是形成和滤过原尿；肾小管由近端小管、远端小管及髓袢组成，其主要功能是重吸收和分泌功能。一、肾脏血液循环生理特点肾脏血流量与肾功能有密切关系。正常人安静时每分钟有1000～1200毫升血液流经肾脏，相当于心排血量的20%～25%。以每克组织计算，肾脏是全身血流量最多的器官。肾小球毛细血管襻介于入球和出球小动脉之间，每一入球小动脉可分出5～8个分支，每一分支再分出20～40个毛细血管襻，滤过面积大约1.5m²。入球小动脉粗短，出球小动脉细长，导致肾小球毛细血管压力高，约相当于动脉平均压的60%，为8～10kPa，比其他器官毛细血管压高1倍左右，有利于血浆的滤过。研究表明：肾脏血流分布不均匀，皮质外层血流量最大，每100克组织约为440ml/min，占总肾血流量的80%；内层皮质和外层髓质血流量明显减少，为120ml/min，占总肾血流量的15%；内层髓质和乳头部的血流量最少，只有14ml/min，约占总肾血流量的2%，因此乳头部最易缺血、坏死。肾血流量的调节肾血流量的调节包括肾血流自身调节和神经体液调节。肾血流的自身调节能力表现为动脉血压在一定范围内波动时，2肾血流量仍保持相对恒定；肾动脉压在10.7～21.3kPa(80～160mmHg)范围变化时，肾血流量及肾小球滤过率变化不大。目前认为，肾血流调节的这一特点只存在于肾皮质区，肾髓质区的血流常随着血压的变化而波动。神经体液调节是指一些激素和血管活性物质可影响肾小球血流动力学从而改变单个肾小球滤过率。根据这些物质对血流动力学影响不同，又可分为血管收缩性和血管舒张性两大类。1.血管收缩性应用微穿刺技术在大鼠观察静脉注射去甲肾上腺素对肾小球血流动力学的影响，发现去甲肾上腺素主要影响出球小动脉，使其收缩。同类作用的物质还有血管紧张素II等。2.血管舒张性前列腺素族、乙酰胆碱以及缓激肽等都可增加毛细血管血流量，降低滤过系数。二肾小球结构与功能肾小球由一组结构特殊的毛细血管丛以及系膜细胞组成。肾小球毛细血管壁的内皮细胞、基膜和上皮细胞三者构成了肾小球毛细血管滤过膜，人类每个肾小球的平均滤过面积为0.136mm²。肾小球的主要功能是通过滤过作用产生超滤液。肾小球滤过过程是由跨毛细血管静水压（ΔР）和滤过膜两侧胶体渗透压（Δ）的平衡决定的。超滤系数（Κƒ）是由毛细血管有效静水通透性（K）和滤过总面积（S）决定的。单个肾单位肾小球滤过率（singlenephronglomerularfiltrationrate,SNGFR）可用下列公式表示：SNGFR=Kf·Puf=Kf(ΔР-Δ)=K·S(PGC–PT)–GC式中：PGC为肾小球毛细血管平均静水压；PT为鲍曼囊静水压；GC为肾小球毛细血管平均胶体渗透压。肾小球滤过率与毛细血管血流量（QΑ）有密切关系。在一定范围内，当QΑ增加时，Δ改变相对较小，一般SNGFR平行性上升。三．肾小管的结构和功能肾小管由近端小管、髓襻和远端小管组成。肾小管上皮细胞具有强大的吸收功能，可回收约99%的肾小球滤过的原尿，对维持体液的恒定有重要意义。肾小管的主要功能是通过肾小管及集合管的重吸收与分泌而完成3的。经肾小球有三类物质滤出：电解质(Na+、K+、Ca2+、Mg2+、HCO3----、Cl----及HPO42----)、非电解质（糖、氨基酸及尿素、尿酸、肌酸）和水。尿形成的第二步是滤过物质的选择性重吸收回到肾小管周围的血管内及一些物质从肾小管周围的血管分泌至肾小管的过程，这种选择性吸收及分泌过程主要通过主动与被动两种机制完成：1.近曲小管中的等张重吸收肾小球滤过液刚进入近曲小管时与血浆等渗。在近曲小管有多达80％的滤过液被等张重吸收至肾小管周围毛细血管，约20％滤过液保留在肾小管内，在作为终尿排出体外之前还需进一步通过浓缩机制，大大减少容量。2.尿的浓缩与稀释正常个体尽管饮水与排尿的量变化很大，但体液中总的溶质浓度维持十分恒定，肾脏可以将尿液浓缩和稀释，使体液的渗透压恒定在285mOsm/kg(285mmol/L)左右。这是肾脏通过改变制造不同渗透浓度的尿液，在机体水分相对过多时（低渗状态）将水分排除体外；而当机体内水分相对过少时（高渗状态）则使溶质的排出增加并重吸收部分水分，以维持机体内环境渗透压恒定。(一)近端肾小管功能与相应病理生理变化近端肾小管功能主要是重吸收，其中Na+的重吸收是关键。推动Na+重吸收的主要动力是Na+泵，该泵由ATP供能使Na+泵出。细胞内Na+浓度维持低值，从而跨膜浓度梯度差成为Na+重吸收的动力。Na+重吸收与许多氨基酸、葡萄糖、碳酸氢离子以及H+分泌相耦联；此外，近曲小管还对许多小分子蛋白质重吸收起重要作用。全身有效血容量状况可以明显影响Na+的重吸收，其中容量过高时，重吸收减少；过少时则重吸收增加。输注盐水可扩张有效血容量，使Na+重吸收减少，Na+、H+交换减少，HCO3----重吸收随之也减少。因此，尿中可出现HCO3----，血PH下降，此即容量过高性酸中毒。相反，有效血容量过低时，HCO3----重吸收增加，出现容量缩减性碱中毒。容量对近曲小管Na+重吸收的影响主要通过：①改变了出球小动脉的蛋白浓度：容量减少使环绕近曲小管的毛细血管中胶体渗透压上升，通过Starling定律的作用，H2O、Na+重吸收增加；②交感神经：兴奋后可以通过影响出球小动脉阻力的改变，影响肾素分泌，对肾小管细胞的直接作用而发挥作用；③血管紧张素1：可以直接增加滤过液及HCO3----在肾小管的重吸收。在肾前性原因造成肾灌注不足而致尿素氮过高者，尿Na+明显下降；肾小管坏死时，尿Na+量增多，常＞30mmol／L。（二）髓襻生理功能与临床4髓襻功能主要是稀释浓缩，其中上升支后段NaCl的转运，是形成肾间质从深部到皮质浅部渗透梯度的关键。目前已知抗利尿激素、交感神经活动以及血管紧张素I可以促进NaCl在该段重吸收，前列腺素E则抑制。作用结果分别为尿液的浓缩或稀释创造条件。（三）远端肾小管细胞生物学基础与水盐酸碱平衡代谢远端肾小管的远曲小管、连接小管、集合管的功能受到许多激素作用的影响，主要有心房钠尿肽、醛固醇、前列腺素等，对决定尿钠、钾排出浓度，尿液浓缩与稀释，以及血液酸碱平衡的调节起最后控制的关键作用。四尿液的形成及其理化性质肾小球是一个管壁由有孔内皮细胞层、基底膜和上皮细胞层的裂孔（和称肾小球滤过膜）构成的毛细血管网，对物质分子大小和电荷性质有一定的选择通透性。当循环血液流经肾小球毛细血管网时，血浆中的水分子和小分子物质，包括少量分子量较小的血浆蛋白，依其在肾毛细血管内的静水压比机体其他部位毛细血管内静水压高约1倍的特点，滤过毛细血管壁进入囊腔而形成原尿。肾血浆流量600~800ml/分钟，肾小球滤液每分钟约生成120ml，每天总量约180L。肾内形成的滤液由肾乳头顶端的肾乳头流入肾小盏内，滤液经肾小管时，约99%可被重吸收，故正常人尿量每天约1500ml。葡萄糖、氨基酸、维生素、多肽类物质及少量蛋白质在近曲小管几乎全部被吸收，而肌酐、尿素、尿酸及其他代谢产物则部分吸收或完全排出。尿液的酸碱度pH为4.5~8.0，一般比重为1.015~1.025，波动范围在1.002~1.032，尿渗量600~1000mmol/L，血浆渗量300mmol/L，尿/血浆渗量比值3~4.5：1。五老人和孕妇的肾生理功能的改变老年人肾单位明显减少，肾血管硬化，肾血流量减少，肾小球滤过率逐年降低1~1.5%。70岁老人肾小球数可减少50%。肾血管硬化和肾组织形态的变化，导致老年人特有的肾功能减退。与年轻人相比，老年人体液总量减少，尤其是细胞内液明显减少。在脱水、失血、低血压和缺氧的情况下，老年人更易发生肾功能障碍和水、电解质紊乱5及酸碱失衡。老年人一般尿量较多，是由于肾浓缩功能降低所致，故易出现不同程度的脱水。妊娠期肾脏形态学可发生改变，表现为体积和重量增加。镜下可见血液和间质容积增加，肾小球数目不变但体积增大。其原因主要是妊娠期血液循环总量增加所致。妊娠期肾脏血流动力学发生巨大改变，肾小球滤过率和有效血浆流量较妊娠前提高30%-40%。随着肾小球滤过率和有效血浆流量的增加，可以出现血肌酐、尿素氮和血尿酸水平降低，尿蛋白、尿糖、氨基酸及水溶性维生素排除增加等现象。孕妇对血管紧张素II的加压反应有抵抗而表现为血管反应性降低。由于周围血管阻力的下降，妊娠早期既有可能血压下降，平均低10–15mmHg。正常妊娠期细胞外液明显增加，体内总水量约增加8L，血浆容量可增加40%-60%，水的增加比钠的增加更明显，因此表现有稀释性低血钠和低渗透压。第2节肾功能的神经内分泌调节一、肾脏产生的激素及生理作用（一）前列腺素族（PGs）前列腺素族是一组由花生四烯酸代谢产生的不饱和脂肪酸，具有强大的生理作用。肾脏产生的PGs主要作用于本身，其各部位各种PGs的合成、降解的情况各不相同，反映各部位生理功能亦不同。前列腺素的生理作用主要是：1.调节肾脏血液循环通过扩张肾血管，增加肾血流量。尤其是在低血容量的情况下，此种作用较为明显，且髓质部较皮质部更为明显。2.影响肾脏对NaCl的排泄PGs直接促进集合小管及亨式襻升支的NaCl转运。3.影响水的调节PGs干扰亨式襻对NaCl的重吸收，影响肾髓质间质的渗透梯度，由此调节水的代谢。（二）肾素-血管紧张素肾素-血管紧张素是调节血压、血容量以及电解质（主要是Na+、K+）成分的重要激素系统。肾素使血管紧张素原降解为血管紧张素I，继而经转化酶转化为血管紧张素II及血管紧张素III。肾素分泌受肾血管张力、致密斑、交感神经张力以及PGs等因素调节。血管紧张素II的生理作用主要有：1.增加血管平滑肌张力 通过提高平滑肌细胞内Ca2+浓度，直接刺激血管平滑肌收缩，使血压上升； 刺激交感神6经系统，使去甲肾上腺素释放增加，同时肾小管对去甲肾上腺素的敏感性增加。2.刺激醛固酮合成促使肾小管Na+重吸收增加，H+、K+排泄增加。3.影响肾小球血流动力学通过增加肾小球出球小动脉阻力及肾小球毛细血管滤过率而改变单个肾单位GFR。4.影响水代谢刺激口渴，促使抗利尿激素分泌。(三)血管舒缓素、激肽系统肾脏血管舒缓素又称激肽释放酶，主要由肾皮质分泌。其生理功能可能与水、钠代谢有关。1.激肽可刺激前列腺素合成；2.激肽酶II实质是血管紧张素转化酶，因此本系统与肾素-血管紧张素系统及前列腺素族之间的相互关系甚为密切。（四）活性维生素D[1,25(OH)2D3]活性维生素D由近端肾小管合成。该段肾小管内含有1羟化酶，可将25(OH)D3转化为1,25(OH)2D3及24，25(OH)2D3。1,25(OH)2D3有很强的生物活性，可促使胃肠道钙、磷的吸收。在肾脏可促使钙的转运，但对磷的重吸收却减少。24，25(OH)2D3对钙、磷的作用较1,25(OH)2D3为弱。维生素D3可通过与甲状旁腺上的维生素D受体结合而抑制甲状旁腺激素分泌。肾脏疾病时，1,25(OH)2D3生成减少，甲状旁腺激素分泌增多，病人骨骼生长发育障碍，发生佝偻病、软骨病等肾性骨营养不良。（五）促红细胞生成激素（促红素）促红素是肾脏在缺氧时产生的一种可以促使骨髓红细胞系列干细胞增殖和成熟的物质。肾脏产生促红素的部位主要在近端肾小管附近的