生理学┃肾小管和集合管中各种物质的重吸收与分泌

       哺乳动物各段肾小管和集合管对Na+的重吸收率不同，其机制也不一样。肾小球每天滤过的Na+约有500g，而每天从尿中排出的Na+仅3～5g，表明滤过的Na+中约99%被肾小管和集合管重吸收。小管液中约65%～70%的Na+、Cl-和水在近端小管被重吸收，约20%的NaCl和约15%的水在髓袢被重吸收，约12%的Na+和Cl-和不等量的水则在远曲小管和集合管被重吸收。

       1、近端小管：近端小管是Na+、Cl-和水重吸收的主要部位，其中约2/3经跨细胞途径被重吸收，主要发生在近端小管的前半段（图8-8）；约1/3经细胞旁途径被重吸收，主要发生在近端小管的后半段。

       在近端小管的前半段，Na+进入上皮细胞的过程与H+的分泌以及与葡萄糖、氨基酸的转运相耦联。由于上皮细胞基底侧膜中钠泵的作用，造成细胞内低Na+，小管液中的Na+和细胞内的H+由顶端膜的Na+-H+交换体进行逆向转运，H+被分泌到小管液中，而小管液中的Na+则顺浓度梯度进入上皮细胞内。小管液中的Na+还可由顶端膜中的Na+-葡萄糖同向转运体和Na+-氨基酸同向转运体与葡萄糖、氨基酸共同转运，在Na+顺电-化学梯度通过顶端膜进入细胞的同时，也将葡萄糖和氨基酸转运入细胞内。进入细胞内的Na+，再经基底侧膜中的钠泵被泵出细胞，进入组织间液。进入细胞内的葡萄糖和氨基酸则以经载体易化扩散的方式通过基底侧膜离开上皮细胞，进入血液循环。由于Na+、葡萄糖和氨基酸等进入细胞间液，使细胞间液的渗透压升高，水便在渗透压的作用下进入细胞间液。由于上皮细胞间存在紧密连接，故细胞间液的静水压升高，可促使Na+和水进入毛细血管而被重吸收。在近端小管前半段，由于Na+-H+交换使细胞内的H+进入小管液，HCO3-便被重吸收，而Cl-却不被重吸收，其结果使小管液中的Cl-浓度高于管周组织间液中的Cl-浓度。

       在近端小管后半段，上皮细胞顶端膜中存在Na+-H+交换体和Cl--HCO3-交换体，其转运结果使Na+和Cl-进入细胞内，H+和HCO3-进入小管液，HCO3-可以CO2的形式重新进入细胞（见后文）。进入细胞内的Cl-由基底侧膜中的K+-Cl-同向转运体转运至细胞间液，再吸收入血。由于进入近端小管后半段小管液的Cl-浓度较细胞间液中的Cl-浓度约高20%～40%，Cl-便顺浓度梯度经紧密连接进入细胞间液（即细胞旁途径）而被重吸收。由于Cl-被动扩散进入间隙后，小管液中正离子相对增多，造成管内外电位差，管腔内带正电荷，驱使小管液内的Na+顺电位梯度也通过细胞旁途径被动重吸收。

       近端小管对水的重吸收是通过渗透压作用进行的。因为上皮细胞主动和被动重吸收Na+、HCO3-、Cl-、葡萄糖和氨基酸后，小管液渗透压降低，细胞间液渗透压升高。水在这一渗透压差的作用下经跨细胞和细胞旁两条途径进入细胞间液，然后进入管周毛细血管而被重吸收。因此，近端小管中物质的重吸收为等渗性重吸收，小管液为等渗液。

       2、髓袢：髓袢降支细段的钠泵活性很低，对Na+也不易通透，但对水通透性较高。在组织液高渗的作用下水被重吸收。故小管液在沿髓袢降支细段流动时，渗透压逐渐升高。髓袢升支细段对水不通透，而对Na+和Cl-却易通透，NaCl便不断扩散入组织间液。故小管液在沿髓袢升支细段流动时，渗透压逐渐降低。髓袢升支粗段是NaCl在髓袢重吸收的主要部位，而且是主动重吸收。髓袢升支粗段的顶端膜中有电中性的Na+-K+-2Cl-同向转运体，该转运体使小管液中1个Na+、1个K+和2个Cl-同向转运入上皮细胞内（图8-9）。Na+进入细胞是顺电-化学梯度的，同时将2Cl-和K+一起同向转运至细胞内。进入细胞内的Na+通过基底侧膜中的钠泵泵至组织间液，CI-由浓度梯度经管周膜中的氯通道进入组织间液，而K+则顺浓度梯度经顶端膜返回小管液中，并使小管液呈正电位。用哇巴因抑制钠泵后，Na+和CI-的重吸收明显减少；呋塞米（也称呋喃苯胺酸）（furosemide）和依他尼酸（也称利尿酸）（ethaerynic acid）可抑制Na+-K+-2Cl-同向转运，所以能抑制髓袢对Na+和Cl-的重吸收。

       由于K+返回小管内造成小管液正电位，这一电位差又使小管液中的Na+、K+和Ca2+等正离子经细胞旁途径而被动重吸收。髓袢升支粗段对水不通透，故小管液在沿升支粗段流动时，渗透压逐渐降低，而管外渗透压却逐渐升高。

       3、远端小管和集合管：此处对Na+、CI-和水的重吸收可根据机体水、盐平衡的状况进行调节。Na+的重吸收主要受醛固酮的调节，水的重吸收则主要受血管升压素的调节。

       在远曲小管始段，上皮细胞对水仍不通透，但仍能主动重吸收NaCl，因而使小管液渗透压继续降低。Na+在远曲小管和集合管的重吸收是逆电-化学梯度进行的，属主动转运。在远曲小管始段的顶端膜，小管液中的Na+和Cl-经Na+-Cl-同向转运体进入细胞内，细胞内的Na+由钠泵泵出。噻嗪类（thiazide）利尿剂可抑制此处的Na+-CI-同向转运而产生利尿作用。

       远曲小管后段和集合管上皮有主细胞（principal cell）和闰细胞（intercalated cell）两类细胞（图8-10）。主细胞基底侧膜中的钠泵活动可造成和维持细胞内低Na+，并成为小管液中Na+经顶端膜钠通道进入细胞的动力源泉。而Na+的重吸收又造成小管液呈负电位，可驱使小管液中的Cl-经细胞旁途径而被动重吸收，也成为K+从细胞内分泌入小管腔的动力。利尿剂阿米洛利（amiloride）可抑制远曲小管和集合管上皮细胞顶端膜中的钠通道，既可减少Na+的重吸收，又能减少Cl-经细胞旁途径的被动转运。闰细胞的功能与H+的分泌有关（见后文）。远曲小管和集合管上皮细胞的紧密连接对Na+、K+、Cl-等的通透性较低，因此这些离子不易透过该部位返回小管液（见网络增值服务）。

       集合管对水的重吸收量取决于集合管主细胞对水的通透性。主细胞顶端膜胞质侧的囊泡内含水孔蛋白-2（aquaporin-2，AQP-2），而在基底侧膜中则有AQP-3和AQP-4分布。上皮细胞顶端膜对水的通透性取决于插入该膜中AQP-2的数量，而AQP-2的插入数量又受血管升压素的控制。