泌尿系统由肾脏、输尿管、膀胱、尿道及相关的血管、神经等组成。其主要功能包括滤过功能(生成和排泄尿液,排除人体多余的水和代谢废物);重吸收和排泌功能(调节机体内环境稳态、保持水电解质及酸碱平衡);内分泌功能(调节血压、红细胞生成和骨骼生长等)。本篇主要讨论内科范畴的常见肾脏疾病。
【肾脏的解剖结构】
人体有两个肾脏,左、右各一个,形似蚕豆,位于腹膜后脊柱两旁,约为第12胸椎至第3腰椎的位置。右肾较左肾位置低半个至1个椎体。中国成人肾脏的长、宽和厚度分别为10.5~11.5cm、5~7.2cm和2~3cm。男性一个肾脏重量为100~140g,女性略轻。
肾脏的外缘隆起,内缘中间凹陷,凹陷中央称肾门,是肾血管、淋巴管、输尿管及神经出人肾脏的部位。在肾脏的额状切面上,肾实质分为表层的肾皮质及内侧的肾髓质,肾髓质形成底端朝向肾皮质,尖端伸向肾乳头的肾锥体。
肾单位是肾脏最基本的结构和功能单位。每个肾脏约有100万个肾单位。肾单位包括肾小体和肾小管两部分;肾小体由肾小球毛细血管丛和周围包绕的肾小囊(包曼囊)两部分组成;进出毛细血管丛的分别是人球小动脉和出球小动脉(图5-l-lA,B)。
肾小球(glomerulus)是肾单位的重要组成部分,包括肾小球毛细血管丛和包曼囊(图5-1-1B,C)。肾小球毛细血管丛由3种主要细胞(内皮细胞、脏层上皮细胞、系膜细胞)、基底膜和系膜组成。内皮细胞呈扁平状覆盖于毛细血管壁内侧,胞体布满小孔(窗孔),是肾小球滤过屏障的首层。内皮细胞带有负电荷,与肾小球基底膜(glomerularbasementmembrane,GBM)、脏层上皮细胞的足突构成肾咖球”的滤过屏障。肾小球基底膜厚度为270~350nm,是一完整的半透膜;电镜下可见由内疏松层、致密层和外疏松层组成。脏层上皮细胞有较多足状突起,又称足细胞。足细胞是终末分化细胞,足突间形成了指状镶嵌的交叉突起,附着于基底膜上,足突间的裂隙为裂孔。足细胞对于维持肾小球滤过屏障的完整性至关重要。足细胞相关蛋白,包括Nephri^podocin等,构成了肾小球滤过屏障的分子筛,是保障滤过功能的重要分子屏障。这些足细胞相关蛋白的异常会损害滤过屏障的结构完整和稳定,导致蛋白尿。肾小球毛细血管间有系膜组织,包括系膜细胞和基质,起支撑肾小球毛细血管丛、调节肾小球滤过率等多种作用。
肾小管包括近曲小管、髓袢降支及升支、远曲小管及集合管;集合管汇集尿液流经肾乳头至肾盏并最终至输尿管(图5-1-1A)。肾小管不同的节段由高度分化、形态和功能截然不同的各种上皮细胞构成,具有明显的极性。肾小管在其管腔侧和基底膜侧分布着不同的转运蛋白,是水和溶质定向转运的结构和物质基础。
肾小球旁器位于肾小球的血管极,由致密斑、球旁细胞、极周细胞、球外系膜细胞构成。球旁细胞由出人球小动脉平滑肌细胞在血管极处衍化为上皮样细胞。致密斑细胞呈高柱状,由远端小管接近血管极时,紧靠肾小球一侧的上皮细胞分化而来。致密斑位于人球小动脉与出球小动脉形成的交角里,感受流经肾小管液中的钠离子浓度,并通过调节球旁颗粒细胞释放肾素,从而调节人球小动脉的血管张力,以此来调节肾小球滤过率,此过程称为管-球反馈。
【肾脏的生理功能】
肾脏的生理功能主要是排泄代谢产物,调节水、电解质和酸碱平衡,维持机体内环境稳定及内分泌功能。
1.肾小球滤过功能 肾脏接收的血流灌注约占全心输出量的25%。滤过功能是肾脏最重要的生理功能,也是临床最常用的评估肾功能的参数。肾小球滤过率(glomerularfiltrationrate,GFR)成人静息状态下男性约为120ml/(min•1.73m2),女性约低10%。GFR与年龄有关,25〜0岁时达到高峰,此后随年龄增长而逐渐降低。GFR主要取决于肾小球血流量、有效滤过压、滤过膜面积和毛细血管通透性等因素。
2.肾小管重吸收和分泌功能 肾小球每日滤过生成180L的原尿,其中电解质成分与血浆相同。原尿中99%的水、全部的葡萄糖和氨基酸、大部分的电解质及碳酸氢根等被肾小管和集合管重吸收回血液,形成终尿约1.5L。
近端肾小管是重吸收的主要部位,被滤过的葡萄糖、氨基酸全部被重吸收;Na+通过Na+-K+-ATP酶主动重吸收,主要阴离子HCO3-和CI-随Na+一起转运。近端肾小管除具有重吸收功能外,还参与有机酸的排泌。尿酸可从肾小球滤过,但多数在肾小管重吸收,继而又再分泌到肾小管腔中。除有机酸和尿酸外,药物特别是一些抗生素和造影剂,也以此方式排出。
髓袢在髓质渗透压梯度形成中起重要作用。水在髓袢降支细段可以自由穿透,而Na+和cr却不能自由穿透,使管腔内的水分在经过内髓的髙渗区时被迅速重吸收;而降支细段一旦折为升支细段,则水不能自由穿透,而Na+和Cl-却能自由穿透,从而维持髓质区的高渗,故髓袢细段对尿液的浓缩功能至关重要。
远端肾小管,特别是连接小管是调节尿液最终成分的主要场所。这些小管上皮细胞可重吸收Na+,排出K+以及分泌H+和NH4+,醛固酮可加强上述作用。
3.肾脏的内分泌功能 肾脏具有重要的内分泌功能,能够参与合成和分泌肾素、促红细胞生成素(EPO)、1,25-二羟维生素D3、前列腺素和激肽类物质,因此参与人体的血流动力学调节、红细胞生成、钙磷代谢及骨代谢等。
肾脏产生EPO受肾脏皮质和外髓局部组织氧含量调节,EPO从肾脏分泌,经血液循环作用于骨髓的红系祖细胞,主要作用是促进红细胞增生。
肾脏是产生1α-羟化酶的最重要场所,25-羟维生素D在lα-羟化酶作用下形成1,25-二羟维生素D3,是生物活性最强的维生素D。1,25-二羟维生素D3能通过调节胃肠道钙磷的吸收、尿排泄、骨转运、甲状旁腺素分泌等维持血钙磷平衡,保持骨骼正常的矿物化。
【肾脏疾病的临床表现】
肾脏疾病的临床表现包括肾脏疾病本身的临床症状及肾脏功能受损引起的各系统症状,包括尿色异常、尿量异常、排尿异常、水肿、乏力等。继发性肾脏病尚可见原发病及其他器官受损的表现,如皮疹、关节痛、口腔溃瘍、脱发等。
1.血尿 血尿分为肉眼血尿和显微镜下血尿。尿色肉眼观察无异常,新鲜尿离心沉渣检查海真18倍视野红细胞超过3个,称为镜下血尿。尿外观表现为尿色加深、尿色发红或呈洗肉水样,称为肉眼血尿。
2.蛋白尿蛋 白尿常表现为尿泡沫增多。尿蛋白定性试验阳性或尿蛋白定量超过150mg/d,称为蛋白尿。
3.水肿 水肿是肾脏病常见的临床表现之一。肾性水肿多出现在组织疏松部位,如眼睑;身体下垂部位,如脚踝和胫前部位;长期卧床时则最易出现在舐尾部。
4.高血压 高血压是肾脏病常见临床表现,因此,所有高血压病人均应仔细检查有无肾脏疾病,尤其是年轻病人。肾性高血压分为肾血管性和肾实质性高血压两大类。水钠潴留是肾实质性高血压最主要的发病机制;此外,肾素-血管紧张素-醛固酮系统也在其发病机制中起重要作用。
【肾脏疾病的检查】
肾脏疾病的检查主要包括:尿液检查、肾功能检查、影像学检查和肾脏病理学检查等。
(一)尿液检查
1.尿常规检查 包括尿液外观、理化检查、尿沉渣检查、生化检查。尿常规检查是早期发现和诊断肾脏病的重要线索,但尿常规检查多为定性结果,常需要其他更敏感和精确的检查方可确诊。尿常规检查需要留取清洁新鲜尿液,避免污染和放置时间过长。
2.尿相差显微镜检查 用于判别尿中红细胞的来源,如红细胞形态发生改变,棘形红细胞>5%或尿中红细胞以变异型红细胞为主,可判断为肾小球源性血尿。如尿中出现红细胞管型,可帮助判断为肾小球源性血尿。
3.尿蛋白检测
(1)尿蛋白定量:主要有两种方法,①24小时尿蛋白定量>150mg可诊断为蛋白尿,>3.5g为大量蛋白尿;②随机尿白蛋白/肌酐比值:正常<30mg/g,30~300mg/g为微量白蛋白尿,>300mg/g为临床蛋白尿。如果尿白蛋白/肌酐比值明显增高(500~lOOOmg/g),也可以选择测定尿总蛋白/肌酐比值。留取24小时尿液费时烦琐,尿液不易留全,且需要尿液防腐;而随机尿的检测则容易受体位和运动等影响,故在选择检测方法和判断结果时需综合考虑。
(2)尿白蛋白检测:在糖尿病等疾病导致肾脏损伤时,尿白蛋白排泄率升高远早于尿总蛋白排泄率的升高。其检测方法包括24小时尿白蛋白定量和随机尿白蛋白/肌酐比值两种。
4.其他尿液成分检测 如尿钠检测有助于了解钠盐摄入情况,指导病人控制钠盐摄入量。尿钾检测有助于肾小管酸中毒和低钾血症的诊断。尿尿素检测有助于计算病人蛋白质摄入量,判断病人营养状态。
(二)肾功能检查
1.血清肌酐检测 血清肌酐浓度检测是临床评估肾小球滤过功能的常用方法,检测快速简便,但敏感性较低,不能反映早期肾损害,常于肾小球滤过功能损害50%时才开始升高。同时,血清肌酐浓度还受性别、年龄、肌肉量、蛋白质摄入量、某些药物(如西咪替丁等)的影响。
2.估算的肾小球滤过率eGFR(estimated GFR)用于估算GFR的公式有多个,包括MDRD公式、Cockcroft-Gault公式和慢性肾脏病流行病学研究(CKD-EPI)公式。
(1)MDRD公式
1)经典MDRD公式:GFR=170xScr-0.999xAge-0.176xBUN-0.170xSalbO.318x0.762(女性)x1.180(非洲裔)
2)简化MDRD公式:GFR=186xScr-1.154xAge-0.203x0.742(女性)
注:GFR为肾小球滤过率;Scr为血清肌酐(mg/dl);Age为年龄(岁);BUN为血清尿素氮(mg/dl);Salb为血清白蛋白(g/dl)。
(2)CKD-EPI公式:是目前临床上推荐的评估GFR计算公式(表5-1-1)。
3.内生肌酐清除率 根据血肌酐浓度和24小时尿肌酐排泄量计算。由于尿肌酐尚有部分来自肾小管排泌,故内生肌酐清除率高于GFR,但在血液透析和腹膜透析等接受肾脏替代治疗的病人,残余肾功能的检测仍然需要测定内生肌酐(或尿素)清除率。
4.菊糖清除率和同位素测定 菊糖清除率既往被作为肾小球滤过率测定的金标准,但是因为操作烦琐等原因而无法在临床常规应用,主要用于实验室研究。目前临床上可用同位素方法测定肾小球滤过率,其准确性接近菊糖清除率,可用的同位素标记物质有MmTc等。
以上测定肾小球滤过率的方法按准确性由高到低依次为菊糖清除率、同位素方法测定、肌酐清除率、eGFR和血肌野。临床上可以根据需要选择适当的方法,对于肾脏病的髙危人群和肾脏病病人,可采用准确性高的方法,以免漏诊。
(三)影像学检查
包括超声显像、静脉尿路造影、CT、MRI、肾血管造影、放射性核素检查等。
(四)肾脏病理学检查
肾脏疾病所需的病理学检查标本多来自经皮肾穿刺活检术。这是一种有创检查,但是对多种肾脏疾病的诊断、病情评估、判断预后和指导治疗非常有价值,尤其是各种原发性和继发性肾小球疾病、间质性肾炎、急性肾损伤和肾移植后排斥反应等。肾穿刺活检组织病理检查一般包括光镜、免疫荧光、电镜3项检查,特殊检查需要通过特殊染色,如刚果红等。通过对肾小球、肾小管、间质及血管病变的分析,并结合临床对疾病作出最终诊断。
【肾脏疾病常见综合征】
肾脏疾病常以某种临床综合征的形式出现,但相互之间可能有重叠。同一种临床综合征可表现为不同病理类型的肾脏疾病,而同一种病理类型肾脏疾病也可表现为不同的临床综合征。
1.肾病综合征(nephroticsyndrome) 表现为大量蛋白尿(>3.5g/d),低白蛋白血症(<30g/L),常伴有水肿和(或)高脂血症。肾病综合征病因可为原发性肾小球疾病(如微小病变肾病、膜性肾病、局灶节段性肾小球硬化等)和继发性肾小球疾病(如糖尿病肾病、狼疮肾炎等)。
2.肾炎综合征(nephritissyndrome) 以肾小球源性血尿为主要特征,常伴有蛋白尿。可有水肿、高血压和(或)肾功能损害。按起病急缓和转归,可分为以下3种类型:①急性肾炎综合征:急性起病,多见于儿童。常有前驱感染,如急性扁桃体炎或皮肤感染。临床上最典型的为链球菌感染后急性肾小球肾炎。②急进性肾炎综合征:主要特征是数周至数个月内出现进行性加重的肾功能损害。可见于抗肾小球基底膜病、抗中性粒细胞胞浆抗体相关性血管炎、重症狼疮肾炎、IgA肾病等。③慢性肾炎综合征:缓慢起病,早期病人常无明显症状,或仅有水肿、乏力等,血尿和蛋白尿迁延不愈或逐渐加重,随着病情进展可逐渐出现高血压和(或)肾功能损害。
3.无症状性血尿和(或)蛋白尿(asymptomatichematuriaand/orproteinuria)包括无症状性蛋白尿和(或)血尿,是指轻、中度蛋白尿和(或)血尿,不伴有水肿、高血压等明显症状。常见于多种原发性肾小球疾病(如肾小球轻微病变、IgA肾病等)和肾小管-间质病变。
4.急性肾损伤(acutekidneyinjury,AKI) 各种原因引起的血肌酐在48小时内绝对值升髙&26.5PJHO1/L或已知或推测在7天内较基础值升高>50%或尿量<0.5ml/(kg•h),持续超过6小时,称为急性肾损伤。急性腎衰竭是AKI的严重阶段,临床主要表现为少尿、无尿、含氮代谢产物在血中潴留、水电解质及酸碱平衡紊乱等。
5.慢性肾脏病(chronickidneydisease,CKD)慢性肾脏病是指肾脏损伤或肾小球滤过率<60ml/(min·1.73m2),时间>3个月。慢性肾衰竭是慢性肾脏病的严重阶段,临床主要表现为消化系统症状、心血管并发症、贫血及肾性骨病等。
【肾脏疾病的诊断】
肾脏疾病的诊断应尽可能作出病因诊断、病理诊断、功能诊断和并发症诊断,以确切反映疾病的性质和程度,为选择治疗方案和判定预后提供依据。
1.病因珍断 首先区别是原发性还是继发性肾脏疾病。原发性肾脏病包括免疫反应介导的肾炎、泌尿系统感染性疾病、肾血管疾病、肾结石、肾肿瘤及先天性肾病等;继发性肾脏病可继发于肿瘤、代谢系统疾病、自身免疫性疾病等,也可见于各种药物、毒物等对肾脏造成的损害。
2.病理诊断 对肾炎、肾病综合征、急性肾损伤及原因不明的蛋白尿和(或)血尿,可通过肾穿刺活检明确病理类型、探讨发病机制、明确病因、指导治疗和评估预后。
3.功能诊断 临床上对于诊断急性肾损伤和慢性肾脏病的病人,还要进行肾功能的分期诊断。根据血肌酐和尿量的变化,AKI分为1~3期,详见本篇第九章。根据肾小球滤过率下降程度,CKD分为1~5期,详见本篇第十章。
4.并发症珍断 肾脏病特别是急、慢性肾衰竭可引起全身各个系统并发症,包括中枢神经系统、呼吸系统及循环系统等。
【肾脏疾病防治原则】
肾脏疾病依据其病因、发病机制、病变部位、病理诊断和功能诊断的不同,选择相应的治疗方案。其治疗原则包括去除诱因,一般治疗,针对病因和发病机制的治疗,合并症及并发症的治疗和肾脏替代治疗。
(一)—般治疗
一般治疗包括避免过度劳累,去除感染等诱因,避免接触肾毒性药物或毒物,采取健康的生活方式(如戒烟、限制饮酒、休息与锻炼相结合、控制情绪等)以及合理的饮食。
(二)针对病因和发病机制的治疗
1.免疫抑制治疗 肾脏疾病尤其是免疫介导的原发性和继发性肾小球疾病,如狼疮肾炎和系统性血管炎等,其发病机制主要是异常的免疫反应,所以治疗常包括糖皮质激素及免疫抑制剂治疗。某些血液净化治疗(如免疫吸附、血浆置换等)能有效清除体内自身抗体和抗原-抗体复合物,可用于治疗危重的免疫相关性肾病,尤其是重症狼疮肾炎和血管炎相关性肾损害等。
2.针对非免疫发病机制的治疗 高血压、高血脂、髙血糖、高尿酸血症、蛋白尿等非免疫因素在肾脏病的发生和发展过程中起重要作用,针对这些因素的干预治疗是保护肾脏功能的重要措施。尤其是血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI)或血管紧张素Ⅱ受体阻滞剂(ARB)既可以抑制肾内过度激活的肾素-血管紧张素系统,降低系统血压,又能够降低肾小球内压力,从而减少尿蛋白的排泄。因此,是肾功能保护的重要治疗措施。此外,控制血糖、尿酸、调节血脂水平也是肾脏治疗的综合措施。
3.并发症的防治 在肾脏疾病的进展过程中可有多种并发症,如高血压、心脑血管疾病、肾性贫血、骨矿物质代谢异常等,尤其是心脑血管疾病,是CKD的重要死亡原因。因此,CKD病人从一开始就面临着尿毒症及心脑血管疾病的双重风险。这些并发症不仅影响肾脏病病人的生活质量和寿命,还可能进一步加重肾脏病的进展,形成恶性循环,严重影响病人预后。因此,必须重视CKD并发症的早期防治。
4.肾脏替代治疗 尽管积极治疗,仍然有部分CKD病人进展至终末期肾衰竭。当病人发生严重的AKI或发展至终末期肾病阶段,则必须依靠肾脏替代治疗来维持内环境的稳定。肾脏替代治疗包括血液透析、腹膜透析和肾移植。血液透析是以人工半透膜为透析膜,血液和透析液在膜两侧反向流动,通过弥散、对流、吸附等原理排出血液中的代谢废物,补充钙、碳酸氢根等机体必需的物质;同时,清除多余的水分,从而部分替代肾脏功能。腹膜透析的原理与血液透析相似,只是以病人的腹膜替代人工半透膜作为透析膜。成功的肾移植无疑是肾脏替代治疗的首选,不仅可以恢复肾脏的排泄功能,还可以恢复其内分泌功能。但是肾移植术后,病人需长期使用糖皮质激素及免疫抑制剂以预防和抗排斥反应。
【进展和展望】
中国慢性肾脏病(CKD)的患病率为10%~13%,已成为继肿瘤、心脑血管病、糖尿病之后威胁人类健康的重要疾病,是全球性重要公共卫生问题之一。目前全世界有超过5亿人患有不同程度的CKD。中国人口众多,CKD病人的基数庞大,如不能有效防治将成为我国沉重的社会和经济负担。
1.慢性肾脏病流行病学研究 我国成年人CKD的患病率为10.8%,据此估算我国现有成年CKD病人约1.2亿,中国南方地区略高,为12.1%;高原地区藏族成年人群高达19.1%;这些流行病学的横断面研究揭示了中国慢性肾脏病的现状,发现了全国不同地区CKD患病率及危险因素,其结果对指导慢性肾脏病的早期综合防治有重要意义。
应在现有横断面研究的基础上,建立稳定的CKD队列和单病种肾病人群队列,通过规律随访和完整的临床信息收集,揭示我国CKD病人进行性发展的规律和特点,并根据危险因素制订合理的CKD防治策略,减少CKD发生,延缓CKD的进展。
2.肾脏疾病循证医学研究 循证医学的发展对临床工作的指导越来越重要。在各学科登记注册的临床试验中,肾脏病学相关的随机对照研究(RCT)所占比例较少,指导临床实践的RCT结果比较缺乏。目前肾脏病领域的很多治疗手段仍然停留在经验性治疗阶段。开展精心设计、严谨实施、前瞻性多中心随机对照研究是我们面临的重要任务。
尽管面临一些困难和挑战,与国外先进水平相比还有一定的差距,包括如何进行科学的研究设计、严谨的组织实施和充足的资金保障。但只要中国的肾科医生共同努力,积极参与,通力合作,就能不断缩短与国际肾脏病临床研究先进水平之间的差距,探索符合中国病人特点的临床治疗方案。
3.肾脏疾病的转化研究 中国是一个人口大国,病人数量众多,且病种和病情复杂,例如临床表型、病理改变、治疗反应、临床结局等个体差异较大。如何充分利用中国人群优势的宝贵资源,并结合现有的新的科技手段,科学、合理地利用中国的优势资源,使之能更好地为中国肾脏病病人造福。
随着国际学术交流和合作的不断深人,中国与国际同行在技术层面的差距逐步缩小,一大批经过良好培训的肾科医生活跃在医、教、研的第一线。因此,应重视发现和凝练临床科学问题,特别是中国肾脏病临床实践中的关键问题和突出问题。注重收集合格的病人样本,记录完整的病人信息,大力加强肾脏病的基础研究,特别是利用现有的各种组学技术平台,深人开展转化研究,探索和发现早期预警、早期诊断的生物标志物,指导临床医生进行个体化治疗。同时,深人研究肾脏疾病发生发展的机制,发现疾病特异性新靶点,并据此开发肾脏疾病特异性的新靶点药物,实现肾脏疾病的精准治疗,提高治疗效果和减少副作用。
综上所述,我国肾脏病领域的研究工作近年来已经有了长足进步,代表性研究已跻身世界领先行列。但是我们同时也应认识到,我国临床资源丰富,但和髙水平学术研究之间仍存在巨大差距。差距与不足是挑战,更是机遇,我们应勇于担负使命、扬长避短,开展更多高质量的临床研究和转化研究,早日将中国的肾脏病事业推向世界先进行列。