神经内分泌大细胞和小细胞

肾的表面有一层由致密结缔组织构成的被膜。在肾的冠状切面上,肾实质的外周部色深为皮质,内部色浅为髓质。髓质由10~18个肾锥体组成,锥体的底朝向皮质,从锥体底向皮质呈辐射状走行的小管,构成髓放线(medullary ray),髓放线之间的皮质部分为皮质迷路(cortical labyrinth),每个髓放线与其周围的皮质迷路构成肾小叶(renal lobule)。

肾锥体尖部为肾乳头,突入肾小盏内,每个肾乳头上有10~25个乳头孔,锥体之间的皮质部分称肾柱。每个肾锥体及其邻近的皮质构成肾叶(图5-1)。

肾是由实质和间质组成。肾实质是由大量弯曲走行的上皮性小管组成,这些小管与尿液的生成有密切关系,总称为泌尿小管(uriniferous tubule)。泌尿小管是由肾小管和集合管两部分组成。肾小管是细长不分支弯曲的管道,每个肾小管起始部膨大,形成肾小囊,与血管球共同形成肾小体。肾小管末端与集合管相接。每个肾小管与肾小体是尿液生成的结构与功能单位,称肾单位。集合管是从皮质至髓质的直行管道,由细至粗,逐级汇合,末端经乳头管开口于肾乳头。肾间质是由少量结缔组织以及血管、神经组成。

(一)肾单位

肾单位(nephron)是肾结构和功能的基本组成单位,由肾小体和肾小管组成(图5-2,彩图19)。每一肾脏约有100万个肾单位,它与集合管共同行使泌尿功能。

肾小体位于皮质迷路和肾柱内。肾小管是长而不分支的弯曲小管,由近端小管、细段和远端小管组成。近端小管分为曲部与直部,曲部在皮质迷路内蟠曲走行,它的头端膨大形成肾小囊,与血管球共同组成肾小体。曲部离开迷路进入髓放线,成为近端小管直部下行入髓质。直部在髓质内突然变细,称为细段。细段管径又变粗,并折返上行,延续为远端小管直部。此段在髓质及髓放线内上行进入皮质迷路,靠近原肾小体处又盘曲而行,成为远端小管曲部。远端小管曲部的末端与集合小管相连接。

图5-1　肾(冠状面)

图5-2　肾单位结构

近端小管直部、细段和远端小管直部,在髓质内共同组成一个“U”形的襻,称为肾单位襻(nephron loop)或髓襻(medullary loop)。襻的长短与肾小体的位置有关。肾小体位于皮质浅表者,其肾单位称为表浅肾单位(cortical nephron),约占肾单位总数的85%,其特点是肾小体较小,肾单位襻及细段均较短。肾小体靠近髓质的,其肾单位称为近髓肾单位(juxtamedullary nephron),约占肾单位的15%,肾小体较大,肾单位襻和细段均较长,襻转折部甚至可达到肾锥体的尖端。肾单位襻的长襻对尿的浓缩具有重要的生理意义(图5-3)。

图5-3　肾皮质和肾髓质(镜下结构)

1.肾小体 位于皮质,呈球形,故又称肾小球(glomeruli of kidney),直径150~250μm,由血管球和肾小囊组成。肾小体有两个极,血管进出的一端为血管极,近端小管连接的一端为尿极(图5-4)。

(1)血管球(glomerulus):是入球微动脉和出球微动脉之间的毛细血管弯曲盘绕而成的球形结构。1条入球微动脉从血管极处进入肾小囊,分成3~5个初级分支,每支再分成几条相互吻合的毛细血管襻。毛细血管襻在血管极处汇合成1条出球微动脉,离开肾小囊。入球微动脉比出球微动脉粗,故血管球内的毛细血管的血压较高,使血液内大量水和小分子物质外渗。电镜下血管球的毛细血管内皮为有孔型,孔径50~100nm,孔上无膈膜,内皮细胞外有基膜。毛细血管襻之间有少量基质及具有突起的星形细胞,星形细胞核小,着色较深,为球内系膜细胞(intraglomerular mesangial cell),该细胞可吞噬异物,清除沉积在基膜上的大分子物质及陈旧的基膜,参与基膜的更新。

(2)肾小囊(renal capsule):又称鲍曼囊(Browman’s capuscle),为肾小管起始部膨大内陷而成。囊壁分为内外两层,内层称脏层,外层称壁层。壁层是由单层扁平上皮构成,在尿极处延续为近曲小管上皮。脏层由一层多突起的足细胞(podocyte)构成。电镜下可见足细胞发出较大的初级突起,初级突起再发出许多指状的次级突起,紧贴在毛细血管基膜的外面。邻近的次级突起相互穿插镶嵌,突起间有宽约25nm的窄隙,称为裂孔(slit pore)。裂孔上有一层薄膜,称为裂孔膜,厚4~6nm。足细胞突起内有微丝,可使突起活动而改变裂孔的宽度(图5-5)。肾小囊脏层与壁层之间的腔隙是肾小囊腔,它是收集原尿(滤过液)的地方。

图5-4　肾小体

图5-5　肾毛细血管、基膜和足细胞超微结构

(3)滤过膜:从血管球的毛细血管腔到肾小囊腔之间的薄层结构称为滤过膜,又称滤过屏障(filtration barrier)或血尿屏障。它是由有孔的毛细血管内皮、基膜和足细胞的裂孔膜3层构成。正常情况下只能通过相对分子质量70000以下的物质,如多肽、葡萄糖、尿素、电解质和水等,成年人两肾一昼夜可产生原尿180L。当滤过屏障受损时,大分子的蛋白质或血细胞可通过滤过膜漏出,出现蛋白尿或血尿。

2.肾小管

(1)近端小管(proximal tubule):是肾小管中最粗、最长的一段,长约14mm,约占肾小管总长的1/2,直径50~60μm。近端小管分为曲部和直部两段。

近端小管曲部又称近曲小管(proximal convoluted tubule)位于皮质迷路和肾柱内,蟠曲在肾小体附近,管腔小而不规则。管壁由单层锥体形或立方形上皮细胞组成,细胞分界不清,核呈圆形,胞质强嗜酸性,深染,游离面有刷状缘,细胞基底部有基底纵纹。电镜下,显示刷状缘为细长密集排列的微绒毛,微绒毛基部之间可见有许多吞饮小泡。细胞侧面伸出许多侧突,相邻细胞侧突相互嵌合,故光镜下细胞分界不清。细胞基底面有质膜内褶,内褶间有纵行排列的杆状线粒体,形成光镜下的基底纵纹。近曲小管的这些结构特点与其具有很强的重吸收功能关系密切。

近端小管直部又称近直小管(straight portion of the proximal tubule)位于髓放线和肾锥体内,其结构与曲部相似,但管壁上皮细胞较矮小,重吸收功能较差。

近端小管重吸收原尿中全部葡萄糖、氨基酸、蛋白质以及65%~70%的水分和大部分无机盐。此外,近端小管尚有分泌H+和氨,排出尿酸和肌酐等代谢产物的功能。

链接　肾性糖尿病

近端小管是重吸收功能最强的一段,是三大营养素和水重吸收的主要部位,但不决定终尿量,决定终尿量的主要部位是远端小管和集合管,与加压素和醛固酮激素的分泌水平有关。该部位血糖的吸收也受肾糖阈的限制,如血糖过高,超过近端小管的吸收能力,则糖从尿中排出,形成糖尿。血糖不高,而肾小管吸收糖的能力下降,也可出现糖尿,此为肾性糖尿。

(2)细段(thin segment):位于髓质内,管径细,直径10~15μm,长4.5~10mm,管壁由单层上皮构成,细胞核圆形,凸向管腔。细段壁薄,有利于水和离子的通透。

(3)远端小管(distal tubule):分为直部和曲部两段。

远端小管直部又称远直小管(straight portion of the distal tubule),位于髓质内,经髓放线上行至皮质,移行于曲部。直部的直径约为30μm,长约9mm,管腔大,较规则。管壁上皮细胞为立方形,胞质弱嗜酸,着色浅,核位于细胞中央,表面无刷状缘,基底纵纹明显。电镜下,细胞游离面微绒毛少而短,基底面质膜内褶发达,褶间线粒体细长,数量多。质膜内褶上有钠泵,能主动向间质泵出Na+,而水不能通过,有利于集合小管浓缩尿液。

远端小管曲部又称远曲小管(distal convoluted tubule),位于皮质迷路内,直径35~45μm,长4.6~5.2mm,其基本结构与直部相似,但细胞略大,质膜内褶和线粒体不如直部发达。远曲小管是离子交换的重要部位,主要功能是继续重吸收Na+,排出K+,并分泌H+和氨,对维持血液的酸碱平衡有重要作用。垂体加压素可增强远曲小管上皮细胞对水的重吸收,使尿液浓缩,尿量减少。

此外,肾小管上皮细胞尚能活化维生素D3,促进肠黏膜对钙、磷的吸收,升高血钙和血磷水平,促进骨质的生成。

(二)集合管

集合管(collecting tubule)全长20~38mm,可分为弓形集合小管、直集合小管和乳头管。弓形集合小管连接远曲小管,呈弓形走行于皮质内,进入髓放线汇合为直集合小管,经髓质下行至锥体乳头。集合小管的管径由细逐渐变粗,其上皮细胞也由单层立方渐变为单层柱状,至乳头处变为单层高柱状。集合小管的上皮细胞界限清楚,胞质明亮,核圆形,位于中央,着色较深。集合管也有重吸收功能,受加压素的调节(图5-6)。

图5-6　肾小管与集合管系上皮细胞结构

综上所述,肾小体形成的原尿流经肾小管和集合管时,99%的水及许多有用物质被重吸收,同时分泌出机体部分代谢产物,形成终尿,经乳头管排入肾小盏。成年人每昼夜排出的尿量为1~2L。

(三)球旁复合体

球旁复合体(juxtaglomerular complex)又称肾小球旁器,位于肾小体血管极处,是由球旁细胞、致密斑和球外系膜细胞构成的(图5-7)。

1.球旁细胞(juxtaglomerular cell) 入球小动脉在进入肾小体的血管极处,血管壁平滑肌细胞演变为上皮样细胞,称为球旁细胞。细胞呈立方或多边形,核圆,胞质呈弱嗜碱性,着色较淡。电镜观察,可见球旁细胞的胞质内有发达的高尔基复合体,丰富的粗面内质网和分泌颗粒。颗粒内含有肾素(renin)。

图5-7　球旁复合体结构

2.致密斑(macula densa) 是远曲小管起始部靠近血管极端的管壁上皮细胞变高,密集排列而形成的椭圆形斑状结构。细胞染色浅,核椭圆形,位于细胞近顶部,高尔基复合体位于细胞基部。细胞基底面有指状突起伸至球旁细胞,提示两者关系密切。致密斑是Na+感受器,主要感受远端小管滤液内Na+浓度变化,将信息传给球旁细胞。当滤液内Na+浓度低下时,促进球旁细胞分泌肾素,反之,肾素分泌减少。

3.球外系膜细胞(extraglomerular mesangial cells) 又称极垫细胞(polar cushion cells),分布于血管极处入球小动脉和出球小动脉之间的基质内,是一群间质细胞,与球内系膜细胞相连续。细胞较小,有短小突起,染色较浅,胞质内有分泌颗粒。

肾间质为泌尿小管之间的结缔组织,含血管和神经,从皮质到肾乳头,结缔组织成分逐渐增多。在髓质结缔组织中,除一般结缔组织外,还有一种特殊的细胞,称为间质细胞(interstitial cell),细胞呈星形,有突起。电镜下可见肾间质细胞胞质内含有滑面内质网、溶酶体和发达的高尔基复合体以及许多嗜锇颗粒,颗粒内含有前列腺素及其前体。间质细胞具有内分泌功能。

链接　肾间质细胞与高血压

肾间质细胞能合成髓脂Ⅰ,分泌后在肝内转化为髓脂Ⅱ,这是一种血管舒张物质,可降低血压。因此,髓脂与肾素-血管紧张素系统相辅相成,调节血压,保持血压恒定。如果肾素增多,血压增高;髓脂增多,血压降低。另外,肾小管周围的血管内皮细胞能产生红细胞生成素(erythropoietin),其可刺激骨髓中红细胞的生成。