第三节 肾脏微循环的生理调节
一、内在的自动调节
现已公认，大部分人体微循环床具有内在的自动调节机制，肾脏亦不例外。肾脏微循环具有高度的自动调节来维持总的肾血流（RBF）和肾小球滤过率（GFR）的稳定。当身体动脉压AP高于平均压10.64kPa(80mmHg)时，RBF和GFR均保持恒定。除动脉压改变外，静脉压上升，输尿管压力变化，以及血浆胶体渗透压改变，肾脏血管阻力发生适应性调节。这是一种负反馈控制系统。这种调节即使在去神经的游离肾上仍然存在，具有内在自动的特点。
据实验，当灌注压从16kPa(12mmHg)降至10.64kPa(80mmHg)时，肾小球毛细血管血流率（GBF）仅少许下降，肾小球毛细血管静水压（PGC）亦仅少许改变，即从16kPa(45mmHg)降至5.33kPa(40mmHg)，当灌注压进一步从10.64kPa(80mmHg)降至8kPa(60mmHg)，PGC从5.33kPa(40mmHg)下降至4.64kPa(35mmHg)，GBF明显下降。GBF之所以能在16～10.64kPa(120～80mmHg)时自动调节，主要由于入球动脉阻力（RA）改变。动物（鼠）试验证明，原发性高血压收缩压在21.33kPa(160mmHg)一组和14.63kPa(110mmHg)一组比较，PGC完全相同，两组GBF也相等，但RA在高血压一组比正常血压组明显升高。
入球动脉是自动调节产生阻力变化的主要部分，在正常情况下，对动脉压改变，产生相应的血管阻力变化，而肾小球后的出球动脉阻力改变很小。但当肾动脉压维持在低水平，肾内血管紧张素Ⅱ产生，也可以使球后阻力增加。因此，可以认为肾脏微循环各部位都有自动调节能力，但反应程度不一致。动物试验也证实这点，如动脉压很高时，全部肾单位都有自动调节，但皮质深部肾单位具有更大的自动调节。当血压很低时，深部肾小球血流比浅表小球血流有较大保留能力。这种皮质浅表小球自动调节能力较小的现象，可能和该部位动脉离主干较远较长有关。
关于肾脏自动调节机制，尚未确切了解，目前大多数研究支持两种学说。
（一）肌原学说 小动脉平滑肌的收缩和舒张，可以调节血管阻力，平滑肌细胞对血管张力的增加或减少很敏感，当灌注压增加，首先使血管壁扩张，随之引起血管收缩反应，因而导致血流回复至控制水平。按Laplace公式，T=P×R，T代表血管张力，P代表压力，R代表血管的内径。当灌注压增加，则P值上升，引起R增加，结果使血管张力上升。继以血管收缩反应，调节T至原有水平，使血流保持相对稳定。
（二）致密斑反馈学说 肾小球在入球动脉和出球动脉进出部位有一三角区，即肾小球旁器部位。肾小球旁器包括远曲小管在穿过皮质时，与入球动脉靠近，后者内皮细胞和肾小管上皮细胞在相接触部位，形成肾小球旁器特殊结构。其中有三种细胞：①颗粒细胞，为合成与贮存以及释放肾素的场所；②致密斑细胞，生理上对来自小管液体内所残存的钠和渗透压高度敏感；③系膜细胞。
流经致密斑细胞的小管液体中所含钠，可能通过系膜细胞而刺激颗粒细胞，使之释放不同程度肾素，进入邻近的入球小动脉后，与血管紧张素原结合而形成血管紧张素Ⅰ，并转变为血管紧张素Ⅱ。后者为高效的收缩血管物质，作用于邻近入球动脉，从而影响和调节GFR。
致密斑反馈学说将肾小管功能和肾小动脉对GFR的调节看作一个整体，解释了很多问题，对认识肾脏自动调节机制有重要贡献。但目前仍有争议，争议的焦点在于该学说认为肾小管流量和流经致密斑钠的含量增多量刺激肾小球旁器产生肾素的条件。即远端小管流量增加导致致密斑NaCl浓度上升，引起肾小球旁器肾素加多，从而使局部血管紧张素Ⅱ亦加多，加大了入球动脉阻力。
但根据动物实验，并非普遍如此，有时甚至出现相反现象，即肾素释放的增加，不伴有远端小管钠的增加，甚至是减少。因此，此一学说仍须进一步研究。
二、肾素血管紧张素对于肾内血液动力学的调节
（一）肾素血管紧张素系统成分的肾内定位 如前提及，肾素由肾小球旁器中细胞形成。业已证明，内源性肾素分泌和肾小球旁器颗粒细胞出现颗粒程度有密切关系，即高度肾素分泌时，颗粒化程度也高，反之，颗粒化减低，甚至呈无颗粒状态。目前已知一些因素可以引起颗粒化增高和肾素分泌增多，如肾缺血、长时间缺氧、低钠血、妊娠和肾上腺功能不全等。另一方面，钠负荷、动脉血压升高、体液过多，均可使颗粒减少而肾素分泌下降。调节肾素分泌的机制，可以归纳为几方面：①肾内者，包括肾血管感受器，如肾小球细胞本身和致密斑。②交感神经系统，包括肾神经、循环中儿茶酚胺。③体液因子，循环或局部产生者，包括加压素、血管紧张素Ⅱ和电解质，这些直接作用或间接通过其他调节机制作用于肾小球旁器细胞。
以往认为肾素分泌后，直接进入血管。现在认为进入血管中的肾素，不可能很快到达肾间质，而且肾脏淋巴组织和间质中的血管紧张素Ⅱ和肾素浓度相对地比较高。因此，可能肾素形成后主要是进入肾脏间质的间隙，在该处作用于底物，形成组织内血管紧张素Ⅰ，继而肾素和血管紧张素进入血循环。这一过程主要发生于小管周围毛细血管内。应用免疫化学技术，现已进一步了解肾素-血管紧张素系统在肾内的分布，如图4-4所示。
图4-4肾素-血管紧张素系统在肾内的分布
（二）血管紧张素的肾内血管作用部位 很多研究，证实一些组织的血管平滑肌细胞上有血管紧张素受体，同样也证实肾脏血管平滑肌细胞对血管紧张素有高反应。但肾脏大的动脉例外，不具备这种明确反应。血管紧张素具有三种人们所熟知的生理效应，即：①引起小动脉收缩。②对肾脏有直接作用，小剂量可以引起钠潴留，大剂量引起尿钠增多。③作用于肾上腺皮质，引起醛固酮分泌增加。
近年来，对其肾内的作用研究较多，还证明肾小球内有血管紧张素受体，特别是肾小球系膜有血管紧张素依赖的收缩性，即肾小球结合血管紧张素部位，主要在小球系膜细胞。当血管紧张素Ⅱ加入系膜细胞，则系膜细胞呈现类收缩现象，但肾小球上皮细胞不具备此一性质。对于肾小球细胞收缩能力研究，可以认为血管活性物质如血管紧张素Ⅱ直接刺激系膜细胞，导致了肾小球体积缩小，减少毛细血管通过和滤过面积，从而调节肾小球滤过率，这些研究，提示在血管紧张素作用下，系膜细胞系肾小球毛细血管和液体通过的主要调节环节。
（三）血管紧张素肾内直接作用对血液动力学影响 血管紧张素Ⅱ引起RBF降低，但对GFR较少作用。通过微穿刺研究，当血管紧张素Ⅱ输注时，引起SNGFR下降，小球血流减少，肾小球出入动脉阻力增加，小球滤过常数kf降低。微穿刺还发现，当血管紧张素Ⅱ直接输入小管周围毛细血管，则其阻力增加，因此血管紧张素Ⅱ也影响小管周围毛细血管动力学。有人试验，在同一个肾脏上，两支不同动脉，在其中一支注入血管紧张素Ⅰ，则明显出现血流减少，而未注入者则否。因此，可以认为肾血管对直接输入血管紧张素Ⅱ的前体Ⅰ，可以很快在局部形成血管紧张素Ⅱ，并且引起肾脏血液动力学改变。
三、前列腺素PG（Prostaglandin）
PG由体内多处组织所合成，肾脏是其中重要器官之一，肾脏集合管、髓质、小球以及肾血管细胞都能形成PG，其中主要者为PGE2和PGI2。PGE2可以在髓质和皮质中形成，而PGI2主要形成于肾皮质。
PG对肾脏血液动力学影响，主要是通过动物试验来证实。已经证明PGE2可以增加肾血流。当内源性肾脏PG被激活，肾皮质内带和髓旁血流增加，但皮质外带血流改变不明显，这种现象，不仅见于PGE2，也见于其他血管舒张作用的PG。PGE2虽然可以增加肾血流，但不改变GFR，这种情况下入球动脉阻力可下降50%，出球动脉下降30%。应用PG抑制剂，可以抵销这些改变。血管收缩剂也可以引起代偿性的肾内合成PG增加。因此，各种因素减少肾脏血液动力学时，PG对维持肾脏血液动力学稳定有重要作用。
如上所述，血管紧张素Ⅱ（AⅡ）对肾小球滤过率的几个决定因素如血浆流量、入球动脉和出球动脉阻力以及肾小球滤过面积有重要作用。PGE2、PGI2对肾小球功能同样有重要作用，其作用是对肾脏内AⅡ相对抗。AⅡ在肾内受PG对抗，另一方面，AⅡ也刺激肾脏合成PG。对于AⅡ刺激作出反应释放出之PGE2，PGI2可以直接作用于肾小球感受器，特别是系膜细胞，增加细胞内cAMP，对系膜起调控作用。
如前所述，AⅡ主要作用部位在系膜，导致系膜细胞收缩，引起肾小球滤过面积缩小，PGE2有对抗AⅡ的这种作用。同样理由，环氧化酶抑制剂如消炎痛则强化AⅡ的这种作用。如果AⅡ作用被Saralasin抑制，则PGE2和PGI2舒张血管作用增加。
了解PG和血管紧张素肾内作用有重要意义。充血性心力衰竭、一些肝脏疾病、肾小球疾病、血容量不足等情况都伴有血浆肾素活性和AⅡ浓度增加，同时PG合成也增加。此时如果肾脏PGE2这种代偿性增加被阻断，如用消炎痛一类药物，则肾小球滤过率和肾血浆流量会急剧恶化。这种下降不仅受AⅡ作用，同时还受α-肾上腺素能儿茶酚胺以及加压素调节。但AⅡ受体此时如果也被阻断，则能减少该PG抑制剂的这种使肾功能恶化作用。动物实验，消炎痛引起的肾缺血，可以用Captopril处理而恢复。又如门脉高压、低钠。因PG抑制剂而GBF下降，如果用Captopril抑制AⅡ，肾血流可恢复。总之，无论如何，只要肾血管收缩因素，包括AⅡ，α-肾上腺素能儿茶酚胺及加压素增加，肾脏功能使成为“PG依赖”，抑制PG，则加强肾血管和肾小球毛细血管收缩，使RBF和GFR下降。此时血管紧张素转换酶抑制剂，在理论上有很好效益，临床上值得进一步观察。