发病机制:
急性肾功能衰竭的发病机制十分复杂,至今仍未完全阐明。传统的认识大多停留在细胞水平,即由于各种肾缺血(或
中毒)因素而导致肾小管堵塞、肾小管液回漏、肾血管血流动力学的改变以及肾小球通透性改变,但均难于圆满解释
急性中毒后肾功能骤退的原因。近10年来,对
急性肾功能衰竭的发病机制在细胞生物学及分子水平上对
急性肾小管坏死(ATN)的形态学改变、细胞生物学、缺血再灌注损伤、细胞凋亡到血管活性肽、细胞因子、黏附分子等进行了深入的研究,目前认为多种因素均在
急性肾功能衰竭的发病中起重要作用。
急性肾小管坏死是
急性肾功能衰竭的一种主要形式,其发病机制是多环节的,肾血流动力学改变和急性肾小管损害等引起的肾小球滤过率下降,是导致ARF各种病理生理变化和临床表现的主要因素。现将各种学说要点分述如下:
1.肾血流动力学改变 肾血流动力学改变在ATN早期起主导作用,且常是始动因素。在
出血性
休克或严重血容量不足时,由于神经和体液的调节,全身血液重新分配,肾动脉收缩,肾血流量可明显减少,肾灌注压力降低和肾小球入球小动脉明显收缩,造成肾皮质缺血和ATN的发生。有时虽经迅速补充血容量,肾血流量增加,但肾小球滤过率,GFR仍不恢复,说明在ATN早期,就存在肾内血流动力学改变和肾血流分布异常。这些肾血流动力学异常的病理生理基础考虑与下列各因素有关。
(1)肾神经的作用:肾交感神经纤维广泛分布于肾血管及肾小球旁体。肾上腺素能活性增强引起肾血管收缩,导致肾血流量与GFR降低。在缺血型ATN时刺激肾神经后所引起肾血管收缩程度远超过对正常动物的刺激,说明ATN时血管对肾神经刺激的敏感性增加,但此种增强反应可被钙通道阻断剂所抑制,提示肾神经刺激所出现的肾血管收缩是与肾血管平滑肌钙活性改变有关。但临床上无神经支配的同种异体
肾移植恢复肾血供后发生缺血型ATN可高达30%,似不支持肾神经在ATN的发生中的主导作用。
(2)肾组织内肾素-血管紧张素的作用:肾组织内有完整的肾素-血管紧张素系统。缺血性ATN时,肾血循环径路改变多认为与肾组织内肾素-血管紧张素系统的激活,导致入球小动脉强烈收缩有关。但抑制肾素活性和拮抗血管紧张素?仍可发生ATN,说明肾素-血管紧张素系统并非是ATN决定性因素。
(3)肾内前列腺素的作用:肾内前列腺素PGI
2在肾皮质内合成,有显著扩张血管作用,它可增加肾血流量和GFR,并有利钠和对抗抗利尿激素对集合管对水的重吸收作用,起到利尿的作用。已证实在ATN时血中及肾组织内PGI
2明显减少;前列腺素拮抗剂吲哚美辛则可加速缺血性肾损害。此外在肾缺血时,肾皮质合成血栓素增加,亦促使肾血管收缩。但目前尚无证据说明前列腺素在ATN中起到主导作用。
(4)内皮细胞源性收缩及舒张因子在ATN中的作用:血管内皮源性收缩因子病理性分泌增多以及血管内皮源性舒张因子如氧化氮(NO)释放障碍对ATN血流动力学改变起重要作用。ATN早期肾血流量减少,肾缺血、缺氧时,血管内皮细胞释放较多内皮素(实验中发现低浓度内皮素可使肾血管强烈并持续收缩,肾小血管阻力增加,导致GFR下降或停止。肾小球毛细血管和系膜细胞、直小血管有高密集的内皮素受体。实验性肾血管内持续注射内皮素也可引起肾血管明显收缩),后者引起肾入球和出球小动脉收缩阻力升高,且以入球小动脉阻力增加更为明显,故肾血流和GFR平行下降。但有时患者血清内皮素浓度增加10多倍临床上也不发生ATN。正常血管内皮尚能释放舒张因子,协同调节血流量以维持血循环,对肾脏则有增加血流量、降低入球与出球小动脉阻力的作用。ATN早期血管内皮舒张因子的释放即有障碍,缺血再灌注后氧自由基增多亦影响舒张因子的释放。内皮细胞收缩与舒张因子调节失衡可能对某些类型ATN的发生和发展起重要作用。
(5)肾髓质淤血:在缺血型ATN模型中肾髓质外区和皮质内区受损最为明显,且肾髓质淤血程度与ATN损害程度明显相关。髓质淤血缺氧首先影响襻升支粗段肾小管细胞血供,由于襻升支粗段是一高耗能区,对缺氧异常敏感,缺氧的小管细胞对主动重吸收氯化钠能力降低。襻升支粗段损伤可使T-H糖蛋白易在粗段中沉积,引起远端小管腔阻塞及管腔液外溢。故认为缺血性ATN时髓质淤血也是重要发病因素。
2.肾缺血-再灌注细胞损伤机制 肾组织在急性缺血、缺氧后恢复血供,如
休克纠正后、大
出血输血后、体外循环或心脏复苏恢复后、移植肾血循环恢复后,产生大量氧自由基。缺氧时能量分解多于合成,三磷腺苷分解产物次黄嘌呤聚集,在黄嘌呤氧化酶作用下产生大量黄嘌呤,继而氧自由基产生增多。肾组织细胞膜富含脂类物质,如多价不饱和脂肪酸,后者与自由基有高度亲和作用,产生多种脂质过氧化物。后者可使细胞膜上多价不饱和脂肪酸与蛋白质比例失调,致使细胞膜液体流动性和通透性发生改变,从而使功能障碍,各种酶活性降低,毛细血管通透性明显增加,渗出增多导致细胞和间质
水肿等。自由基等损伤细胞膜又使大量细胞外钙离子进入细胞内,使细胞内钙离子增多,细胞死亡。此外,肾缺血时皮质线粒体功能明显降低,也使三磷腺苷合成减少,使细胞膜上依赖三磷腺苷能量的离子转运功能降低,细胞内钙离子聚积,后者又刺激线粒体对钙离子的摄取增加,线粒体内钙含量过高而导致细胞死亡。用钙离子拮抗药可预防细胞内钙浓度增加,从而预防ATN的发生。
3.急性肾小管损害学说 严重挤压伤和急性毒物
中毒,如氯化汞、砷等引起ATN病理变化中以肾小管细胞脱落、坏死等急性损害及肾间质
水肿等为主要改变,而肾小球和肾血管改变相对较轻或缺如,说明ATN主要发病机制是由于肾小管原发性损害引起GFR降低或停止。Thurau等认为肾小管急性损害可引起小管-小球反馈机理。近几年不少学者又提出肾小管上皮细胞黏附因子和多肽生长因子在ATN发生、发展和肾小管修复中的重要作用。
(1)肾小管阻塞学说:毒素等可直接损害肾小管上皮细胞,其病变均匀分布,以近端小管为主。坏死的肾小管上皮细胞及脱落上皮细胞和微绒毛碎屑、细胞管型或血红蛋白、肌红蛋白等阻塞肾小管,导致阻塞部近端小管腔内压升高,继使肾小球囊内压力升高,当后者压力与胶体渗透压之和接近或等于肾小球毛细管内压时,遂引起肾小球滤过停止。实验证明肾缺血或肾毒性引起亚致死性肾小管损伤中,主要表现为近端小管刷状缘脱落、细胞
肿胀和空泡
变性等。肾小管上皮细胞(TEC)从基膜上脱落,使肾小管基膜上出现缺损刷脱区。但脱落的TEC多数形态完整并有存活能力。尿液中TEC数也明显增多,且有相当数量的TEC并未死亡。研究表明TEC从基膜上脱落,是由于肾小管细胞黏附力发生改变。已知肾小管上皮细胞黏附分子家族中以整合素对ATN的发生影响最大。整合素能介导细胞与细胞和细胞与基质的黏附,并维持肾小管结构的完整性。在TEC损伤中细胞黏附性的变化表现在:
①细胞骨架的改变:尤其是肌动蛋白微丝成分对TEC与细胞、细胞与基质间的黏附具有重要作用,在肾小管上皮损伤时,细胞骨架成分发生改变,导致TEC从基膜上脱落。
②整合素的变化:缺血再灌注损伤可引起明显的整合素重分布异常,特别在小管结构未受损伤区域,小管上皮失去整合素的极性分布,提示再灌注可引起细胞黏附性改变,整合素在损伤细胞表面的过度表达可能增高小管腔中细胞与细胞的黏附,促进阻塞小管腔的细胞团块形成。
③基质蛋白的变化:实验动物钳夹肾蒂后30v40min,免疫荧光半定量分析可见层黏蛋白有一度性降低,缺血性损伤后3v4天皮质和皮髓质交界处层黏蛋白增加,胶黏蛋白(tenasein)和纤维连接蛋白在缺血后1v2天开始增加,第5天达高峰,?型胶原染色无变化。这些研究表明缺血性损伤早期有基质成分的明显改变,这些改变会影响TEC的黏附性。
(2)返漏学说:指肾小管上皮损伤后坏死、脱落,肾小管壁出现缺损和剥脱区,小管管腔可与肾间质直接相通,致使小管腔中原尿液反流扩散到肾间质,引起肾间质
水肿,压迫肾单位,加重肾缺血,使GFR更降低。但实验观察仅在严重
肾小管坏死时才遇到肾小管原液有反漏现象。肾血流量与GFR下降可先于肾小管液回漏,说明后者不是ATN起病始动因素。但ATN时肾间质
水肿程度严重是疾病发展一个重要因素。
(3)管-球反馈机制:缺血、肾毒性等因素引起急性肾小管损伤,致使该段肾小管重吸收钠、氯等明显减少,管腔内钠、氯浓度增加,经远端小管时致密斑感应使入球小动脉分泌肾素增多,继之血管紧张素?、?增加,使入球小动脉和肾血管收缩,肾血管阻力增加,GFR明显下降。此外,肾小管血供明显减少,使肾内前列腺环素释放到皮质内减少,肾血流量与GFR更进一步降低。
(4)
弥散性血管内凝血(DIC):
败血症、严重
感染、
流行性出血热、
休克、
产后出血、胰腺炎和
烧伤等原因引起ATN,常有弥漫性微血管损害。血小板和纤维蛋白沉积在损伤的肾血管内膜,引起血管阻塞或血流不畅,红细胞流经受损的血管时易发生变形、破碎、溶解,导致微血管内溶血,血小板凝集性增加和血管
痉挛收缩尚可能因肾缺血时前列腺环素减少有关。上述各种病因常易激活凝血途径并抑制纤维蛋白溶解,造成微血管
血栓形成。一
【病因】
病因:传统的病因分类将急肾衰分为肾前性、肾实质性和肾后性三大类:
引起肾前性
急性肾功能衰竭的常见原因见表1。其中最常见的可能就是
脱水、
出血、各种
休克和
心力衰竭等。由于
脱水或失血引起的肾前性氮质血症可以通过简单的扩容来治疗,而往往在应激状态下,当细胞外液容量大量膨胀,如在肝衰竭、
肾病综合征和心衰时,可能因为动脉充盈不足而引发肾前性氮质血症。与心衰有关的肾前性
急性肾功能衰竭则需要注意利尿药的用量、心脏负荷的降低以及血管收缩药物的注射,从而改善肾脏灌注压。当和肝衰竭相关的肾前性
急性肾功能衰竭发生时则特别难治,如过于积极使用利尿药,则非常容易产生
急性肾小管坏死(ATN)或肝
肾综合征(HRS)。肝
肾综合征是肾前性氮质血症中特别严重的情况,此时肾脏血管的收缩及通过扩容引起心脏充盈都无法逆转,但是这种血管收缩可通过将肝
肾综合征患者的肾脏移植到一个肝功能良好的患者身上而得以逆转,肝
肾综合征也可以通过
肝移植而得到逆转,所以,其复杂程度可想而知。
(1)肾
中毒型:常见原因有重金属、X线造影剂、抗生素、磺胺类药、灭虫药、生物毒等。
(3)在临床上还可将肾性
急性肾功能衰竭的这些原因分为继发于全身性疾病、原发性肾小球肾病和原发性肾小管间质性肾病三类:
B.肾缺血:肾缺血是
急性肾小管坏死最常见的一个易感原因。
急性肾小管坏死实际上可以是任何一种引起肾前性氮质血症的因素所导致的结果,而其中如充血性心衰很少直接引起
急性肾小管坏死。导致
急性肾小管坏死的肾缺血多数和长时间的
低血压或手术阻断肾血流有关。有些药物如非甾体类抗炎药(NSAIA)、血管紧张素转换酶抑制药(ACEI)或环孢素可能会通过血流动力学方面的影响而引起
急性肾功能衰竭,特别在肾灌注压降低的情况下。在大多数情况下,这些药物仅仅引起肾前性氮质血症,但在有些情况下,它们可能会引起明显的
急性肾小管坏死。
C.应用肾毒性抗生素:在有肾毒性的抗生素中,氨基糖苷类是引起
急性肾小管坏死的常见及重要原因。氨基糖苷类所引起的典型
急性肾小管坏死是非少尿型的,通常在用药5v7天后出现,最多见于那些已经潜在慢性肾功能不全,且近期加用氨基糖苷类抗生素的患者,或者有其他肾损害特别是肾缺血的患者加用氨基糖苷类抗生素时。
D.造影剂:由造影剂引起的
急性肾小管坏死也不少见,较倾向于影响到那些有慢性肾功能不全,特别是由
糖尿病或
多发性骨髓瘤所引起的患者,但和氨基糖苷类的肾毒性相反,它的性质通常是少尿型的。虽然是少尿型的,但造影剂所引起的肾病病程却往往是一个短期和良性的过程。这种肾毒性在大多数病例中是可逆的,而导致必须透析治疗的严重肾功能衰竭则很罕见。低渗透压的造影剂(LOM)比高渗透压的造影剂更为安全。因此,在晚期肾功能不全特别是伴有
糖尿病的患者身上使用LOM可能相对比较合适。在这些患者中,肾小球滤过率再有少量的减少就很可能产生问题。目前还没有确定在何种血清肌酐水平的情况下才应该使用LOM。