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第二节常见肾脏疾病的病理生物化学

来源:临床生物化学 作者: 2006-1-15
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摘要: 第二节常见肾脏疾病的病理生物化学 一、急性肾小球肾炎 急性肾小球肾炎(简称急性肾炎)临床表现为急性起病,以血尿、蛋白质、高血压、水肿、肾小球滤过率降低为特点的肾小球疾病。大多数为急性球菌感染1-3周后,因变态反应而引起双侧肾弥漫性的肾小球损害。 典型的临床病例表现为:70%病例有水肿,是因肾小球滤过率减低......


第二节 常见肾脏疾病的病理生物化学

  一、急性肾小球肾炎

  急性肾小球肾炎(简称急性肾炎)临床表现为急性起病,以血尿、蛋白质、高血压、水肿、肾小球滤过率降低为特点的肾小球疾病。大多数为急性球菌感染1-3周后,因变态反应而引起双侧肾弥漫性的肾小球损害。

  典型的临床病例表现为:70%病例有水肿,是因肾小球滤过率减低,水钠潴留引起;约半数病人有网眼血尿,同时伴有程度不同的蛋白质,但多数每日<3.0g;大多数病人有高血压,除水肿外,它是最主要的临床表现,为水钠潴留、血容量扩大所致。

  实验室检查:血尿为急性肾炎重要表现,为肉眼血尿或镜下血尿;尿渗透压大于350mOsm/kgH2O;尿蛋白定量通常为1-3g/d,尿蛋白多属非选择性。

  血液和尿液中出现FDP,意味着体内有纤维蛋白形成,纤维蛋白原及纤维蛋白分解代谢增强,尿FDP的测定能正确地反映肾血管内凝血。尿FDP浓度增高也与肾小球滤过膜通透性有关,可随血中FDP的增高而增高。

  急性期肾小球滤过率(GFR)下降,肌酐清除率降低,肾血流量多数正常。

  肾小管功能相对良好,肾浓缩功能仍多保持。尿钠减少,一般可有轻度高血钾。血浆白蛋白可因水、钠滞留及血容量增加致血液稀释而轻度下降,血清蛋白电泳多见白蛋白降低,γ球蛋白增高,少数病例有α或β球蛋白增高且往往并存高脂血症。急性肾炎病程早期有血总补体及C3的明显下降,可降至正常50%以下,其后逐渐恢复,6-8周时恢复正常,此种动态变化在急性链球菌感染后肾炎表现典型,可视为急性肾炎病情活动的指标。

  二、肾病综合征

  肾病综合征(nephrotic syndrome)的典型表现为大量蛋白尿(每日>3.5g/1.73m2体表面积)、低白蛋白血症(血浆白蛋白<30g/L)、高脂血症及水肿。大量蛋白尿及其导致的低蛋白血症是诊断肾病综合征的必备条件,肾病综合征是持续性大量蛋白尿的后果,其它表现都是在持续大量蛋白尿的基础上发生的。

  凡能引起肾小球毛细血管滤过膜损伤的各种疾病,均可发生肾病综合征。肾病综合征不是一组独立的疾病,而是许多疾病过程中损伤了肾小球毛细血管滤过膜的通透性而发生的一个综合症状。可分为原发性肾病综合征和继发性肾病综合征。

  原发性肾病综合征是原始病变发生在肾小球的疾病,急性肾小球肾炎、急进性肾小球肾炎、慢性肾小球肾炎及肾小球肾病都可在疾病过程中出现肾病综合征。

  继发性肾病综合征在我国以系统性红斑狼疮、糖尿病过敏性紫癜最为常见。

  ⒈临床表现大量蛋白尿是肾病综合征的标志主要由于肾小球毛细血管壁对蛋白质的通透性增加,肾小球滤过屏障发生异常所致。肾小球滤过屏障异常可分为电荷的异常及通透性的异常。电荷屏障的缺陷在光镜下肾小球结构无异常,白蛋白清除率增加,能显示电荷屏障缺陷的程度;通透性屏障缺陷在光镜下常可见到肾小球结构异常,选择性蛋白尿的测定,对判断通透性屏障缺陷的损害程度有一定的帮助,因为尿蛋白的成分可反映肾小球毛细血管壁病变的程度。肾小球基底膜的通透性与蛋白质分子大小成反比,在肾病综合征尿中发现的蛋白质,相对分子量都低于200000,其中包括白蛋白、α1-球蛋白、转铁蛋白和γ-球蛋白;相对分子量在1000000以上的,不能在尿中发现;相对分子量为300000-1000000的蛋白质,仅有少量;而尿中出现最多的是相对分子量在70000以下的蛋白分子。在光镜下不表现肾小球异常的病例,尿中含白蛋白和相对分子量小的球蛋白,特别是转铁蛋白。γ-球蛋白等;尿中可出现较大相对分子量的球蛋白,如α2-球蛋白和一些β-球蛋白,这表明肾小球有更严重的渗漏。这就是肾小球疾病测定蛋白尿选择性指数的理论依据。目前常用IgG(分子量160000)清除率与转铁蛋白(Tf,分子量88000)清除率之比来表示蛋白尿的选择性,即CIgG/CTf,此值≤0.1提示高选择性,如≥0.2提示非选择性。由于肾小球对蛋白质的渗漏,使血浆中相对分子量较小的白蛋白和α1-球蛋白大为降低,而α2-球蛋白、β-球蛋白和纤维蛋白原相对增加,醋纤薄膜电泳呈特征性图谱:白蛋白下降至50%以下,γ-球蛋白也相对减少,α2-球蛋白和β-球蛋白比例明显升高,出现两端下陷、中间增高的图谱。

  ⒉低蛋白血症是指肾病综合征患者血清总蛋白浓度降低其中主要的是白蛋白浓度降低(<30g/L)。主要原因是尿中蛋白大量丢失,从血浆中丢失的白蛋白的量常超过尿白蛋白的量,这主要是肾小球滤过的白蛋白被肾小管上皮细胞重吸收后,在肾组织内部分降解成肽和氨基酸;机体的其它部位白蛋白降解也增加,例如胃肠道丢失白蛋白显著高于正常人,其机制可能是胃肠道基膜炎症性损害及淋巴管扩张所致。

  ⒊肾病综合征时免疫球蛋白特别是相对分子量较小的IgG可从肾小球中大量滤出如同白蛋白一样,IgG除了尿中大量丢失以外,肾小管的吸收和分解亦增加。IgG的合成能力的下降可能也是肾病综合征患者血浆IgG下降的重要原因。IgM相对分子量较大,肾小球不能滤过,几乎所有肾病综合征患者都有IgM的相对增高,提示患者体内免疫刺激增强。血浆中其它大分子物质如纤维蛋白原,α2、β球蛋白等,滤过虽未增多,但合成却增加,血浆浓度增高,此为肾病综合征患者血沉增快的原因。转铁蛋白的相对分子量与白蛋白相近,尿中丢失和分解都增多,血浆浓度降低,这是肾病综合征贫血的原因之一。补体激活旁路B因子的缺乏可损害机体对细菌的调理作用,为肾病综合征患者易感染的原因之一。此外严重低蛋白血症可导致持续性的代谢性碱中毒。

  ⒋高脂血症是指肾病综合征的主要临床表现之一脂代谢异常的特点为血浆中几乎各种脂蛋白成分均增加,血浆胆固醇(Ch)和LDL升高,甘油三酯(TG)和VLDL升高,HDL浓度可以升高、正常或降低;HDL亚型分布异常,即HDL3增加而HDL2减少,表明HDL3的成熟障碍。在疾病过程中各脂质成分的增加出现在不同的时间,一般以Ch升高出现最早,其次才为磷脂及TG。除数量改变外,脂质的质量也发生改变,各种脂蛋白中胆固醇/磷脂及胆固醇/甘油三酯的比例均升高。肾病综合征时也常有载脂蛋白(Apo)的异常,特征性改变为:ApoB明显升高。ApoC和ApoE轻度升高,ApoCⅡ虽在尿中丢失但血中浓度升高,ApoCⅢ/ApoCⅡ升高。HDL的主要结构蛋白-ApoAⅠ和ApoAⅡ降低或正常,ApoAⅠ/ApoCⅢ降低,ApoAⅠ/ApoB降低,另外还有ApoCⅡ和ApoE从HDL向LDL再分布。脂质异常通常与蛋白尿和低蛋白血症的程度有关,因为:①肝脏合成Ch、TG及脂蛋白增加:低蛋白血症是其合成增加的原因,血浆胶体渗透压下降是触发肝合成蛋白增加的启动因素;代谢延迟可能在高甘油三酯血症的发生中起重要的作用。②脂质调节酶活性改变及LDL受体活性数目改变导致脂质的清除障碍:其中脂蛋白酶活性降低30%-60%,肝脏甘油三酯脂酶活性降低可使VLDL向LDL转变减少,VLDL清除障碍;另外卵磷脂胆固醇酰基转移酶(LCAT)活性降低,可致HDL向HDL3转变减少;LDL受体活性降低并缺乏受体的相互作用,从而使脂质代谢减少,血中浓度升高。③尿中丢失HDL增加,构成HDL的载脂蛋白ApoAⅠ丢失50%-100%,而且患者血浆HDL3增加而HDL减少,说明HDL在转变为较大的HDL3颗粒之前已在尿中丢失。

  ⒌高凝状态是肾病综合征又一症状由于血浆中的一些凝血因子和纤维蛋白原、因子Ⅴ、Ⅶ、Ⅷ和Ⅹ等的相对分子量都较大,不能从肾小球滤过,而体内合成又相对增加,故血浆中浓度常明显增高。抗凝血酶Ⅲ为血浆中主要的抗凝因子,相对分子量和白蛋白相近,可从肾病综合征患者尿中大量丢失而严重减少,这是高凝状态的重要原因。血小板集聚力亦增高,可能由于高脂血症改变了血小板膜,血小板集聚力与白蛋白浓度呈负相关。集聚的血小板释放β-血栓球蛋白,抑制血管内皮前列腺素分解而加重高凝状态。尿纤维蛋白降解产物(FDP)的增加反映了肾小球滤过的改变(主要)和肾小球内的凝血(次要)。由于高胆固醇血症及高纤维蛋白原血症的联合影响,血浆粘稠度多增加。总的来说:血凝中凝聚及凝集的各种因子增强,而抗凝集及纤溶作用的机制受损。当血管内皮受损或血液淤积时,加上上述因素,肾病综合征患者易于产生自发性血栓形成。

  ⒍水肿的出现及其严重程度一般来说与低蛋白血症的程度呈正相关由于血浆白蛋白的减低,使血浆胶体渗透压大大下降,因而引起水分和小分子的可扩散溶质由血浆转入组织间隙,则血浆容量减少,促使交感神经兴奋,儿茶酚胺释放,及肾素-血管紧张素-醛固酮系统活性增加,又激发抗利尿激素分泌增多,排钠因子受抑,致使水和钠潴留,水肿进一步加剧。肾病综合征的水肿虽与血浆白蛋白过低有比例关系,但决定因素还是肾脏对水和盐的排泄率。肾病综合征的钠滞留主要是由于心钠素对肾小管作用的障碍造成肾脏调节钠平衡的障碍。(图11-1)。

图11-1 肾病综合征水肿发生机理

  三、急性肾功能衰竭

  任何原因引起的急性肾功能损害,使肾单位丧失调节功能,不能维持体内电解质平衡和排泄代谢产物,导致高血钾、代谢性酸中毒及急性尿毒症(指血尿毒氮、肌酐及其它代谢产物迅速增高,并出现一系列症状和体征)的患者,统称为急性肾功能衰竭(acute renal failure,ARF)。与日俱增的进行性血尿素氮和血肌酐的升高(通常每日血肌酐可增加88.4-176.8μmol/L,尿素氮升高3.6-10.7mmol/L)是诊断急性肾功能衰竭的可靠依据,其肾衰为可逆性。

  典型的急性肾功能衰竭是急性肾小管坏死(acute tubular necrosis,ATN)、急性缺血或急性肾中毒所引起的急性肾病变。急性肾缺血引起者占绝大多数,其中以创伤、手术及严重感染引起者居多。肾毒性物质通常分为两大类:外源性毒物和内源性毒物。外源性肾毒性物质主要有三类:肾毒性药物(如氨基糖甙类药物、四环素族和二性霉素B等)、有机溶剂(如四氯化碳等)和重金属(主要有汞、砷、金、银、锑和铜等);内源性肾毒性物质包括肌红蛋白、血红蛋白、尿酸和钙,肌红蛋白是由于出血、休克、感染和创伤组织释放的,血红蛋白由烧伤引起大量细胞外液缺失和发生血管内溶血而造成的。

  ATN在临床上常与急性肾衰这一术语交替使用,ATN的典型临床表现为在创伤、手术或误输异型血管情况后(数小时至48小时),突发尿量减少。血肌酐、尿素氮等代谢物逐渐增高,二氧化碳结合力降低,病人常有尿毒症症状。临床过程常分为少尿期、多尿期和恢复期。

  ㈠少尿期

  ⒈尿液的改变 病人可表现为少尿(<400ml/24h)或无尿(<100ml/24h),尿比重常为1.010-1.015,尿渗透压为280-00Osm/L,尿蛋白+~++。

  ⒉氮质血症由于肾清除氮质代谢废物的功能障碍,后期血尿素氮可高达71.4mmol/L。一般的ATN病人,其血肌酐和尿素氮分别为每日44.2-88.4μmol/L和3.57-7.14mmol/L。

  ⒊代谢性酸中毒 代谢性酸中毒在ATN患者中很常见。由于非挥发性酸性代谢产物如无机磷酸盐等的排出障碍,以及肾小管分泌H+及氨功能的丧失,导致体内酸性代谢物的积聚和血内碳酸氢根离子浓度的下降,而产生高阴离子隙的代谢性酸中毒。

  ⒋水中毒和钠潴留 ATN病人如给予过多的液体,可发生水中毒。临床主要表现为中枢神经系统症状,重者可发生昏厥或昏迷而死亡。水中毒时,可发生稀释性低钠血症,血钠浓度常低于125mmol/L。除了少尿导致水潴留和补液过多可致低钠血症外,如不严格控制钠盐的摄入,则可发生钠潴留,导致体重增加,周围水肿,高血压和心力衰竭,后者是ATN的主要死亡原因。

  ⒌高钾血症由于组织创伤、感染性休克、溶血和高分解代谢状态等导致细胞释放钾过多,而代谢性酸中毒又促使细胞内钾向细胞外转移,血钾浓度增高。ATN时,由于肾排钾功能障碍,故少尿数日常后出现高钾血症,这是本病的突出问题,可严重威胁病人生命。通常血钾每日递增约0.3mmol/L,高血钾是急性肾衰最严重的并发症,是起病第1周最常见的死亡原因,应尽早诊治高钾血症。

  ⒍高磷血症和低钙血症由于肾排磷功能受损,常有高磷血症,尤其是广泛组织创伤等造成的高分解代谢病人,血磷可高达1.9-2.6mmol/L。由于高磷血症,肾生成1,25-(OH)2D3及骨骼对PTH的钙动员作用减弱,因而低钙血症也较常见。中度的高镁血症在ATN病人中也较常见。

  ⒎尿毒症症状 ATN病人,由于体内氮代谢产物迅速积累,少尿期数日后即可出现尿毒症症状。尿毒症症状的严重程度与血中尿素氮及肌酐增高的浓度相一致,故临床上以血清尿素氮及肌酐增高的程度与速度作为尿毒症严重性的主要指标,主要症状有:

  ⑴胃肠道症状:胃肠道症状是ATN最常见的临床表现,病人可有食欲减退、恶心、呕吐、腹泻等症状。

  ⑵心血管系统症状:ATN时,心血管系统的主要并发症是高血压和心力衰竭,其主要原因是水、钠负荷过重。

  ⑶神经精神症状:神经系统功能障碍的原因包括中枢神经系统抑制药物的使用、电解质和酸碱平衡紊乱以及氮质代谢产物的积聚等多种因素联合作用的结果。

  ⑷血液系统表现:ATN常有正细胞正色素性贫血,随着肾功能的恶化、氮质代谢产物的积累,贫血有加重的趋势。贫血的主要原因是细胞生成减少和不同程度的血管外溶血。由于骨髓产生血小板的减少,在ATN的早期,常有血小板减少。血小板的减少和功能障碍以及凝血功能异常,与ATN的出血倾向有关。

  ⑸感染:感染是ATN最常见的并发症,且为ATN的主要死亡原因之一。感染的好发部位包括呼吸道、泌尿道和手术伤口。感染的高发生率与ATN时免疫功能损害致机体抵抗力下降、正常解剖屏障的破坏以及不恰当地使用抗生素有关。

  ㈡多尿期

  当ATN病人每日尿量增致400ml以上时,提示进入多尿期。此时,肾功能已有恢复,能排出尿液。在多尿期的早期,肾单位功能仍未完全恢复,不能充分地排出血中的氮质代谢废物、钾和磷。血中上述物质仍可继续上升,所谓多尿早期是以血清肌酐及尿素氮持续增高为标志。

  ㈢恢复期

  多尿期过后,肾功能已显著改善,尿量逐渐恢复正常。血肌酐、尿素氮此时基本恢复正常水平,但肾小管尚有轻度障碍。

  尿生化分析:尿指标的测定可估计ATN的肾小管功能。尿指标包括尿渗透压和比重、尿钠测定、尿肌酐/血浆肌酐、滤过钠排泄分数(FeNa)等。

  ⒈尿浓缩能力测定 尿比重ATN<1.010,尿渗透压<350mOsm,尿渗透压/血浆渗透压<1.1,自由水清除值>-1ml/min,被认为是肾小管功能的敏感指标。ATN时肾浓度功能丧失,自由水清除值升高而接近0,是一个较肌酐清除率和滤过钠排泄分数异常更早出现的ATN指标,不过单独测定自由水清除值无多大意义,自由水清除值增高接近于0,而肌酐清除率急剧降低才提示ATN。

  ⒉GFR和总的肾小管重吸收能力肌酐清除率在血清肌酐和尿素氮尚在正常范围时,已显著降低,说明是ATN早期诊断的灵敏指标。尿肌酐/血肌酐的比值反映了肾小管重吸收从肾小球滤过水分的能力。因为肌酐不会被肾小管重吸收,故尿肌酐浓度愈低,则肾小管吸收水分的能力愈差。

  ⒊肾小管处理溶质的能力 尿钠和FeNa。在ATN时,肾小管受损,不能很好地重吸收钠,故尿钠浓度高,常大于40mmol/L。ATN中,FeNa>1,对于诊断ATN一般认为较有价值。

  在诊断ATN时一般以尿浓度功能测定比较常用,因为肾小管受损时,首先损害的是肾浓度能力,当损害进一步发展时,钠重吸收才减少。

  ⒋肾小管损害的尿标记 β2-微球蛋白、LDH、NAG、LYS、THP等均有增高,但这些指标都是非特异性的。

  四、慢性肾功能衰竭

  慢性肾功能衰竭(chronic renal failure,CRF简称慢性肾衰)是在发生各种慢性肾脏疾病基础上,由于肾单位逐渐受损,缓慢出现的肾功能减退以至不可逆转的肾衰。其临床主要表现为肾功能减退,代谢废物潴留,水、电解质和酸碱平衡失调,以致于不能维持机体内环境的稳定。慢性肾衰较常见,情况预后严重,它不是一种独立疾病,而是一个临床综合征。

  肾功能减退可分为以下四个阶段:

  ⒈肾贮备能力丧失期 正常肾小球滤过率(GFR)约为120ml/min,此期的GFR减少至30-60ml/min。此时,肾贮备能力虽已丧失,但肾排泄代谢废物、调节水电解质和酸碱平衡的能力仍能维持机体内环境的稳定,因而临床上并无症状。血生化检查正常,血肌酐和尿素氮通常比正常范围轻微升高。

  ⒉氮质血症期 是慢性肾衰的序幕。此期GFR减少至25ml/min左右,肾维持机体内环境稳定的能力有一定程度障碍。常有氮质血症(血肌酐和尿素氮常升高,血肌酐>177mmol/,血尿素氮>7.0Lmmol/L),肾浓缩功能有轻度损害(夜尿和多尿),轻度贫血。

  ⒊肾功能衰竭期 当GFR>10ml/min左右时,肾功能已严重受损,不能维持机体内环境的稳定,出现明显的氮质血症(血肌酐、尿素氮明显升高,血肌酐>442μmol/L,尿素氮>17.9-21.4mmol/L),肾浓缩和稀释功能显著障碍。水、电解质和酸碱平衡失调,表现为轻或中度代谢性酸中毒,水、钠潴留,低钙血症和高磷血症等。由于肾排钾的能力可勉强维持平衡,故此期可不出现高钾血症,有较明显的贫血。

  ⒋尿毒症期 GFR<10ml/min,就进入慢性肾衰晚期,即尿毒症期。血肌酐、尿素氮显著升高,水、电解质失调严重,常有明显的代谢性酸中毒、低钠血症和高钾血症,血钙明显降低,血磷升高。体内多个系统均受累而出现相应的症状,尤其是胃肠道、心血管和中枢神经系统症状更明显,甚至昏迷。

  慢性肾衰的病因很广,各种肾脏疾病的晚期都可以出现慢性肾衰,慢性肾小球肾炎是最常见的一种。


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