신생리학

이 그림은 근위부 경련형 튜불레(PCT), Henle의 루프(Loop of Henle), DCT(Distal Convolated Tubulle)를 포함한 일반적인 신장 생리학을 보여준다. 그것은 또한 이뇨제의 일부 유형이 어디에서 작용하는지, 그리고 그들이 무엇을 하는지 보여주는 삽화도 포함하고 있다.

신생리학(Latin rēnēs, "키드니")은 신장의 생리학을 연구하는 학문이다. 여기에는 산 염기 균형 유지, 유체 균형 조절, 나트륨, 칼륨 및 기타 전해질 조절, 독소 간극, 포도당, 아미노산 및 기타 작은 분자의 흡수, 혈압 조절, 에리트로포이에틴과 같은 다양한 호르몬의 생산 등이 포함된다.d 비타민 D의 활성화.

신생리의 많은 부분은 신장의 가장 작은 기능 단위인 네프론 수준에서 연구된다. 각 네프론은 신장으로 들어가는 혈액을 여과하는 성분으로 시작한다. 그리고 나서 이 여과물은 네프론의 길이를 따라 흐른다. 네프론은 전문화된 세포의 한 층으로 줄지어 있고 모세혈관으로 둘러싸인 관 모양의 구조물이다. 이들 라이닝 세포의 주요 기능은 여과물에서 나오는 물과 작은 분자를 혈액으로 재흡수하고, 혈액에서 소변으로 노폐물을 분비하는 것이다.

신장의 적절한 기능을 위해서는 혈액을 받아 적절히 여과할 필요가 있다. 이것은 신 말뭉치라고 불리는 수십만 개의 여과 장치에 의해 미세한 수준으로 수행되는데, 각각의 여과 장치는 글루머룰루스와 보우만의 캡슐로 구성되어 있다. 신기능에 대한 전지구적 평가는 GFR(glomerular filtering rate)이라고 불리는 여과율을 추정함으로써 종종 확인된다.

소변 형성

신장의 기본 생리학적 메커니즘을 보여주는 다이어그램

신장의 많은 기능을 수행하는 능력은 여과, 재흡수, 분비물의 세 가지 기본 기능에 따라 달라지는데, 그 합을 신장간극 또는 신장 배설이라고 한다. 즉,

배뇨율 = 여과율 – 재흡수율 + 분비율^[1]

배뇨계통에 관한 배뇨라는 단어의 가장 엄격한 감각은 배뇨 그 자체지만, 신장 간격은 통상적으로 배뇨(예를 들어 나트륨의 정해진 분율배출)라고도 한다.

여과

혈액은 신장의 기능 단위인 네프론으로 여과된다. 각각의 네프론은 신장 말뭉치에서 시작되는데, 그것은 보우만의 캡슐에 둘러싸인 글로머룰루스로 구성되어 있다. 세포, 단백질, 기타 큰 분자는 초유입의 공정에 의해 글루머룰루스에서 걸러져 플라즈마를 닮은 초유체(초유출물이 무시할 수 있는 플라즈마 단백질을 가지고 있다는 것 제외)가 보우만의 공간에 들어오게 된다. 여과 작용은 스타링의 힘에 의해 추진된다.

초경화물은 차례로 근위부 경련관, 헨리의 고리, 원위 경련관, 그리고 소변을 형성하기 위한 일련의 관을 통과한다.

재흡수

관류 재흡수는 관류액에서 용액과 물을 제거하고 혈액으로 운반하는 과정이다. 이 물질들이 이미 한 번 흡수되었기 때문에(특히 장에서) 재흡수(그리고 흡수되지 않음)라고 하며, 신체가 소변으로 잘 되어 가는 응집액 흐름에서 그것들을 회수하고 있기 때문이다(즉, 그것들은 회수되지 않으면 곧 소변으로 없어진다).

재흡수는 관류액에서 신간염(네프론을 둘러싸고 있는 결합조직)으로 물질을 능동적으로 또는 수동적으로 추출한 다음, 이러한 물질을 중간에서 혈류로 운반하는 것으로 시작하는 2단계 과정이다. 이러한 수송 과정은 스타링의 힘, 확산, 그리고 적극적인 운송에 의해 추진된다.

간접재흡수

재흡수는 간접적인 경우도 있다. 예를 들어 중탄산염(HCO₃⁻)은 트랜스포터가 없기 때문에 재흡수되는 것은 관류 루멘과 관상피에서 일련의 반응을 수반한다. Na/H 교환기를 통해 관류액으로 수소 이온(H⁺)이 능동적으로 분비되는 것으로 시작한다.

루멘에서
- H는⁺ HCO와₃⁻ 결합하여 탄소산(HCO₂₃)을 형성한다.
- 발광탄소 무수효소 효소 변환 HCO와₂₃ CO₂₂
- CO는₂ 셀로 자유롭게 확산된다.
상피세포에서
- 세포질 탄화수소 무수화효소는 CO와₂ HO₂(세포에 풍부함)를 HCO로₂₃ 변환한다.
- HCO는₂₃ H와⁺ HCO로₃⁻ 쉽게 분리된다.
- HCO는₃⁻ 세포의 근측막 밖으로 촉진된다.

호르몬의 영향

재흡수를 위한 주요 규제 호르몬은 다음과 같다.

활성 나트륨 재흡수를 자극하는 알도스테론(그리고 결과적으로 물)
수동적인 물 재흡수를 자극하는 항이뇨 호르몬

두 호르몬 모두 주로 관을 모으는 데 그 효과를 발휘한다.

관형 분비는 여과물을 재흡수하는 동안 동시에 발생한다. 일반적으로 고농도에서 독성이 될 수 있는 체내 또는 세포대사의 부산물에 의해 생성되는 물질과 일부 약물(투약할 경우) 이것들은 모두 신장관 루멘으로 분비된다. 관형 분비는 활성 또는 수동 또는 동시 전달이 가능하다. 신관튜브에 주로 분비되는 물질은 H+, K+, NH3, 요소, 크레아티닌, 히스타민 그리고 페니실린과 같은 약물들이다. 관 분비는 근위부 경련형 튜불레(PCT)와 원위부 경련형 튜불레(DCT)에서 발생한다. 예를 들어 근위부 경련형 튜불레(DCT)에서 칼륨은 나트륨-칼륨 펌프에 의해 분비되며 수소 이온은 활성 수송 및 공동 수송, 즉 항정신병 및 암모니아 확산에 의해 신장 관으로 분비된다.

기타 함수

호르몬분비

신장은 에리트로포이에틴, 캘시트리올, 레닌 등 다양한 호르몬을 분비한다. 에리트로포이에틴은 신장 순환에서 저산소증(조직 수준의 낮은 산소 수준)에 반응하여 분비된다. 골수의 적혈구 생성(적혈구 생성)을 자극한다. 비타민 D의 활성화 형태인 캘시트리올은 칼슘의 장 흡수와 인산염의 신장 재흡수를 촉진한다. 레닌은 안지오텐신과 알도스테론 수치를 조절하는 효소다.

동점성 유지

신장은 다음과 같은 물질의 균형을 유지하는 역할을 한다.

물질	설명	근위관절	헨리의 루프	원위관절	집수 덕트
포도당	포도당이 신장에 의해 재흡수되지 않으면 소변에서 당뇨증이라고 알려진 상태로 나타난다. 이것은 당뇨병과 관련이 있다.^[2]	나트륨-글루코오스 운반 단백질^[3](사피질)과 글루트(대측)를 통한 재흡수(거의 100%).	–	–	–
올리고프티데스, 단백질, 아미노산	모든 것이 거의 완전히 재흡수되었다.^[4]	재흡수	–	–	–
요소	삼몰리성의 규제. ADH에^[5]^[6] 따라 다름	수동적 운송을 통한 재흡수(50%)	분비물	–	수혈용 집수관 재흡수
나트륨	Na-H 안티포트, Na-glucose symport, 나트륨 이온 채널(미네소)^[7] 사용	재흡수(65%, 이소모틱)	재흡수(25%, 두꺼운 오름차순, Na-K-2Cl symporter)	재흡수(5%, 나트륨 함량 시보터)	ENAC를 통해 알도스테론에 자극된 재흡수(5%, 주세포)
염화물	보통 나트륨을 따른다. 능동형(변환형) 및 수동형(변환형)^[7]	재흡수	재흡수(얇은 오름차순, 두꺼운 오름차순, Na-K-2Cl symporter)	재흡수(재흡수형 심포터)	–
물	아쿠아포린 수로를 사용한다. 이뇨제를 참조하십시오.	용액과 함께 삼투적으로 흡수된.	재흡수(재흡수)	–	재흡수(ARGinine vasopressin 수용체 2)를 통해 ADH에 의해 규제됨)
중탄산염	산성 염기 균형 유지에 도움이 된다.^[8]	재흡수(80~90%)	재흡수(상향 상승)	–	재흡수(밴드 3 및 펜드린을 통한 중간 셀)
양성자	vacuolar H+ATPase 사용	–	–	–	분비물(간격 세포)
칼륨	식이요법에 따라 다르다.	재흡수(65%)	재흡수(20%, 두꺼운 오름차순, Na-K-2Cl symporter)	–	분비물(Na+/K+-ATPase를 통해, 알도스테론에 의해 증가) 또는 재흡수(레이어, 수소 칼륨 ATPase)
칼슘	칼슘 ATPase, 나트륨-칼슘 교환기 사용	재흡수	수동적 운송을 통한 재흡수(상향 상승)	티아자이드 이뇨제를 사용한 PST 및 ↑ 재흡수 반응의 재흡수.	–
마그네슘	칼슘과 마그네슘이 경쟁하고, 하나를 초과하면 다른 하나를 배설할 수 있다.	재흡수	재흡수(상향 상승)	재흡수	–
인산염	적정 산으로 배설됨.	나트륨/[3]산나트륨 코트랜스포터를 통한 재흡수(85%) 부갑상선 호르몬에 의해 억제되었다.	–	–	–
카르복시산		카복시산 트랜스포터를 통한 재흡수(100%)^[11]	–	–	–

신체는 pH에 매우 민감하다. 생명과 양립할 수 있는 pH의 범위 밖에서는 단백질이 변성되어 소화되고 효소는 기능 능력을 상실하며 몸은 스스로 지탱할 수 없게 된다. 신장은 혈장의 pH를 조절하여 산성기반의 동점선을 유지한다. 산과 염기의 득실은 균형을 이루어야 한다. 산은 "휘발성산"^[12]과 "비휘발성산"^[13]으로 나뉜다. 적정 산도 참조하십시오.

이러한 안정적 균형을 유지하기 위한 주요 동태적 제어 지점은 신장 배설이다. 신장은 알도스테론, 항이뇨호르몬(ADH 또는 바소프레신), 심방내뇨펩타이드(ANP), 기타 호르몬의 작용을 통해 나트륨을 배설하거나 유지하도록 지시된다. 나트륨의 분율 배설이 비정상적인 범위는 급성관 괴사 또는 활체 기능 장애를 의미할 수 있다.

산성-기초기

신장과 폐라는 두 개의 장기 체계는 산성기반의 동점선을 유지하는데, 이것은 pH가 비교적 안정된 값을 중심으로 유지되는 것이다. 폐는 이산화탄소(CO₂) 농도를 조절하여 산기초동맥경화에 기여한다. 신장은 산-베이스 균형을 유지하는 데 매우 중요한 두 가지 역할을 하는데, 즉 소변에서 중탄산염을 재흡수하고 재생시키는 것과 수소 이온과 고정산(산)을 소변으로 배설하는 것이다.

오스몰리티

신장은 신체의 수분과 염분 수준을 유지하는데 도움을 준다. 혈장 삼졸성의 유의미한 상승은 시상하부에 의해 감지되며, 시상하부는 후뇌 뇌하수체와 직접 통신한다. 삼투성 증가는 분비선이 항이뇨 호르몬(ADH)을 분비하게 하여 신장에 의한 수분 재흡수와 소변농도 증가를 초래한다. 이 두 요인은 혈장 삼투성을 정상 수준으로 되돌리기 위해 함께 작용한다.

ADH는 아쿠아포린을 막으로 번역하는 수집용 덕트의 주세포에 결합하여 물이 정상적으로 불침투성 막을 떠나 바사직장에 의해 체내로 재흡수되어 신체의 혈장 부피가 증가한다.

고삼투압 메둘라를 생성하여 체내 혈장 부피를 증가시키는 두 가지 시스템이 있다. 요소 재활용과 '단일 효과'

우레아는 보통 신장에서 나오는 노폐물로 배설된다. 그러나 혈장혈량이 적고 ADH가 배출되면 열려 있는 아쿠아포린도 요인에 침투할 수 있다. 이것은 요소들이 집수관을 메둘라에 남겨두게 하여 물을 "취하게" 하는 고엽제 용액을 만들 수 있게 한다. 이후 우레아는 네프론에 재진입하여 ADH가 여전히 존재하는지 여부에 따라 다시 배설되거나 재활용될 수 있다.

'단일 효과'는 헨리의 루프에서 상승하는 두꺼운 사지가 물에 투과되지 않고 염화나트륨에 투과된다는 사실을 기술하고 있다. 이것은 역류 교환 시스템을 허용하는데, 여기서 중수로가 점점 집중되는 동시에 ADH에 의해 집수 도관의 아쿠아포린이 개방될 경우 물이 따라올 삼투성 경사를 설정한다.

혈압

비록 신장이 직접적으로 혈압을 감지할 수는 없지만, 혈압의 장기 조절은 신장에 달려있다. 이는 주로 세포외 유체 구획의 유지관리를 통해 발생하며, 크기는 플라즈마 나트륨 농도에 따라 달라진다. 레닌-안지오텐신 시스템을 구성하는 일련의 중요한 화학 메신저들 중 레닌은 처음이다. 레닌의 변화는 궁극적으로 이 시스템의 출력을 변화시킨다. 주로 호르몬인 안지오텐신 2와 알도스테론이다. 각 호르몬은 여러 메커니즘을 통해 작용하지만 둘 다 신장의 염화나트륨 흡수를 증가시켜 세포외 유체 구획을 확장시키고 혈압을 상승시킨다. 레닌 농도가 높아지면 안지오텐신Ⅱ와 알도스테론 농도가 높아져 염화나트륨 재흡수 증가, 세포외 유체 구획 확대, 혈압 상승 등이 나타난다. 반대로 레닌 수치가 낮으면 안지오텐신Ⅱ와 알도스테론 수치가 감소해 세포외 유체 구획이 위축되고 혈압이 낮아진다.

포도당 형성

인간의 신장은 젖산, 글리세롤, 글루타민으로부터 포도당을 생산할 수 있다. 신장은 인간을 단식시킬 때 전체 글루코네제네시스의 약 절반을 담당한다. 신장에서 포도당 생산의 조절은 인슐린, 카테콜아민, 그리고 다른 호르몬의 작용에 의해 이루어진다.^[14] 신장피질에서 신장 글루코네제네시스가 일어난다. 신정맥류는 필요한 효소가 없어 포도당을 생산할 수 없다.^[15]

신장 기능의 측정

신장 기능을 추정하는 간단한 방법은 pH, 혈액 요소 질소, 크레아티닌 및 기본 전해질(나트륨, 칼륨, 염화물, 중탄산염 포함)을 측정하는 것이다. 콩팥은 이러한 값을 조절하는 데 가장 중요한 기관이기 때문에, 이 값들의 어떤 변질도 신장 손상을 암시할 수 있다.

신장 함수의 추정에는 몇 가지 더 공식적인 시험과 비율이 포함된다.

측정	계산	세부 사항
신장 혈장 흐름	${\text{RPF}}={\frac {\text}효과 RPF}{\text{extraction ratio}}}}}}$ ^[16]	단위 시간당 신장으로 전달되는 혈장의 볼륨. PAH 간격은 추정치를 제공하는 데 사용되는 신장 분석 방법이다. 약 625ml/min.
신장 혈류	${\$ $RBF}}={\frac {\text{$ $RPF}{1-{\text{$ $HCT}}}($ HCT는 헤마토크리트)	단위 시간당 신장에 전달되는 혈액의 양. 인간의 경우, 신장은 70kg의 성인 남성에게서 1 L/min에 해당하는 약 20%의 심장 출력을 받는다.
활체 여과율	${\$ $GFR}}={\frac {U_{{\text{creatinine}}}}\time {\dot{V}{P_{\text{creatinine}}}}}}}}}}}}}($ 크리에티닌 간극을 이용한 추정)}	단위 시간 당 신구체 모세혈관에서 Bowman의 캡슐로 여과된 유체의 부피. 이눌린을 사용하여 추정됨. 일반적으로 크레아티닌 간격 시험이 수행되지만, 발전소 다당류 이눌린 또는 방사선 EDTA와 같은 다른 마커도 사용할 수 있다.
여과분수	${\text{FF}}={\frac{\text{GFR}}{\text{RPF}}$ ^[17]	필터링된 신장 플라즈마의 부분을 측정한다.
음이온 간극	AG = [Na⁺] − ([Cl⁻] + [HCO₃⁻])	양이온에서 음이온을 뺀다. K⁺(일반적으로), Ca²⁺, HPO₂₄⁻ 제외. 대사산증의 차등 진단에 도움이 된다.
간극(물 제외)	$C={\frac {U\times {\dot {V}}}{P}}$ $C$ $C={\frac {U\times {\dot {V}}}{P}}$ = $C={\frac {U\times {\dot {V}}}{P}}$ $C={\frac {U\times {\dot {V}}}{P}}$ $C={\frac {U\times {\dot {V}}}{P}}$ V {\ $displaystyle$ $={\frac {U\times$ {\ $dot{V}}{P}}}$ 여기서 $C={\frac {U\times {\dot {V}}}{P}}$ U = 농도, $V$ = 소변량/시간, $U\times V$ $U\times V$ V $U\times V$ $U\times V$ = 배뇨, $P$ = 플라스마 농도	제거율
자유수역.	$C={\dot {V}}-C_{osm}$ = $C={\dot {V}}-C_{osm}$ $C={\dot {V}}-C_{osm}$ - $C={\dot {V}}-C_{osm}$ $o$ $C={\dot {V}}-C_{osm}$ $m$ {\ $dot{V}-C_$ { ${\dot {V}}-{\frac {U_{osm}}{P_{osm}}}{\dot {V}}=C_{{\ce {H2O}}}$ $}$ 또는 $C={\dot {V}}-C_{osm}$ V ${\dot {V}}-{\frac {U_{osm}}{P_{osm}}}{\dot {V}}=C_{{\ce {H2O}}}$ - ${\dot {V}}-{\frac {U_{osm}}{P_{osm}}}{\dot {V}}=C_{{\ce {H2O}}}$ ${\dot {V}}-{\frac {U_{osm}}{P_{osm}}}{\dot {V}}=C_{{\ce {H2O}}}$ ${\dot {V}}-{\frac {U_{osm}}{P_{osm}}}{\dot {V}}=C_{{\ce {H2O}}}$ $C={\dot {V}}-C_{osm}$ ${\dot {V}}-{\frac {U_{osm}}{P_{osm}}}{\dot {V}}=C_{{\ce {H2O}}}$ p ${\dot {V}}-{\frac {U_{osm}}{P_{osm}}}{\dot {V}}=C_{{\ce {H2O}}}$ s o o o o o s o ${\dot {V}}-{\frac {U_{osm}}{P_{osm}}}{\dot {V}}=C_{{\ce {H2O}}}$ o o m o o ${\dot {V}}-{\frac {U_{osm}}{P_{osm}}}{\dot {V}}=C_{{\ce {H2O}}}$ o ${\dot {V}}-{\frac {U_{osm}}{P_{osm}}}{\dot {V}}=C_{{\ce {H2O}}}$ m ${\dot {V}}-{\frac {U_{osm}}{P_{osm}}}{\dot {V}}=C_{{\ce {H2O}}}$ = C ${\dot {V}}-{\frac {U_{osm}}{P_{osm}}}{\dot {V}}=C_{{\ce {H2O}}}$ ${\dot {V}}-{\frac {U_{osm}}{P_{osm}}}{\dot {V}}=C_{{\ce {H2O}}}$ ${\dot {V}}-{\frac {U_{osm}}{P_{osm}}}{\dot {V}}=C_{{\ce {H2O}}}$ ${\dot{V}-{\frac {U_{osm$ }}}}}}}}}}}}}{osm $}}}}}:{\$ frasm}}}}}}{{{{{{oss. $P_{osm}}{\dot{V}}=C_{{\ce{H2O}}}}}}}}}$	단위 시간당 용액 없는 물이 제거되는 혈장의 볼륨.
순산 배설	${\ce {NEA}={\dot {V}(U_{{\ce {NH4}}+U_{\ce {TA}-U_{\ce {HCO3}}}}}}}}}}}}}}$	단위 시간 당 소변에서 배출되는 산의 순량

참조

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