生理学/清除率

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一、清除率的概念和计算方法

清除率是一个抽象的概念,它把一肾在一定时间内排出的物质的量,同当时该物质在血浆中浓度联系起来,因而能更她地说明肾排出某物质的能力。为了讲清楚它的涵意,现举例说明。某甲每分钟尿量为1ml(V=1ml/min),尿中某物质的浓度(U)为100mg/100ml,血浆中该物质的浓度(P)为1mg/100ml。某乙每分钟尿量为0.8ml(V=0.8ml/min),尿中该物质的浓度(U)为50mg/100ml,血浆中该物质的浓度(P)为0.32mg/100ml。经计算,甲肾的该物质排泄量应为U×V=0.8ml/min×50mg/100ml=0.4mg/min。从每分钟该物质排泄量的多少来看,甲肾的功能似乎比乙肾好,其实则不然。因为甲血浆中该物质的浓度比乙肾血浆中的高三倍多,甲肾清除血浆中该物质比较容易,而乙肾则比较困难。所以,从清除血浆中该物质的能力业看,还应该将血浆中浓度(P)这一因素考虑过去。这样,甲肾将该物质从血浆中清除掉的能力为:

U×V/P=[(100mg/100ml)×1ml/min ]/(1mg/100ml)=100ml/min

乙肾为:U×V/P=[(50mg/100ml)×0.8ml/min ]/(0.32mg/100ml)=125ml/min

由此可见,从肾清除血浆中某物质的功能角度来说,乙肾的功能要比甲肾好。

清除率(clearance,C)是指肾在单位时间(一般用每分钟,min)内能将多少毫升血浆中所含的某些物质完全清除出去,这个被完全清除了某物质的血浆毫升数就长为该物质的清除率(ml/min)。其具体计算需要测量三个数值:U(尿中某物质的mg/100ml),V(每分钟尿量,ml/min),P(血浆中某物质的浓度,mg/100ml)。因为尿中该物质均来自血浆,所以,U×V=P×C 亦即 C=U×V/P

根据上式就可计算出各种物质的清除率。例如,Na+清除率的计算方法如下:测得尿量V为1ml/min,尿Na+浓度U为28mmmol/L,血浆Na+浓度P为140mmol/L,Na+清除率

C=[280mmol/L×1ml/min ]/(140mmol/L)=2ml/min

表示肾每分钟清除了2ml血浆中所含的所有Na+。各种物质的清除率并不一样。例如,葡萄糖的清除率为0,因为尿中不含葡萄糖(U=0mg/100ml);而尿素则为70ml/min,等等。因此,清除率能够反映肾对不同物质的清除能力。通过它也可了解肾对各种物质的排泄功能,所以它是一个较好的肾功能测量方法。

这里需要指出,所谓每分钟被完全清除了某物质的血浆毫升数,仅是一个推算的数值,实际上,肾并不一定把某1ml血浆中的某物质完全清除掉,而可能仅仅清除其中的一部分。但是,肾清除该物质的量可以相当于多少毫升血浆中所含的该物质的量。所以说,清除率所表示的血浆毫升数是一个相当量。

二、测定清除率的理论意义

测定清除率不仅可以了解肾的功能,还可能测定肾小球滤过率肾血流量和推测肾小管转运功能。

(一)测定肾小球滤过率

肾小球滤守率可通过测定菊粉清除率和内生肌酐清除率等方法来测定。

1.菊粉清除率 肾每分钟排出某物质的量(U×V)应为涌小球滤过量与肾小管、集合管的重吸收量和分泌量的代数和。设肾小球滤过率为F;肾小囊囊腔超滤液中某物质(能自由滤过的物质)的浓度(应与血浆中的浓度一致)为P;重吸收量为R;分泌量为E。则U×V=F×P-R+E。如果某物质可以自由滤过,而且既不被重吸收(R=0)也不被分泌(E=0),则U×V=F×P,就可算出肾小球滤过率F。菊粉(inulin,也称菊糖)是符合这个条件的物质,所以它的清除率就是肾小球滤过率。

∵ U×V=F×P

∴ F=U×V/P=C

前文已提出,肾小球滤过率约为125ml/min。这个数值就是根据菊粉的清除率测得的。例如,静脉滴注一定量的菊粉以保持血浆浓度恒定,然后分别测得每分钟尿量(V)为1ml/min,尿中菊粉浓度(U)为125mg/100ml,血浆中菊粉浓度(P)为1mg/100ml,菊粉清除率可用下式计算:

C=U×V/P=[(1ml/min)×(125mg/100ml)]/(1mg/100ml)=125ml/min

所以,肾小球滤过率为125ml/min。

2. 内生肌酐清除率 由于菊粉清除率试验操作复杂,临床上改用较为简便的内生肌酐清除率试验,也以较准确地测得肾小球滤过率。所谓骨生肌酐,是指体内组织代谢所产生的肌酐。试验前二、三日,被试者禁食肉类,以免从食物中摄入过多的外来肌酐。其它饮食照常,但要避免强烈运动或体力劳动,而只从事一般工作。在这种情况下,受试者血浆中的肌酐浓度(平均在1mg/L左右)以及在一昼夜内肌酐的尿中排出总量都比较稳定。这样,在进行肌酐清除率试验时,就不必另给肌酐溶液,只需从第三天清晨起收集24小时的尿,合并起来计算其尿量,并测定混合尿中的肌酐浓度。抽到少量静脉血,测定血浆中的肌酐浓度,按下式可算出24小时的肌酐清除率。

肌酐清除率=[尿肌酐浓度(mg/L)×24小时尿量(L)/血浆肌酐浓度(mg/L)](L/24h)

肌酐能自由通过肾小球滤过,在肾小管中很少被重吸收,但有少量是由近曲小管分泌的。给正常人滴注肌酐,使血浆中浓度高达10-100mg/100ml时,近曲小管分泌肌酐的量增多,此时肌酐清除率可大于菊粉清除率,达175mg/ml。内生肌酐在血浆中的浓度相当低(仅0.1mg/100ml),近曲小管分泌的肌酐量可忽略不计,因此内生肌酐清除率与菊粉清除率相近,可以代表肾小球滤过率。然而,由于测定方法(用苦味酸显色)上的问题,实际测得的数据一般偏低。我国成人内生肌酐清除率平均为128L/24h。

(二)测定肾血流量

如果血浆中某一物质,在经过肾循环一周后可以被完全清除(通过滤过和分泌),亦即在肾动脉中该物质有一定浓度,但在肾静脉中其浓度接近于0,则该物质每分钟的尿中排出量(U×V),应等于每分钟通过肾的血浆中所含的量。设每分钟通过肾的血浆量为X,血浆中该物质浓度为P,即U×V=X×P,则该物质的清除率即为每分钟通过肾的血浆量。

U×V=X×P

C=U×V/P=X

如果在静脉滴注碘锐特(diodrast)或对氨基马尿酸(PAH)的钠盐后维持血浆浓度较低时(1-3mg/100ml),那末当它流经肾时,一次就能被肾几乎全部清除掉,因此,肾静脉中的浓度将接近于0(实际不是0,因为有部分血流通过肾的非泌尿部分)。因此,用此两种物质测得的清除率平均为660ml/min,这一数值代表了肾血浆流量。前述滤过分数就是根据肾小球滤过率和肾血浆流量来推算的。例如

滤过分数=125/660×100≌19%

如果血浆量占全血量的55%,则肾血流量=660/55×100=1200ml/min,约占心输出量的1/5-1/4。

供应肾的血液量应包括供应肾的泌尿部分和非泌尿部分(如肾被膜肾盂等),而上述测得的肾血浆流量仅代表供应泌尿部分的数值,因此应称为肾有效血浆流量和肾有效血流量

(三)推测肾小管的功能

通过肾小管滤过率的测定,以及其他物质清除率的测定,可以推测出哪些物质能被肾小管重吸收,哪些物质能被肾小管分泌。

例如,可以自由通过滤过膜的物质,如尿素和葡萄糖,它们的清除率均小于125ml/min(肾小球滤过率),尿素为70ml/min,而葡萄糖为0。这必定是该物质滤过之后遭到了重吸收,其清除率才能小于125ml/min。但是,不能由此而推断说该物质不会被分泌,因为只要重吸收量大于分泌量,其清除率仍可小于125ml/min。

一种物质清除率大于125ml/min(如肌酐的清除率可达175ml/min),这表明这时肾小管必定能分泌该物质,否则基清除率决不可能大于肾小球滤过率。但是,不能由此推断说该物质不会被重吸收,因为只要分泌量大于重吸收量,其清除率仍可大于125ml/min。

(四)自由水清除率

自由水清除率(free water clearance,CH2o),是指单位时间内必须从尿中除去或加入多少容积的纯水(即无溶质的水或称自由水)才能使尿液与血浆等渗,它是定量肾排水能力的指标。例如在水利尿进,血浆渗透浓度(Posm)下降,肾排出大量的低渗尿,尿液渗透浓度Uosm)小于血奖学金渗透浓度,此时自由水清除率就表示血浆中有一定量的纯水被肾排到等渗尿中,才使尿液稀释和血浆渗透浓度回升。当缺水时,血浆渗透浓度升高,肾排出量少的高渗尿,尿液的渗透浓度大于血浆渗透浓度,此时自由水清除率就表示肾小排出一定量的纯水。这部分纯水保留在血浆,才使尿液浓缩和血浆渗透浓度回降。值得指出的是,血浆中并无真正的自由水存在,自由水清除率是计算出来的。

自由水清除率CH2O=V-Cosm (1)

V为每分钟尿量,Cosm为渗透物质清除率,按下式计算

Cosm=Uosm×V/Posm(2),代入(1)式得

CH2O=V-Uosm×V/Posm=V(1-Uosm/Posm)(3)

由(3)式可见,在等渗尿时,Uosm=Posm,CH2O=0,表示无自由水清除。当在缺水时,Uosm为1100mOsm/kgH2O,尿量V为0.5ml/min,血浆渗透浓度Posm称升高为308mOsm/kgH2O,那么Cosm=1100×0.5/308=1.79ml/min。CH2O=0.5-1.79=-1.29ml/min。自由水清除率为负值,表示肾排出的是浓缩尿、且量少,意味着肾从等渗尿中除去1.29ml/min纯水加入到血浆中,才使尿液浓缩和血浆渗透浓度下降。当水利尿时,尿渗透浓度Uosm为27mOsm/kgH2O,尿量V为20ml/min,血浆渗透浓度Posm为298mOsm/kgH2O,那么Cosm=27×20/298=1.81ml/min,CH2O=20-1.81=18.1ml/min,自由水清除率为正值,表示肾排出大量稀释尿,意味着肾从血浆中除去18.1ml/min纯水加入到等渗尿液中,才使尿液稀释和血浆渗透浓度升高。

32 神经和体液调节 | 尿的排放 32
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