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急性腎功能不全(Acute Renal Insufficiency)

腎功能不全(renal insufficiency)是指各種原因引起腎臟泌尿功能嚴重障礙,使代謝產物及毒性物質不能排出體外,以致產生水、電解質和酸堿平衡紊亂,并伴有腎臟內分泌功能障礙的綜合征。

腎功能不全與腎功能衰竭(renal failure)的本質相同,只是程度上有區別。腎功能不全包括腎功能障礙從輕到重的全過程,而腎功能衰竭則是腎功能不全的晚期階段。但在臨床應用中,二者往往通用。

急性腎功能不全(Acute Renal Insufficiency)

急性腎功能不全(acute renal insufficiency,ARI)是指各種原因引起腎臟泌尿功能在短期內急劇降低,以致不能維持內環境穩定,從而引起水、電解質和酸堿平衡紊亂以及代謝產物蓄積的綜合征。

一、病因與分類(Etiology and classification)

通常將急性腎功能不全的病因分為三類:腎前性、腎性和腎后性

急性腎功能不全分類
類別 原因
腎前性 腎血液灌注減少
腎性 腎實質病變,如急性腎小管壞死
腎后性 腎以下尿路阻塞

(一)腎前性急性腎功能不全(Prerenal acute renal insufficiency)

任何原因引起的腎血液灌流量急劇減少而導致的泌尿功能障礙,此時腎無器質性病變,如腎灌流量及時恢復,則腎功能也隨即恢復正常,又稱為功能性急性腎功能不全(functional acute renal insufficiency)。

腎前性急性腎功能不全的病因
1、有效循環血量減少

細胞外液大量丟失

  1. 出血:創傷、外科手術、消化道出血、產后大出血等
  2. 胃腸道丟失:劇烈的嘔吐、腹瀉、胃腸引流等
  3. 腎丟失:糖尿病、利尿劑使用不當、腎上腺皮質功能不全等
  4. 皮膚丟失:大量出汗、大面積燒傷等

心輸出量減少

  1. 嚴重心力衰竭、心肌梗塞、嚴重心律失常、心包填塞

血管床容積擴張

  1. 敗血癥、過敏性休克、麻*醉、應用降壓藥物
2、腎血流動力學改變
  • 前列腺素合成抑制劑:阿司匹林和其他NSAIDS
    出球小動脈擴張:血管緊張素轉換酶抑制劑如卡托普利
    血管收縮藥物:α-腎上腺素制劑(如去甲腎上腺素)
    肝腎綜合征

(二)腎性急性腎功能不全(Intrarenal acute renal insufficiency)

由于各種原因引起腎實質病變而產生的急性腎功能不全,又稱器質性急性腎功能不全(parenchymal acute renal insufficiency)。

腎性急性腎功能不全的病因

急性腎小管壞死

持續腎缺血:

腎中毒:

1.外源性性腎毒物

  1. 抗生素:磺胺類、氨基苷類、四環素、兩性霉素、一代和二代頭孢菌素
  2. 碘造影劑
  3. 重金屬:汞、砷、鉍、鉛等
  4. 有機毒物:四氯化碳、四氯乙烯、乙二醇、甲醇等
  5. 生物毒素:蛇毒、蕈毒、生魚膽等

2.內源性腎毒物

  1. 血紅蛋白、肌紅蛋白、尿酸鹽結晶等

腎小球或腎血管疾病

急性腎小球腎炎、急進性腎炎、惡性小動脈腎硬化癥

急性間質性病變

過敏性:磺胺類、頭孢菌素、吲哚美辛等

感染性:急性腎盂腎炎

(三)腎后性急性腎功能不全(Postrenal acute renal insufficiency)

由于腎以下尿路(從腎盞到尿道口任何部位)梗阻引起的急性腎功能不全,稱為腎后性急性腎功能不全(Postrenal acute renal insufficiency)。

腎后性急性腎功能不全的病因

尿路阻塞:結石、腫瘤等,常為雙側阻塞

膀胱出口阻塞:前列腺肥大、輸尿管狹窄等

二、發病機制(Pathogenesis)

各種原因引起的急性腎功能不全的發病機制有所不同,且其機制尚未徹底闡明。下面主要闡述腎缺血和腎毒物引起少尿型急性腎功能不全的發病機制。

(一)腎缺血(Renal ischemia)

目前一般認為,持續性腎缺血和腎血流量遠離皮質分布是ARI初期的主要發病機制。造成腎缺血主要與腎灌注壓降低、腎血管收縮和腎血液流變學變化有關。

1.腎灌注壓下降(Decrease in renal perfusion pressure)
腎血流量有自身調節,當動脈血壓在80~180mmHg范圍內變動時,腎血管通過自身調節,使腎血流量和腎小球濾過率(glomerular filtration rate, GFR)保持穩定。腎前性ARI時,動脈血壓常低于80mmHg,腎血管失去自身調節,腎血流量減少,腎小球毛細血管血壓下降,使腎小球有效濾過壓減小,導致少尿或無尿。

2.腎血管收縮(Contraction of renal blood vessels)

(1)腎素-血管緊張素系統活性增高

1、腎缺血或腎中毒時,近曲小管上皮細胞受損,對Na+重吸收減少,到達遠曲小管尿液中的Na+濃度升高,刺激致近球細胞分泌腎素;
2、缺血時腎灌注壓降低,入球小動脈管壁張力下降,刺激近球細胞分泌腎素;
3、有效循環血量降低,交感神經興奮的直接刺激等均可引起腎素分泌增加,繼而血管緊張素Ⅱ增加,使腎血管收縮,從而導致GFR降低。

 

腎素-血管腎張素系統激活
腎素血管緊張素系統激活

(2)體內兒茶酚胺增加

休克或創傷引起的急性腎功能不全時,機體交感-腎上腺髓質系統興奮,血中兒茶酚胺急劇增加。皮質腎單位的入球小動脈對兒茶酚胺敏感性高,故急性腎功能不全時以腎皮質外層血流量減少最為明顯,稱為腎內血流分布異常。

(3)腎髓質間質細胞合成前列腺素減少

腎缺血、腎中毒時,腎髓質間質細胞合成前列腺素減少,PGE2合成減少,TXA2相對增加,結果導致腎血管痙攣、收縮,阻力增加并且微血管內血栓形成和阻塞。

3.血流變學的變化(Alteration in hemorheology)

(1)血液粘滯度升高

ARI時,血中纖維蛋白原增多、紅細胞聚集及其變形能力下降、紅細胞破裂及血紅蛋白釋出、血小板聚集等均可引起血液粘滯度升高,影響腎小球毛細血管床的微循環狀態,造成腎小球濾過率下降。

(2)白細胞與腎血管阻力

ARI時,由于白細胞變形能力降低,粘附血管壁能力增高,造成微血管阻塞,血流阻力增加,微循環灌流量減少。

(3)微血管改變

ARI時,腎微血管口徑縮小、自動調節功能喪失、血紅蛋白附壁,這些變化使腎微血管痙攣、增厚,加重腎缺血。

(二)腎小管阻塞(Obstruction of renal tubules)

腎缺血、腎毒物引起急性腎小管壞死后脫落的細胞及碎片可阻塞腎小管,溶血性疾患或擠壓綜合征使大量血紅蛋白、肌紅蛋白在腎小管內形成管型,其它如多發性骨髓瘤本周蛋白、磺胺等藥物結晶,均可沉積在腎小管管腔內,造成廣泛的腎小管阻塞,使原尿不易通過,形成少尿;同時,由于管腔內壓升高,使有效濾過壓降低,導致腎小球濾過率降低。管型阻塞是ARI持續期導致GFR減少的重要因素。

(三)腎小管原尿返流(Reflux of urine)

ATN時,腎小管上皮細胞廣泛壞死,基底膜斷裂,原尿經斷裂的基底膜擴散到腎間質,直接造成尿量減少,而且回漏的原尿能引起腎間質水腫,壓迫腎小管和腎小管周圍的毛細血管。腎小管受壓,阻塞加重,阻礙原尿在腎小管內通過并造成囊內壓升高,使腎小球有效濾過壓進一步降低;毛細血管受壓,使腎小管供血進一步減少,導致腎損傷加重,形成惡性循環。

原尿返流
原尿返流

(四) 腎組織細胞損傷及機制(Injury of nephric cell)

腎內各種細胞(包括腎小管細胞、內皮細胞、系膜細胞等)受損而出現的代謝、功能及形態結構的紊亂是ARI時GFR持續降低、內環境紊亂的基本機制。

1.受損細胞(injured cell)

(1)腎小管細胞 腎小管細胞損傷在ARI的發生發展中起重要作用。

ARI有兩種腎小管損傷的病理特征,即小管破裂性損傷(tubulorrhexic lesion)和腎毒性損傷(nephrotoxic lesion)。小管破裂性損傷表現為腎小管上皮細胞壞死、脫落,基底膜被破壞,腎小管各段都可受累,但并非每個腎單位都出現損傷,腎中毒及腎持續缺血的病例均可見到這種損傷。腎毒性損傷表現為腎小管上皮細胞大片壞死,但基底膜完整,損傷部位主要為近球小管,可累及所有腎單位,見于腎中毒的病例。

(2)內皮細胞 腎血管內皮細胞腫脹、功能受損均促進ARI的發生與發展。

內皮細胞腫脹,血管管腔變窄,血流阻力增加,腎血流減少;內皮細胞受損激發血小板聚集與微血栓形成以及毛細血管內凝血;腎小球內皮細胞窗變小甚至減少可直接影響超濾系數;內皮細胞釋放舒血管因子減少,縮血管因子增多均可加強腎血管的持續收縮。以上因素均可導致GFR持續降低。

2.細胞損傷的機制(mechanism of cell injury)

ARI時,腎小管細胞可因缺血、毒物或二者的共同作用引起損傷。細胞內ATP儲備不足是缺血性損傷的主要因素。細胞ATP不足引起依賴ATP的膜轉運系統功能變化,導致細胞內游離鈣增高、活性氧的損傷及磷脂酶的異常激活等。與細胞損傷機制相關的因素有:

1、ATP產生減少及Na+、K+-ATP酶活性降低。缺血時因缺氧、代謝底物缺乏、線粒體氧化磷酸化速度減慢,導致ATP生成障礙。ATP減少不僅減弱腎小管的主動重吸收功能,而且由于Na+、K+-ATP酶活性減弱,細胞內Na+、水潴留,導致細胞水腫;由于Ca2+-ATP酶活性減弱及Na+-Ca2+交換的增強,造成細胞內Ca2+超載。細胞內游離鈣增加又加重線粒體的損傷,使ATP生成更加減少,從而形成惡性循環導致細胞死亡。
2、自由基產生增多與清除減少。腎缺血及缺血后再灌注均可使自由基產生增加;由于缺血引起內源性自由基清除系統如過氧化物酶缺乏而使自由基清除減少。自由基過多導致脂質過氧化、細胞蛋白的氧化及DNA的損傷,造成質膜完整性的破壞、蛋白功能喪失及細胞損傷修復的障礙。
3、磷脂酶活性增高。缺血性損傷過程中,細胞內Ca2+濃度升高,還原型谷胱甘肽(GSH)減少,導致磷脂酶A2活性增高,細胞膜被降解,細胞骨架結構解體。

 

急性腎功能衰竭的發生機制
急性腎功能衰竭的發生機制

三、臨床表現及病理生理學基礎(Clinical manifestations and pathophysilogical base)

急性腎功能不全在臨床上表現為兩種類型,即少尿型和多尿型。

(一)少尿型急性腎功能不全(Oliguric ARI)

少尿型急性腎功能衰竭的發生發展可分為三個階段,即少尿期、多尿期和恢復期

1.少尿期(oliguric phase)

(1)尿的變化

尿量:多數ARI患者尿量迅速減少,通常表現為少尿(24h尿量少于400ml)或無尿(24h尿量少于100ml)。 臨床上,雖然功能性ARI和器質性ARI都表現出少尿,但兩者在少尿發生機制及尿液成分上均有區別。鑒別ARI是功能性還是器質性,對于指導臨床治療和估計預后都有重要意義。

 

功能性急性腎功能不全 器質性急性腎功能不全 機制
尿比重 >1.020 <1.015 功能性ARI時,腎小管對水的重吸收增加;器質性ARI時,腎小管對水的重吸收功能降低
尿滲透壓(mmol/L) >700 <250  
尿鈉含量(mmol/L) <20 >40 器質性ARI時,腎小管上皮細胞受損,對原尿中Na+重吸收障礙
尿肌酐/血肌酐 >40 <10  
尿蛋白及鏡檢 正常 尿蛋白(+)、各種管型、紅細胞、上皮細胞 ARI時腎小球濾過功能障礙和腎小管上皮壞死脫落
補液實驗 尿量增加 尿量不增加  
輸液原則 充分擴容 量出為入  

(2)水中毒

ARI患者發生水中毒的原因:少尿或無尿;機體分解代謝增強、內生水增加;攝入或輸入液體過多
水中毒使細胞外液呈低滲狀態,水分向細胞內轉移引起細胞內水腫,嚴重時患者可出現心功能不全、腦水腫和肺水腫。

(3)高鉀血癥

高鉀血癥是ARI患者在少尿期最危險的并發癥,是少尿期一周內病人死亡的主要原因。高鉀血癥可引起傳導阻滯和誘發心律失常,嚴重時出現心室顫動或心臟驟停。

ARI患者高鉀血癥的發生機制

原因

結果

少尿、無尿

排鉀減少

使用保鉀利尿劑

攝入含鉀過多的藥物、食物

攝鉀增多

輸入庫存血

組織損傷和分解代謝增強

鉀從細胞內釋出

(4)代謝性酸中毒

ARI患者代謝性酸中毒的發生機制

原因

結果

腎小球濾過率降低

酸性產物排出減少

腎小管泌H+及泌NH3能力降低

NaHCO3重吸收障礙

分解代謝增強

固定酸產生增加

(5)氮質血癥

腎功能不全時,由于腎小球濾過率下降,含氮的代謝終產物如尿素、肌酐、尿酸等在體內堆積,使血中非蛋白質氮(nonprotein nitrogen,NPN)的含量顯著升高(>28.6mmol/L,相當于>40mg/dl) ,稱為氮質血癥(azotemia)
正常人血中有九種非蛋白含氮化合物,其中尿素、尿酸和肌酐必須通過腎排出體外。當腎功能不全時,這三種化合物特別是尿素和肌酐在血中濃度升高,故臨床上常用血尿素氮和血肌酐濃度作為氮質血癥的指標。ARI少尿期一開始,血中NPN即明顯增高,如合并感染、中毒、燒傷、創傷或攝入過多高蛋白飲食時,可加重氮質血癥。

2.多尿期(diuretic phase)

ARI患者每天尿量超過400ml即進入多尿期,說明病情趨向好轉,此期可持續2周。產生多尿的機制是:

①腎血流量和腎小球濾過功能逐漸恢復;
②腎小管上皮細胞雖已開始再生修復,但其重吸收功能尚不完善,原尿不能充分濃縮;
③腎間質水腫消退,腎小管阻塞解除;
④少尿期滯留的尿素經腎小球濾過增多,引起滲透性利尿;
⑤少尿期大量水分在體內潴留,當腎功能逐漸恢復時,腎代償性排出體內多余水分。

此期由于水、電解質大量排出,如不即時補充,則可發生脫水、低鉀血癥和低鈉血癥,因此,在多尿期仍需控制和調整攝入的水和電解質的量。

3.恢復期(recovery phase)

一般在發病后一個月進入恢復期,腎功能恢復正常約需要3個月到1年時間。此期患者的尿量基本恢復正常,代謝產物的潴留和水、電解質、酸堿平衡紊亂得到糾正,但腎小管濃縮功能完全恢復正常需要較長時間。少數患者由于腎小管上皮細胞破壞嚴重和修復不全,可能轉變為慢性腎功能不全。

(二)非少尿型急性腎功能不全(Non-oliguric ARI)

非少尿型ARI患者臨床表現一般較輕,病程較短,并發癥少,病死率低,預后較好。其主要特點是:

① 無明顯少尿
② 尿比重低,尿鈉含量低
③ 有氮質血癥
④ 多無高鉀血癥

機制:非少尿型ARI的病理損害較輕,腎小球濾過率下降不如少尿型嚴重;腎小管損傷也較輕,主要表現為尿濃縮功能障礙,所以尿量相對較多。

四、急性腎功能不全的防治原則(Treatment principles)

(一)預防(Prophylaxis)

1.合理用藥 慎用有腎毒性的藥物。

2.預防發生休克,積極搶救休克 正確處理可能引起休克的各種原發病,如已發生休克并伴有功能性急性腎功能不全時,應及時采取有效的抗休克措施,迅速恢復有效循環血量。

(二)治療(Treatment)

1.病因學治療 盡可能明確引起急性腎功能不全的病因,及時采取措施消除或逆轉。如解除尿路梗阻、清除腎毒物、治療腎炎等。

2.糾正水和電解質紊亂 對功能性腎功能不全應充分擴容,而對器質性腎功能不全,在少尿期應嚴格控制輸液量,量出而入,寧少勿多,防止水中毒的發生。多尿期注意補液及鉀、鈉等電解質,以防脫水、低鉀和低鈉。

3.處理高鉀血癥

4.控制氮質血癥 可靜脈滴注葡萄糖及必需氨基酸以減輕體內蛋白質分解和促進蛋白質的很成。采用透析療法以排出NPN。

5.糾正代謝性酸中毒

6.透析治療 包括腹膜透析和血液透析,能有效糾正水、電解質和酸堿平衡紊亂,排出有毒物質,提高治愈率,降低死亡率,目前主張早做、多做


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