泌尿生殖器系の生理学 II：尿細管の再吸収と分泌

腎臓は、ろ過、再吸収、および分泌を通じて恒常性を維持します。尿細管の再吸収と分泌は、尿の形成および電解質、水分バランス、老廃物排泄の調節において重要です。

尿細管の再吸収と分泌の過程

尿細管の再吸収は、グロメルル濾過液から電解質、グルコース、アミノ酸、水などの必須物質を再び血流に取り込む過程です。これは、受動輸送および能動輸送のメカニズムを通じて実現され、腎臓が毎日生産する180リットルの濾過液の99%が再吸収されることを保証します。近位曲尿細管（PCT）は、濾過液の約80%を再吸収し、ほぼすべてのグルコース、アミノ酸、小さなタンパク質を含んでいます。追加の再吸収は、ヘンレ係蹄、遠位曲尿細管（DCT）、集尿管で行われ、抗利尿ホルモン（ADH）やアルドステロンなどのホルモンによって調節されます。

近位尿細管では、再吸収が非常に効率的であり、ナトリウム、水、およびグルコースなどの溶質が能動的および受動的なメカニズムを通じて再吸収されます。ナトリウム-カリウムATPアーゼポンプは、ナトリウムの再吸収において重要な役割を果たし、他の溶質の移動を促進します。

ヘンレ係蹄は濾過液を濃縮する中心的な役割を果たします。下降脚では、水が浸透圧勾配に従って受動的に再吸収され、上昇脚では、塩化物イオンが能動的に輸送され、その後、ナトリウムが受動的に再吸収されます。

DCTおよび集尿管は、水、ナトリウム、カリウムのレベルの調節を最終的に行います。ADHはこれらの構造の水に対する透過性を高め、脱水時に水分の再吸収を促進します。アルドステロンはナトリウムの再吸収とカリウムの分泌を促進し、電解質バランスにさらに貢献します。

尿細管分泌は、尿細管腔内への物質の能動輸送を含み、カリウム、ヒドロゲンイオン、アンモニア、尿酸、薬物、および老廃物の排泄を促進します。この過程は、酸塩基バランスおよび電解質バランスを維持し、グロメルルで十分に濾過されない老廃物の排泄を促進するために重要です。

これらの過程は濾過液の組成を微調整し、老廃物、過剰なイオン、水分を含む尿を生成します。

逆流多重濃縮メカニズム

ヘンレ係蹄内の逆流多重濃縮メカニズムは、尿を濃縮し、水分を保持するために重要です。濾過液が下降脚を進むにつれて、水は周囲の髄質の高い溶質濃度によって受動的に再吸収され、これにより濾過液の濃度が髄質内で深く進むにつれて増加します。

これに対して、上昇脚は水に不透過であり、ナトリウムと塩化物イオンをナトリウム-カリウム-塩化物共輸送体（NKCC2）を介して間質に能動的に輸送します。これにより、濾過液は希釈されるとともに、周囲の間質の浸透圧が上昇します。「多重濃縮」の効果は、ヘンレ係蹄に沿った浸透圧勾配の進行的な増幅を指し、皮質と髄質の間に急激な勾配を作り出します。この勾配は、集尿管での水分再吸収に不可欠であり、これは抗利尿ホルモン（ADH）によって調節されます。