肾能产生的生物活性物质中有1,25-2羟胆骨化醇、肾素、前列腺素和红细胞生成素。它们对骨质代谢、血压维持及造血功能发挥调节作用。
1.1,25二羟胆骨化醇[1,25-(OH)2D3] 是维生素D3经过肝和肾的代谢而形成的一种调节Ca+代谢的激素类物质。其生成过程如图1-5。
图1-5 1,25-(OH)2D3生成过程
肝细胞的线粒体内含有25-羟化酶,可使维生素D3在25位上的H+羟化,生成25-羟胆骨化醇(25-OHD3)与血中的α2-球蛋白以结合储存于血液中,是中间代谢产物活力不强,具有促进肠钙吸收及骨钙动员的作用。
肾小管上皮细胞的线粒体内存在1-羟化酶,能使25-OHD3在1位上的H+羟化从而生成1,25-(OH)2D3。1,25-(OH)2D3主要作用是具有显著的调节钙、磷代谢的活性,在维持血的钙、磷平衡中起到非常重要的作用。它能促进小肠黏膜细胞对钙、磷的吸收和转运;同时也促进肾小管对钙、磷的重吸收,使血钙、血磷增加;在骨骼中刺激成骨细胞促进骨盐的沉着有助于新骨钙化,同时使骨钙从骨髓中游离出来促使骨质新陈代谢。由于1,25-(OH)2D3在肾合成后被分泌入血液循环,作用于骨骼、小肠、肾小管等靶器官,是刺激小肠吸收钙和骨钙动员的最强最迅速的类固醇物质,因此有学者将1,25-(OH)2D3归入激素类物质。在人体中,肾是形成1,25-(OH)2D3的唯一器官。
1,25-(OH)2D3的生成受血清钙、磷浓度、甲状旁腺素和降钙素的调节,因此,在慢性肾功能不全时,肾生成1,25-(OH)2D3减少,可造成机体缺钙及继发甲状旁腺功能亢进,引起骨的营养不良。
2.肾素 肾素是由肾皮质中肾小球旁器颗粒细胞合成、储存和分泌的水解蛋白酶,能够水解血浆中的血管紧张素原α-球蛋白,其相对分子质量为40 000。被释放后局部进入入球小动脉的血管壁内促进血管收缩。
肾素、分泌的调节因素、是血容量,血容量减少对入球小动脉的牵张感受器的刺激减弱,使肾小球旁器分泌肾素增加。肾素主要作用是催化血管紧张素,见图1-6。
图1-6 血管紧张素生成 血管紧张素:为血管生物活性物质,对肾主要作用于出球小动脉使其收缩,使肾血浆流量(RPF)肾小球滤过率(GFR)降低;血管紧张素Ⅰ(ANG):血中浓度高,活性低,刺激肾上腺髓质释放肾上腺素,对血管作用弱;血管紧张素Ⅱ:生物活性高,为最有效加压物质(以相同克分子量计算其加压效果是去甲肾上腺素的40倍)刺激肾上腺分泌肾上腺素和醛固酮;血管紧张素Ⅲ:生物活性高,收缩血管作用是血管紧张素Ⅱ的1/5,并刺激肾上腺分泌醛固酮
肾素、血管紧张素、醛固酮构成了血压和体液调节的生理系统,进行全身性的调节血压和局部性调节肾血流量。其调节过程:血容量↓→肾入球小动脉区刺激↓→颗粒细胞分泌肾素↑→血管紧张素↑→小动脉收缩→醛固酮分泌→水钠潴留→血容量↑血压↑。
3.前列腺素(PGs) 由肾髓质乳头部的间质细胞、集合管细胞等生成,释放后进入肾皮质和体循环。
前列腺素对肾的主要作用为舒血管作用和利尿作用。对体循环通过舒张血管,降低外周血管阻力,使动脉血压降低。利尿作用是通过改变肾血流动力学,抑制近端小管对水和钠的重吸收,促进排钠排水,减少循环血量。此外PGs能增加血管通透性,有趋化作用,为致热原中介物质。
图1-7 前列腺素代谢
其代谢途径较为复杂,前体为花生四烯酸(AA),见图1-7。
4.促红细胞生成素(EPO) 是调节红细胞生成的酸性糖蛋白激素,相对分子质量为32 000~42 000。80%~90%产生于肾的近曲小管及间质细胞,10%~20%来自于肝、脾。
EPO主要作用是刺激红细胞成熟,并调节红细胞的大小数量。实验证明红细胞生成的晚期前体比早期前体对EPO更为敏感,EPO可刺激红细胞发育各阶段的祖细胞增加DNA合成,加速红细胞成熟并进入血液,同时促进红细胞对铁的吸收和利用。
刺激骨髓促进红细胞发育,及血红蛋白合成,释放成熟红细胞入血,增加血中红细胞数量,提高血液运氧能力。
EPO的调节因素是血氧饱和度,组织缺氧刺激氧感受器,经信息反馈使肾产生和分泌EPO增多,并释放入血作用于骨髓发挥效应。
目前利用基因重组技术生产相对分子质量为36 000的EPO,与人类EPO基因基本相同,称为“重组人促红细胞生成素”已广泛应用于临床。
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