尿の最大浸透圧と濃縮

尿が濃縮される程度には上限があり、これは内髄質が到達できる最高の浸透圧によって決まります。健康な成人では、これは血漿をはるかに超えるオーダーの最大尿浸透圧に相当します。毎日一定の溶質負荷が排泄されなければならないため、この上限は、尿として体外に排出されなければならない水の最小限の義務的な量も決定します。

Definition

最大尿浸透圧とは、腎臓が尿を濃縮できる最高の濃度であり、最大の抗利尿ホルモン作用下で集合管液が平衡に達する内髄質間質のピーク浸透圧によって設定されます。これは、毎日の溶質負荷とともに、義務的な尿量を決定します。

Scope

このトピックでは、達成可能な最大尿浸透圧を決定する要因、それに伴う義務的な水分喪失の概念、および最大希釈の反対の極限について扱います。これは、勾配、直細血管、および尿素のトピックを腎臓の全体的な濃縮能力に統合します。これは参照生理学であり、臨床的ガイダンスではありません。

Core questions

• 尿浸透圧の上限は何によって設定されますか？
• 最大濃縮は、義務的な最小尿量にどのように変換されますか？
• 腎臓が作ることができる最も希釈された尿は何によって決定されますか？
• 達成可能な最大濃度を低下させる要因は何ですか？

Key concepts

• 最大尿浸透圧の上限
• 集合管液と内髄質間質の平衡
• 義務的な水分喪失
• 毎日の溶質負荷と最小尿量
• 最大尿希釈
• 濃縮能力の決定要因（勾配、尿素、バソプレシン、アクアポリン-2）

Mechanisms

最大の抗利尿ホルモン作用下では、集合管は豊富な頂端アクアポリン-2を介して高い水透過性を示し、管から出る液は内髄質間質と浸透圧的に平衡に達します。したがって、最大尿浸透圧は、ピーク間質浸透圧を超えることはできません。このピーク間質浸透圧自体は、対向流増幅、尿素再循環、および直細血管による維持によって設定されます。毎日ほぼ一定量の溶質が排泄されなければならないため、その溶質負荷を最大浸透圧で割ると、腎臓がそれ以下にすることはできない最小または義務的な尿量が得られます。濃縮効率が低いと、この義務的な尿量が増加します。反対の極限では、抗利尿ホルモンが存在しない場合、集合管は水不透過性のままであり、上行脚は溶質を除去し続けるため、尿は著しく低浸透圧にすることができ、腎臓の希釈限界を定義します。髄質勾配を低下させる要因、アクアポリン-2の挿入を減少させる要因、または尿素の利用可能性を低下させる要因は、到達可能な最大浸透圧を低下させます。

Clinical relevance

最大の濃縮能力とそれに伴う義務的な水分必要量は、溶質と水分のバランスがなぜ関連しているのかを説明し、濃縮能力の低下は、臨床腎臓学で議論されるいくつかの生理学的および疾患状態の認識された特徴です。この項目は生理学を記述するものであり、診断や治療の根拠となるものではありません。

Evidence & guidelines

この記述は、尿濃縮に関する生理学的レビュー、腎臓アクアポリンに関するレビュー、および標準的な生理学の教科書に基づいています。最大浸透圧の数値は方法や種によって異なり、ここでは定性的に示されています。

History

対向流機構が髄質勾配がどのように形成されるかを説明した後、関心は勾配、ひいては最大尿濃縮を制限する要因、および毎日の溶質負荷を排泄するために必要な義務的な最小尿量という関連する考えに移りました。アクアポリン-2の発見と特性評価は、後に、最大の抗利尿作用中に集合管液が髄質間質と平衡に達することを可能にする調節された水透過性の分子的な説明を提供しました。

Key figures

• Jeff M. Sands
• Harold E. Layton
• Mark A. Knepper
• Søren Nielsen

Seminal works

• sands-2009
• nielsen-2002

Frequently asked questions

尿がどれくらい濃縮されるかを制限するものは何ですか？

最大尿浸透圧は、最大の抗利尿ホルモン作用下で集合管液が平衡に達する内髄質間質のピーク浸透圧を超えることはできません。この間質のピークは、対向流増幅、尿素再循環、および直細血管交換によって設定されます。

義務的な水分喪失とは何ですか？

ほぼ一定の毎日の溶質負荷が排泄されなければならず、尿は最大浸透圧までしか濃縮できないため、その溶質を運ぶために失われなければならない最小の尿量があります。この最小量が義務的な水分喪失です。