腎臓における酸排泄とアンモニア

腎臓は、濾過された重炭酸塩を再吸収し、代謝によって生成される日々の正味の酸負荷を排泄することで、酸塩基恒常性を完結させます。これは、水素イオンを分泌し、その水素イオンが尿中で滴定可能な酸として、そして最も重要なことにはアンモニウムとして緩衝されることで行われ、同時に全身の緩衝作用で消費された重炭酸塩を再生します。

Definition

腎臓における酸排泄とは、腎臓が酸塩基平衡を維持するプロセスであり、濾過された重炭酸塩のほぼすべてを再吸収し、水素イオンを尿細管液に分泌し、正味の酸を滴定可能な酸およびアンモニウムとして排泄し、同時に重炭酸塩を再生します。アンモニア（アンモニウムとして）は、主要かつ最も調節可能な成分です。

Scope

このトピックは、近位尿細管における重炭酸塩の再吸収、遠位尿細管における水素イオンの分泌、正味の酸排泄の2つの形態（滴定可能な酸とアンモニウム）、腎臓におけるアンモニア合成と輸送、および酸塩基の要求に腎臓の正味の酸排泄がどのように適応するかを扱います。これは臨床的ガイダンスではなく、生理学として構成されています。

Core questions

• 濾過された重炭酸塩はどのように再吸収されるのか、そしてなぜそれ自体では酸を排泄しないのか？
• 滴定可能な酸とアンモニウムとは何か、そしてなぜアンモニウムが主要な調節可能な成分なのか？
• アンモニアはどのように合成され、分泌され、ネフロンに沿って輸送されるのか？
• 酸負荷に応じて正味の酸排泄はどのように増加するのか？

Key concepts

• 重炭酸塩の再吸収
• 水素イオンの分泌
• 滴定可能な酸
• アンモニウム排泄
• 腎臓におけるアンモニア生成
• 正味の酸排泄
• 重炭酸塩の再生

Key theories

正味の酸排泄モデル

腎臓の酸塩基平衡への寄与を、尿中の滴定可能な酸とアンモニウムの合計から排泄された重炭酸塩を差し引いたものとして定義し、酸負荷時にはアンモニア産生が正味の酸排泄を増加させる主要なメカニズムであるとする。

Mechanisms

近位尿細管は、水素イオンを分泌して管腔内の重炭酸塩と結合させることで、濾過された重炭酸塩のほとんどを再吸収します。このステップは塩基を温存しますが、それ自体では体から酸を除去しません。新しい重炭酸塩は、分泌された水素イオンが尿中のリン酸（滴定可能な酸）またはアンモニアによって緩衝された場合にのみ生成されます。アンモニアは近位尿細管細胞で主にグルタミンから合成され、管腔に分泌され、集合管でアンモニウムとして捕捉され排泄される前に、髄質で再循環および濃縮されます。排泄されるアンモニウムごとに、重炭酸塩が血液に戻されます。アシドーシス時にはアンモニア生成が数倍に増加する可能性があるため、アンモニウム排泄は、腎臓が持続的な酸負荷に対応するために正味の酸排泄を高める主要な方法であり、滴定可能な酸は利用可能な濾過緩衝液によって制限されます。

Clinical relevance

腎臓における酸排泄の障害は、慢性腎臓病の代謝性アシドーシスや腎尿細管性アシドーシスの根底にあり、これらの疾患の評価には尿中アンモニウムの測定が用いられます。この項目では、基礎となる生理学を説明しており、投与量や個別化された治療の推奨は提供していません。

Evidence & guidelines

重炭酸塩の再吸収、正味の酸排泄、および腎臓におけるアンモニア代謝のメカニズムは、生理学のレビューや教科書（Weiner and Verlander, 2013; Hamm and colleagues, 2015; Berend and colleagues, 2014）で十分に確立されています。ここでの記述は記述的生理学であり、臨床プロトコルではありません。

History

遊離水素イオンの排泄ではなく、アンモニウム排泄が腎臓における酸除去の大部分を占めるという認識は、20世紀の腎臓におけるアンモニア生成と尿の緩衝作用に関する研究を通じて明らかになりました。その後の研究では、アンモニアを腎臓上皮を介して移動させる特定の輸送体、特にRh糖タンパク質が特定され、正味の酸排泄がどのように調節されるかという分子レベルの理解が深まりました。

Key figures

• I. David Weiner
• Jill W. Verlander
• L. Lee Hamm

Seminal works

• weiner-verlander-2013
• hamm-2015

Frequently asked questions

なぜアンモニウムは腎臓の酸排泄にとってそれほど重要なのですか？

アシドーシス時にはアンモニア産生が数倍に増加する可能性があるため、アンモニウム排泄は、腎臓が正味の酸排泄を高め、重炭酸塩を再生する主要な調節可能な経路です。一方、滴定可能な酸は利用可能な緩衝液によって制限されます。

濾過された重炭酸塩を再吸収することは酸を排泄することになりますか？

いいえ。濾過された重炭酸塩を再吸収することは、既存の塩基を温存するに過ぎません。新しい重炭酸塩が生成され、酸が除去されるのは、分泌された水素イオンが滴定可能な酸またはアンモニウムとして緩衝され、尿中に排泄された場合に限られます。