尿液浓缩与稀释
尿液浓缩与稀释是肾脏在保持或排出水分的同时，能够在大范围内改变排出尿液渗透压的能力，从而使血浆渗透压在水分摄入量大幅波动的情况下仍能保持相对恒定。肾脏通过在髓质中产生高渗性间质，然后主要在抗利尿激素的控制下调节集合管返回体内的水量来实现这一功能。
Definition
尿液浓缩与稀释是指通过亨利袢（loops of Henle）中逆流倍增产生的皮髓质渗透梯度，以及集合管沿途可变的、受激素控制的水重吸收，对最终尿液渗透压进行调节性调整的过程。
Scope
本领域旨在向读者介绍哺乳动物肾脏如何产生比血浆浓缩或稀释得多的尿液。它涵盖了通过逆流倍增建立髓质渗透梯度、通过直小血管（vasa recta）维持该梯度、尿素再循环的贡献以及可达到的最大尿液浓缩度的决定因素。这是一篇关于生理学的参考概述，而非临床指导。
Sub-topics
Core questions
- 肾髓质内陡峭的渗透梯度是如何建立和维持的？
- 肾脏如何将水分排泄与溶质排泄解耦？
- 尿液能达到的最大浓缩度上限是由什么决定的？
- 抗利尿激素如何使肾脏在浓缩和稀释模式之间切换？
Key concepts
- 皮髓质渗透梯度
- 逆流倍增
- 直小血管的逆流交换
- 粗升支的单一效应
- 抗利尿激素（血管加压素）和水通道蛋白-2
- 尿素再循环
- 自由水清除率
- 最大和最小尿液渗透压
Key theories
- 逆流倍增假说
- 亨利袢作为逆流倍增器：水不透性的粗升支主动重吸收氯化钠，建立一个小的横向渗透压差，该压差沿髓质长度倍增为大的轴向梯度，集合管随后利用该梯度浓缩尿液。
Mechanisms
两个耦合过程是其功能的基础。首先，亨利袢建立并维持一个从皮质到髓内渗透压逐渐升高的间质梯度：粗升支主动重吸收氯化钠，同时对水保持不透性，而降支和升支的逆流排列将这种单一效应倍增为陡峭的轴向梯度。直小血管通过作为逆流交换器来维持梯度，尿素再循环增加了髓内渗透压。其次，集合管穿过这个梯度；当抗利尿激素存在时，水通道蛋白-2（aquaporin-2）水通道插入顶膜，水渗透性地流入高渗间质，产生浓缩尿液；而当激素水平较低时，集合管保持相对不透水，排出稀释尿液。
Clinical relevance
浓缩和稀释机制解释了身体如何维持血浆渗透压和水平衡，其紊乱是临床生理学中讨论的几种已知的水平衡失调模式的基础，例如水潴留受损或水排泄受损的情况。本条目描述了这些情况所扰乱的生理学，并非诊断或治疗的依据。
Evidence & guidelines
此处总结的机制来源于生理学综述和标准教科书，而非临床试验；主要的现代综合研究是关于尿液浓缩机制和肾脏水通道蛋白的综述文章。
History
逆流假说在20世纪中叶出现，旨在解释肾脏如何产生比血浆浓缩得多的尿液，随后的几十年阐明了每个肾单位节段的转运特性。分子时代增加了水通道蛋白水通道和尿素转运蛋白的克隆，这为经典模型功能性推断的受调节的水和尿素运动提供了分子基础。
Key figures
- Jeff M. Sands
- Harold E. Layton
- Mark A. Knepper
- Søren Nielsen
- Peter Agre
Related topics
Seminal works
- sands-layton-2014
- nielsen-2002
Frequently asked questions
- 为什么肾脏能使尿液比血液更浓缩？
- 因为亨利袢通过逆流倍增建立了一个高渗的髓质间质；当抗利尿激素使集合管对水通透时，水就会渗透性地从集合管进入该间质。
- 浓缩尿液和稀释尿液有什么区别？
- 两者都依赖于相同的髓质梯度。当抗利尿激素使集合管对水通透从而重吸收水分时，就会发生浓缩；当激素水平较低，集合管保持不透水，并且升支去除的溶质使尿液呈低渗状态时，就会发生稀释。