近球小管的重吸收和分泌

近球小管的重吸收关键是Na⁺的重吸收，其动力是基侧膜上存在Na⁺泵；许多物质，包括水的重吸收都取决于Na⁺泵的活动和Na⁺的重吸收。

1．Na⁺、C1^-和水的重吸收

近球小管的前半段和后半段重吸收Na⁺、C1^-和水的功能和机制有很大不同。前半段是以跨细胞转运为主的主动重吸收；而后半段则以细胞旁路和跨细胞两条途径重吸收。

（1）近球小管前半段：

大部分的Na⁺在Na⁺泵作用下主动重吸收，基本机制为泵-漏模式（pump-leak model）：在近球小管前半段， 由于Na⁺泵的作用，Na⁺被泵至细胞间隙，使细胞内Na⁺浓度低，细胞内带负电位。因此，小管液中的Na⁺和葡萄糖与管腔膜上的同向转运体结合后，Na⁺顺电化学梯度通过管腔膜的同时，释放的能量将葡萄糖同向转运入细胞内。 进入细胞内的Na⁺随即被细胞基侧膜上的Na⁺泵泵出至细胞间隙，这样，一方面使细胞内Na⁺的浓度降低，小管液中的Na⁺-葡萄糖便可不断转运进入细胞内，细胞内的葡萄糖由易化扩散通过细胞基侧膜离开细胞回到血液中；另一方面，使细胞间隙中的Na⁺浓度升高，渗透压也升高，通过渗透作用，水随之进入细胞间隙。由于细胞间隙在管腔膜侧的紧密连接相对是密闭的，Na⁺和水进入后就使其中的静水压升高，这一压力可促使Na⁺和水通过基膜进入相邻的毛细血管而被重吸收，但也可能使部分Na⁺和水通过紧密连接回漏（back-leak）至小管腔内。

另一部分的Na⁺通过Na⁺-H⁺交换而主动重吸收。小管液中的Na⁺和细胞内的H⁺与管腔膜上的交换体结合进行逆向转运，使小管液中的Na顺浓度梯度通过管腔膜进入细胞的同时，将细胞内的H⁺分泌到小管液中；进入细胞内的Na随即被基侧膜上的Na泵泵至细胞间隙而主动重吸收。分泌到小管液中的H⁺将有利于小管液中的HC0₃^-的重吸收。

（２）近球小管后半段：

NaCl可通过细胞旁路和跨上皮细胞两条途径而被重吸收。水随NaCl等溶质重吸收而被重吸收，因此，该段小管液与血浆渗透压相同，是等渗重吸收。

细胞旁路重吸收的基本机制：小管液进入近球小管后半段时，绝大多数的葡萄糖、氨基酸已被重吸收。由于HC0₃^-重吸收速率明显大于C1^-重吸收，Cl^-留在小管液中，造成近球小管后半段的Cl^-浓度比管周组织间液高20%～40%。因此，C1^-顺浓度梯度经细胞旁路（即通过紧密连接进入细胞间隙）而重吸收回血。 由于C1^-被动重吸收是生电性的， 使小管液中正离子相对较多，造成管内外电位差，管腔内带正电，管外带负电，在这种电位差作用下， Na⁺顺电位差通过细胞旁路而被动重吸收。Cl^-通过细胞旁路重吸收是顺浓度梯度进行的，而Na⁺通过细胞旁路重吸收是顺电位梯度进行的，因此，NaCl的重吸收都是被动的（图）。

NaCl跨上皮细胞重吸收的基本机制与甲酸盐再循环有关， 管腔膜上存在相互耦联的Na⁺-H⁺交换和Cl^--甲酸根交换。正常肾小管液中含有低浓度甲酸根，可与Na⁺-H⁺交换中分泌到小管液中的H⁺结合，结合形成甲酸（formic acid，HF）。甲酸是脂溶性的，可迅速通过管腔膜进入细胞，在细胞内分解为H⁺和甲酸根。甲酸根和小管液中的C1^-进行逆向转运，结果，Cl^-进入细胞内并通过基侧膜而被重吸收，而甲酸根则从细胞内进入小管液。细胞内的H⁺则与小管液中的Na⁺进行逆向交换；Na⁺进入细胞，并被Na⁺泵泵至细胞间隙，然后进入管周毛细血管而被重吸收，H⁺分泌至小管液，再与小管液中的甲酸根结合，这样H⁺和甲酸盐可再循环使用，C1^-和Na⁺则被重吸收回血。

水靠渗透作用而被动重吸收的，水重吸收的渗透梯度存在于上皮细胞和细胞间隙之间。这是由于Na⁺顺电化学梯度通过管腔膜进入细胞后，细胞内的Na⁺被基侧膜上的Na⁺泵泵至细胞间隙，使细胞间隙渗透压升高。在渗透作用下，水便不断从小管液进入上皮细胞，并从细胞不断进入细胞间隙，造成细胞间隙静水压升高，加上管周毛细血管内静水压较低，胶体渗透压较高，水便通过周围组织间隙进入毛细血管而被重吸收。

２．HC0₃^-重吸收与H⁺的分泌

滤液中的HCO₃^-以钠盐（NaHC0₃）的形式存在，由于HCO₃^-不易透过管腔膜进入肾小管上皮细胞内。因此，小管液中的HCO₃^-的重吸收是借助于小管上皮细胞管腔膜上的Na⁺-H⁺。滤液中的NaHCO₃可解离成Na⁺和HCO₃^-。通过Na⁺-H⁺交换，Na⁺进入细胞内，并与细胞内的HC0₃^-一起被转运回血。 小管液HC0₃^-与分泌的H⁺结合生成H₂CO₃，H₂CO₃迅速分解为CO₂和水。CO₂是高度脂溶性物质，能迅速通过管腔膜进入细胞内，在碳酸酐酶作用下， 与H₂O结合生成H₂CO₃。H₂CO₃又解离成H⁺和HCO₃^-。H⁺可通过Na⁺-H⁺交换从细胞分泌到小管液中，HCO₃^-则与Na⁺一起转运回血。 因此，肾小管重吸收HC0₃^-是以CO₂的形式，而不是直接以HCO₃^-的形式进行的。如果滤过的HCO₃^-量超过了分泌的H⁺，HC0₃^-就不能全部（以CO₂形式）被重吸收。多余的HCO₃^-便随尿排出体外。 可见肾小管上皮细胞分泌1H⁺就可使lHCO₃^-和1Na⁺重吸收回血，这就是所谓的肾脏的排酸保碱功能，在体内的酸碱平衡调节中起到重要作用。由于近球小管小管液中的HC0₃^-与H⁺结合并生成CO₂，CO₂透过管腔膜的速度明显高于C1^-的速度。 因此，HC0₃^-的重吸收率明显大于Cl^-的重吸收率。这与近球小管后半段Cl^-被动重吸收密切相关。

３．K⁺的重吸收

实验表明，肾小球滤过的K+，大部分（约67%）被近球小管重吸收，而尿中的K⁺主要是由远曲小管和集合管分泌的。由于小管液中钾离子浓度为4mmol/L，大大低于细胞内K⁺浓度（150mmol/L），因此在管腔膜处K⁺重吸收是逆浓度梯度进行的，应为一个主动转运过程。但管腔膜K⁺主动重吸收的机制尚未阐明。

４．葡萄糖的重吸收

肾小球滤过液中的葡萄糖浓度与血糖浓度相同，但尿中几乎不含葡萄糖，这说明葡萄糖全部被重吸收回血。微穿刺实验表明，重吸收葡萄糖的部位仅限于近球小管，尤其在近球小管前半段，其他各段肾小管都没有重吸收葡萄糖的能力。因此，如果在近球小管以后的小管液中仍含有葡萄糖，则尿中将出现葡萄糖。

葡萄糖是不带电荷的物质，它是逆浓度梯度重吸收的，是由Na⁺继发性主动同向转运而被重吸收的。葡萄糖和Na⁺分别与管腔膜上的同向转运体蛋白的结合位点相结合而进行同向转运。

近球小管对葡萄糖的重吸收有一定限度。当血液中葡萄糖浓度超过160～180mg/100ml时，肾小管对葡萄糖的吸收已达到极限，尿中开始出现葡萄糖，此时的血糖浓度称为肾糖阈。血糖浓度继续升高，尿中葡萄糖含量也将随之增加；当血糖浓度超过约300mg/100ml后，全部肾小管对葡萄糖的吸收均已达到极限，此值即为葡萄糖吸收极限量。此时，尿葡萄糖排出率则随血糖浓度升高而平行增加。人肾的葡萄糖吸收极限量，在体表面积为1.73m²的个体，男性为375mg/min，女性为300mg/min。肾之所以有葡萄糖吸收极限量，可能是由于同向转运体的数目有限的缘故。当所有同向转运体的结合位点都被结合而达到饱和时，葡萄糖转运量就无从再增加了。

５． 其他物质的重吸收和分泌

小管液中的氨基酸的重吸收与葡萄糖的重吸收机制相同，也与Na⁺同向转运。值得注意的是，转运葡萄糖的和转运氨基酸的同向转运体可能不同，因为同向转运体也是具有特异性的。

小管液中的HPO₄^2-、SO₄^2-的重吸收也与Na⁺同向转运而进行。正常时进入滤液中的微量蛋白质则通过肾小管上皮细胞的吞饮作用而被重吸收。体内代谢产物和进入体内的某些物质如青霉素、酚红，大部分的利尿药等，由于与血浆蛋白结合而不能通过肾小球滤过，它们均在近球小管被主动分泌到小管液中而排出体外。