第二节 急性肾功能衰竭

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急性肾功能衰竭(acute renal failure)是各种原因引起肾脏泌尿功能急剧降低,以致机体内环境出现严重紊乱的临床综合症。临床上主要表现为氮质血症高钾血症代谢性酸中毒,并常伴有少尿无尿

一、急性肾功能衰竭的原因与分类

根据发病原因可将急性肾功能衰竭分为肾前性、肾性和肾后性三大类。

(一)肾前性急性肾功能衰竭

肾前性急性肾功能衰竭是由于肾脏血液灌流量急剧减少所致,常见于休克的早期。此时,有效循环血量减少和血压降低除直接导致肾血流量减少外,还可通过交感-肾上腺髓质系统和肾素-血管紧张素系统使肾脏小动脉强烈收缩,从而进一步降低肾脏血液灌流量和有效滤过压。故GFR显着减少。同时,继发性醛固酮和ADH分泌增多,又可增强远曲小管和集合管对钠、水的重吸收,因而尿量显着减少,尿钠含量低于20mmol(mEq)/L,尿比重较高。GFR的急剧减少,还可引起高钾血症和酸碱平衡紊乱。

由于肾前性急性肾功能衰竭时尚无肾实质的器质性损害,故当血容量、血压及心输出量因及时的治疗而恢复正常时,肾脏泌尿功能也随即恢复正常。因此,一般认为这是一种功能性急性肾功能衰竭,但若肾缺血持续过久就会引起肾脏器质性损害,从而导致肾性急性肾功能衰竭。

(二)肾性急性肾功能衰竭

肾脏器质性病变所引起的急性肾功能衰竭称为肾性急性肾功能衰竭。例如,急性肾小球肾炎狼疮性肾炎(见于全身性红斑狼疮)时,由于炎性或免疫性损害,可使大量肾小球的功能发生障碍,故可引起急性肾功能衰竭。双侧肾动脉栓塞亦可引起急性肾功能衰竭。此外,急性肾盂肾炎子痫结节性多动脉炎等也都能引起急性肾功能衰竭。

但是,临床上较为常见的是肾缺血及肾毒物引起的急性肾小管坏死所致的急性肾功能衰竭。急性肾小管坏死的原因有以下两类。

1.肾缺血多见于各种原因引起的休克病例而又未得到及时有效的抢救时。此时,严重和持续性的血压下降和肾小动脉的强烈收缩,可使肾脏血液灌流量显著而持续地减少。因此,肾小管可发生缺血性损害,甚至发生坏死。在已经出现肾小管器质性病变后,即使纠正血容量并使血压恢复正常,也不能使肾脏泌尿功能迅速恢复。患者尿中含有蛋白质,红、白细胞及各种管型。尿钠浓度一般可升高到40~70mmol(40~70mEq)/L或更高,说明肾小管已因受损而致保钠功能减退。

2.肾毒物重金属(汞、砷、锑、铅),抗菌素(二甲氧苯青霉素、新霉素、多粘菌素、庆大霉素、先锋霉素等),磺胺类,某些有机化合物(四氯化碳、氯仿、甲醇、酚、甲苯等),杀虫药,毒蕈。某些血管和肾脏造影剂、蛇毒、肌红蛋白等经肾脏排泄时,均可直接损害肾小管,甚至引起肾小管上皮细胞坏死。此时若并发肾脏血液灌流量不足,则更会加剧肾小管的损害。

在许多病理条件下,肾缺血与肾毒物经常同时或相继发生作用。例如在肾毒物作用时,肾内可出现局部血管痉挛而致肾缺血;反之,肾缺血也常伴有毒性代谢产物的堆积。一般认为肾缺血时再加上肾毒物的作用,最易引起急性肾功能衰竭。

急性肾小管坏死所致的急性肾功能衰竭。在临床上根据有无少尿可分为少尿型和非少尿型两大类。少尿型较为常见,患者空然出现少尿(成人24小时的尿量少于400ml)甚至无尿(24小时的尿量少于100ml)。非少尿型患者尿量并不减少,甚至可以增多,但氮质血症逐日加重,此型约占20%。

(三)肾后性急性肾功能衰竭

从肾盏到尿道口任何部位的尿路梗阻,都有可能引起肾后性急性肾功能衰竭。膀胱以上的梗阻,多由结石引起。然而由于肾脏的代偿储备功能强大,因此只有当结石使两侧尿路同时梗阻或一侧肾已丧失功能而另一侧尿路又被阻塞时才会引起肾后性急性肾功能衰竭。膀胱及尿道的梗阻可由膀胱功能障碍(如脊髓痨、糖尿病假性脊髓痨等引起的慢性尿潴留)或前列腺肥大前列腺癌等引起。

在肾后性急性肾功能衰竭的早期并无肾实质的器质性损害。及时解除梗阻。可使肾脏泌尿功能迅速恢复。因此对这类病人,应及早明确诊断,并给予适当的处理。

二、急性肾功能衰竭的发病机制

急性肾功能衰竭的发病机制目前是指急性肾小管坏死引起的肾功能衰竭的发病机制。在探讨急性肾功能衰竭的发病机制时,除临床观察、尸体解剖或活体组织检查外,还常采用各种方法造成急性肾功能衰竭的动物模型,以供分析研究。例如可给动物注射升汞、硝酸氧铀(uranyl nitrate)、铅化合物等造成中毒性急性肾功能衰竭,或者用缩窄肾动脉,肾动脉内持续注入去甲肾上腺素、造成失血性休克等方法以引起缺血性肾功能衰竭,也可以肌肉内注入甘油造成肌红蛋白症并从而导致急性肾功能衰竭等。在上述动物模型中,由于引起肾脏损害的因素较为复杂,故任何一种实验模型都不能全面说明急性肾功能衰竭的发病机制而只能从某一个方面提示有关因素的作用。因此应当指出,下文所述急性肾功能衰竭的发病机制,是从不同动物实验模型中所得结果的综述,而这些实验资料也未必能充分阐明临床所见的急性肾功能衰竭的发病机制。

(一)原尿回漏入间质

应用显微穿刺法将14C-菊粉直接注入因缺血或肾动脉内注射硝酸氧铀而受损的大鼠一侧肾脏的肾小管腔后,可在对侧肾脏生成的尿液内发现有大量放射性菊粉排出。这证实受损肾脏的肾小管上皮细胞有较高的通透性,因而菊粉得以通过回漏而进入全身血液循环,并被对侧肾脏排出。所以有人认为,持续性肾缺血或肾毒物引起肾小管上皮坏死并进而导致急性肾功能衰竭时,肾小管管腔内原尿向肾间质的回漏,一方面可直接使尿量减少,另一方面又可通过形成肾间质水肿而压迫肾小管和阻碍原尿通过,其结果是肾小球囊内压增高,GFR进一步减少。但最近有人在缺血性及中毒性肾功能衰竭的实验中发现,在肾小管上皮细胞出现坏死以前已有尿生成减少。临床上给某些急性肾功能衰竭的患者施行肾包囊切除术以减轻肾间质水肿,也并不能改善肾脏泌尿功能。因此现在认为,肾小管坏死引起的原尿回漏,不是急性肾功能衰竭少尿的原发机制,但能使少尿加重。

(二)肾小管阻塞

异型输血、挤压伤等引起急性肾功能衰竭时,在病理组织切片中可发现有坏死脱落的上皮细胞碎片、肌红蛋白、血红蛋白等所形成的管型阻塞肾小管。在急性肾功能衰竭的动物实验中,也有人看到肾小管内有各种管型存在。因此,肾小管阻塞可能是引起急性肾功能衰竭时少尿的发病机制之一。肾小管阻塞后,可提高肾小管阻塞上段的管腔内压,从而使肾小球囊内压增高,GFR减少。但是在肾缺血及肾毒物引起急性肾功能衰竭的实验中,用显微穿剌术测定梗阻近侧的肾小管内压时,大部分实验资料表明管内压并不升高,甚至反而降低。有人认为这是通过管-球反馈调节机制(tubuloglo-merular feedbackmechanism)使肾小球动脉收缩,GFR减少所致。因此很难肯定肾小管阻塞引起急性肾功能衰竭时少尿的原发机制。实验还证明,当GFR恢复正常,原尿形成充足时,管型即可被冲走而不易形成肾小管阻塞。这更说明肾小管被管型阻塞是GFR减少的结果。但是在已有肾小管阻塞之后,则会促进肾功能衰竭的恶化。

(三)肾小球滤过功能障碍

在急性肾功能衰竭的发病机制中,肾小球滤过功能障碍日益受到重视。引起肾小球滤过功能障碍的主要因素有肾脏血液的灌流量减少,肾小球有效滤过压降低及肾小球滤过膜的通透性改变等,今分述如下。

1.肾脏血液灌流量减少 分别采用惰性气体洗出术(inert gas washout)、染料稀释法、同位素标记微球体灌注法及电磁流量计测定肾脏血液灌流量时,发现急性肾功能衰竭患者以及肾缺血或肾毒物引起急性肾功能衰竭的实物动物,均有肾脏血液灌流量的减少,而且一般约减少45~60%之多,其中以肾皮质血流量的减少最为明显,即出现了肾脏血流的异常分配,从而使肾脏泌尿功能发生严重障碍。但是应用双肼苯哒嗪、乙酰胆碱;前列腺素等治疗急性肾功能衰竭时,在肾脏血流量及肾皮质血流量增加的情况下,并不能提高GFR。因此,肾脏血液灌流量的减少可能不是急性肾功能衰竭的主要发病机制。

2.肾小球有效滤过压降低实验资料指出,肾缺血及肾毒物引起急性肾功能衰竭时,有时可见血液中儿茶酚胺及血管紧张素Ⅱ的含量增多,因而可能导致肾小球入球小动脉收缩,使肾小球有效滤过压和滤过率降低,其中,血管紧张素Ⅱ增多尤受重视。最近实验资料表明,急性肾功能衰竭时,主要是肾脏皮质外层血管紧张素的含量增多。近来还发现,肾脏组织内的肾素,在肾内也可形成血管紧张素Ⅱ,并从而引起入球小动脉收缩,使肾小球的血液灌流量减少,有效滤过压和滤过率降低。

急性肾功能衰竭时出现肾内肾素-血管紧张素系统活性增高,可能是通过管-球反馈调节机制所致。实验证明,肾缺血和肾毒物引起肾小管功能障碍后,近曲小管对钠的重吸收功能降低,远曲小管内的钠的浓度增高,从而使致密斑受到钠负荷的剌激而引起肾素分泌增多,肾内血管紧张素Ⅱ的形成也因而增多,其结果是入球小动脉收缩,肾小球有效滤过压及滤过率降低。

在急性肾功能衰竭的发病机制中,肾内肾素-血管紧张素系统的作用,并未完全肯定。例如,实验资料表明,慢性盐负荷肾内肾素耗竭时并不能防止某些实验性急性肾功能衰竭的发生,当肾组织中含有高浓度肾素时(进行性肾性血管性高血压),通常并不伴发急性肾功能衰竭。因此,这一问题尚待进一步探讨。

3.肾小球滤过膜通透性的改变实验证明,给狗的一侧肾动脉内持续滴注高浓度去甲肾上腺素造成急性肾功能衰竭时,用扫描电镜可观察到肾小球囊脏层上皮细胞出现明显的形态学改变——上皮细胞相互融合,正常的滤过缝隙消失。此时如给实验狗输入盐水使肾血流量增加,并不能增加尿量,因而认为肾小球的上述形态学改变,可能是造成肾小球滤过功能障碍的原因。但在其他动物模型中,肾小球一般并不出现这种形态学改变。也有人在缺血和中毒性肾功能衰竭的动物模型中,发现有肾小球毛细血管内皮细胞和肾小球囊上皮细胞的肿胀,认为这些变化能减少肾小球的血液灌流量,并改变滤过膜的通透性。但是一般认为这些改变只出现在急性肾功能衰竭的最初阶段,因而不是引起急性肾功能衰竭时GFR减少的主要机制。

综上所述,可见急性肾小管坏死所致肾功能衰竭的发病机制是复杂的。其中肾小球滤过功能障碍可能起着较重要的作用。引起肾小球滤过功能障碍的机制,除肾小球病变和肾血流量减少直接引起肾小球血液灌流量减少外,还可因肾小管受损,通过管-球反馈调节机制,引起肾内肾素-血管紧张素系统活性增高。从而导致入球小动脉收缩,使肾小球有效滤过压和滤过率持续降低。肾小管上皮细胞坏死引起的原尿回漏以及肾小管被管型阻塞,在急性肾功能衰竭的发病过程中,也可能起一定作用。图14-1可作为了解急性肾功能衰竭少尿发病机制的参考。应当注意,在少尿或无尿发生的同时,肾小球和/或肾小管的严重障碍也必然引起机体的环境紊乱,如氮质血症、水电解质和酸碱平衡紊乱等等。

当病变逐渐减轻,并开始出现肾小管上皮细胞的再生修复,GFR又逐渐恢复至正常时,急性肾功能衰竭患者即由少尿进入多尿期。多尿是由于再生的肾小管上皮细胞对水和电解质的重吸收功能尚不完善所致。待肾小管功能基本恢复正常后,肾脏泌尿功能和机体内环境才逐渐恢复正常。

在严重烧伤创伤、大量失血及手术后,有些急性肾功能衰竭患者为非少尿型,其发病机制和体内机能代谢变化详见后文。

急性肾小管坏死引起的肾功能衰竭时少尿发病机制示意图

图14-1 急性肾小管坏死引起的肾功能衰竭时少尿发病机制示意图

还应当指出近年对急性肾功能衰竭病人的研究表明,病理组织学检查证明只有一部分病人的肾小管有真正的坏死,而不少病人的肾小管只有轻微的病变,甚至看不到病变。然而用电子显微镜观察时,则可见无明显坏死的肾小管上皮细胞的细胞器有损害,而且细胞生物化学方面的变化更为明显和广泛,因而有人认为,在这样的病人,急性肾功能衰竭的致病因素可能是肾内小血管的收缩和肾小管上皮细胞的重要功能的损害。

三、急性肾功能衰竭发病过程中各期的机能代谢变化

急性肾功能衰竭少尿型的发病过程一般可分为少尿期、多尿期和恢复期三个阶段。

(一)少尿期

此期尿量显着减少,并有体内代谢产物的蓄积,水、电解质和酸碱平衡紊乱。它是病程中最危险的阶段。

1.少尿或无尿及尿成分的变化如前所述,急性肾功能衰竭出现少尿或无尿的机制与GFR减少,原尿由坏死的肾小管漏回间质以及肾小管阻塞等因素有关。当原尿通过受损的肾小管时,由于肾小管上皮重吸收水和钠的功能障碍,故尿比重低,尿渗透压低于350mOsm/L,尿钠含量高于40mmol(40mEq)/L,常达80~100mmol(80~100mEq/L)。由于肾小球滤过功能障碍和肾小管上皮坏死脱落,尿中含有蛋白,红、白细胞和各种管型。这些改变与功能性急性肾功能衰竭时的尿液变化有明显差别,见表14-1。

表14-1 功能性急性肾功能衰竭与急性肾小管坏死少尿期尿液变化的比较

 
功能性肾功能衰竭急性肾小管坏死
尿比重>1.020<1.015
尿渗透压(mOsm/L)>700<250
尿钠含量(mmol(mEq)/L)>40:1>40
尿/血肌酐比值>40:1<10:1
尿蛋白含量阴性至微量
尿沉渣镜检基本正常透明、颗粒、细胞管型,红细胞、白细胞和变性坏死上皮细胞

2.水中毒由于肾脏排尿量严重减少,体内分解代谢加强以致内生水增多,以及输入葡萄糖溶液过多等原因,可引起体内水潴留。当水潴留超过钠潴留时,可引起稀释性低钠血症,水分可向细胞内转移而引起细胞水肿。严重患者可并发肺水肿脑水肿和心功能不全。因此对急性肾功能衰竭患者,应严密观察和记录出入水量,严重控制补液速度和补液量。

3.高钾血症这是急性肾功能衰竭患者最危险的变化。引起高钾血症的原因是①尿量的显著减少,使尿钾排出减少,②组织损伤、细胞分解代谢增强、缺氧、酸中毒等因素均可促使钾从细胞内血细胞外转移,③摄入含钾食物或大量输入含高浓度钾的库血,等等。高钾血症可引起心脏兴奋性降低,诱发心律失常,甚至导致心跳骤停而危及病人生命。

4.代谢性酸中毒主要是由于肾脏排酸保碱功能障碍所致,具有进行性、不易纠正的特点。酸中毒可抑制心血管系统和中枢神经系统,并能促进高钾血症的发生。

5.氮质血症由于体内蛋白质代谢产物不能由肾脏充分排出,而且蛋白质分解代谢往往增强,故血中尿素、肌酐等非蛋白含氮物质的含量可大幅度的增高,称为氮质血症(azotemia)。一般在少尿期开始后几天,就有血中非蛋白氮的明显增多。感染、中毒、组织严重创伤等都会使血中非蛋白氮水平进一步升高,有关尿素等非蛋白含氮物质对机体的影响可参阅本章第四节。

少尿期可持续几天到几周,平均为7~12天。少尿期持续愈久,预后愈差。患者如能安全度过少尿期,而且体内已有肾小管上皮细胞再生时,即可进入多尿期。

(二)多尿期

当急性肾功能衰竭患者尿量逐渐增多至每日1,200ml以上时,即进入多尿期,说明病情趋向好转。此期尿量可达每日3,000ml以上。产生多尿的机制为:①肾小球滤过功能逐渐恢复正常;②间质水肿消退,肾小管内的管型被冲走,阻塞解除;③肾小管上皮虽已开始再生修复,但其功能尚不完善,故重吸收钠、水的功能仍然低下,原尿不能被充分浓缩;④少尿期中潴留在血中的尿素等代谢产物开始经肾小球大量滤出,从而增高原尿的渗透压,引起渗透性利尿

多尿期中患者尿量虽已增多,但在早期由于GFR仍较正常为低,溶质排出仍然不足,肾小管上皮细胞的功能也不完善,因此氮质血症、高钾血症和酸中毒等并不能很快改善,只有经过一定时间后,血钾和非蛋白氮才逐渐下降至正常水平,肾脏排酸保硷的功能才恢复正常。多尿期间,患者每天可排出大量水和电解质,若不及时补充,则可发生脱水低钾血症和低钠血症。对此,应给予充分的注意。

多尿期历时约1~2周后病程进入恢复期。

(三)恢复期

此期患者尿量和血中非蛋白氮含量都基本恢复正常。水、电解质和酸碱平衡紊乱及其所引起的症状也完全消失。但是,肾小管功能需要经过数月才能完全恢复正常;因而在恢复期的早期,尿的浓缩和尿素等物质的消除等功能仍可以不完全正常。少数病例(多见于缺血性损害病例)由于肾小管上皮和基底膜的破坏严重和修复不全,可出现肾组织纤维化而转变为慢性肾功能不全

非少尿型急性肾功能衰竭患者,肾内病变可能较轻。虽然也有GFR减少和肾小管的损害,便以肾小管浓缩功能的障碍较为明显,因此虽有血浆非蛋白氮的增高,但尿量并不减少,尿比重(<1.020)尿钠含量也较低,预后较好。由于非少尿型的尿量排出较多,故一般很少出现高钾血症。

四、急性肾功能衰竭的防治原则

(一)由于许多药物及毒性物质能损害肾小管,因此应合理用药,以避免毒性物质对肾脏的损害作用。

(二)积极抢救危重病人,预防休克的发生,如已发生休克伴有功能性急性肾功能衰竭时,应及时采用抗休克措施,迅速恢复有效循环血量,使肾血流量和GFR恢复正常,以利肾功能的恢复。如通过尿液分析,发现患者已发生急性肾小管坏死所致的急性肾功能衰竭时,应按急性肾功能衰竭的治疗原则进行处理。

(三)由于急性肾功能衰竭的发病机制尚未完全清楚,因此常采用下述综合治疗措施。

1.适当输入液体,以维持体内水电解质平衡。在少尿期应严重控制液体输入量,以防水中毒的发生。在多尿期,除注意补液外,还应注意补钠、补钾、以防脱水、低钠血症和低钾血症的发生。

2.处理高钾血症。高钾血症是少尿期威胁生命的变化,应进行紧急处理,治疗原则是:

①促进细胞外钾进入细胞内,如静脉内滴注葡萄糖和胰岛素,使细胞内糖原合成增多,从而促使细胞外液中的钾进入细胞内;②静脉内注入葡萄糖酸钙,对抗高钾血症对心脏的毒性作用;③应用钠型阳离子交换树脂如聚苯乙烯磺酸钠口服或灌肠,使钠和钾在肠内进行交换,钾即可随树脂排出体外;④严重高钾血症时,应用透析疗法(详后文)。

3.控制酸中毒。

4.控制氮质血症。如①滴注葡萄糖以减轻蛋白质的分解代谢;②静脉内缓慢滴注必需氨基酸,以促进蛋白质的合成,降低尿素氮上升的速度,并加速肾小管上皮的再生;③采用透析疗法以排除非蛋白氮等(详后文)。

5.积极抗感染。此时应选用合适的药物和剂量,以免加重肾中毒。

6.透析疗法包括血液透析(人工肾)和腹膜透析。其原理是通过透析作用,使半透膜两侧溶液中的小分子物质如尿素、葡萄糖、电解质、H+等进行交换,以矫正水、电解质、酸碱平衡紊乱和降低尿素氮。透析效应取决于半透膜的孔径大小,以及膜两侧溶质的浓度差。腹膜透析是利用腹膜作为半透膜,人工肾则利用一种赛璐玢(cellophane)或铜玢(cupraphane)的透明薄膜作为半透膜。透析液的配置很重要。为了降低血浆中K+、H+和非蛋白氮等物质的浓度,透析液中的钾浓度应比正常血钾浓度为低(如2mmol(2mEq)/L),而且不应含有非蛋白氮类物质,人工肾的透析效果最好,但设备及条件要求较高,不易推广。因此临床上常将透析液注入腹腔内,利用腹膜进行透析。留置1~2小时再将透析液放出。透析疗法已广泛应用于急性、慢性肾功能衰竭,取得了较好的疗效,但也不应因此而忽视其他治疗措施。

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