遠(yuǎn)端腎單位離子轉(zhuǎn)運及調(diào)控機(jī)制

茆俊花 李建中 綜述 戴春筍 審校

遠(yuǎn)端腎單位是指位于致密斑遠(yuǎn)端的腎小管部分，主要由遠(yuǎn)曲小管(DCT)、連接小管(CNT)及集合管(CD)組成。根據(jù)蛋白表達(dá)及組織學(xué)差異，DCT又進(jìn)一步分為DCT1和DCT2。遠(yuǎn)端腎單位在腎臟離子轉(zhuǎn)運過程中起著非常重要的作用，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運的調(diào)節(jié)電解質(zhì)中最主要的Na+、K+和Cl-。盡管僅有2%～3%經(jīng)腎小球濾出的氯化鈉在遠(yuǎn)端腎單位中被重吸收［1，2］，因受到醛固酮的直接調(diào)控，其在調(diào)節(jié)腎臟對氯化鈉的重吸收和分泌、細(xì)胞外液容量控制及高血壓中至關(guān)重要。

遠(yuǎn)端腎單位鈉鉀轉(zhuǎn)運調(diào)控

遠(yuǎn)端腎單位Na+轉(zhuǎn)運由DCT上噻嗪類敏感型Na/Cl共轉(zhuǎn)運子(NCC)及DCT2、CNT和CD上的阿米洛利敏感型上皮細(xì)胞鈉通道(ENaC)實現(xiàn)［3］；K+轉(zhuǎn)運則由位于遠(yuǎn)端腎單位全程小管上的K+通道(ROMK)和大型流量依賴型鈣激活鉀通道(BK通道) 共 同 完 成［4，5］。 絲 氨 酸/蘇 氨 酸 蛋 白 激 酶(WNKs)，在人體多種組織中都有表達(dá)。腎組織主要表達(dá) WNK1、KS-WNK1、WNK3 及 WNK4，其中WNK1和WNK4在遠(yuǎn)端腎單位全程表達(dá)，而缺乏激酶區(qū)域的KS-WNK1只特異性地表達(dá)于DCT。近年研究發(fā)現(xiàn)WNKs在調(diào)控遠(yuǎn)端腎單位鈉鉀轉(zhuǎn)運中起著非常重要的作用［3，6］。

WNK1和WNK4的基因突變是造成Ⅱ型假性醛固酮減少癥(PHAⅡ)的根本原因［4，6］。正常WNK4蛋白的主要功能是抑制NCC、ENaC和ROMK的活性。PHAⅡ患者中突變WNK4對ROMK的抑制作用進(jìn)一步加重，反而能激活NCC和ENaC［7-9］，造成遠(yuǎn)端腎單位Na+重吸收增加和K+分泌減少，最終導(dǎo)致高血壓、高血鉀等PHAⅡ的典型臨床表現(xiàn)。研究證實，血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)可反轉(zhuǎn)WNK4對NCC的抑制作用［10］，但卻加重 WNK4對ROMK的抑制作用［11］，說明 PHAⅡ中突變 WNK4與AngⅡ?qū)CC和ROMK的作用相似。PHAⅡ患者中WNK1的過表達(dá)也會影響NCC和ROMK的活性。首先，WNK1可直接抑制ROMK活性［12］；其次，WNK1有抑制WNK4的作用［13］。生理情況下，DCT中KS-WNK1的表達(dá)水平數(shù)倍于WNK1，導(dǎo)致WNK1對WNK4的抑制作用受到KS-WNK1的拮抗，WNK4的活性得到釋放，進(jìn)而抑制NCC和ROMK的活性。PHAⅡ患者中WNK1高表達(dá)，明顯超過了生理濃度KS-WNK1的拮抗能力，從而WNK4的功能受到抑制，最終解除WNK4對NCC的抑制作用，患者出現(xiàn)高血鈉等表現(xiàn)。

慢性心力衰竭、肝硬化、腎病綜合征等患者，由于細(xì)胞外液增加，循環(huán)的平均灌注壓降低，遠(yuǎn)端腎單位尿流量相對減少，腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)(RAAS)激活，醛固酮繼發(fā)性的產(chǎn)生增多。在CNT和CD中，尿流量減少直接抑制了BK通道的活性［14］，也間接地抑制了 ENaC/ROMK的活性，從而減少了K+排泌，維持血鉀濃度。由于伴AngⅡ和醛固酮分泌增加，會造成NCC和ENaC激活，使遠(yuǎn)端腎單位對水和Na+的重吸收增加，此時血清鉀并未下降，其可能的原因一方面是由于AngⅡ通過WNK對ROMK的抑制作用超過了醛固酮對ROMK的活化作用，另一方面 DCT中 Na+重吸收增加造成CNT/CD中尿流量降低和鈉鹽減少，最終也會使K+分泌減少，維持血鉀濃度。由于循環(huán)容量的增加是以水鈉潴留為代價，并不伴膠體滲透壓的增加，因此導(dǎo)致液體主要積聚在細(xì)胞外，最終造成水腫。

高鉀飲食或原發(fā)性醛固酮增多癥患者往往不伴RAAS的激活。此類患者升高的醛固酮可上調(diào)血清及糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)型蛋白激酶1(SGK1)的表達(dá)，SGK1一方面使ENaC的表達(dá)上調(diào)［15］，另一方面通過促進(jìn)WNK4磷酸化，解除其對ENaC和ROMK的抑制作用［16］。此外，因為 DCT1缺少11β-羥化類固醇脫氫酶Ⅱ，醛固酮可上調(diào)DCT2中NCC蛋白的表達(dá)，卻不影響 DCT1 中的 NCC 蛋白表達(dá)［17，18］。由于AngⅡ并未相應(yīng)增加，DCT1中NCC仍受WNK4的抑制，導(dǎo)致CNT/CD中Na+和尿流量增加，從而激活ENaC、BK通道和ROMK，導(dǎo)致Na+/K+交換增加，最終引起K+排泌增加，使血鉀水平降低。然而此類患者并不容易發(fā)生水腫，可能原因是DCT1中的NCC并未被醛固酮活化，患者可通過增加尿鈉排泄來排出Na+。因此，原發(fā)性醛固酮增多癥患者DCT1中NCC的活性抑制足以克服ENaC的活化作用，從而防止水腫，但會發(fā)生動脈高壓。

遠(yuǎn)端腎單位氯轉(zhuǎn)運調(diào)控

遠(yuǎn)端腎單位不僅調(diào)控腎臟對鈉鉀的轉(zhuǎn)運，在氯轉(zhuǎn)運的調(diào)控中也起著非常重要的作用(圖1)［19，20］。Cl-在DCT1的重吸收依賴Na+/Cl-協(xié)同轉(zhuǎn)運蛋白NCC，是噻嗪類藥物作用的靶點［21，22］；在 CNT 和 CD的轉(zhuǎn)運，則通過噻嗪類敏感型電中性離子轉(zhuǎn)運和閉合蛋白(claudins)介導(dǎo)的細(xì)胞旁通道來實現(xiàn)［23］。

圖1 集合管上皮細(xì)胞管腔面離子轉(zhuǎn)運模式圖

噻嗪類敏感型電中性離子轉(zhuǎn)運主要包括鈉驅(qū)動Cl-/HCO3-交換子(NDCBE/SLC4A8)和Pendrin交換子。NDCBE主要位于大腦和睪丸，在腎髓質(zhì)集合管的β閏細(xì)胞的頂膜也有表達(dá)［24］。在SLC4a8-/-大鼠中，予低鹽飲食，Na+的重吸收能夠被氫氯噻嗪阻斷，表明NDCBE參與噻嗪類敏感型鈉轉(zhuǎn)運。通過NDCBE，Na+和HCO3-經(jīng)β閏細(xì)胞重吸收，而Cl-則被分泌到管腔內(nèi)，其轉(zhuǎn)運比率是 1∶2∶1［23］。Pendrin交換子是由SLC26a4基因編碼的位于β閏細(xì)胞頂膜的Cl-/HCO3-交換蛋白，最先在耳聾-甲狀腺腫綜合征中被發(fā)現(xiàn)。β閏細(xì)胞通過pendrin蛋白攝取Cl-，同時排出HCO3-，轉(zhuǎn)運比率是1∶1。通過NDCBE和pendrin交換子的協(xié)作，β閏細(xì)胞在氯化鈉重吸收的過程中并未形成跨上皮電勢差［25］。

皮質(zhì)集合管主細(xì)胞的頂膜有鹽酸阿米洛利敏感型ENaC。ENaC在介導(dǎo)主細(xì)胞對鈉重吸收的同時會造成管腔負(fù)電壓(～-25 mV)。腔內(nèi)跨上皮負(fù)電壓為氯重吸收及K+和H+的分泌提供驅(qū)動力。細(xì)胞內(nèi)的鉀通過主細(xì)胞頂膜ROMK分泌入管腔［26-28］。H+則通過位于 α 閏細(xì)胞頂膜上的H+-ATP酶分泌到管腔。氯則經(jīng)主細(xì)胞旁通道重吸收，其重吸收量應(yīng)與重吸收鈉相等，否則會加大跨上皮細(xì)胞負(fù)電壓，造成管腔面胞膜去極化，最終抑制ENaC 活性［29］。

“氯分流”是指氯經(jīng)集合管主細(xì)胞間的緊密連接進(jìn)行重吸收［30］。氯分流異常增加可能是造成PHAⅡ患者高氯血癥的重要原因。有證據(jù)表明集合管的緊密連接中存在 WNK4 蛋白［30，31］。WNK4突變會造成氯經(jīng)主細(xì)胞旁通道的重吸收增加。緊密連接由咬合蛋白(ocludin)、claudins、連接黏附分子(JAMs)和閉合小環(huán)蛋白(ZO-1，ZO-2和ZO-3)等組成。claudins分子由4個跨膜結(jié)構(gòu)域組成，是構(gòu)成緊密連接的主要骨架蛋白，其對緊密連接功能的維持也最為重要［32］。claudins對細(xì)胞連接選擇性滲透的調(diào)節(jié)主要通過蛋白激酶途徑實現(xiàn)。蛋白激酶A(PKA)或蛋白激酶C(PKC)促進(jìn)claudins蛋白中絲/蘇氨酸位點磷酸化，造成緊密連接處對氯的滲透性增加［33］。Hou 等［34］研究發(fā)現(xiàn) claudin 家族中下調(diào)claudin-4或claudin-8表達(dá)可降低細(xì)胞對氯的通透性，但對鈉通透性無影響；進(jìn)一步研究表明claudin-8需要與claudin-4結(jié)合并引導(dǎo)claudin-4到細(xì)胞緊密連接處發(fā)揮作用，其自身不能形成氯通道。大量研究結(jié)果證實了claudin蛋白在維持緊密連接對氯選擇性通透性中的重要作用。

小結(jié)：遠(yuǎn)端腎單位是調(diào)控腎臟離子轉(zhuǎn)運的主要組成部分。WNKs和細(xì)胞旁路途徑在調(diào)控遠(yuǎn)端腎單位對Na+、K+和Cl-及水的轉(zhuǎn)運中起著非常重要的作用。WNKs、NDCBE和pendrin交換子可能是治療高血壓的潛在靶點。WNKs參與遠(yuǎn)端腎單位離子轉(zhuǎn)運調(diào)控、claudins蛋白介導(dǎo)細(xì)胞旁氯分流，但是對于這些蛋白分子的調(diào)控機(jī)制及其與腎臟疾病的關(guān)系仍有待進(jìn)一步研究。

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