第122节 肾脏和尿路生物学
正常情况下，一个人有2个肾脏，每个肾脏各有一条来自于肾脏中央集合部(肾盂)的输尿管，输尿管将尿液引流入膀胱，然后从膀胱经由尿道，从男性的阴茎女性的阴户排出体外。
肾脏的主要功能是从血中滤过代谢废物，及过多的钠和水，然后排出体外。同时，帮助机体调节血压和红细胞的生成。
每个肾脏大约有100万个滤过单位(肾单位)，每个肾单位如像凹陷的碗样结构(包曼囊)，内含血管丛(肾小球)，以上2种结构共同称为肾小体。
当压力增高时，血液进入肾小球，大部分液体通过血管壁上的小孔和包曼囊内层滤过，血细胞和大分子蛋白质仍然留在血液中。滤液进入包曼囊腔(该区域在包曼囊的内外层之间)，然后流入由包曼囊引流的管道，在该管道的第一部分(近曲小管)中，大部分钠、水、糖和其他过滤物质被重吸收，最终重新返回血液。肾脏也能够选择性地移动少数大分子，包括像青霉素这样的非蛋白质药物进入肾小管，这些分子通过肾小球滤孔时即使太大仍可在尿中排出。肾小球的相邻部分是亨利襻，当液体通过亨利襻时，泵出钠和其他各种电解质，剩下的液体进一步稀释，然后从肾小球的相邻部分(远曲小管)流出，在远曲小管较多的钠和钾相互交换泵出。
液体通过各自肾单位进入集合管，持续通过肾脏集合管成为稀释尿，水分也能够从尿液中重吸收返回血流，使尿液更加浓缩。并通过影响肾脏功能的激素，按照身体对水分的需要控制尿液的浓缩。
在肾脏中形成的尿液流入输尿管进入膀胱。但是它并非像水通过管道那样被动的流动。输尿管是肌肉性的管道，尿液随着收缩波小量地推进。每根输尿管通过一组环绕管道的肌肉结构括约肌，当括约肌打开时尿液通过，然后像照相机快门一样轻轻的关闭。
由于尿液从每根输尿管有规律地流到膀胱蓄积。膀胱的大小随尿液容量逐渐增加，当膀胱最后充盈时，神经信号传到大脑，大脑返回信号产生排尿。
在排尿期间，位于膀胱和尿道之间的另一组括约肌(在膀胱的出口处)打开，尿液流出。与此同时发生膀胱壁的收缩，产生的压力使尿液流出尿道。腹壁肌肉的收缩增加了额外压力，此时由输尿管进入膀胱处的括约肌仍然紧紧关闭，以防止来自输尿管返流的尿液。
肾脏和尿路疾病的症状
肾脏和尿路疾病症状根据特殊疾病和所影响的系统及相应部分而各不相同。
发热和虚弱感(不舒服)是常见的症状。虽然膀胱感染(膀胱炎)通常不引起发热，但肾脏的细菌感染(肾盂肾炎)常常引起高热。肾癌偶尔引起发热。
多数人每天排尿大约4～6次，大多在日间。如果每天尿总量不增加而发生尿频，是膀胱感染或某些物质刺激膀胱的症状。如异物、结石或肿瘤。肿瘤或其他肿块压迫膀胱也能引起尿频。膀胱刺激可在排尿时引起疼痛(尿痛)以及对排尿的急迫需要(尿急)。尿急和尿痛的感觉，很似一种持续紧张的疼痛(里急后重)，尿量常常少，但是如不立即排尿，膀胱就可能失去控制。
在夜间，尿频(夜尿)可能发生在肾病的早期。虽然其原因可能仅仅是在晚上饮用了大量的液体，特别是酒、咖啡和茶，但是当一个人在晚上需要频繁排尿时，往往是因为肾脏不能很好的浓缩尿液。夜尿也常在有心力衰竭、肝衰竭和糖尿病的人发生，这些人并没有尿路疾病。引起夜尿的少数原因是因为尿流的流出梗阻导致的膀胱返流结果。在老年男性最常见的原因是前列腺肥大。
尿床(遗尿)在出生的2～3年是正常的，以后仍常发生，则表明可能有问题。如下尿路的肌肉和神经延迟成熟，尿道感染或狭窄；膀胱的神经控制失调(神经原性膀胱)等，常常是遗传问题，偶尔是心理性问题(见第257节)。
当排尿开始就不畅，并且需要用力排尿，尿液细弱成滴，以及排尿终末尿液成滴常是尿道梗阻的症状。在男性最常见的原因是前列腺肥大，较少因尿道狭窄引起。在男孩出现类似的症状很可能意味着其出生时就伴有异常的尿道狭窄或异常狭窄的尿道口。在妇女也可能有这种异常狭窄的开口。
不能控制排尿(尿失禁)，可以由很多情况造成。当妇女咳嗽、大笑、奔跑或者举起重物时尿液溢出，是因为存在膀胱疝(膀胱疝突出到阴道)。膀胱疝通常是因妇女分娩时，骨盆肌的牵张和变薄或者在绝经后雌激素水平减少发生改变所引起的。来自于膀胱的尿流梗阻，则可因每一次膀胱内压超过了梗阻的力量而导致尿失禁。尽管在这种情况下，膀胱不能完全排空。
尿液中有气体通过是很少见的症状，常常表明在尿路和肠道之间有不正常的连接(瘘管)。瘘管可能是憩室炎、其他类型肠炎、脓肿或癌的并发症。膀胱和阴道之间的瘘管也可能引起气体溢出进入尿液。偶尔，尿液中的细菌也可产生气体。
正常情况下，成人每天排出约2000ml的尿，肾脏疾病时则可以多种方式损害肾脏浓缩尿液的能力。在这种情况下，每天尿液的排出可以超过2500ml。极其大量的尿液一般是对高血糖浓缩的一种反应，或者由于垂体分泌抗利尿激素导致浓缩降低(尿崩症)(见第144节)，或是因为肾脏缺少对抗利尿激素的反应(肾性尿崩症)而产生大量的尿液(见第126节)。
由于肾脏疾病或一侧输尿管、膀胱或尿道的梗阻，都可能突然地使每日尿量减少到1000ml。一日的排尿量长期少于500ml导致代谢废物在血中蓄积(氮质血症)。这种低排尿量可能意味着有急性肾功能衰竭或有严重的慢性肾脏疾病。
稀释尿几乎无色，浓缩尿为深黄色。食物色素可以使尿呈红色，而药物可使尿呈各种色泽：褐色、黑色、蓝色、绿色或红色。除药物和食物引起尿的颜色外，凡尿液不呈黄色都属不正常。褐色尿可能含有降解的血红蛋白(红细胞中携带氧的蛋白)或肌蛋白。尿液含有血紫质症(血卟啉症)引起的色素可使尿呈红色，黑素瘤使尿呈黑色。混浊尿提示尿路感染有脓存在，或有尿酸盐、磷酸盐结晶。尿沉淀显微镜检查和尿液化学分析常能鉴别尿颜色异常的原因。
根据尿中含有多少红细胞和其存留时间的长短以及尿的酸度，含有血的尿(血尿)的色泽，可从红色到褐色。尿液中的血细胞太少而不能使尿显红色可通过化学测试或显微镜检测得。无痛性血尿可由膀胱癌或肾癌引起。虽然这些癌长期存在，通常引起的出血是间歇性的，但这种出血可以自发性停止。其他原因的血尿包括肾小球肾炎，肾结石、肾囊肿、镰状细胞病和肾盂积水。
肾脏疾病引起的疼痛常在腰部背面和侧面感受到。偶尔疼痛放射到腹部正中。对疼痛敏感覆盖肾脏表面被膜(肾包膜)的牵伸大概是疼痛的原因而且肾包膜的牵张可以发生在任何使肾脏组织肿胀的情况下。此时如对肾脏加压，肾脏常常触痛。
当肾结石进入输尿管时会引起剧烈疼痛。输尿管收缩对进入的结石发生反应，引起腰背部下方剧烈疼痛并放射至腹股沟。一旦结石进入膀胱疼痛就停止。
膀胱疼痛最常见的原因是细菌感染。排尿期常感到耻骨上方和尿道口不适。尿流阻塞引起耻骨上方疼痛。不过缓慢发生的阻塞可使膀胱无痛性扩大。
前列腺癌和前列腺肥大通常是无痛性的，但前列腺发炎(前列腺炎)能引起肛门和生殖器之间区域隐约不适或胀满感。另一方面，睾丸疾病通常引起严重的疼痛而且可在患侧直接感觉到。
偶尔，男人可射出血性精液。其原因未被发现。精液在长期性节制后或频繁的性交和突然中断的性交后可以呈血性。有凝血因子紊乱引起过多出血的男性也可以有血性精液。一些男性有反复发作，而另一些人仅有一次。虽然精液中见到血令人困扰，但是这种紊乱通常并不严重。一些泌尿学家推荐在按摩前列腺后服用四环素，但治疗有无价值还不清楚。
诊断方法
在对可疑性肾脏或尿道疾病进行物理检查时，医生应尽力触摸肾脏。正常情况，肾脏不能扪及，但是肿大的肾脏或肾脏肿瘤可被查到。肿大的膀胱也常能被扪到。医生对男性进行直肠检查以触摸前列腺是否肥大。对妇女进行阴道检查可以提供膀胱和尿道的情况。
对肾脏和尿路疾病诊断的其他方法包括尿液分析，反映肾脏功能的血液测试，影像检查和组织细胞标本检查。
清洁尿标本的采集
1.清洗男性阴茎头或妇女的尿道口
2.弃去开始的几滴尿，使之冲洗尿道
3.重新排尿，用无菌杯采集尿液标本
尿液分析
尿常规分析包括检测蛋白、糖和酮的化学分析和检查红细胞、白细胞的显微镜检法。在实验室中运用的那些简单便宜的测试方法也能检测和衡量尿中各种物质的水平。这些试验使用一种薄的可浸透且能与尿中各种物质发生反应改变其颜色的塑料片(测试片)。这种测试片被常规地用于尿液分析中。
尿液中的蛋白质(尿蛋白)通常能用测试片迅速检测出来，但是有时候也需要比较复杂的技术。根据其原因蛋白质可以在尿中持续或间断出现。蛋白尿通常是肾脏疾病的一个标记，但是尿蛋白也可在正常情况时剧烈运动后出现如马拉松长跑。也可发生在少见的、无害的称为直立性蛋白尿的遗传形式中，出现这种蛋白尿的人，躺下或睡眠时，尿液中的蛋白质会消失，但直立一会儿后尿中又出现蛋白。
尿中的葡萄糖(糖尿)使用测试片能准确地检测出来。糖尿最常见的原因是糖尿病。如果血糖水平正常后，尿糖仍持续出现，则肾脏可能有问题。
尿中的酮(酮尿)也能用测试片检出。机体分解脂肪时形成酮体。饥饿、未被控制的糖尿病及偶然地酒精中毒都能使尿中产生酮体。
尿中的血(血尿)通过测试片或在显微镜下都可被检测出。有时尿中含有大量的血，使尿呈红色或棕色，肉眼即可见到。
尿中的亚硝酸盐(亚硝酸盐尿)也可由测试片检出。当细菌存在时亚硝酸盐水平增高，因而可用于细菌感染的快速诊断试验。
尿中的白细胞酯酶(某些白细胞中发现的一种酶)能用测试片测出。白细胞酯酶是细菌感染引起炎症的最常见的一种征像。当尿液被高度浓缩或含有葡萄糖、胆盐、利福平类的抗菌药物和大量维生素C时，这种试验可呈假阴性。
尿酸度也由测试片测量。某些食物可以增加尿液的酸度。
尿液浓度(渗透压，比重)是诊断肾功能异常的重要指标。医生可以分析任意一份尿标本或者做肾脏对尿液浓缩能力的试验。在上述的一种试验中，受试人应在12～14小时内不饮水或其他液体。在另一测试中，给受试人注射抗利尿激素。然后，测量尿的浓缩能力。正常情况下，两种试验都将测得尿液被高度浓缩。不过，在某些肾脏疾病时，尿液被异常稀释。
正常状态时，尿液中可含有少量从尿道内脱落的细胞和其他碎屑。一个患有尿路疾病的人其尿液经离心和沉淀后，在沉淀物内有较多的细胞。在显微镜下检查这些沉淀，能够提供有关疾病的信息。
实验室内做细菌生长的尿培养试验能诊断出尿路感染。尿培养需要一份来自于膀胱的未污染的尿标本，该标本必须通过清洁留尿方法获得。其他方法包括用经尿道进入膀胱的导管或用针通过腹壁插入膀胱内(耻骨联合上针吸术)。
肾脏功能测定
通过对血液或尿液标本的分析能对肾脏功能作出评估。肾脏滤过率可通过对血清肌酐的测定进行评价。尽管许多其他因素能改变尿素氮(ＢＵＮ)的水平，但尿素氮水平也能提示肾脏功能的好坏。肌酐清除率是一种较为准确的试验，通过血标本，采用与年龄、体重、性别相关的血清肌酐水平公式获得，并检测准确采集的24小时尿液标本。
影像学诊断
腹部X线片能显示出肾脏的位置和大小，但超声波扫描能更好的达到这一目的。
静脉尿路造影是用于显示肾脏和下尿路的一种X线技术。能在X线片上见到的造影剂(一种不透X线有助于放射性对比的物质)是通过静脉内给予的。通常不到5分钟，造影剂就可集中在肾脏。接着可摄X线片。它显示出肾脏的图像和造影剂通过输尿管进入膀胱的通道。静脉造影对肾功能差的病人无效，因肾脏不能聚集造影剂。
因X线检查注入造影剂后突然发生肾衰竭副作用的病例不到1/200。这种肾衰竭的原因还不清楚，但对于老年人、或先前有肾功能不全、糖尿病、脱水和多发性骨髓瘤的人危险性是较高的。对有高危因素的人必须作X线造影检查时，医生必须确信该病人造影前预先已由静脉给予了液体。医生为尽可能减少这种危害而使用小剂量的造影剂。有时也变更检测方式，例如使用电子计算机体层摄影(CT)。
膀胱造影是通过静脉造影得到膀胱的部分X线影像。不过，经尿道注入造影剂的逆行膀胱造影常常可提供有关膀胱和尿道的更多情况。可在排尿前、排尿中和排尿后摄X线片。
逆行尿路造影通过直接插入尿道的膀胱镜或导管注入类似于静脉造影使用的造影剂。在静脉尿路造影不成功时，逆行尿路造影技术能提供很良好的膀胱、尿路和肾脏下部影像。逆行尿路造影也有助于对尿路梗阻的研究或对静脉造影剂过敏人的评估。其缺点是有引起感染的危险和需要麻醉。
超声波扫描是运用声波产生出解剖结构图像。这种技术简单、无痛和安全。由于超声波扫描具有即使是肾脏功能差时仍可得到一个好的图像的额外优点，它被用于对肾脏、输尿管和膀胱的研究。超声波扫描也能间接提供有关肾脏功能情况。医生使用超声波扫描通过测量膀胱容积的变化测量20周以上胎儿尿的产生率。这种资料有助于医生确定胎儿肾脏功能状况。对于新生儿，超声波扫描是研究其腹部肿块、尿路感染和可疑泌尿系统先天缺陷的最好方式，因为其操作过程轻柔而且结果高度准确。
超声波扫描是估计肾脏大小、诊断肾脏畸形、肾脏出血很好的方法。超声波扫描还用于为肾活检确定最佳位置。对不能使用造影剂的晚期肾衰竭病人或不能耐受这类药物的人，超声波扫描是最好的诊断方法。
膀胱充盈能在超声波扫描中清晰看见。虽然超声波扫描可以判定膀胱肿瘤，但是CT更为可靠。
CT虽然较超声波扫描和静脉尿路造影昂贵，但具有一些优点。由于CT能从含有液体的组织中鉴别出实体结构，所以在评估肾脏肿瘤的类型和范围或使正常输尿管变形的其他肿块是最有用的方法。静脉注入造影剂能获得更多的信息。CT也有助于确定肾脏肿瘤扩散到何处。在做CT时，将空气和造影剂的混合物泵进膀胱能清晰的显示出膀胱肿瘤的周界。
将造影剂注入动脉内的血管造影，在所有肾脏影像诊断中最具有侵害性而且只为某些特殊情况下使用，例如，医生必须评估肾脏血供状况时。在许多医院里，惯用的血管造影正在被螺旋CT技术所代替。该技术仅需使用极少量的造影剂就可增强计算机产生的影像。血管造影的并发症包括对所注射动脉和邻近器官的损伤，对造影剂的反应和出血。
静脉造影是静脉注射造影剂后的X线影像。其并发症少而且在注射区域通常仅有少许的造影剂和血液漏出。但可能出现对造影剂的过敏反应。
磁共振成像(MRI)能够提供利用其他技术不能获得的有关肾脏肿块的信息。例如，MRI产生的三维图像可以确定肿瘤的形状。肾脏实体性肿块的形状不同于空洞(囊肿)，而囊液的影像有助于医生区别出血和感染。另外，MRI能对肾脏周围的血管和结构产生极好的图像，因此可以作出各类诊断。然而，对肾脏内钙盐沉积和结石显示不清晰而以使用CT观察为好。
组织和细胞标本
为使医生确立诊断和观察治疗过程，可以进行肾脏活体组织检查，即取出一小块肾脏组织标本并放在显微镜下检查。经皮针刺活检常能部分估计肾衰竭，而对移植肾进行活检能观察到排斥反应征像。肾脏活检时，受检人俯卧，并在背部肾脏上方的皮肤和肌肉注入局部麻醉剂。插入活检针并取出为显微镜检用的肾脏组织。而对移植肾的活检，则将活检针直接穿入腹壁。使用超声波扫描有助于导引穿刺针到位。
尿液中细胞的显微镜检查(尿细胞学)对诊断尿路癌症是有用的。对有高危因素患癌的人如吸烟者，石油化学工人和有无痛性血尿的人，使用尿液细胞学检查能筛查癌细胞。对已行膀胱或肾脏肿瘤摘除的人，此种检查可用于随访的评估。由于其他疾病如炎症的影响，可使尿细胞学检查结果呈假阳性，实际上提示没有癌存在；也可能由于癌症分化高，细胞表现比较正常，不能提示癌的存在，其结果可呈假阴性。