体液量、ナトリウム、カリウムバランスの腎調節

腎臓の最も重要な機能は、体内の水分量（循環血液量、細胞外液、細胞内液）を一定に保ち、ナトリウム、カリウム、その他の電解質の恒常性を維持することです。本章では、腎臓が2つの重要な電解質であるナトリウムとカリウムのバランスを調節する役割について説明します。

人体において、水は体重の45～75%を占めています。水は細胞内と細胞外という二つの主要な水分空間に分布しており、細胞膜によって互いに隔てられています。細胞内液は体内の水分総量の約60%を占めています。細胞外液は、血漿、間質（間質液とリンパ液）、骨、軟骨組織に分布しており、細胞外液（尿、消化管液、脳脊髄液など）もその代表です。細胞外液の体積比は、細胞外液総量の約半分を占めています。

細胞外液の主な陽イオンはナトリウム、主な陰イオンは塩素と重炭酸イオンです。細胞内液の主な陽イオンはカリウム、主な陰イオンは無機および有機のリン酸とタンパク質です。

腎臓によるナトリウムバランスと体液量の調節

通常、血漿および組織間液中のナトリウム濃度は136～145 mmol/Lです。血液中のナトリウム濃度が145 mmol/Lを超えると高ナトリウム血症と呼ばれ、血液中の電解質濃度が160 mmol/L付近になると緊急事態とみなされます。血液中のナトリウム濃度が135 mmol/Lを下回ると低ナトリウム血症と呼ばれます。115 mmol/Lを下回ると生命に危険が及びます。細胞内液中のナトリウム含有量は細胞外液のわずか10%であり、細胞内液中の塩化物と重炭酸塩の濃度は低いです。血漿、組織間液、細胞内液の浸透圧濃度に差はありません。

ウクライナの健康な人の1日の食塩（塩化ナトリウム）摂取量は約160～170mmol/日です。このうち165mmolは尿中に、約5mmolは便中に排泄されます。

ナトリウムバランスは腎臓によって調節されています。ネフロンにおけるナトリウム輸送には、糸球体濾過と尿細管における電解質再吸収が含まれます。ナトリウムは糸球体で完全に濾過されます。濾過されたナトリウムの約70%は近位尿細管で再吸収されます。さらに、ヘンレ係蹄の下行細管、上行細管、遠位直尿細管で電解質の再吸収が起こり、腎間質における浸透圧勾配の形成に重要な役割を果たします。遠位尿細管と皮質集合管では、ナトリウムと塩化物の再吸収が同時に起こります。このプロセスに必要なエネルギーは、Na ⁺、K ⁺ -ATPaseによって供給されます。

ナトリウムバランスの調節は、体液量の調節と密接に関連しています。したがって、体内の食塩摂取量が急増すると、尿による排泄量が増加しますが、安定状態は3〜5日後にのみ確立されます。初期には、体内の電解質保持である正のナトリウムバランスがあります。これは、細胞外液の量の増加、その保持、および体重の増加によって特徴付けられます。その後、細胞外液の量の増加に応じて、ナトリウム排泄が増加し、ナトリウムバランスが回復します。したがって、食塩の摂取量が急激に減少すると、逆の効果が起こります。ナトリウム排泄は約3日以内に減少します。この短いナトリウムバランスの負の期間中、体内の総水分量、そしてそれに応じて体重が減少します。したがって、生理学的条件下では、細胞外液の量の増加に応じてナトリウム利尿が発達し、その減少に応じてナトリウム保持が発達します。病的な状態では、細胞外液の量と腎臓によるナトリウムの排泄との関係が崩れ、臨床的には浮腫の発生や脱水状態として現れます。

腎臓が体内のナトリウム濃度、ひいては水分量を一定に調節するメカニズムは複雑かつ多面的です。尿中へのナトリウム排泄量は、糸球体で濾過されるナトリウム量と再吸収されるナトリウム量の差によって決まります。

血液中のナトリウム濃度は通常はほとんど変化しない値であるため、ナトリウムの腎排泄の調節はSCFと電解質再吸収の調節の観点から考えられます。

糸球体濾過率は、通常、ナトリウム排泄を制御する第一因子と定義されます。しかし、臨床観察と実験データからわかるように、腎臓の濾過機能に著しい変化（慢性腎不全に至るまで）があっても、原則として体内のナトリウムバランスは崩れません。水電解質障害の決定因子である糸球体濾過率の低下は、急性腎炎症候群、急性腎不全の乏尿期、ネフローゼ症候群の浮腫増大期などでは稀にしか検出されません。また、急性循環障害（急性心不全、心原性ショック）や急性失血後にも観察されます。

尿細管再吸収

これはナトリウムバランスを調節する主な要因です。このプロセスは、アルドステロンをはじめとするホルモン、そして近位尿細管領域に作用する物理的因子と腎臓内血流の再分配によって制御されます。

アルドステロン

ナトリウムバランスを調節する因子の中で、このホルモンは最も重要であり、ナトリウム排泄を制御する第2の因子として特徴付けられます。アルドステロンの主な生理作用は、細胞外液量の調節とカリウム恒常性の調節です。細胞外液量は、アルドステロンがナトリウム輸送に作用することで間接的に調節されます。このホルモンは主に皮質集合管と遠位ネフロンの特定の部分に作用し、複雑な細胞内変換を介してナトリウムの再吸収を促進し、尿細管腔へのカリウム排泄を増加させます。臨床観察は、アルドステロンがナトリウム恒常性の調節において重要な役割を果たすことを裏付けています。例えば、副腎機能不全患者では顕著なナトリウム利尿作用が検出されます。細胞外液量が少ない患者ではアルドステロン分泌が積極的に刺激され、逆に血液量過多症ではアルドステロン分泌が減少します。

「第三の要因」

ナトリウムバランスを調節する他の因子は、「第三因子」という総称で総称されます。これらには、ホルモン因子（心房性ナトリウム利尿ホルモン、カテコラミン、キニン、プロスタグランジン）、尿細管壁を介して作用する物理的因子（腎毛細血管の静水圧および膠質浸透圧）、そして血行動態因子（髄質腎血流の増加、腎内血流の再分配）が含まれます。

心房性ナトリウム利尿ペプチドは利尿作用を促進し、尿中へのナトリウム、塩素、カリウムの排泄を増加させます。このホルモンのナトリウム利尿作用のメカニズムは複雑です。ナトリウム利尿の発現における主要な役割は、糸球体濾過量および濾過率の増加、ホルモンの尿細管への直接作用、そして主に皮質集合管におけるナトリウム再吸収の減少にあります。また、このホルモンによるアルドステロン産生の阻害も、ナトリウム利尿の発現において重要な役割を果たしています。

ナトリウム排泄の調節におけるカテコールアミンの役割は、末梢毛細血管のスターリング力への影響と腎臓血行動態の変化に関連しています。

キニンおよびプロスタグランジンのナトリウム利尿作用は、血管拡張作用、腎内血流の再分配、および腎髄質における浸透圧勾配の変化と関連している。また、キニンおよびプロスタグランジンがネフロンの遠位部および近位尿細管におけるナトリウム輸送に直接影響を及ぼす可能性も否定できない。

ナトリウム排泄に影響を与える物理的要因の中で、近位尿細管領域の毛細血管壁を通して作用するスターリング力が重要な役割を果たします。尿細管周囲毛細血管における膠質浸透圧の低下および/または静水圧の上昇は、ナトリウム再吸収の減少とナトリウム利尿の増加を伴い、その逆もまた同様です。つまり、毛細血管における膠質浸透圧の上昇に伴い、近位ネフロンにおけるナトリウム再吸収が増加します。糸球体輸出細動脈における膠質浸透圧の低下は、NSを含む低タンパク血症および細胞外液量が多い状態で検出され、これが近位ナトリウム再吸収の減少を説明しています。高アルブミン含有量の溶液による尿細管周囲毛細血管の灌流による膠質浸透圧の上昇は、ナトリウム再吸収の正常化につながります。

腎血流の再分配

この因子がナトリウム排泄調節機構においてどのような役割を果たしているかは未だ不明であり、解明が必要です。おそらく、水塩バランスの調節にはわずかな影響しか及ぼさないと考えられます。

このように、腎臓は複雑なメカニズムを通じて水とナトリウムの恒常性を維持しています。その中で主導的な役割を果たすのは、腎臓と副腎のホルモン系です。これらのメカニズムは、体内のナトリウム濃度を高い効率で維持することを保証します。体内の水と電解質のバランスの乱れは、その調節システムに破綻が生じると発生し、腎外原因や腎障害に関連する可能性があります。

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