体液調節器官は腎臓が中心ですが、皮膚や肺もその役割を担っています。 皮膚の汗腺からは水分と電解質が失われ、皮膚表面の保湿と冷却に役立ち、肺からは粘液分泌の形で、また水蒸気の蒸発によって少量の水分が排出されます。
腎臓。 体温調節の主な臓器
図1. 腎臓は血液をろ過して尿をつくり、膀胱にためてから尿道から排泄される。 (credit: modification of work by NCI)
図1に示される腎臓は、腹腔内の肝臓のすぐ下と後方に位置する一対の豆粒状の構造物である。 副腎はそれぞれの腎臓の上に乗っており、副腎上腺とも呼ばれる。 腎臓は血液をろ過し、浄化する働きがあります。 人体のすべての血液は、1日に何度も腎臓でろ過されます。この臓器は、この機能を果たすために、肺から吸収される酸素のほぼ25パーセントを使い果たします。 酸素のおかげで、腎臓の細胞は好気性呼吸によってATPという化学エネルギーを効率よく作り出せるのです。 腎臓から出る濾液は尿と呼ばれる。
腎臓の構造
腎臓は、図2に示すように、外見上、3つの層で囲まれている。 一番外側は腎筋膜と呼ばれる丈夫な結合組織層である。 2層目は腎周囲脂肪包と呼ばれる層で、腎臓を固定する働きがある。 3層目、最内層は腎被膜である。 腎臓の内部には、外側の皮質、中央の髄質、腎臓のへりと呼ばれる部分の腎盂の3つの領域があります。 腎盂は豆粒状の凹んだ部分で、血管や神経が腎臓に出入りし、尿管の出口にもなっている。 腎皮質は、腎臓の機能単位であるネフロンが存在するため、粒状である。 髄質は腎錐体（じんすいたい）と呼ばれる複数の錐体組織の塊で構成されている。 腎錐体と腎錐体の間には腎柱と呼ばれる空間があり、ここを血管が通っている。 腎盂の先端は、腎乳頭と呼ばれ、腎盂の方を向いている。 腎錐体は1つの腎臓に平均8つある。 腎錐体とそれに隣接する皮質部を合わせて腎葉と呼ぶ。 腎盂は、腎臓の外側で尿管に通じている。 腎臓の内側では、腎盂は大弯と呼ばれる2〜3本の枝に分岐し、さらに小弯に分岐している。 尿管は尿を運ぶ管で、腎臓から出て膀胱に流れ込む。
図2. 腎臓の内部構造を示す。 (出典：NCIによる著作の改変)
練習問題
腎臓に関する次の記述のうち誤っているものはどれか？
- 腎盂は尿管に排出される。
- 腎錐体は髄質にある。
- 皮質は被膜を覆っている
- ネフロンは腎皮質にある
腎臓は血液をろ過するので、血管のネットワークはその構造および機能の重要な構成要素である。 腎臓に供給する動脈、静脈、神経は、腎臓の上部にある腎臓門から出入りしている。 腎臓への血液供給は、大動脈から腎動脈への分岐に始まり、腎静脈から下大静脈に合流することで終了します。 腎動脈は、腎臓に入るといくつかの分枝動脈に分かれる。 各分節動脈はさらにいくつかの葉間動脈に分かれ、腎柱に入り、腎葉に栄養を供給する。 葉間動脈は、腎皮質と髄質の接合部で分岐し、弧状動脈を形成する。 弓状の動脈は髄質のピラミッドの底面に沿って弧を描いている。 皮質放射状動脈は、その名の通り、円弧状動脈から放射状に伸びている。 皮質放射状動脈は多数の求心性細動脈に分岐し、ネフロンに供給する毛細血管に入り、ネフロンに供給する。 腎臓の機能的な単位はネフロンであり、図3に示されている。 各腎臓は100万個以上のネフロンからなり、腎皮質上に点在しているため、矢状に切断すると粒状に見える。 腎皮質の奥にある皮質ネフロン（85％）と、腎髄質に近い腎皮質にある柔細胞ネフロン（15％）の2種類がある。 ネフロンは、腎小体、尿細管、皮質橈骨動脈に由来する毛細血管網の3つの部分から構成されている（
Figure 3. ネフロンは腎臓の機能単位である。 糸球体と尿細管は腎皮質に、集合管は髄質のピラミッドにある。 (出典：NIDDKによる著作の改変)
練習問題
ネフロンに関する次の記述のうち、誤っているものはどれか？
- 集合管は遠位混成管に排出される。
- ボーマン嚢は糸球体を包んでいる。
- ヘンレのループは近位尿細管と遠位尿細管の間にある。
Renal Corpuscle
腎皮質にある腎小体は、糸球体と呼ばれる毛細血管のネットワークとそれを囲むカプセル（カップ状の部屋）から構成されており、糸球体またはボウマン嚢と呼ばれる。
腎尿細管
腎尿細管は糸球体から出ている長く複雑な構造で、機能により3つの部分に分けられる。 第一の部分は糸球体に近いことから近位尿細管（PCT）と呼ばれ、腎皮質内にとどまる。 第二の部分は、腎髄質を通るループ（下行と上行）を形成していることから、ヘンレ環、またはネフリックループと呼ばれている。 腎尿細管の第三の部分は遠位凸尿管（DCT）と呼ばれ、この部分も腎皮質に限定されている。 DCTはネフロンの最後の部分であり、髄質のピラミッドに並ぶ集合管に接続し、内容物を排出する。
ネフロン内の毛細血管網
腎動脈から出た毛細血管網は、ネフロンに濾過すべき血液を供給している。 糸球体に入る枝は求心性細動脈と呼ばれます。 糸球体から出る枝は遠心性細動脈と呼ばれる。 糸球体内の毛細血管のネットワークは、糸球体毛細血管床と呼ばれます。 糸球体から出た遠心性細動脈は、尿細管周囲の毛細血管網を形成し、尿細管の一部を取り囲み、相互作用している。 皮質ネフロンでは、尿細管周囲毛細血管網はPCTとDCTを取り囲んでいる。
図4. ネフロンの図。
ネフロン（図4に見られる）の各部分は、老廃物をろ過し、恒常的なバランスを維持するために異なる機能を果たしている。 (1) 糸球体は、小さな溶質を圧力によって血液から押し出す。 (2) 近位輸液管は、イオン、水、栄養を濾液から間質液に再吸収し、毒素や薬物を間質液から濾液に積極的に輸送する。 また、近位尿細管は、アンモニア（NH3）を選択的に濾液中に分泌し、H+と反応してNH4+を形成することにより、血液のpHを調節する。 濾液が酸性であるほど、アンモニアは多く分泌される。 (3）ヘンレ下行ループにはアクアポリンを含む細胞が並んでおり、濾液から間質液に水を通す。 (4）ヘンレ上行ループの細い部分では、Na+とCl-イオンが間質液に拡散している。 太い部分では、同じイオンが間質液に積極的に輸送される。 塩分は失われるが水は失われないので、濾液は辺縁部を上るにつれて希薄になる。 (5) 遠位尿細管では、K+とH+イオンが選択的に濾液中に分泌され、Na+、Cl-、HCO3-イオンが再吸収されて血液中のpHと電解質平衡が保たれる。 (6）集合管は濾液中の溶質と水分を再吸収し、希薄な尿を形成する。 (出典：NIDDKによる作業の改変)
糸球体ろ過
糸球体ろ過は、高血圧と求心性細動脈の特殊な膜により溶質の大部分をろ過する。 糸球体の血圧は、全身の血圧に影響する因子とは無関係に維持されている。 糸球体毛細血管網の内皮細胞間の「漏れ」接続は、溶質を容易に通過させる。 タンパク質のような高分子を除く、糸球体毛細血管内のすべての溶質は、受動拡散によって通過する。 濾過のこの段階では、エネルギーは必要ない。 糸球体濾過量（GFR）とは、腎臓が1分間に形成する糸球体濾過液の体積である。 GFRは複数のメカニズムによって制御されており、腎機能の重要な指標である。
尿細管再吸収と分泌
尿細管のPCT部において再吸収が行われる。 ほとんどすべての栄養素が再吸収され、これは受動的または能動的な輸送によって行われる。 水といくつかの主要な電解質の再吸収は調節されており、ホルモンの影響を受けることがある。 ナトリウム（Na+）は最も豊富なイオンであり、そのほとんどは能動輸送によって再吸収され、その後、管周囲毛細管に輸送される。 Na+は尿細管から活発に輸送されるため、浸透圧を均等にするために水もそれに追随します。 また、PCTにはアクアポリン（水チャネル）が存在するため、水は独立して毛細血管周囲に再吸収される。 これは、尿細管周囲毛細血管の血圧が低く、浸透圧が高いために起こる現象である。 しかし、すべての溶質には輸送の最大値があり、過剰分は再吸収されない。
ヘンレループでは、膜の透過性が変化する。 下行辺は水に対して透過性があり、溶質に対しては透過性がない。上行辺はその逆である。 さらに、ヘンレのループはもともと塩分濃度の高い腎髄質に侵入しているため、腎尿細管から水を吸収して濾液を濃縮する傾向がある。 髄質の奥に行くほど浸透圧勾配は大きくなる。 ヘンレのループの2つの側面は図5に示すように相反する機能を果たすため、向流増圧器として機能する。 図5：ヘンレループの周囲にある直腸絨毛が向流交換器として機能している（2003年）
Figure 5. ヘンレのループ（図5参照）は、エネルギーを使って濃度勾配を作る向流増幅器として働く。 下行辺は水透過性である。 水は濾液から間質液に流れるので、腎髄質に下降するにつれて辺縁内部の浸透圧が上昇する。 底部では、浸透圧は間質液よりループ内の方が高くなる。 このため、濾液が上行肢に入ると、Na+とCl-イオンが細胞膜に存在するイオンチャネルを通って出てくる。 さらに上行すると、Na+は濾液の外に活発に輸送され、Cl-がそれに続く。 オスモル濃度はミリオスモル／リットル（mOsm/L）の単位で示される＜2003＞＜3560＞＜1203＞練習問題＜1075＞＜6866＞ループ利尿薬は高血圧の治療に用いられることのある薬である。 これらの薬剤は、ヘンレループの上行肢によるNa+イオンとCl-イオンの再吸収を阻害する。 副作用として、排尿量が増加します。 その理由は何だと思いますか？
濾液がDCTに達するまでに、尿と溶質はほとんど再吸収されている。 もし体がさらに水を必要とするならば、この時点ですべての水を再吸収することができる。 さらなる再吸収は、後のセクションで述べるホルモンによってコントロールされる。 老廃物の排泄は、再吸収の不足と尿細管分泌の組み合わせによって起こる。 代謝廃棄物、尿素、尿酸、ある種の薬物などの好ましくない生成物は尿細管分泌によって排泄されます。 尿細管分泌の大部分はDCTで起こるが、一部は集合管の初期で起こる。 腎臓はまた、過剰なH+イオンを分泌することによって酸塩基平衡を保っている。
腎尿細管の一部は近位および遠位と名付けられるが、十字架上の腎臓の作用では、尿細管は互いに接近して配置され、糸球体に接触している。 このため、異なる種類の細胞間で化学伝達物質の交換が行われる。 例えば、ヘンレループのDCT上行肢には黄斑変性症と呼ばれる細胞の塊があり、この細胞は柔毛細管細胞と呼ばれる求心性細動脈の細胞と接触している。 この黄斑と糸球体細胞は、共に糸球体複合体 (JGC) を形成している。 JGCは、レニンという酵素とエリスロポエチンというホルモンを分泌する内分泌器官である。 ホルモンが血液量、血圧、電解質バランスの変動によりDCTの黄斑腺腫細胞をトリガーすると、これらの細胞は直ちに問題を求心性および遠心性細動脈の毛細血管に伝え、細動脈は収縮または緩和して腎臓の糸球体ろ過速度を変化させることができる。
腎臓専門医
腎臓専門医は、腎不全（糖尿病など）や腎臓病（高血圧など）に起因する腎臓の病気を研究し、扱います。 血圧、血液量、電解質バランスの変化も腎臓専門医の管轄です。
腎臓専門医は通常、患者を紹介する他の医師と協力したり、特定の診断や治療計画について相談したりしています。 また、「痒いところに手が届く」「痒いところに手が届く」「痒いところに手が届く」「痒いところに手が届く」「痒いところに手が届く」「痒いところに手が届く」「痒いところに手が届く」「痒いところに手が届く」「痒いところに手が届く」……などなど。 腎臓内科医になるためには、医学部の後、内科の認定医になるための追加的なトレーニングが必要です。
要約：腎臓と体液調節器官
腎臓は哺乳類の主要な体液調節器官で、血液をろ過し体液の浸透圧を300 mOsmに維持する機能を担っています。
腎臓に血液を送り込む血管は、それぞれ大動脈と下大静脈から生じ、合流する。 腎動脈は大動脈から分岐して腎臓に入り、さらに分節動脈、葉間動脈、弧状動脈、皮質放射動脈に分かれる。
ネフロンは腎臓の機能単位で、活発に血液をろ過して尿を生成している。 ネフロンは腎小体、腎尿細管からなる。 皮質ネフロンは腎皮質に、柔毛ネフロンは腎髄質近くの腎皮質に存在する。 ネフロンは、2組の血管や腎臓の組織液と水や溶質をろ過し交換する。
尿の形成には、糸球体で起こる糸球体ろ過、腎尿細管で起こる尿細管再吸収、同じく腎尿細管で起こる尿細管分泌の3ステップがある