Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Edition

1. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.

2. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
30 腎によるカリウム,カルシウム,
リン酸,マグネシウムの調節;
血液量と細胞外液量を制御するための腎臓メカニズムの統合

3. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
正常値 約4.2mEq/L
±0.3mEq/L以上の増減は,希
体内のKの98%以上が細胞内に存在し,ECFにあるのは
わずか2%に過ぎない
 例,70kgの成人
ICF 約28L(BWの40%)
ECF 約14L(BWの20%)
細胞内のK 約3920mEq,細胞外のK 約59mEq
1回の食事で摂取されるKは,多くて50mEq
1日の摂取量は,50~200mEq/日
 摂取したKを,速やかに取り除かないと致命的な高K血症となる.
 ECFからのわずかなK喪失は,迅速かつ適切な代償反応がなけれ
ば,重篤な低K血症を来す.
ECFのK濃度調節

4. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
通常のK+の出入りと体内分布

5. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
K+ 40mEq(野菜や果物などK+に富んだ食事1
回に含まれる量)が,14LのECFに留まると,K+は
約2.9mEq/L上昇する.
摂取されたK+は,腎が余剰分を排泄するまで,
速やかに細胞内に移動する.
食間でも,ECFのK+を腎が排泄する分を,細胞
内から放出するので,ECFのK+濃度はほとんど
一定.
体内のK+分布の調節

6. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
K+を細胞内に移動させる因子
(細胞外K+減少)
K+を細胞外に移動させる因子
(細胞外K+増加)
Insulin Insulin欠乏(糖尿病)
Aldosterone Aldosterone欠乏
(Addison病)
β-アドレナリン 刺激薬 Β-アドレナリン 阻害薬
Alkalosis Acidosis
細胞融解
過激な運動
細胞外液浸透圧上昇
細胞内外のK+の分布に影響する因子

7. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
Na-K ATPaseを刺激して,K+を細胞内に移送.
食後のK+細胞内取り込み増加の点で重要
insulin不足のDM患者では,食後のK+上昇が,
健常者より大きい.
insulin注射により,高K血症は補正される.
insulin

8. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
K+摂取の増加が,aldosterone分泌を刺激
→K+の細胞内取り込みを増加
aldosterone過剰(Conn症候群)
→低K+血症
aldosterone欠乏(Addison病)
→高K+血症
aldosterone

9. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
カテコラミン,殊にエピネフリン分泌増加は,β2-ア
ドレナリン作動性受容体を刺激してK+を細胞
外から,細胞内へ移動.
β-アドレナリン受容体阻害薬 (propranolol
など)による高血圧治療は，K+を細胞外へ移
動させ,高K+血症傾向にする.
β-アドレナリン作動性受容体

10. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
代謝性アシドーシスは,ECFのK+濃度を上昇
←細胞内から逸脱するのが一因
代謝性アルカローシスは,ECFのK+濃度を減少
pHが,K+濃度に影響している機序は,完全には
解明されていないが,
H+濃度の上昇→Na+-K+ ATPaseポンプの活性
を減弱し,K+の細胞内取り込みが
減少しECFのK+濃度が上昇
H+濃度の低下→上と逆の機序で低K+血症に.
酸ｰ塩基 異常

11. 04 Transport of Substances through Cell Membranes
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
Na-Kポンプの基本構造
O.Yamaguchi
分子量10万の大きな球状の輸送蛋白αsubunitと,分子量5.5万の小さい
βsubunitとの複合体.後者の働きは不明.
α subunit
β subunit

12. 04 Transport of Substances through Cell Membranes
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
Na-Kポンプの基本構造
O.Yamaguchi
1,細胞内に突き出た部分に,3個のNa+を結合する3部分がある
2,細胞の外側に,K+の結合部位が2個ある.
3,内側のNa+結合部位の近傍に,ATPase活性を持つ.
α subunit
β subunit

13. 04 Transport of Substances through Cell Membranes
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
1. 2個のK+が外側に,3個のNa+が内側に結合
すると,ATPaseが活性化される.
2. ATPaseの活性化によりATPが開裂し,ADP
と高エネルギーリン酸イオン結合を生じる.
3. このエネルギーによって輸送蛋白の化学的,構
造的変化が起こされる.
4. 結果として,3Na+を細胞内に2K+を細胞外に
移動させる.
Na+-K+ ATPase pump
O.Yamaguchi

14. 04 Transport of Substances through Cell Membranes
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
Na+とK+の電気的勾配が高められ,蓄えられ
たエネルギーがATPの加水分解による化学的
エネルギーを上回る場合には,これらのイオンは
濃度を減らし,Na+-K+pumpは,ADPとリン
酸イオンからATPを合成する.
Na+-K+ pumpのリン酸化型は,リン酸イオン
をADPに付与してATPを生じるか,そのエネル
ギーを使用して輸送蛋白の構造を変え,Na+を
排出し,K+を引き込む.
Na+-K+ ATPase pump
O.Yamaguchi

15. 04 Transport of Substances through Cell Membranes
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
Na+とK+の電気化学的勾配ととも
に,ATP,ADP,リン酸イオンの相対的濃度が
Na+-K+ ATPaseの反応方向を決定してい
る.
電気的活性を有する神経細胞などは, 細胞の
エネルギー需要の60-70%をNa+の排出,K+
の引き込みに使用している.
Na+-K+ ATPase pump
O.Yamaguchi

16. 04 Transport of Substances through Cell Membranes
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
1. 細胞内には,外に出られない多数の蛋白質,有機
物質が存在する.
2. これらは,陰性に荷電している.
3. よって多数のK+,Na+などの陽性イオンを引き込
む.
4. 細胞内のこれらの蛋白,有機物質,引き込まれた
イオンが,細胞内への水の滲透を促す.
5. この現象のチェック機構が機能しないと,細胞は
膨張,破裂にいたる.
6. これを予防しているのが,Na+-K+pump
Na+-K+pumpが細胞の大きさを制御
O.Yamaguchi

17. 04 Transport of Substances through Cell Membranes
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
7. Na+-K+pumpは,Na+3個を細胞外へ出す
毎にK+2個を細胞内に移動させる.
8. 膜は,K+と比べNa+の方が遙かに透過させに
くいので,一度細胞外に出たNa+は,そこに留
まる.
9. この過程で,正味1イオンが細胞外にでること
になり,細胞外への水の滲透を促している.
10.何らかの理由で細胞が膨化すると,自動的に
Na+-K+pumpが活性化される.
Na+-K+pumpが細胞の大きさを制御
O.Yamaguchi

18. 04 Transport of Substances through Cell Membranes
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
3個のNa+を細胞外に出す毎に,k+2個を細胞
内に引き込む.
結果として,細胞外が電気的に陽性となり,内
側は陽イオンが一つ減ることから陰性となる.
細胞膜の電位差を作り出している.
この膜電位は,神経や筋繊維が信号を伝搬す
るために必須.
Na+-K+pumpの起電性
O.Yamaguchi

19. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
細胞の破壊により,大量のK+が細胞外に放出
される
おおきな組織破壊が起これば,著明な高K+血
症を招来
重篤な筋肉損傷
赤血球溶血
細胞融解

20. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
労作が持続すると,骨格筋からECFにK+が放
出される.
通常は,軽い高カリウム血症のなるだけ
β-アドレナリン阻害薬で治療されている患者や,イン
スリン欠乏の患者では,激しい運動後に著明な高カ
リウム血症となる.
まれに,運動後の高カリウム血症が,心毒性を来すこ
ともある.
激しい労作

21. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
1. ECFの浸透圧が上昇していると,水が,細胞内
から外へ浸透する.
2. 細胞内が脱水となり,K+濃度が上昇し,K+が
細胞外へ拡散する.
ECFの浸透圧低下は,逆の効果を示す.
ECFの浸透圧が上昇しているとK+は,
細胞内から細胞外へ再分布する.

22. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
1). K+濾過量(GFR×血症K+濃度)
∴756mEq/日(GFR,180L/日/血K+,4.2mEq/L)
この値は,健康人では,GFRが一定に調節され
K+も狭い範囲に保たれているため,一定してい
る.
高度の腎障害では,GFRが低下しているため
に,K+濾過率は低下し,高K+血症となり得る.
2). 尿細管によるK+の再吸収
3). 尿細管からのK+分泌
腎によるK+排泄の概説

23. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
尿細管のK+処理
• 濾過されたK+の約65%は,,近位尿細管
で再吸収される.
• さらに25~30%は,太い上行脚でNa,Clと
能動的に共輸送され再吸収を受ける.
• 近位尿細管,Henleループでは比較的一
定量のK+が再吸収される.
• 一日のK+排泄量の調節は,集合尿細管,
集合管で調節されている.

24. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
遠位尿細管最後部分と皮質集合尿細管の主
細胞が,K+排泄上,最重要部分.
体の需要に応じ て,この部分でK+の吸収,分泌を
行う.
通常,100mEq/日のK+摂取をしている場合,腎は
92mEq/日を排泄(残り9mEq/日は便中).
排泄されるK+の約60mEq/日は,遠位尿細管,集
合尿細管に分泌される.
過剰に摂取されたK+の排泄も,遠位尿細管,集合
尿細管が担う.
遠位尿細管以降のK+分泌が,
日々のK+排泄量を決める

25. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
主細胞によるK+分泌
腎
間質液
主細胞 尿細管
主細胞
BK:”Big”K チャンネル
ENaC:epithelial Na
チャンネル
ROMK:renal outer
medullary K チャンネル
1. Na+-K+
ATPase
pumpが間質
から細胞内へ
K+を取り込み.
このpumpは,
同時にNaを細
胞外に移動さ
せる.

26. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
主細胞によるK+分泌
腎
間質液
主細胞 尿細管
主細胞
BK:”Big”K チャンネル
ENaC:epithelial Na
チャンネル
ROMK:renal outer
medullary K チャンネル
2. ATPase
pumpにより大
量に取り込まれ
たK+が,受動的
拡散によ
り”Big”Kチャ
ンネルとrenal
outer
medullary
K チャンネルと
いうKを素早く
通過させるチャ
ンネルを通して
尿細管腔へ移
動させる.

27. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
1. Na+-K+ ATPase pumpの活性
2. 血管内から尿細管までのK+分泌のための電
気化学的勾配
3. 尿細管腔面のK+に対する透過性
主細胞によるK+分泌を制御している因子

28. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
重篤なK+不足の場合
分泌の代わりに,A型間在細胞によるK+の再吸収
が行われる.
再吸収の機序は,完全には判明していない.
H+-K+ ATPaseが,H+を分泌する代わりにK+を再
吸収している.
この介在細胞のH+-K+ ATPase移送体が潤沢に
存在し,K不足,低K血症などで賦活化されH+分泌
増加,アルカローシスの原因となる.
正常時は,介在細胞によるK再吸収は,大きな働き
をしているわけではない.
間在細胞によるK+の再吸収

29. 28 Renal Tubular Reabsorption and Secretion 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
A型間在細胞によるH+分泌,HCO3
-,K+再吸収
尿細管
管腔
腎
間質液
A型
間在細胞
• Acidosis時
• A型間在細胞は,管腔
側膜にH+-ATPase,
H+-K+-ATPaseを有
し,H+を分泌する代わ
りにHCO3
-,K+を再吸
収する.

30. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
K+が過剰な場合
後期遠位尿細管,集合尿細管にあるB型間在細胞
が活性化され,K+を尿細管腔に分泌する(A型間在
細胞と逆の機能).
基底外側膜にあるH+-K+ ATPase移送体によりB
型間在細胞内に拍出され,Kチャンネルを通って尿
細管腔に拡散する.
間在細胞によるK+の分泌

31. 28 Renal Tubular Reabsorption and Secretion 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
B型間在細胞によるH+再吸収,HCO3
-,K+の分泌
尿細管
管腔
腎
間質
液
B型
間在細胞
• B型間在細胞は,H+-
ATPaseとH+-K+-
ATPaseを基底外側膜に
有する.
Alkalosisの際に
• H+を再吸収すると共に
HCO3
-,K+を分泌する.
• 頂端膜には,Pendrinと
呼ばれるCl--HCO3
-対向
輸送体を有する(A型間
在細胞のCl--HCO3
-輸
送体とは異なる)
• 慢性的なalkalosisの際
にはB型間在細胞が増加
し,acidosisの際はA型が
増加する

32. 28 Renal Tubular Reabsorption and Secretion 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
通常,遠位尿細管,集合尿細管の主細胞によ
るK+分泌で,調節されている.
K+分泌促進
1. ECFのK+の濃度上昇
2. aldosterone上昇
3. 尿細管流量の増加
 K+分泌減少
1. acidosis
K+分泌を調節する主要な因子のまとめ

33. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
ECFのK+濃度上昇がK分泌を刺激
Aldosteroneの影響
Aldosteroneの影響
細胞外液のK+濃度
の影響
細胞外液のK+濃度
の影響
血漿Aldosterone(×正常)
血漿Aldosterone(×正常)
細胞外液K+濃度
(mEq/L)
細胞外液K+濃度
(mEq/L)
尿中K
+
排泄量
(×正常)
尿中K
+
排泄量
(×正常)
Aldosteroneの影響
細胞外液のK+濃度
の影響
血漿Aldosterone(×正常)
細胞外液K+濃度
(mEq/L)
尿中K
+
排泄量
(×正常)
• ECFのK+濃度が上
昇すると,尿中K+排
泄量が増加.
• ECFのK+濃度が約
4.1meq/L(正常
をわずかに下回る
値)を超えると顕著

34. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
1. Na+-K+ ATPaseポンプを刺激,基底外側膜か
らのK+取り込みを増加. 結果として,細胞内の
K+が増加し,尿細管への拡散を促進.
2. ECFのK+濃度上昇から,細胞内との濃度勾
配が生じ,細胞内から基底外側膜を通した逆
漏洩を減らす.
3. K+摂取量増加は,K+チャンネル合成を刺激し,
細胞質から尿細管腔への輸送を容易にする.
4. K+の濃度上昇がaldosterone分泌を刺激し,
さらにK+分泌を刺激.
K+濃度上昇が,K+分泌を増す機序

35. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
aldosteroneが,後期遠位尿細管,集合管の
主細胞によるNa+再吸収を活性化.
Na+-K+ ATPaseポンプによりNa+を基底外側膜か
ら間質に,同時にK+を細胞内に汲み入れる.
aldosteroneが,尿細管腔側の膜のK+チャン
ネルの数を増し,K+の透過性を向上する
aldosteroneが,K+分泌を刺激

36. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
aldosteroneが,K+排泄を強力に刺激
Aldosteroneの影響
細胞外液のK+濃度
の影響
血漿Aldosterone(×正常)
細胞外液K+濃度
(mEq/L)
尿中K
+
排泄量
(×正常)

37. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
血清K濃度と血漿aldosterone
血清カリウム濃度(mEq/L)
おおよその血漿aldosterone濃度
(ng/100mL
血漿量)
• aldosterone
分泌は,ECFのK+
濃度に強く制御さ
れている.
• K濃度が約
3mEq/L増加す
る
と,aldosterone
濃度はほぼ0から
60ng/100mLに
まで,ほとんど正常
の10倍まで増加
する.

38. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
aldosteroneによるK+濃度調節
feedback機構
濃度
排泄
Aldosterone
濃度
排泄
摂取
1. 血漿K+濃度が
上昇すると,Ald.
の分泌を刺激.
2. 血漿Ald.の増
加は,腎による
K+排泄を著増.
3.4.K+排泄の増
加は,ECFのK+
濃度を減少し,
正常化する.

39. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
K+摂取↑と排泄↑
摂取量
血漿K+
濃度
K+分泌皮質
集合尿細管
排泄量

40. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
aldosterone分泌欠損(Addison病)
腎のK+分泌を障害
ECFのK+を異常に上昇
aldosteroneの過剰分泌
(primary aldosteronism)
腎のK+分泌を異常に増加
低K+血症
aldosteroneは,腎のK+分泌を刺激することに
加えて,細胞のK+取り込みも増す.
Ald. feedback系の阻害は,K+調節を障害

41. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
K+摂取量増減と血症K+濃度
カリウム摂取量(mEq/日)
カリウム摂取量(mEq/日)
血漿カリウム濃度
(mEq/L)
血漿カリウム濃度
(mEq/L)
正常
正常
Aldosterone系
ブロック
Aldosterone系
ブロック
カリウム摂取量(mEq/日)
血漿カリウム濃度
(mEq/L)
正常
Aldosterone系
ブロック
犬の実験
正常犬
K+摂取量を7倍に増や
しても,血漿K+の変化は
4.2から4.3mEq/Lに留
まる.
Ald.系ブロック犬
副腎摘出後, ald.を固
定速度で点滴. 同様に
K+摂取を増加すると,血
漿K+は3.8から4.7
mEq/Lにまで増加.
Young DB: Quantitative
analysis of aldosterone’s role
in potassium regulation. Am J
Physiol 255:F811, 1988.

42. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
遠位尿細管流量の増加がK+排泄を増す
多カリウム食
正常カリウム食
少カリウム食
尿細管流量(mL/分)
カリウム分泌量
(pmol/分)
ラットの摘出標本による実験
• 尿細管流量とK+排
泄の関係,K+摂取
量の影響.
• カリウム摂取量が多
いと,尿細管流量増
加によるK+排泄量
増加の影響が大きく
なる.
Malnic G, et. al: Flow
dependence of K+ secretion in
cortical distal tubes of the rat.
Am J Physiol 256:F932, 1989.

43. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
1. 尿細管内にK+が分泌されると,尿細管内のK+
濃度が上昇し,尿細管細胞膜を介した拡散の駆
動力が低下. 尿細管流量が増すと,分泌された
K+は,持続的に尿細管内を洗い流され,尿細管内
のK+濃度の上昇を最小化するため正味のK+分
泌量が増加.
2. 尿細管流量が多いと,尿細管側の細胞膜にあ
る高伝導のBKチャンネル(“Big”Kチャンネル)の
数が増加する.正常では,BKチャンネルは静止して
いるが,流量の増加により活性化するため,膜を介
したKの伝導性が増す.
流量が多いと,K+排泄が増す理由

44. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
高Na摂取
aldosterone分泌減少
K+分泌減少
尿細管流量増加
K+分泌増加
両方の作用が,相殺してK+排泄量の変化を抑制
低Na摂取
aldosterone分泌増加と尿細管流量減少の影響
が相殺して,K+排泄量の変化を抑制
Na摂取,Ald.,尿細管流量,K+排泄

45. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
Na摂取量増加とK+排泄量の変化
Na+摂取量
↓近位尿細管
Na+再吸収量
遠位尿細
管流量
K+分泌
皮質集合管
K+分泌量
不変

46. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
急性アシドーシス
 Na+-K+ ATPase ポンプの活性を減弱
細胞内K+濃度の減少
– 尿細管腔への受動的拡散を減少
 尿細管腔側の細胞膜のKチャンネルの数を減らす可能性
アシドーシスの遷延(数日間を超える)は,K+の尿排泄を
増加
 近位尿細管のNaCl,水の再吸収抑制
遠位の尿量を増加するため,K+の分泌を増加
Na+-K+ ATPaseポンプ減弱作用によるK+排泄減少効果
に優先
急性アシドーシスはK+排泄を減じ,慢性アシドーシス
は,K+排泄を増す.
急性アシドーシスはK+排泄減少

47. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
有史以来殆どの時代は,現代の食事と比して,
低Na,高K食だった.
現代でも,ブラジル北部のアマゾン地域にすむ
Yanomamo族のように,孤立していて工業化を経
験していない集団では,Na摂取10-20mmol/日,K
摂取200mmol/日といった例が存在する.
果物,野菜を多く含み,加工食品を含まない食事を
摂取しているため.
このタイプの食事を摂取している人は,加齢に伴う
血圧の上昇,心血管疾患を経験しない.
高K,低Na食の有効性

48. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Yanomamo族
主な食物は、動物の肉、
魚、昆虫、キャッサバなど
調味料としての塩が存在
せず、極端に摂取する塩
分が少ない
もっとも低血圧な部族とし
て有名
（最高血圧100mmHg前
後、最低血圧60mmHg）
加齢にともなう血圧上昇
もみられない
訳注;Wikipedia

49. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
工業化が進み,加工食品の消費量が増加
Na含量が高く,K含量の低い食品
殆どの先進国では,K摂取量平均30-70mmol/日,Na
摂取量平均140ｰ180mmol/日.
高Na,低K食が,高血圧,心血管疾患と腎臓疾患
のリスクを高める.
高K食は,高Na食の悪影響から保護し,血圧を呈
か,脳卒中,冠動脈疾患,腎臓病のリスクを減少.
高K食と,低Na食とを組み合わせると,さらに有効.
高K,低Na食の有効性

50. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
ガイドラインの推奨する摂取量
NaCl 約65-100mmol/日
(Na1.5-2.3g/日,NaCl 3.8-5.8g/日)
K 120mmol/日
(4.7g/日)
高K,低Na食の有効性

51. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
腎のカルシウム排泄とECFのカル
シウム濃度の調節

52. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
2.4mEq/L±数%以内
低カルシウム血症
神経,筋の興奮性上昇
→低カルシウム性テタニー
骨格筋の痙性収縮
高カルシウム血症
神経筋の興奮性減弱
心不整脈
Ca2+の正常値

53. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
血漿中の全カルシウム(5mEq/L)の約50%は,イオ
ン化の形式で存在
イオン化Caが,細胞膜での生物学的活性を有する.
血漿蛋白と結合(≒40%)
pHの変化が,蛋白との結合に影響
アシドーシス→蛋白結合↓
アルカローシス→蛋白結合↑
– アルカローシスの患者は低Ca性テタニーになり易い.
リン酸イオンやクエン酸イオンなどの陰イオンと化学
的に結合(≒10%)
Caの形態

54. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
Na,Clなどと異なり便中への排泄が多い.
通常の摂取量:約1000mg/日
便中に約900mg/日排泄
Caは,腸管で分泌される為,摂取量を超える量が排
泄されることもありうる.
消化管のCa吸収,分泌に影響する調節機構が,Ca
の恒常性に重要.
Caの摂取と排泄

55. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
体内のCaの殆ど(99%)は,骨に貯蔵
0.1%がECF
1.0%がICF,細胞内小器官
Parathyroid hormone(PTH)が骨のCa吸収,
放出を調節
ECFのCa濃度が正常以下に低下すると,副甲状
腺の細胞膜上にあるCa感知受容体(calcium-
sensing receptors,CSRs)の活性が低下して
PTHの分泌を促進.PTHが,骨からのCa放出を促
す.
Ca濃度が上昇した場合は,逆に作用.
Caの体内分布

56. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
Caの再吸収上,もっとも重要
1. 骨からのCa放出を刺激
2. 消化管からのCa再吸収を増すvitamin D
の活性化を刺激
3. 腎尿細管からのCa再吸収を増加
parathyroid hormone,PTH

57. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
Ca2+低下の代償反応
ビタミンD3
活性化
消化管Ca2+
再吸収
腎臓Ca2+
再吸収
骨からの
Ca2+放出

58. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
腎で濾過,再吸収されるが分泌はされない.
腎Ca排泄量=Ca濾過量-Ca再吸収量
約50%がCa2+,蛋白と結合しているCaが40%,リン
酸などの陰イオンと化学的に結合しているCaが
10%
糸球体で濾過されるのは,全血漿中Caの約50%
正常では,濾過されたCaの99%は,尿細管で再吸収.
濾過されたCaの約65%は,近位尿細管で再吸収.
同25-30%は,Henleループで再吸収
同4-9%は,遠位,集合尿細管で再吸収.
この再吸収分布は,Naの場合と同様
排泄されるCaは,わずか約1%のみ.
腎のCa排泄の調節

59. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
殆どが傍細胞経路
約20%が経細胞経路
1. 電気化学的勾配に沿って,尿細管腔から細胞内へ
拡散. 細胞内は,尿細管腔に比べて陰性に荷電
していることも一因.
2. Ca2+-ATPaseポンプとNa+-Ca2+対向移送体によ
り,尿細管細胞の基底外側膜から間質に移動.
近位尿細管におけるCa2+の再吸収

60. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
近位尿細管における傍細胞,経細胞経路の
Ca2+再吸収機構
腎
間質液
尿細管
腔
近位尿細管細胞

61. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
Henleループの再吸収は,太い上行脚に限定
約50%は,受動的拡散による傍細胞経路
約50%は,PTHに刺激される経細胞経路
遠位尿細管の再吸収は,ほぼ完全に細胞膜を介
した能動輸送による.
Caチャンネルを介した拡散による細胞内流入
Ca2+-ATPaseポンプとNa+-Ca2+対向移送体による基
底外側膜から間質への移動.
PTHの刺激を受ける.
いずれの区分も,Vit.D(calcitriol),calcitoninに
より再吸収が刺激される.
Henleループ,遠位尿細管における
Ca2+再吸収

62. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
PTHによる調節
PTHの増加
→太い上行脚,遠位尿細管の再吸収を刺激
→Ca2+の尿排泄を減少
 PTHの減少
→再吸収減少,尿排泄増加
 ECFのCa2+濃度
 増加→CSRsを刺激して,太い上行脚の再吸収を抑制
 減少→CSRsの活性を減じ,太い上行脚の再吸収を増加
尿細管のCa2+再吸収調節

63. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
近位尿細管のCa2+再吸収
Na,水の再吸収と同方向
PTHの影響を受けない
ECF量が増加,あるいは血圧上昇時,Na+,水の再
吸収が減少し,Ca2+の再吸収も減少し,尿中排泄
量が増加.
ECF量の減少,あるいは血圧低下時は,逆.
血漿リン酸イオン濃度
濃度上昇によりPTHを刺激し,Ca2+再吸収増加
濃度低下は,逆に作用.
尿細管のCa2+再吸収調節

64. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
水素イオン濃度
代謝性アルカローシス→Ca2+再吸収刺激
代謝性アシドーシス →Ca2+再吸収抑制
いずれも,遠位尿細管の再吸収の変化による.
尿細管のCa2+再吸収調節

65. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
↓カルシウム排泄 ↑カルシウム排泄
↑パラサイロイドホルモン ↓パラサイロイドホルモン
↓細胞外液量 ↑細胞外液量
↓血圧 ↑血圧
↑血漿燐酸塩濃度 ↓血漿燐酸塩濃度
代謝性アルカローシス 代謝性アシドーシス
1,25-Vitamin D3
Ca2+排泄に影響する因子

66. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
リン酸塩排泄の調節

67. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
尿細管のリン酸塩の最大再吸収能力
0.1mmol/分
糸球体濾過液内のリン酸塩が,これ以下の場合は,基
本的に全量が再吸収される.
これを超える量(overflow)は,尿中に排泄される.
ECFのリン酸塩濃度が約0.8mM/Lの域値を超える
と,GFRが125mL/分と仮定して,尿細管のリン酸塩負
荷量が約0.1mmol/分となるため,尿中にあふれ出す.
人は,乳製品,肉などから大量のリンを摂取しているため,
通常リン酸塩の濃度は約1mM/L以上に維持されてい
るため,リン酸塩は持続的に尿中に排泄されている.
overflow機構

68. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
近位尿細管 濾過液内の75-80%を再吸収
Na-リン酸塩共輸送体を介した経細胞経路で細胞
内に入り,おそらく対向輸送機構で陰イオンと交換で
基底外側膜から間質へ移動.
遠位尿細管 約10%
Henleループ,集合尿細管,集合管はごく少量
尿中に約10%が排泄.
再吸収部位の分布

69. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
低リン食は,最大再吸収量を増加して,尿にあふ
れるリン酸塩を減少する.
PTHの役割
1. 骨の吸収により大量のリン酸塩をECFに放出.
2. 頂端膜にある豊富なNa-リン酸塩共輸送体を減
少し,再吸収を減少,尿中への排泄を増加.
再吸収量の変化

70. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
リン酸塩排泄に影響する因子
↓リン酸塩排泄量 ↑リン酸塩排泄量
↓リン酸塩摂取量 ↑リン酸塩摂取量
1,25-Vitamin D3 副甲状腺ホルモン
代謝性アルカローシス 代謝性アシドーシス
甲状腺ホルモン 高血圧

71. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
Mgの腎排泄と
細胞外Mg2+濃度の調節

72. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
血漿内全Mgは,約1.8mEq/L
半分以上が,血漿蛋白質と結合
freeのイオン化したMg2+は,わずか約0.8mEq/L
正常な摂取量:約250-300mg/日
消化管から吸収されるのは,この半量.
平衡を維持するため,腎は125-150mg/日の
Mgを排泄する必要がある.
正常では,糸球体濾過されたMgの10-15%を尿に
排泄
マグネシウムの平衡

73. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
Mgは,多くの生化学的過程で関与
多くの酵素の活性化
濃度を,厳密に調節する必要がある.
Mg過剰:腎排泄を増量
Mg欠乏:腎排泄を殆どゼロにまで減少
尿細管再吸収により調節
近位尿細管:濾過量の約25%を再吸収
Henleループ:同 約65%を再吸収
遠位尿細管,集合尿細管:同 <5%
再吸収を調節するメカニズムは不明
マグネシウム排泄の調節

74. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
Mg排泄に影響する因子
↓Mg排泄 ↑Mg排泄
↓細胞外液Mg2+濃度 ↑細胞外液Mg2+濃度
↓細胞外液Ca2+濃度 ↑細胞外液Ca2+濃度
↑副甲状腺ホルモン ↓副甲状腺ホルモン
↓細胞外液量 ↑細胞外液量
代謝性アルカローシス 代謝性アシドーシス
• Ca2+の排泄に影響するいくつかの因子が,Ma2+排泄にも同様に
影響している点に注意.

75. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
細胞外液を調節するための
腎機構の統合

76. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
腎機能を,大きく変える障害が存在しても,Naの摂取と
排泄のバランスは数日以内に回復.
腎機能の障害が重篤でない場合
 腎臓による補正だけで,ECF量や全身の補正は最小限に留
まる.
腎機能の障害が重篤な場合
 腎による代償が破綻して,全身の補正が動員され,血圧,内
分泌,交感神経系の変化を来す.
 これらの補正は,犠牲も大きく,全身を傷害する可能性もある.
腎障害→血圧上昇→Na排泄維持
→血管損傷,心損傷,他の臓器障害
定状状態では,Naの摂取と排泄は平衡

77. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
排泄量=糸球体濾過量-尿細管再吸収量
糸球体濾過量: 約180L/日
尿細管再吸収量: 178.5L/日
尿量: 1.5L/日
濾過量,再吸収量のわずかな変化が尿量に大きく影響
 GFRと再吸収量は,並行して正確に調節され,水,
電解質の摂取量に見合う量が排泄されてる.
Na+の排泄調節

78. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
血管拡張により,GFRが上昇(薬剤,高熱など)した場合
 NaClの濾過量が増加
腎臓の代償機構
1. 糸球体尿細管バランス
glomerulotubular balance
濾過されたNaClを再吸収する量を増加
2. 緻密斑フィードバック
macula densa feedback
遠位尿細管のNaCl量増加に呼応して,求心性細動脈を
収縮しGFRを正常化
再吸収量の異常も,同様のfeedback機構により代償さ
れる.
GFR,再吸収量の変化に対する代償

79. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
これら2つののfeedback mechanismは,いず
れも遠位のNaCl移送を完全に正常化するわけ
ではない.
尿中Na,水の排泄に大きな変化をもたらす可能性
がある.
他のfeedback mechanismが作動する可能性
血圧変化
様々なホルモン
これらにより,Naの摂取量と排泄量のバランスを図る.
GFR,再吸収量の変化に対する代償

80. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
体のNa,水バランスを維持する上で
圧ナトリウム利尿,圧利尿の重要性

81. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
Na排泄に対する血圧の急性,慢性の影響
動脈圧(mmHg)
尿中ナトリウム
or
尿量
(×正常) 慢性
急性
• 血圧が,急性に30-50mmHg上昇すると,尿Na排泄量は2,3倍増加.
• 摘出腎臓でもみとめられるため,交感神経やホルモンとは独立した事象.

82. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
Na排泄に対する血圧の急性,慢性の影響
動脈圧(mmHg)
尿中ナトリウム
or
尿量
(×正常) 慢性
急性
• 血圧が慢性的に上昇すると,圧ナトリウム利尿は著明に促進される.
• 血圧上昇により,renin放出減少,Ang II, aldosterone産生減少
し,Naの再吸収を抑制.

83. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
基本的腎-体液フィードバック機構
非腎性
体液喪失
体血管
抵抗
平均循環
充満圧
液体
摂取
心拍出量
動脈
血圧
静脈
還流
細胞外液量
血液量
血管
容量
細胞外液量の
変化率
動脈圧
腎臓の
排液量
心収縮力

84. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
1. 尿量以上の飲水(+Na)は,一過性の体液貯留
をもたらす.
2. 過剰摂取が続くと,血液量,ECF量が並行して
増加するが,効果的フィードバック機構のため
変動幅は少ない.
3. 血液量の増加から,充満圧が上昇
4. 充満圧の上昇から,静脈還流のための圧勾配
が高まる.
基本的腎-体液フィードバック機構

85. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
5. 静脈還流のための圧勾配上昇から心拍出量
が増加
6. 心拍出量増加から血圧上昇
7. 血圧上昇により,圧利尿がかかり尿量増加.
正常の圧ナトリウム利尿関係が示す急峻さか
ら理解されるように,尿量を数倍増加するのに
必要な血圧上昇は,わずか.
8. 尿量増加が,摂取量と平衡に達し,さらなる体
液貯留を防止.
基本的腎-体液フィードバック機構

86. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
飲水量が正常以下に減少した場合
1. 血液量,ECF量減少,血圧低下傾向.
2. わずかな血圧低下でも,尿量減少は著明.
3. 血圧,血液量,ECF量の変化は最小で,体液バ
ランスが維持
基本的腎-体液フィードバック機構

87. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
水分摂取量と循環血液量
日毎水分摂取量
(水と電解質)(L/日)
血液量(Liters)
死亡
正常範囲
血液量
• 水分摂取量が大きく変化しても,血液
量の変化は,微細.
• 不感蒸泄量も補えないほどの摂取量
減少が起こると,血液量が減少する.

88. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
1. 血液量のわずかな変化が,著明な心拍出量の
変化を来す.
2. 心拍出量のわずかな変化が,著明な血圧の変
化を来す.
3. 血圧のわずかな変化が,著明な尿量変化を来
す.
1~3により,効果的なfeedback controlが行
われる.
摂取量が変化しても,血液量は不変

89. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
1. 血圧低下と同時に,腎における水分貯留をおこ
す神経,内分泌因子が作動する.
2. 他方の並行過程として,RBC,血漿蛋白の再
産生が行われる.
3. もし,RBC量が減少が持続する場合
(erythropoietinや他のRBC産生刺激因子
の不足など),血漿量が差分を埋めて,RBC分
が少なくても血液量全体は,基本的に正常化
する.
出血による失血の場合

90. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
ECF液分布が,間質と血管内とで大きく異なる
状況
間質に液が貯留する状況
1. 毛細血管の静水圧上昇
2. 血漿膠質浸透圧の低下
3. 毛細血管の透過性亢進
4. リンパ管の閉塞
間質と血管系の水の分布

91. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
細胞外液量と血液量の関係
細胞外液量(L)
循環血液量(L)
死亡
正常値
浮腫
飲水増加,尿量減少などで少
量の液が血液に貯留した場合.
約20-30%が血管内に留まり,
血液量を増加させ,残りは間質
に分布する.

92. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
細胞外液量と血液量の関係
細胞外液量(L)
循環血液量(L)
死亡
正常値
浮腫
ECF量が,正常のより30-
50%増加した場合,増加分の
殆どは間質に移動し,血管内に
留まる分は僅か.

93. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
細胞外液量と血液量の関係
細胞外液量(L)
循環血液量(L)
死亡
正常値
浮腫
間質圧が陰圧から,陽圧に上
昇すると,間質はより含水性が
上昇し,それほどの圧上昇を伴
わないまま大量の水分が,間質
に貯留する. 浮腫に対する安
全機構である間質の圧上昇が
失われる.

94. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
正常では,過剰水分の貯留槽.
10-30Lまで容量を増加.
浮腫の原因となり得る.
循環の溢水の安全弁としての機能
肺水腫,心不全などを予防
間質腔

95. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
腎-体液 フィードバック機構の
効率を高める
神経,内分泌的要素

96. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
腎臓は,広範な交感神経支配を受けている
交感神経活動の変化は,Na,水の排泄および細胞
外液量の調節を変化させる可能性がある.
出血
1. 肺,胸部の低圧領域の圧低下
2. 交感神経系の反射活性化
3. 腎交感神経活動増加
I. 腎細動脈の収縮.GFR減少
II. 塩,水の尿細管再吸収増加
III. renin放出,Ang II,aldosterone形成増加に
よるさらなる再吸収増加
動脈圧受容体,低圧伸展受容体反射

97. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
腎臓は,広範な交感神経支配を受けている
交感神経活動の変化は,Na,水の排泄および細胞
外液量の調節を変化させる可能性がある.
大出血
1. 頸動脈洞,大動脈弓の圧受容器の伸展低下
2. 交感神経系のさらなる緊張
いずれの反射も,血液量の急速な回復に重要
腎交感神経系の反射抑制
大量の塩分,水分摂取後の,過剰な水分除去に
寄与
動脈圧受容体,低圧伸展受容体反射

98. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
Na排泄の最強の制御物質が,angiotensin II.
Na摂取量とAng II産生は,相反関係で,Naバラン
スに維持に貢献.
Na摂取量↑→renin分泌↓,AngII形成↓
AngII↓→Na,水の再吸収↓,排泄↑
ECF量増加,動脈圧上昇を最小限に抑制
Na摂取量↓→AngII形成↑
水,Naの保持
ECF量減少,血圧低下を抑制
Angiotensin IIの役割

99. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
Na排泄に対する血圧の急性,慢性の影響
動脈圧(mmHg)
尿中ナトリウム
or
尿量
(×正常) 慢性
急性
• 血圧が慢性的に上昇すると,圧ナトリウム利尿は著明に促進される.
• 血圧上昇により,renin放出減少,Ang II, aldosterone産生減少
し,Naの再吸収を抑制.

100. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
Ang IIの多寡と圧Na利尿
Angiotensinブロック
正常
Angiotensin II高値
動脈圧(mmHg)
ナトリウム摂取量,排泄量
(×正常)
• AngIIが正常だと,圧ナトリウム利尿曲線は,急峻.
• Naの摂取量が10倍に増加しても,動脈圧の上昇はわずか数mmHgに留まる.

101. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
Ang IIの多寡と圧Na利尿
Angiotensinブロック
正常
Angiotensin II高値
動脈圧(mmHg)
ナトリウム摂取量,排泄量
(×正常)
• HTの患者のようにAngIIが高値だと,曲線はそこまで急峻ではない
• Naの摂取量が10倍に増加すると,血圧は50mmHgまで上昇しないとバランス
できない.

102. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
Ang IIの多寡と圧Na利尿
Angiotensinブロック
正常
Angiotensin II高値
動脈圧(mmHg)
ナトリウム摂取量,排泄量
(×正常)
• ACE阻害薬やARBを使用すると,曲線はより低い血圧にシフトする.
• 正常Na排泄レベルが,より低い血圧で維持できることを示す.
• HT患者において,慢性的な降圧作用効果があることを示す.
(ACE阻害薬,ARB薬)

103. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
Ang IIは,生体最強のNa,水貯留ホルモンだが,,
心不全や腎不全が無い限り,Ang IIの増減
は,ECF量,血液量にそれほど影響しない.
 Ang IIが著増した場合(renin分泌腫瘍など)
1. Na,水の貯留
2. ECF量が若干増加
3. 血圧上昇により,Na,水の排泄増加
4. 高い血圧レベルで,NaのIN/OUTバランス確立
 Ang IIがACE阻害薬,ARB薬などでブロックされた場
合
 逆の経過から,血圧低下がNa,水の排泄低下を相殺.
Ang II過剰でも,ECFの増加は限定的

104. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
 集合尿細管,集合管でのNa+,水の再吸収増加,K+の尿中排
泄増加
 Na平衡調節に関しては,Ang II と強く関連.
 Na摂取量減量
1. Ang II増加が,aldosterone分泌を刺激
2. Na排泄量を減少
3. Na平衡を維持
 Na摂取量増加
1. aldosterone産生抑制
2. 尿細管再吸収減少
3. より多量のNaを排泄
 Na摂取量の変化に対して,aldosterone産生量を調節し,
圧ナトリウム利尿機構をを促進してNa平衡を保持
Aldosteroneの役割

105. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
副腎腫瘍(Conn症候群)
aldosteroneを過剰生産
Na再吸収増加,尿排泄減少は一過性.
1. 1-3日後,ECF量が約10-15%増加
2. 血圧上昇により,Na,水の貯留が解消.
圧ナトリウム利尿,圧利尿が解消の主因.
慢性的aldosterone分泌過多

106. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
副腎不全(Addison病)
Na,水の排泄量が過剰
ECF量減少
血圧低下
患者が,大量の塩と水を摂取しないと,脱水が重篤
化
aldosterone分泌不全

107. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
少量の濃縮された尿を産生する上で重要.
脱水時に,殊に重要
1. 血漿ADH濃度が上昇
2. 水の再吸収増加
3. ECF量の減少,血圧低下を最小化
24-48時間の脱水では,ECF量,血圧低下はわずか.
ADHの作用を阻害する薬剤を使用すると,同じ期
間の脱水でも,相当量のECF量,血圧が低下.
ECF量が,過剰な場合はADHレベルが低下し
て,水の再吸収が減少.
抗利尿ホルモンの役割

108. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
ADHの持続投与
1. 水の貯留
2. 10-15%のECF増量
3. 血圧上昇から,圧利尿が作動して過剰な水が排泄.
4. 圧Na利尿から,ECFのNaが喪失.
5. 数日後,血液量,ECF量が,5-10%以内で増加.
6. 動脈圧が10mmHg以内で上昇.
 inappropriate ADH syndrome,SIADHでも
同様.
 ECFが希釈され,圧Na利尿でNaが排泄されるこ
とから,著名な低Na+血症をきたす.
ADHの過剰と低Na血症

109. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
視索上核 supraoptic nucleiの破壊による
ADH分泌能力の喪失
尿量が,正常の5-10倍に増加
十分な量の飲水で,代償.
自由に水を飲めない場合,血液量低下,血圧低下
をきたす.
ADH欠乏

110. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
atrial natriuretic peptide(ANP)
心房の筋繊維から放出
放出のきっかけは,血液量増加による心房の伸展
腎に作用して
GFRを軽度に増加
renin分泌を減少
 Ang II産生を減少
集合管におけるNa再吸収を減少
水,塩の排泄を増加し,過剰な血液量の正常化に寄
与.
心房性ナトリウム利尿ペプチドの役割

111. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
atrial natriuretic peptide(ANP)
ANPレベルの調節により,血液量の変化を最小化
ANPの過剰,欠損,いずれも血液量の過大な変化
には至らない.
血圧の変化による圧Na利尿により克服される.
例:ANPの多量な投与
1,塩,水の尿中排泄量を増加
2,血圧をわずかに低下
3,尿量が減少し,24時間以内に正常化
ANPは,持続的に投与されていても血液量の変
化は最小.
心房性ナトリウム利尿ペプチドの役割

112. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
Na摂取量の変化に対する
統合的反応

113. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
Na摂取後,一過性にECF量が増加し,その後
Na排泄量が増加する.
1. 低圧受容体の活性化.
右房,肺血管の伸展受容体が発端.シグナルが脳幹に
至り,交感神経系の活動を抑制し,尿細管のNa再吸
収を減少.
水,塩の摂取量が増加した当初数時間ないし初日において
は,最も重要な機構
2. Ang II,aldosterone産生抑制.
血圧上昇,ECF量拡大による. Ang IIとaldosterone
によるNa再吸収増加効果を排除
高Na食は,抗Na利尿系を抑制し,
Na利尿系を活性化

114. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
Na摂取後,一過性にECF量が増加し,その後Na
排泄量が増加する.
3. ナトリウム利尿系,ANPを刺激.
さらなるNa排泄増加に貢献.ナトリウム利尿系の活性化と
Na-水貯留系の抑制の複合効果が,Na排泄を増加
4. わずかな血圧上昇
ECF量増加により,圧ナトリウム利尿を介してNaの排泄量
を増加.
 各システムが,正常に機能していれば高Na食が数
日続いても,測定可能な血圧上昇は認めない.
 高Na食が,数ヶ月から数年に至ると,腎機能圧窩
からNa排泄効率が低下し,高い血圧を要する.
高Na食は,抗Na利尿系を抑制し,
Na利尿系を活性化

115. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
血液量,細胞外液量が
大きく増加する原因

116. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
うっ血性心不全
循環血液量 15-20%増加
ECF量 200%以上増加
1. 心拍出量低下
2. 血圧低下
3. 複数の貯留システムを活性化
renin-angiotensin-aldosterone系
交感神経系
4. 低血圧自体が,腎での塩と水を貯留
心疾患によるECF,血液量の増加

117. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
うっ血性心不全
重篤でなければ,血液量増加により心拍出量,血圧
が正常化し,Na排泄量も正常量に増加.
ECF,血液量の増加により,心拍出量も保たれてる.
より重篤な心不全の場合,正常な尿量を回復する
まで血圧が上がらない可能性がある.
腎は,水分を貯留し続け,最終的には肺水腫で亡く
なる.
心筋梗塞,弁膜疾患,先天性心疾患では血液
量の増加が重要な代償機転で,心拍出量,血
圧を正常化している.
心疾患によるECF,血液量の増加

118. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
血管容量の増加
1. 当初,充満圧を低下.
2. 心拍出量低下,血圧低下.
3. 血圧低下から,腎臓は,容量増加分を満たすまで
塩と水を貯留.
 妊娠
 子宮,胎盤,その他の大きな臓器の血管容量を
15-20%増加
 下肢の大きな静脈瘤
 1Lの血液容量
血管容量の増加による血液量増加

119. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
細胞外液量が大きく増加しながら
血液量は正常ないし減少している状態

120. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
糸球体の毛細血管の透過性が亢進し,大量の蛋
白を,濾液に漏らす.
30-50g/日の血漿蛋白が尿中に排泄.
血漿蛋白は,正常の1/3以下にまで減少し,血漿膠質浸
透圧を低下.
全身の浮腫を招来し,血漿量は減少.
腎によるNa貯留が複数のメカニズムでおこる.
renin-angiotensin-aldosterone system
交感神経系
腎は,血漿量が正常付近になるまで,貯留を続ける.
大量の塩と水の貯留により,血漿蛋白はさらに希釈され,
より多くの液が間質に漏出する.
ネフローゼ症候群

121. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
肝細胞の破壊により,蛋白合成能が低下し,血漿
蛋白濃度が減少
肝臓の繊維組織の増大により,門脈血流を障害
門脈系の毛細血管圧を上昇
腹腔への液と蛋白の漏出を増大→腹水
腎臓は,血漿量,血圧が正常化するまで塩と水を
再吸収.
症例によっては,血管容量が増大しているために,正常
以上に血漿量が増大.
門脈循環の高い圧が,静脈を大きく拡張し,血管容量が
増大するため.
肝硬変症

122. 30 Renal Regulation of Potassium, Calcium, Phosphate, and Magnesium 14th
O.Yamaguchi
Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 14th Ed.
30 腎によるカリウム,カルシウム,
リン酸,マグネシウムの調節;
血液量と細胞外液量を制御するための腎臓メカニズムの統合