ヘアピンが濃い尿をつくる―Henleのループと対向流増幅系のしくみ

ネフロンの各部位の機能のうち、尿を血漿より濃くする（高張尿をつくる）しくみを担う構造を問う問題である。 尿の濃縮には2つの要素が必要である。 ①腎髄質の間質を高浸透圧にしておくこと：Henleのループが対向流増幅系（countercurrent multiplier）として働き、皮質の約300 mOsm/kgH2Oから髄質最深部（乳頭部）の約1,200 mOsm/kgH2Oまでの浸透圧勾配をつくる。ここに集合管から再吸収された尿素が加わり、勾配が強化される（尿素再循環）。直血管は対向流交換系として、この勾配を血流で洗い流さないように保つ。 ②集合管の水透過性を調節すること：下垂体後葉から分泌される抗利尿ホルモン（ADH、バソプレシン）がV2受容体に作用すると、集合管主細胞の管腔側にアクアポリン2が組み込まれ、高浸透圧の髄質間質へ水が再吸収されて尿が濃縮される。 このうち、浸透圧勾配を形成する構造、すなわち尿濃縮のための構造として中心的なのがHenleのループである。他の選択肢は、濾過（糸球体）、等張性の大量再吸収（近位尿細管）、レニン分泌による血圧・体液量調節（傍糸球体装置）、糸球体の支持と調節（メサンギウム細胞）を担う構造である。

ネフロン各部位の主な機能

・糸球体：血漿の限外濾過（原尿の生成） ・近位尿細管：Na+・水の約2/3、ブドウ糖・アミノ酸のほぼ全量、HCO3-の大部分を等張性に再吸収 ・Henleのループ：対向流増幅系による髄質浸透圧勾配の形成。下行脚は水透過性が高く、上行脚は水不透過でNaClを再吸収（太い上行脚のNKCC2） ・遠位尿細管：Na+-Cl-共輸送体（NCC、サイアザイド系利尿薬の標的）によるNaCl再吸収。水の透過性が低いため管腔液はさらに希釈される（希釈セグメント） ・集合管：アルドステロンによるNa+再吸収とK+分泌、ADHによる水再吸収（アクアポリン2）、間在細胞による酸塩基調節

尿の濃縮と希釈

・尿浸透圧の範囲：おおよそ50〜1,200 mOsm/kgH2O ・ADHが多い（脱水時）：集合管で水が再吸収され、濃縮尿（尿量減少） ・ADHが少ない（飲水過剰時）：集合管の水透過性が低く、希釈尿（尿量増加） ・直血管：髄質を流れる血管が同じくヘアピン状に走行し、対向流交換系として浸透圧勾配の散逸を防ぐ ・尿素：内髄質集合管から再吸収されて髄質間質の浸透圧の約半分を担う

尿濃縮障害を来す病態

・中枢性尿崩症（ADH分泌不足）、腎性尿崩症（V2受容体・アクアポリン2の異常、高Ca血症、低K血症、リチウム内服など） ・ループ利尿薬の使用、髄質を障害する疾患（間質性腎炎、鎌状赤血球症など）、慢性腎臓病による髄質構造の破綻