浅谈肾脏病理生理学成因

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　　浅谈肾脏病理生理学成因肾脏是人体的重要生命器官，其结构和功能十分复杂。肾脏的功能主要有下列四个方面：1.泌尿机能肾脏通过生成尿液,排代谢产物,维持水电解质和酸碱平衡,这对保持内环境的相对稳定有极为重要意义。2.内分泌机能目前已知,肾脏分泌的生物活性物质有:肾素、促红素，维生素Ｄ3(1,25-(OH)2D3)、前列腺素(PGA2、PGE2、PGF2α、PGI2),还有一些酶(如激肽释放酶),他们有重要生理功能。3.肾脏代偿储备能力肾功能的基本结构称为肾单位(Nephron).正常人双肾约有200万肾单位。GFR(glomerularfiltrationrate)为125ml/min.切除一侧肾脏,健肾可代偿其功能。但当肾小球滤过率低于正常的25%时,肾脏就不足以维持正常肾功能。肾功能障碍将引起一系列病理过程,乃至死亡。包括肾性水肿,肾性高血压,肾性贫血,肾性骨病和肾衰竭等。本章在简述肾功能障碍的原因和机制的基础上,着重论述急性肾功能衰竭,慢性肾功能竭和尿毒症三个问题。肾功能障碍的原因(一)原发于肾脏本身的疾病1.以肾小球损害为主的疾病:急,慢性肾小球肾炎,肾病综合症。2.以肾小管损害为主的疾病:急性中毒性肾小管坏死3.以肾间质损害为主的疾病:急性间质性肾炎(二)继发于全身性疾病的肾损害1.结缔组织和自身免疫性疾病:全身性红斑狼疮2.循环系统疾病:休克心力衰竭3.感染性疾病:流行性出血热,钩体病4.其他:糖尿病,重金属中毒,药物中毒等.肾功能障碍的发病机制肾功能障碍的机制可归为肾小球功能障碍、肾小管功能障碍和肾的内分泌功能障碍。(一)肾小球功能障碍主要表现为肾小球滤过功能障碍和滤过膜通透性的改变 1、肾小球滤过率下降(GFR)GFR下降将引起少尿,无尿,水电解质紊乱,酸中毒,氮质血症等病理过程.GFR下降的原因是效滤过压的下降.后者见于:①肾毛细血管血压下降:如各种原因引起的肾血流量下降,入球小动脉痉挛(交感神经兴奋,CA增多.AGII增多),肾小A硬化(高血压晚期)　②肾小球囊内压升高:如尿路梗阻,肾盂积水,肾小管阻塞等。③肾小球滤过面积减少：如肾小球广泛破坏（慢性肾炎、慢性肾盂肾炎）；急性肾小球肾炎，由于炎症使毛细血管腔狭窄或闭塞，有功能活动的肾小球数目减少时。GFR下降，出现少尿。2、肾小球滤过膜通透性增高感染,毒素等可损伤肾小球滤过膜,使之通透性增高,引起肾小球性蛋白尿.这是肾小球疾病的重要表现之一.肾小球性蛋白尿的产生机制:①滤过膜通透屏障破坏(permeabilitybarrier):大分子等滤出.②电荷屏障破坏(electrostaticbarrier):主要丢失白蛋白.正常情况下,肾小球滤过膜带有负电荷的糖胺多糖(glycosamino-glycan).它与带负电荷的白蛋白的滤出有静电排斥作用,称为电荷屏障.受破坏时,尿中出现大分子蛋白质(主要为白蛋白,其次是球蛋白.（二）肾小管功能障碍多数肾功能障碍,同时累及肾小球和肾小管,但病因不同,二者损伤程度不同.有些病因,早期以损害肾小管为主,晚期才累及肾小球.许多肾毒物主要损伤近曲小管.使之坏死.某些激素对肾小管功能有重要影响(ADH,醛固酮等).肾小管功能障碍的表现(因病变部位不同而异):1.近曲小管功能障碍近曲小管重吸收功能障碍将引起肾性糖尿,磷酸盐尿,肾小管性蛋白尿,肾小管性酸中毒,氨基酸尿.排泄障碍表现为酚红,对氨马尿酸等泌尿系统造影剂的排泄障碍.近曲小管性酸中毒的产生机制是因为碳酸氢盐重吸收障碍所致.肾小管性蛋白尿的发生机制:正常情况下,分子量小于40KD的物质,如菊糖,肌球蛋白,微球蛋白,辣根过氧化物酶等小分子蛋白,可被肾小球滤出,并在近曲小管重吸收入血,当近曲小管损伤时,将在尿中出现蛋白质.2.髓袢功能障碍主要发生尿的浓缩功能障碍,出现多尿,尿比重低或固定(低渗尿或等渗尿),见于慢性肾盂肾炎引起的肾髓质纤维化.3.远曲小管功能障碍泌氢,泌钾和NH3及重吸收Na+功能障碍,影响尿液酸化和碱储,发生远曲小管性酸中毒. 4.集合管功能障碍集合管有先天性或后天性损害,ADH作用不足以发挥,尿液不能浓缩,表现为多尿,称为肾性尿崩症(renaldiabetesinsipitus).(三)肾脏内分泌功能紊乱1.肾素肾素是一种糖蛋白,分子量42KD,在肾脏的近球细胞合成,贮存和释放.在肝脏灭活,生物半衰期为30-90分钟,分泌和作用:肾素分泌异常参与急性肾功能衰竭发病机制(见后文).交感神经↑,CA↑Ag-I来自肝脏的α-球蛋白(10肽)入球小A牵张感受器↓→肾素─┤致密斑钠量↓│转化酶(肺等)Ag-II(8肽)───────Ag-III(7肽)││收缩血管醛固酮分泌升高血压2.肾激肽释放酶--激肽系统(renalkallikreinkininsystemRKS)激肽(kinin)为一类多肽类组织激素,主要作用是扩血管,降血压,增加毛细血管通透性.以缓激肽(bradykinin)的作用最强.这种作用主要为局部作用.肾脏含有激肽释放酶,它作用于激肽原后生成激肽.肾脏的缓激肽可对抗血管紧张素的作用。RKS功能紊乱与肾性高血压的发生机制有关.3.前列腺素(prostaglandinPG)肾脏是PG合成的活跃场所.主要有PGA2、PGE2、PGF2α,PGI2四种,其中,PGA2和PDE2有强大的降压作用。肾脏受损时PG合成不足与肾性高血压形成有关.这两种PG的主要作用:①扩张血管,降低外周阻力PG---血管平滑肌---cAMP↑--抑制结合Ca++转为游离--抑制收缩②抑制ADH的作用,促进水排泄4.促红素(erythropoietin)促红素是一种多肽类激素,90％来自肾脏(近球小体,肾小球上皮细胞),只有10％来自肾外组织(肝,脾等),促红素有促进造血作用,促红素减少时可出现肾性贫血。5.1,25二羟胆钙化醇(1,25-(OH)2D3)肾脏是体内生成1,25-(OH)2D3的唯一器官(1,25-dihydroxyvitaminD3).1,25-(OH)2D3有三方面作用：①促进小肠对钙磷的吸收②促进骨钙的动员（血钙低时，提高血钙血磷） ③促进肾小管重吸收磷,减少磷的排泄慢性肾功能衰竭时,1,25-(OH)2D3生成减少,可诱发肾性骨病(肾性骨营养不良)维生素D3本身无活性,1,25-(OH)2D3是VitD衍生物中生理作用最强的一种.(肝)1-α-羟化酶VitD25-(OH)D3-------1,25-(OH)2D325-(OH)羟化酶肾近球小管上皮细胞线粒体6、甲状旁腺素PTH是调节血钙水平的重要激素。PTH主要在肾脏灭活。肾功能障碍时，血中PTH升高。PTH生理作用：A、促进远曲小管重吸收钙，抑制近曲小管重吸收磷。B、激活肾脏1-α羟化酶-1,25(OH)2D3---肠钙吸收增多。C、加强破骨细胞活动，促进溶骨作用，动员骨钙。7、胃泌素(gastrin)部分胃泌素在肾脏灭活，肾功能严重障碍时，血中胃泌素升高。促进胃酸分泌。超过一定浓度时，(PH4.0)，胃粘膜易受蛋白酶作用，产生溃疡。第一节急性肾功能不全(acuterenalinsufficiency,ARI)一.概念ARI是指各种原因在短时间内引起肾小球滤过率急剧减少，或肾小管发生变性，坏死而引起的一种严重的急性病理过程，往往出现少尿或无尿,氮质血症,高血钾症,代谢性酸中毒和水中毒等综合征。少数病人尿量并不减少,称为非少尿型急性肾功能不全。二.急性肾功能不全的原因和分类（一）根据发病原因分为肾性,肾前性和肾后性三类肾功能衰竭1肾前性ARI(prerenalfailure)肾前性ARI是指由肾脏血液灌流急剧降低所引起的急性肾不全。起病肾脏无器质性病变。此种肾衰又称为功能性肾衰（functionalrenalfailure）或称为肾前性肾功能不全（肾前性氮质血症(prerenalazotemia)。引起肾前性ARI的原因主要有各类休克，创伤，大出血，急性心衰等。肾前性ARI初期尚无器质性肾损害。但如果抢救不及时,肾缺血持续,将导致器质性ARI. 2肾后性ARI由于尿路梗阻所致急性肾衰竭，称为肾后性肾衰竭(postrenalfailure)。也称为肾后性氮质血症(postrenalazotemia).引起肾后性ARI原因较多,常见于双侧输尿管结石,周围炎症,血凝块或药物结晶堵塞,肿瘤压迫尿道(宫颈癌,前列腺癌)等.肾后性ARI早期无器质性损害,及时解除阻塞,肾功能可迅速恢复.3肾性ARI肾性ARI是指由肾实质性病变所引起的急性肾衰,原因：:（1）急性肾实质性疾病①肾小球病变:急性肾小球肾炎,狼疮性肾炎,恶性高血压.②肾间质病变:急性肾盂肾炎,急性间质性肾炎③肾血管病变:双侧肾动脉栓塞,急性坏死性小动脉炎,（2）.急性肾缺血多见于未及时抢救的各种休克.因持续性严重肾缺血,会引起急性肾小管坏死(acutetubularnecrosisATN)。急性肾小管坏死是引起ARI的最常见原因,约占所有ARI的2/4-3/4.因缺血引起的肾小管坏死的病理特点是各段肾小管上皮细胞包括基底膜均可见坏死.（3)急性肾中毒各种肾性毒物对肾脏的损害,主要是引起ATN.其病理特点是:坏死常局限在近曲小管细胞,基底膜不受破坏.常见肾毒物:①重金属:汞,铅,砷,锑,铬,铀等②化学物质:四氯化碳,氯仿,甲醇,酚类,洒石酸等③药物:异烟肼,利福平,先锋霉素,庆大霉素,磺胺④生物毒素:蛇毒,蜂毒,蝎毒,蕈毒,生鱼胆中毒.⑤感染、内毒素、病毒等。(4)血红蛋白和肌红蛋白阻塞肾小管①各种溶血：血红蛋白大量释入。如血型不合，葡萄糖-6-磷酸脱氢酶缺乏等。②创伤性骨胳肌溶解：如挤压伤综合征、创伤、外科大手术等。③非创伤性骨胳肌溶解：过度运动、病毒性心肌炎等。(二)根据病理变化分类：可分为功能性和器质性ARI。这两种分类方法并不矛盾，肾前性急性肾衰属功能性ARI。肾性急性肾功能不全属器质性肾功能不全；肾后性肾功能衰竭的早期属功能肾功能不全。肾后性肾功能不全的晚期属器质肾功能衰竭（三）根据起病时尿量分类：1少尿型急性肾功能不全，比较常见，起病时表现为少尿或无尿。 2非少尿型急性肾功能不全：起病时尿量并不减少，甚至略有增多。肾前性急性肾功能不全———→功能性ARI———→少尿型ARI肾后性急性肾功能不全肾性急性肾功能不全———→器质性ARI———→非少尿型ARI三、少尿型急性肾功能不全（一）发病经过：少尿型急性肾功能不全，按其病程演变，一般可分为少尿期，多尿期和恢复期三个时期：1少尿期ATN一开始就迅速进入少尿期，这是病情最危重,最危险阶段,致命的是高血钾和水中毒。此期愈短,予后愈好。少尿期平均1-2周。主要机能代谢变化如下：（1）尿的变化少尿或无尿,少尿(oliguria)指尿量400ml/日.无尿(anuria)指尿量100ml/日.发生少尿的机制是肾血流↓,GFR↓,肾小管阻塞,原尿回漏等因素综合作用的结果(如图17-2)（2）高钾血症高血钾是ARI少尿期死亡的主要原因.高血钾可使心肌兴奋性下降（先高后低）,心律紊乱,以至心博骤停(详见钾代谢)。发生高血钾的原因和机制:①GFR↓---尿少-------排钾-----┌─┐②ARI时----代酸-------H↑------细胞内K外移--┤血│当血钾③组织破坏(创伤,挤压伤)─────┘│钾│浓度高④输入库存血(保存一周血钾可达30mM)-------│升│达7mM时⑤使用保钾利尿药(安体舒通)│高│生命危⑥食用含钾食物或药物(钾盐,金钱草)--└─┘险（3）水中毒因尿量减少,肾排水少。组织分解增加，内生水产生增加,输液过多,而引起体内水潴留。除了引起稀释性低钠血症外,还因水分向ECF内转移,引起细胞水肿,严重时发生肺水肿,脑水肿,心力衰竭.（4）代谢性酸中毒主要由于肾脏排酸保碱功能障碍所致。具有进行性,不易纠正的特点。酸中毒可抑制心血管和S,并能促进高血钾的发生.①GFR↓----尿量↓-----固定酸排出↓--------酸中毒②肾小球泌H+，沁NH3功能↓重吸收HCO3-↓。4氮质血症 正常人血中有九种非蛋白氮类化合物(NPN),即尿素,尿酸,肌酐,核苷酸,嘌呤,多肽,AA和谷氨酰胺。前三种主要经肾脏排出,后6种在其他器官代谢。血中NPN增高称为氮质血症。(氮质血症对机体影响,见慢性肾功衰竭节)。氮质血症的产生机制:①肾脏不能充分排出②组织分解,蛋白代谢产物增多患者如能安全渡过少尿期,肾小管上皮细胞已开始再生修复,即可进入多尿期.2多尿期少尿期过后,患者尿量逐渐增多,超过400ml/day时即进入多尿期。多尿期开始,说明病情趋于好转。此期约持续2周,每日尿量可达3000ml,产生多尿的机制：①肾血流和GFR开始恢复②损伤的肾小管上皮逐渐再生修复,但重吸收Na+和水功能尚未完善，原尿不能充分浓缩。③间质水肿消退,，部分肾小管内管型被冲走，肾小管阻塞逐渐解除。④少尿期潴留在血中的尿素等代谢产物大量排出,原尿的渗透压较高，引起渗透性利尿。值得注意的是：在多尿期早期(约一周时)，由于GFR仍较正常低,肾小管的功能也不完善,因此调节水、电解质的功能差。氮质血症,高血钾和酸中毒等不能很快改善.如处理不当,仍有较高的死亡率。而在多尿期后期要注意主意补充水和电解质，以免因大量的水和电解质排出,而发生脱水,低血钾及低血钠。多尿期的早期,因肾小管的浓缩机能未完全恢复,故以排水为主,尿比重仍较低.约在1.005-1.006左右。3恢复期发病后一个月左右进入恢复期。而肾功能完全恢复正常需3个月到1年。少数病人可因肾小球破坏严重或再生修复不全,出现肾组织纤维化,转为慢性肾功能衰竭。在恢复期,患者的尿量及血液成分基本恢复正常,水电解质及酸碱平衡紊乱以及所引起的症状相继消失.（二）少尿发生的机制：ARI发病的中心环节是GFR的下降，而大量的实验与研究已经说明，GFR的下降与肾小球的功能紊乱，肾小管及肾血管的功能障碍均有关，因此ARI的发生往往是多种因素作用的结果。所以少尿发生的关键在于GFR的降低，影响GFR的因素主要有以下几种：1肾缺血 肾脏是对缺血最敏感的器官之一。机体缺血时，全身血液重分布，肾脏是最早受影响的器官，表现为肾血流减少、灌注压降低，导致肾小球滤过率减少。因此肾缺血是急性肾功能衰竭初期的主要发病机制。肾后性肾衰竭时，由于尿路梗阻引起肾小球囊内压增加，使GFR下降。同时肾盂积水和间质水肿，压迫肾皮质和肾血管，加重肾缺血。肾缺血主要与肾脏灌注压降低，肾血管收缩和肾血液流变学的变化有关：（1）肾灌注压下降：肾灌注压受全身血压的影响很大，因为肾动脉很粗短，且几乎呈直角与腹主动脉相连。所以全身血压的变化，立刻影响肾血灌注压。肾血流有自身调节：当动脉血压在10.7—21.3kPa(80—160mmHg)时，通过肾血管自身调节，使肾血流（renalbloodflomHg)时，肾血管平滑肌舒张，外周阻力降低，使RBF和GFR保持稳定。这种调节很迅速，一般认为这是能过前列腺素系统进行的。但当全身血压降低到6.7—9.3kPA(50—70mmHg)时肾血流失去自身调节，肾血管平滑肌收缩，外周阻力增加，RBF和GFR降低1/2—2/3。当血压降低到5.3kPa(40mmHg)时，RBF和GFR几乎为零。所以10.7kPa(80mmHg)是一个分界线，在缺血时，血流重分布，肾是最早受影响的器官。肾前性ARI全身血压常低于10.7kPa(80mmHg)，肾动脉血压一般相当于全身血压的60%，肾小球毛细血管血压下降，导致肾小球有效滤过压减小。肾后性ARI是由于尿路梗阻引起肾小球囊内压增加，当囊内压和血浆胶体渗透压之和超过肾小球毛细血管血压时，肾小球有效滤过压也可降到零。（2）肾血管收缩:肾血管收缩是肾前性肾衰和急性肾性肾衰竭早期的主要发病机制。由于肾血管收缩使肾血流量减少,肾血流重分布和GFR↓。肾血管收缩的原因和机制是:⑴交感-肾上腺髓质兴奋,儿茶酚胺增多：急性肾衰常发生在创伤,剧痛,血容量减少和休克过程中,这些因素都可引起交感神经兴奋,儿茶酚胺分泌增多,作用于肾入球小动脉使之收缩.因肾皮质的入球小动脉上CA受体密度大,对CA敏感,因此,肾皮质缺血严重.⑵肾素-血管紧张素系统激活: Ag-II可使肾小动脉收缩.目前,许多学者认为R-A系统在ARI发病学中有重要作用.它即是引起也是维持肾血管收缩的因素，肾缺血时.肾灌压下降，刺激近球细胞分泌肾素。进一步研究表明在ARI发病机制上起关键作用的是肾内肾素,而不是血浆肾素.肾内肾素分泌增多的机制:当肾缺血或肾毒物使近曲小管损伤时,肾小球滤液中钠重吸收减少,到达致密斑处原尿中钠浓度增加和肾小管液流量增多，兴奋致密斑感受器.刺激近球细胞向肾内释放肾素,肾内Ag-II增多,引起入球小动脉收缩.（球管反馈机制：小管液流量率化影响肾血流量和GFR的现象称为球管反馈机制。即当肾血流量增多，GFG增多时，致密斑外的钠含水量量增多，小管液量增多，肾素释放增多。反之也然）。⑶肾内扩血管物质减少:肾内前列腺素可抗CA和Ag-II,为局部扩血管物质,已知肾髓质主要合成PGA2,PGE2和PGF2α.肾皮质的前列环素(prostacyclinPGI2),由于肾缺血和损害,肾内PG↓,促进肾血管收缩,使肾缺血,GFR↓[4]肾激肽释放酶-激肽系统的作用：肾激肽释放酶90%存在肾皮质内，主要位于远曲小管，可活化激肽原并释放激肽。激肽具有扩张血管，增加毛细血管通透性作用。肾内合成的激肽，仅作为肾局部血管扩张剂调节肾内血流，进入体循环的激肽很快在肺部被灭活。[5]其它：在急性肾功能不全初期，发现肾内腺苷增多，通过血管壁相应受体，从而收缩入球小动脉和扩张出球小动脉，致使GFR下降。另外ARI时，肾小管细胞内Ca2+增多，同时有肾血管收缩和肾血流量下降。如有ARI早期给予Ca2+通道阻断剂可增加肾血流量，改善GFR。（3）血液流变学的变化：血液流变学是研究血液流动变形与血管变形的科学。其与ARI的发生发展的关系：①血液粘度升高：ARI时血粘度升高的原因：纤维蛋白原增多，血浆粘度升高，红细胞聚集及其变形能力下降，红细胞破裂，血红蛋白释出，血小板聚集以及全身或局部红细胞压积增高，均能引起全血粘度升高。其中血纤维蛋白原增高可能是血粘度升高的主要原因。血粘度升高和入球动脉的收缩可引起肾小球前阻力增高，影响了肾小球毛细血管床的微循环状态，此时尽管肾灌注正常，但肾小球滤过率仍下降。②白细胞与肾血管阻力：白细胞呈球形，体积大，僵硬，有粘附于血管壁的特性。实验研究证明，短暂肾缺血以后，肾髓质外带出现不能再通现象可能与微循环阻塞有关，其中白细胞阻塞微血管，增加血流阻力和降低血流量可能是一个重要因素。③微血管改变：肾微循环障碍存在于ARI的过程中。这种改变既有血液性质的改变，也有血管本身的变化。有ARI时，肾微血管变化主要表现在血管口径缩小，自动调节功能丧失，与血红蛋白附壁。这些变化使肾微血管痉挛，增厚，进一步加剧肾缺血，是致肾小管坏死的重要原因。 2肾小管阻塞的损伤作用在病理组织切片和微穿刺测定中发现肾小管内存在各种管型以及近曲小管扩张，压力明显升高，从而造成肾小球有效滤过压降低而发生少尿。造成阻塞的原因：异型输血，挤压综合征等引起的急性肾小管坏死，脱落的上皮细胞碎片，肌红蛋白，血红蛋白等所形成的管型阻塞肾小管腔。3肾小管原尿反流：急性肾衰时，肾小管上皮细胞广泛坏死，基膜断裂，尿液经断裂的基膜扩散到肾间质，使间质水肿，并压迫肾小管和肾小管周围的毛细血管，使肾小管受压，阻塞加重。毛细血管受压，血流更时一步减少，肾损害加重形成恶性循环。尿液反漏回间质学说，在某些类型急性肾衰发病机制中起到重要作用，特别是对解释肾衰持续期中少尿的机制有较大的意义。（三）少尿期的代谢紊乱1氮质血症（azotemia）：血中尿素，尿酸，肌酐等非蛋白含氮物质的含量大幅度提高，称为---。其发生主要是由于①肾脏不能充分排出蛋白质代谢产物②感染，中毒，组织分解加速,蛋白代谢产物增多正常人血中有九种非蛋白氮类化合物(NPN),即尿素,尿酸,肌酐,核苷酸,嘌呤,多肽,AA和谷氨酰胺.前三种主要经肾脏排出,后6种在其他器官代谢。2代谢性酸中毒主要由于肾脏排酸保碱功能障碍所致：GFR下降，肾小管分泌氢离子以及回收碳酸氢根离子的功能下降，以致氢离子随尿排出减少。酸中毒具有进行性,不易纠正的特点。酸中毒可抑制心血管和S,并能促进高血钾的发生。3水中毒其发生主要由于：尿量减少,肾排水少；抗菌素利尿激素分泌增多；组织分解增加，内生水产生增加；输液过多,而引起体内水潴留。除了引起稀释性低钠血症外,还因水分向ECF内转移,引起细胞水肿,严重时发生肺水肿,脑水肿,心力衰竭。4高钾血症高钾血症是少期中最严重的并发症，也是ARI少尿期死亡的主要原因.。其发生原因：发生高血钾的原因和机制:①GFR↓---尿少-------排钾─┐②ARI时----代酸-------H↑------细胞内K外移--┤血│当血钾③组织破坏(创伤,挤压伤)─────┘│钾│浓度高④输入库存血(保存一周血钾可达30mM)------│升│达7mM时⑤低血钠，肾小球滤过钠少，远曲小管中钾与钠交换少│高│生命危⑥食用含钾食物或药物(钾盐,金钱草)--─┘险 高血钾可使心肌兴奋性下降（先高后低）,心律紊乱,以至心博骤停(详见钾代谢)。酸中毒与低血钠又能加重高血钾对心肌的毒性作用。（四）肾组织细胞损伤及其机制细胞损伤的机制ARI时，肾小管细胞可因缺血、缺血后再灌流、毒物以及缺血与中毒共同作用引起损伤。由于肾小管细胞的功能活动依赖细胞能量代谢系统及膜转运系统的完整性，因此，肾小管细胞损伤的机制也主要是细胞、能量代谢和膜转运系统功能变化，包括ATP产生减少、Na+、K+-ATP酶活性降低，自由基产生增加与清除减少以及细胞内游离钙增高等等。(1)ATP产生减少及Na+、K+-ATP酶活性降低：缺血时可因为缺氧及代谢底物缺乏而导致ATP的产生减少，缺血及中毒引起的线粒体功能障碍也可导致ATP生成障碍。已经证明：缺血及毒物作用5分钟肾细胞内ATP即减少。ATP减少不仅减弱肾小管的主动重吸收功能，而且由于Na+、K+-ATP酶活性减弱，细胞内Na+、水溺留，细胞发生水肿；同时，Ca2+-ATP酶活性减弱也使肌浆网摄取Ca2+受限以及细胞内钙泵出减少，引起细胞脑浆内游离钙增加。这种因ATP减少而引起的细胞肿胀，细胞内Na、Ca增加往往是ARI时肾小管最早的变化。随着细胞水肿的发生，细胞膜通透性改变，大量的Ca涌人细胞内，形成细胞内Ca超载。细胞内游离Ca增加又可妨碍线粒体的氧化磷酸化功能，使ATP生成更加减少，从而形成恶性循环最终导致细胞死亡。