引言
腎小球濾過率(Glomerular filtration rate,GFR)被公認為評估腎髒功能的最佳綜合指標，其隨年齡、性別、體型大小、甚至日常飲食而變化。GFR持續下降是慢性腎病(Chronic kidney disease，CKD)的征象，而GFR突然下降可用於描述評估急性腎損傷(Acute kidney injury,AKI)。有研究表明：GFR小於60 mL/min/1.73 m2可增加相關並發症及心血管疾病發生風險。
“正常”腎功能的概念是複雜的。GFR不是固定不變的，相反，其顯示的是動態變化的生理過程，可以通過清除率來評估。從技術上講，清除率作為一種工具，可用於比較不同個體的腎功能，其不依賴於(至少在很大程度上)尿量、體型大小和血液中的溶質濃度。在機體穩態條件下，清除率可反應GFR。肌酐清除率是一個被廣泛應用的指標，但由於存在近端腎小管排泄肌酐的因素，故其僅僅作為GFR的替代指標。但有研究發現血清肌酐值與GFR的倒數密切相關，所以這使得用肌酐值來估算穩態的GFR成為可能。估算的腎小球濾過率即eGFR(estimated GFR)可通過腎病飲食的調整(the Modification of Diet in Renal Disease，MDRD)方程來計算，該方程包含年齡、性別和種族作為變量來計算eGFR，以減少單獨應用血清肌酐值所致的局限性。
盡管如此，eGFR並不等同於GFR，它與腎小球在特定時間內的生理功能沒有直接關係。此外，eGFR無法估計腎髒對生理需求的反應能力，即所謂的腎功能儲備(Renal functional reserve，RFR)。在靜息狀態，腎髒以基礎能力工作，而這種能力，如同在運動期間的心髒，可以增加到一定的高水平狀態。這種儲備功能是腎髒的一個基本特征，它可以根據生理刺激做出相應的調整。例如，蛋白飲食或靜脈注射氨基酸可顯著並迅速地增加健康人群的GFR。下麵，我們將描述RFR即腎功能儲備在生理和疾病方麵的作用及其重要性。
基線腎小球濾過率
通過對GFR的深入理解以認識RFR的概念至關重要。年輕人的正常平均基線GFR值為100到130毫升/ min / 1.73 m2。GFR值取決於年齡、性別和體型大小，而且在健康個體中存在很大差異。盡管人在30歲以後，其GFR會有與年齡相關並以每年0.8毫升/ min / 1.73 m2的速度下降，但總體還是非常穩定的。
一般來說，血清肌酐水平會持續趨於相對正常的狀態，直到大約50%的腎單位消失或GFR下降至接近至60 mL / min / 1.73 m2。因此，當GFR> 60 mL / min / 1.73 m2時，血清肌酐值並不是一個準確的腎功能標誌物。同樣的情況，eGFR並不是早期檢測腎病的敏感指標。例如腎髒捐獻者，盡管他們已失去了一半的腎單位，但仍可有“正常的”血清肌酐水平和eGFR值。因此，隻有當殘存的腎單位不能代償腎髒整體功能下降時，血清肌酐值才會升高(圖1)。鑒於這些局限性，通過評估RFR，可能為評價腎功能提供一個更靈敏的方法。
圖1：在進餐刺激後基線腎小球濾過率的典型反應(1.2g肉類蛋白質/公斤體重或1g粉蛋白/公斤體重)，峰值或最大GRF(即激發的GFR)是在2小時後獲得的。激發的GFR和基線GFR(未激發的GFR)之間的差異代表了腎小球功能儲備(RFR-G)。基線GFR取決於許多因素，包括飲食和液體攝入。不過，每個人都有能力針對不同的刺激來提高GFR至一定的水平，而這取決於完整的腎單位功能。當腎單位減少時，激發的GFR幾乎呈線性函數下降。在腎單位> 50%被破壞時血清肌酐值(sCr)往往會上升。在一個確定腎單位數量的情況下，隻要基線GFR低於激發的GFR，RFR一直存在。
腎功能儲備
在給予正常受試者急性蛋白質負荷試驗[1 - 1.2 g蛋白/公斤體重(BW)]後的1至2小時，他們的GFR顯著增加，其峰值或最大GFR(maxGFR)與基線GFR之間的差異即表示腎小球功能的RFR(圖1)。RFR是測量腎髒GFR儲備能力的一種方法，其通過腎單元功能代償和腎血量伴腎小球超濾增加來實現的。雖然有大約50%老年人的基線GFR值在參考範圍內，但RFR在老年人中是明顯降低的。這種RFR的下降意味著生理適應性的下降。在這方麵，懷孕或單腎狀態最能說明RFR在生理適應中的應用。雖然正常健康孕婦的最大GFR是不變的，但孕婦的基線GFR呈逐步上升趨勢。我們推測：由於基線GFR的上升，肯定存在RFR的相應下降。而在單腎的情況下，通過RFR來增加GFR的能力同樣是受影響的，因為腎單位的減少使得基礎功能下降了。
雖然病理狀態(糖尿病、多囊腎疾病、繼發性局灶節段性腎小球硬化症,鐮狀細胞性貧血,肥胖、高血壓、腎病綜合症)也可以增加基線腎小球濾過率，但也有可能減少了RFR。在RFR下降的生理狀態下，我們推測高濾過狀態可能是由於更多的腎單位動員補充，而在病理狀態下，高濾過狀態可能是由於單個腎單元的濾過分數增加所致。當給予CKD患者血管緊張素轉化酶抑製劑時，其GFR會下降，這在某種程度上證明了以上推測。高濾過狀態(和RFR下降)也可能同時存在於危重症，尤其是伴有創傷、充分的液體複蘇和高心輸出量的年輕患者。對於這種急性高濾過狀態和可能存在的RFR下降，其生理意義和機製仍在探索中。
目前關於RFR在臨床應用的限製是因為RFR反應的人群變異性仍未知。研究調查者已經通過口服蛋白質負荷法或靜脈氨基酸輸注來測定蛋白刺激後的GFR與基線GFR之間的差異，進而估測RFR。另外，臨床上還有其他各種方法可進行腎儲備負荷試驗。但是，這些測試結果與GFR調整能力之間的關係尚不清楚。
對於蛋白負荷後的GFR增加，有許多假設的機製，可能包括：增加的血漿氨基酸水平刺激近端小管再吸收，同時改變了致密斑釋放一氧化氮和前列腺素，進而導致血管擴張和腎血流量增加。GFR的增加似乎與腎血流量的增加成正比，那麼恒定的濾過分數即支持這樣的假設：即腎血流量是RFR激活的主要機製。最後，RFR的減少可能也會增加腎髒對低血容量和腎毒素損害的易感性。
腎功能儲備與重症醫學
RFR與重症醫學密切相關。首先，認識到具有相同血清肌酐值和相同肌肉質量的患者可能有完全不同的RFR，這有助於臨床醫生理解不同患者應對損傷或生理應激有著不同的臨床反應。其次，認識到年齡可導致RFR的下降，這有助於臨床醫生理解為什麼老年患者的腎髒更有可能發展成AKI。第三，認識到蛋白質的攝入可激發RFR，這使得關於ICU患者RFR激發的研究不斷開展。在一項多中心隨機研究中，靜脈輸注氨基酸顯著改善了eGFR(P = 0.004)，其早期峰值差異為7.7 mL / min / 1.73 m2(P = 0.02)，並顯著增加了每日尿量(+ 300毫升/日;P = 0.0002)。這些研究發現表明：可激發的RFR存在於ICU患者中，對危重症具有重要生理意義，並可能用來增加尿量和提高GFR。研究還指出，在AKI中，GFR的減少並不意味著所有的RFR都已經被消耗殆盡，即使在受傷後，RFR仍然存在一個動態的功能範圍。最後，研究者們還促進了技術的發展以實時測量GFR。然而，在臨床危重症中，動員激發這樣的RFR是否可取，目前尚不清楚。
未來研究
如果假定RFR可以代表maxGRF和基線GFR之間的差異，那麼腎髒負荷試驗可能幫助臨床醫生闡明RFR，並“揭示”亞臨床功能的損害。未來的研究應該關注在：通過對RFR減少的早期識別是否可以可靠地預測發生AKI或者進展到CKD的風險。如果能實現，那麼早期RFR篩選可能會促使我們早期幹預這類高危患者，以防止AKI和/或阻止CKD的發展。
結論
總之，RFR是一個重要的生理概念，與重症醫學密切相關。RFR可以通過不同類型的腎髒負荷試驗來評估，這些試驗可以在床邊進行，既安全又相對便宜，且可以用來發現那些存在腎病風險患者的RFR下降。盡管目前在ICU中沒有常規應用這種負荷試驗，但對於ICU患者，通過靜脈注射氨基酸來激發其RFR是可行的。但這樣的激發是否能給患者帶來臨床意義上的獲益還不得而知。
