引言

肾小球滤过率(Glomerular filtration rate,GFR)被公认为评估肾脏功能的最佳综合指标，其随年龄、性别、体型大小、甚至日常饮食而变化。GFR持续下降是慢性肾病(Chronic kidney disease，CKD)的征象，而GFR突然下降可用于描述评估急性肾损伤(Acute kidney injury,AKI)。有研究表明：GFR小于60 mL/min/1.73 m2可增加相关并发症及心血管疾病发生风险。

“正常”肾功能的概念是复杂的。GFR不是固定不变的，相反，其显示的是动态变化的生理过程，可以通过清除率来评估。从技术上讲，清除率作为一种工具，可用于比较不同个体的肾功能，其不依赖于(至少在很大程度上)尿量、体型大小和血液中的溶质浓度。在机体稳态条件下，清除率可反应GFR。肌酐清除率是一个被广泛应用的指标，但由于存在近端肾小管排泄肌酐的因素，故其仅仅作为GFR的替代指标。但有研究发现血清肌酐值与GFR的倒数密切相关，所以这使得用肌酐值来估算稳态的GFR成为可能。估算的肾小球滤过率即eGFR(estimated GFR)可通过肾病饮食的调整(the Modification of Diet in Renal Disease，MDRD)方程来计算，该方程包含年龄、性别和种族作为变量来计算eGFR，以减少单独应用血清肌酐值所致的局限性。

尽管如此，eGFR并不等同于GFR，它与肾小球在特定时间内的生理功能没有直接关系。此外，eGFR无法估计肾脏对生理需求的反应能力，即所谓的肾功能储备(Renal functional reserve，RFR)。在静息状态，肾脏以基础能力工作，而这种能力，如同在运动期间的心脏，可以增加到一定的高水平状态。这种储备功能是肾脏的一个基本特征，它可以根据生理刺激做出相应的调整。例如，蛋白饮食或静脉注射氨基酸可显著并迅速地增加健康人群的GFR。下面，我们将描述RFR即肾功能储备在生理和疾病方面的作用及其重要性。

基线肾小球滤过率

通过对GFR的深入理解以认识RFR的概念至关重要。年轻人的正常平均基线GFR值为100到130毫升/ min / 1.73 m2。GFR值取决于年龄、性别和体型大小，而且在健康个体中存在很大差异。尽管人在30岁以后，其GFR会有与年龄相关并以每年0.8毫升/ min / 1.73 m2的速度下降，但总体还是非常稳定的。

一般来说，血清肌酐水平会持续趋于相对正常的状态，直到大约50%的肾单位消失或GFR下降至接近至60 mL / min / 1.73 m2。因此，当GFR> 60 mL / min / 1.73 m2时，血清肌酐值并不是一个准确的肾功能标志物。同样的情况，eGFR并不是早期检测肾病的敏感指标。例如肾脏捐献者，尽管他们已失去了一半的肾单位，但仍可有“正常的”血清肌酐水平和eGFR值。因此，只有当残存的肾单位不能代偿肾脏整体功能下降时，血清肌酐值才会升高(图1)。鉴于这些局限性，通过评估RFR，可能为评价肾功能提供一个更灵敏的方法。

图1：在进餐刺激后基线肾小球滤过率的典型反应(1.2g肉类蛋白质/公斤体重或1g粉蛋白/公斤体重)，峰值或最大GRF(即激发的GFR)是在2小时后获得的。激发的GFR和基线GFR(未激发的GFR)之间的差异代表了肾小球功能储备(RFR-G)。基线GFR取决于许多因素，包括饮食和液体摄入。不过，每个人都有能力针对不同的刺激来提高GFR至一定的水平，而这取决于完整的肾单位功能。当肾单位减少时，激发的GFR几乎呈线性函数下降。在肾单位> 50%被破坏时血清肌酐值(sCr)往往会上升。在一个确定肾单位数量的情况下，只要基线GFR低于激发的GFR，RFR一直存在。

肾功能储备

在给予正常受试者急性蛋白质负荷试验[1 - 1.2 g蛋白/公斤体重(BW)]后的1至2小时，他们的GFR显著增加，其峰值或最大GFR(maxGFR)与基线GFR之间的差异即表示肾小球功能的RFR(图1)。RFR是测量肾脏GFR储备能力的一种方法，其通过肾单元功能代偿和肾血量伴肾小球超滤增加来实现的。虽然有大约50%老年人的基线GFR值在参考范围内，但RFR在老年人中是明显降低的。这种RFR的下降意味着生理适应性的下降。在这方面，怀孕或单肾状态最能说明RFR在生理适应中的应用。虽然正常健康孕妇的最大GFR是不变的，但孕妇的基线GFR呈逐步上升趋势。我们推测：由于基线GFR的上升，肯定存在RFR的相应下降。而在单肾的情况下，通过RFR来增加GFR的能力同样是受影响的，因为肾单位的减少使得基础功能下降了。

虽然病理状态( 、多囊肾疾病、继发性局灶节段性肾小球硬化症,镰状细胞性贫血,肥胖、高血压、肾病综合症)也可以增加基线肾小球滤过率，但也有可能减少了RFR。在RFR下降的生理状态下，我们推测高滤过状态可能是由于更多的肾单位动员补充，而在病理状态下，高滤过状态可能是由于单个肾单元的滤过分数增加所致。当给予CKD患者血管紧张素转化酶抑制剂时，其GFR会下降，这在某种程度上证明了以上推测。高滤过状态(和RFR下降)也可能同时存在于危重症，尤其是伴有创伤、充分的液体复苏和高心输出量的年轻患者。对于这种急性高滤过状态和可能存在的RFR下降，其生理意义和机制仍在探索中。

目前关于RFR在临床应用的限制是因为RFR反应的人群变异性仍未知。研究调查者已经通过口服蛋白质负荷法或静脉氨基酸输注来测定蛋白刺激后的GFR与基线GFR之间的差异，进而估测RFR。另外，临床上还有其他各种方法可进行肾储备负荷试验。但是，这些测试结果与GFR调整能力之间的关系尚不清楚。

对于蛋白负荷后的GFR增加，有许多假设的机制，可能包括：增加的血浆氨基酸水平刺激近端小管再吸收，同时改变了致密斑释放一氧化氮和前列腺素，进而导致血管扩张和肾血流量增加。GFR的增加似乎与肾血流量的增加成正比，那么恒定的滤过分数即支持这样的假设：即肾血流量是RFR激活的主要机制。最后，RFR的减少可能也会增加肾脏对低血容量和肾毒素损害的易感性。

肾功能储备与重症医学

RFR与重症医学密切相关。首先，认识到具有相同血清肌酐值和相同肌肉质量的患者可能有完全不同的RFR，这有助于临床医生理解不同患者应对损伤或生理应激有着不同的临床反应。其次，认识到年龄可导致RFR的下降，这有助于临床医生理解为什么老年患者的肾脏更有可能发展成AKI。第三，认识到蛋白质的摄入可激发RFR，这使得关于ICU患者RFR激发的研究不断开展。在一项多中心随机研究中，静脉输注氨基酸显著改善了eGFR(P = 0.004)，其早期峰值差异为7.7 mL / min / 1.73 m2(P = 0.02)，并显著增加了每日尿量(+ 300毫升/日;P = 0.0002)。这些研究发现表明：可激发的RFR存在于ICU患者中，对危重症具有重要生理意义，并可能用来增加尿量和提高GFR。研究还指出，在AKI中，GFR的减少并不意味着所有的RFR都已经被消耗殆尽，即使在受伤后，RFR仍然存在一个动态的功能范围。最后，研究者们还促进了技术的发展以实时测量GFR。然而，在临床危重症中，动员激发这样的RFR是否可取，目前尚不清楚。

未来研究

如果假定RFR可以代表maxGRF和基线GFR之间的差异，那么肾脏负荷试验可能帮助临床医生阐明RFR，并“揭示”亚临床功能的损害。未来的研究应该关注在：通过对RFR减少的早期识别是否可以可靠地预测发生AKI或者进展到CKD的风险。如果能实现，那么早期RFR筛选可能会促使我们早期干预这类高危患者，以防止AKI和/或阻止CKD的发展。

结论

总之，RFR是一个重要的生理概念，与重症医学密切相关。RFR可以通过不同类型的肾脏负荷试验来评估，这些试验可以在床边进行，既安全又相对便宜，且可以用来发现那些存在肾病风险患者的RFR下降。尽管目前在ICU中没有常规应用这种负荷试验，但对于ICU患者，通过静脉注射氨基酸来激发其RFR是可行的。但这样的激发是否能给患者带来临床意义上的获益还不得而知。