伊利湖骨科醫學院生理學副教授馬克·A.W.·安德魯斯提供以下解釋
這是一個極好的問題,尤其因為腎臟疾病和腎臟移植非常普遍(每年大約有10,000到15,000名美國人接受腎臟移植)。大多數人生來就有兩個腎臟,作為所謂的腎臟系統的功能組成部分,腎臟系統還包括兩條輸尿管、一個膀胱和一個尿道。腎臟有許多功能,包括調節血壓、產生紅細胞、啟用維生素D和產生一些葡萄糖。然而,最明顯的是,腎臟透過血液過濾體液,以調節和最佳化其數量、成分、pH值和滲透壓。多餘的水、電解質、氮和其他廢物會作為尿液排出。這些功能維持和最佳化身體的“內部環境”(milieu interieur)——即我們細胞生存的液體。
沒有腎臟功能就無法生存(儘管血液透析可以作為替代)。但與其他大多數器官的情況不同,我們天生就具有過剩——或過度設計的——腎臟容量。實際上,一個只有75%功能容量的腎臟就可以很好地維持生命。
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這種過度設計為我們每個腎臟提供了120萬個基本功能過濾元件,即微小的腎單位。腎單位是微小的管道,可以過濾血漿,調整並隨後將最佳化的液體返回身體。在大多數情況下,儘管總共只有幾磅重,但腎臟接收來自心臟泵出的所有血液的約20%。每天,大約有120升的液體和顆粒進入腎單位進行過濾。
如果只有一個腎臟存在,那麼該腎臟可以調整以過濾通常兩個腎臟的量。在這種情況下,腎單位會透過增大尺寸(這個過程稱為肥大)來單獨補償,以處理額外的負荷。即使多年如此,也不會產生不利影響。事實上,如果天生缺少一個功能性腎臟,另一個腎臟可以生長到與兩個腎臟的總重量(約一磅)相似的大小。
腎臟每天過濾如此大量的液體,是因為腎單位是相當不加選擇的過濾器,除了較大的蛋白質和細胞外,會去除血液中的所有成分。然而,腎單位在處理濾液和對生存至關重要的物質(如水、葡萄糖、氨基酸和電解質)方面非常出色,這些物質會被主動重吸收到血液中。保留在腎單位中的水和廢物(包括尿素和肌酐、酸、鹼、毒素和藥物代謝物)變成尿液。
除了能夠僅靠一個腎臟維持生命外,腎臟系統還有其他保障措施。儘管腎單位在40歲以後以每年1%的速度停止功能,但剩餘的腎單位傾向於增大並充分補償這種衰退。有力的證據表明,活體腎臟捐贈者極不可能對其健康產生顯著的長期不利影響,捐贈者的腎功能評估已持續到捐贈後30年,這便證明了這一點。捐贈者的主要問題是罕見的與手術相關的併發症,而不是缺少腎臟。