세뇨관의 기능
근위 세뇨관 (Proximal Tubule)
정상적 기능(생리)
사구체를 통과한 여과물 (glomerular filtrate) 의 70%를 재흡수
- Na 재흡수 : 65-80%의 Na 재흡수.
angiotensin II는 Na 재흡수를 촉진. - HCO3- 재흡수 : Carbonic Anhydrase 이용하여 cell 안으로 이동하고, Na-Bicarbonate Cotransporter (NBC) 를 통해 혈액으로 HCO3- 흡수. (여과된 90%의 HCO3를 근위세뇨관에서 재흡수)
- 재흡수가 증가하는 상황
- hypovolemia (MAK에서 알칼리증이 유지되는 원인)
- 증가된 Angiotensin II
- PCO2의 증가 (호흡성 산증의 보상작용)
- Hypokalmeia
- 재흡수가 감소하는 상황 : serum HCO3농도가 24보다 높으면 재흡수 하지 않고 소변을 통해 배출
- 재흡수가 증가하는 상황
- Phosphate, Glucose, Amino acid는 Na cotransporter를 통해 Na과 함께 재흡수
- Citrate : 근위세뇨관에서 재흡수되는 물질로 소변에서 농도가 높을 경우, 요로결석 발생을 억제함. (재흡수가 증가하면 요로결석 발생 가능성 증가함)
세뇨관 세포 내에서 NH3 생성하여 lumen 으로 분비하여 H+의 buffer로 작용
기능의 이상(병리, 약리)
- RTA type II (Proximal RTA)
- Na-Bicarbonate Cotransporter (NBC) 이상으로 Bicarbonate 재흡수 장애
- Acetazolamide : Carbonic Anhydrase 억제 → HCO3의 재흡수 억제 → 이뇨
= Acetazolamide는 HCO3재흡수 억제하기 때문에 metabolic acidosis를 유발합니다. "ACID"azolamide는 ACIDosis를 유발한다.^^ - Fanconi’s syndrome : 근위세뇨관의 모든 cotransporter 이상으로 Metabolic acidosis(HCO3-재흡수 이상; RTA II), Glucosyuria, proteinuria, phosphaturia (소변에 citrate가 증가하면서 요로결석 발생은 감소)
- Hypophosphatemic Rickets : Phosphate cotransporter 이상
- PTH : Phosphate co transporter 억제 → phosphate 소변 배출 증가 → 혈청 phosphate 감소
- SGLT2 : GLUT 를 억제 → glucose재흡수 억제 → 혈당강하
Glucose는 사구체를 통과한 이후 대부분 재흡수 되지만 당뇨병 환자에서는 혈당이 너무 높기 때문에 당이 모두 재흡수되지 못하고 소변으로 배출됩니다. 그런데 이 SGLT2라는 새로운 당뇨약은 재흡수를 더 억제하여 근위세뇨관에서 당의 재흡수를 억제하는 치료제입니다.
헨리고리 상행각(Thick Ascending Limb of Henle's Loop)
정상적 기능
- Na 재흡수 : 10-20% Na이 NKCC(Na-K-2Cl cotransporter) 를 통해 재흡수
K 분비 : ROMK(Renal Outer Medullary K channel) 로 NKCC를 통해 들어온 K 가 다시 나감 - Ca2+, Mg 재흡수 : ROMK를 통해 lumen으로 나간 K의 (+) charge로 인해 Paracellular pathway 통해 재흡수
기능의 이상
- 산소소비가 많은 Na-K ATPase 가장 많이 존재하기 때문에 상행각은 다른 부위에 비해 허혈에 가장 취약
- Bartter syndrome : NKCC 이상(유전성 세뇨관 질환)으로 Na, K, Cl 재흡수 장애
- Loop diuretics : NKCC 억제 -> Na, Cl 재흡수 억제 → 이뇨
(lumen 의 (+) charge가 형성되지 않아 paracellular pathway도 억제 → 소변으로 칼슘 배출 증가 → Hypocalcemia 유발)
- Loop diuretics : NKCC 억제 -> Na, Cl 재흡수 억제 → 이뇨
세뇨관의 유전적 장애인 Batter Syndrome은 loop 이뇨제를 장기간 쓰는 환자와 동일한 결과가 나타납니다.
Loop diuretics는 혈청 Ca을 떨어뜨리기 때문에 Hypercalcemia의 치료제로도 사용됩니다. 그러나 소변의 Ca 농도가 늘어나기 때문에 요로결석은 더 잘 생긴답니다.
원위세뇨관 (Distal Convoluted Tubule)
정상적 기능
- Na 재흡수 : Na이 NCC (NaCl cotransporter) 를 통해 재흡수
- Ca2+ 재흡수 : ECaCl(Epitlilial Ca2+ channel) 를 통해 NCCT와 경쟁적으로 Ca2+ 재흡수
- 세뇨관 세포의 Basal surface에 PTH (parathyroid hormone) 수용체 있어 PTH작용시 Ca의 혈액 내 흡수 증가
기능의 이상
- Gitelman syndrome : NCC 이상(유전성 세뇨관 질환)으로 Na, Cl 재흡수 장애
- Thiazide : NCC 억제 → Na, Cl 재흡수 억제 → 이뇨
(NCC를 억제하면 ECaCl 작용이 보상적으로 촉진 -> Ca2+ 재흡수 증가(소변 Ca 배출 감소) → Hypercalcemia 유발)
- Thiazide : NCC 억제 → Na, Cl 재흡수 억제 → 이뇨
loop 이뇨제와 달리 thiazide는 소변으로 Ca 배출을 줄이기 때문에 calcium에 의한 결석 환자의 치료제로 쓰입니다. 그리고, Bartter'syndrome과 Gitelman syndrome의 중요한 임상적 차이는 Bartter는 소변 내 Calcium농도가 증가해 요로결석이 잘 생기는 반면, Giltelman은 소변 Calcium농도가 낮기 때문에 요로결석이 잘생기지 않는다는 것입니다.
집합관 (Collecting Duct)
정상적 기능
Principal Cell
- 수분 재흡수 : Vasopressin(AVP, ADH) 분비 시에 water channel(AQP) 발현 증가하여 수분 재흡수
- Na 재흡수, K분비 : ⒜ENaC(Epilhelial Na channel), ⒝ROMK, ⒞Na-K ATPase 통하여
- Aldosterone receptor는 ⒜⒝⒞에 작용하여 ENaC 통해 Na 재흡수, ROMK통해 K분비 증가
(Aldosterone 은 Intercalated Cell H+ ATPase 작용하여 H+분비 증가)
Aldosterone → hyperkalemia, Metabolic alkalosis 유발 - K분비
- ROMK (renal outer medullary K+ channel)
- Maxi-K(flow sensitive big potassium channel) : distal flow rate증가시에 K분비 증가.
- Aldosterone receptor는 ⒜⒝⒞에 작용하여 ENaC 통해 Na 재흡수, ROMK통해 K분비 증가

Intercalated Cell
- Type A
- H 분비 (aldosterone이 H+ ATPase 작용하여; aldosterone과 독립적으로 H+-K+ ATPase 통해)
- K 재흡수 (저칼륨혈증 일 때 H+ ,K+-ATPase 통해서 K+재흡수, H분비 증가)
- Type B : HCO3 분비.
기능의 이상
Principal Cell
- Liddle’s syndrome : ENaC 이상(유전성 세뇨관 질환, gain of function mutation)으로 ENaC 항상 활성화.
- Amiloride, Triamterene : ENaC 억제 → K분비 억제, Na 재흡수 억제 → 이뇨.
- Spironolactone : aldosterone 억제제로 aldosterone 억제 → K분비 억제, Na 재흡수 억제 → 이뇨.
- ACE inhibitor(ACEi)/Angiotensin II Receptor Blocker(ARB) : angiotensin의 생성/작용을 억제 → aldosterone 생성억제 → K분비 억제, Na 재흡수 억제
Amiloride, Triamterene, Spironolactone 은 작용 부위는 다르지만 결과적으로 ENaC을 억제하여 K분비 억제, Na 재흡수 억제하는 것입니다. 이 이뇨제들은 다른 이뇨제 (Acetazolamide, loop 이뇨제, Thiazide)와 달리 Hyperkalemia를 유발하기 때문에 ENaC에 작용하는 이뇨제들을 K sparing Diuretics라는 이름으로도 부릅니다.
- RTA type IV : Aldosterone deficiency or resistance 로 인해.
Intercalated Cell
- RTA type I (distal RTA) : H+ ATPase, H+-K+ ATPase 의 H+ 분비 이상으로 인해
세뇨관의 기능과 이뇨제
위치 | 종류 | 작용기전 | 적응증 | 합병증 |
Proximal Tubule | Acetazolamide
| Carbonic Anhydrase Inhibitor |
| Hyperchloremic metabolic acidosis, paresthesias, NH3 toxicity(간경화증에 금기) |
Loop | Loop Diuretics
| NKCC 억제. |
| Ototoxicity, Hypokalemia, metabolic alkalosis, Dehydration, Allergy(sulfa) |
Distal convoluted Tubule | Thiazide
| NCC 억제 |
| Hypokalemia, metabolic alkalosis, hyponatremia, hyperGlycemia, hyperLipidemia, hyperUricemia, and hyperCalcemia, Sulfa allergy |
Collecting Duct | K sparing Diuretics (1) Amiloride, Triamterene
| Principal cell ENaC 억제 |
| Hyperkalemia
|
K sparing Diuretics (2) Spinolactone
| Aldosterone억제 |
| Hyperkalemia, endocrine effects with spironolactone (gynecomastia, antiandrogen effects). |
세뇨관 기능장애
세뇨관 기능장애는 모두 산염기 장애를 일으키므로 산증과 알칼리증을 기준으로 분류해 보겠습니다.
| Metabolic Alkalosis | Metabolic Acidosis |
Proximal Tubule | - | RTA II (Proximal RTA) |
Loop | Bartter syndrome | - |
Distal convoluted Tubule | Gitelman syndrome | - |
Collecting Duct | Liddle syndrome | RTA I (Distal RTA), RTA IV |
알칼리증을 유발하는 세뇨관 장애
Bartter syndrome
- 원인 : Thick Ascending Limb of Henle's Loop에 NKCC(m/c), ROMK, CIC-Kb loss of function mutation. (AR)
- 증상 : Batter's Syndrome은 Loop diuretics의 작용 부위인 NKCC에 mutation있는 것이므로 loop diuretics의 부작용과 동일한 증상이 나타남.
- hypokalemia
- metabolic alkalosis
- hypercalciuria (요로 결석 잘 생김)
Gitelman syndrome
- 원인 : Distal Convoluted Tubule의 NCC 의 loss of function mutation (AR)
- 증상 : Gitelman Syndrome은 thiazide diuretics의 작용 부위인 NCC에 mutation있는 것이므로 thiazide diuretics의 부작용과 동일한 증상이 나타남.(Batter's syndrome에 비해 경한 증상)
- hypokalemia
- metabolic alkalosis
- hypocalciuria (요로 결석 잘 생기지 않음)
Liddle syndrome
- 원인 : Collecting duct의 ENaC 의 gain of function mutation (AD) (Pseudohyperaldosteronism)
hyperaldosteronism 의 임상양상을 나타내지만 실제로 renin angiotensin aldosterone system은 억제되어 있음.
- 증상
- hypokalemia
- metabolic alkalosis
- Hypertension
- 치료 : Amiloride (Spinolactone은 반응하지 않음)
세 질환 모두 metabolic Alkalosis 를 유발하는 데 감별 포인트는 Bartter syndrome은 hypercalciuria를 일으키는 반면(요로 결석 잘 생김) Gitelman syndrome은 hypocalciuria (요로 결석 잘 생기지 않음)가 발생합니다. 그리고 Liddle syndrome은 AD로 유전되며 고혈압을 유발합니다.
산증을 유발하는 세뇨관 장애
: Renal Tubular Acidosis
Type I, II, IV RTA 로 세가지가 있는데 모두 Normal Anion Gap metabolic Acidosis 를 일으킵니다.
RTA I (Distal RTA)
- 원인 : Intercalated Cell의 H+ ATPase, H+-K+ ATPase 의 H+ 분비 이상으로 인해.
- 증상
- Normal Anion Gap(hyperchloremia) metabolic Acidosis
- Hypokalemia (H+배설장애로 대신 K+ 이 배설되면서)
- 요로 결석 (요산성화 장애로 알칼리성 소변 되고, 근위세뇨관에서 Citrate의 재흡수가 증가되서)
- 진단 : NH4Cl loading test(acid loading) → Urine pH >5.5
산을 주면 정상적으로는 소변을 통해 산을 배출하기 때문에 소변의 pH가 산성이되지만 RTA I은 산 분비가 안 되므로 산을 투여하여도 소변이 알칼리임을 통해 진단합니다.
- 치료 : Alkali 치료
RTA II (Proximal RTA)
- 원인 : Proximal tubule 의 HCO3- 재흡수 이상으로 인해.
- 증상
- Normal Anion Gap(hyperchloremia) metabolic Acidosis
- Hypokalemia (distal flow 증가되면서)
- Osteomalacia : Type I 에서도 발생하지만 type II가 더 흔함.
- 진단 : NaHCO3 loading test (Alkali loading) → FEHCO3 →15%
= 알칼리를 주면 HCO3- 재흡수되지 않으면서 소변에 HCO3- 높아집니다.
- 치료 : Alkali 치료
RTA IV
- 원인
- Diabetic nephropathy
- Obstructive uropathy
- ACEi/ARB, K sparing diuretics 로 인한 Aldosterone deficiency or resistance
- 증상
- Normal Anion Gap(hyperchloremia) metabolic Acidosis
- Hyperkalemia (aldosterone은 K을 분비하기 때문에)
- 진단 : urine electro, TTKG
- 치료 : Hyperkalemia 교정 + Mineralcorticoid
세 질환 모두 Normal Anion Gap metabolic Acidosis 를 유발하는 데 감별 포인트는 Type IV RTA만 Hyperkalemia를 유발하고 나머지는 hypokalemia를 일으킵니다. 그리고 Type I RTA에서는 Urine pH가 >5.5 로 알칼리뇨이며, 요로 결석이 잘 생긴다는 사실은 반드시 기억해두어야 합니다.
위치 | 기능 | 기전 | 작용이뇨제 | 관련질환 |
Proximal Tubule | Na, Glucose, aminoacid, Bicarbonate, citrate Phosphate, uric acid재흡수 NH3 생성 | Carbonic Anhydrase Inhibitor
| Acetazolamide | Fanconi's Syndrome RTA II |
Loop | Na, K, Ca 재흡수 Countercurrent (요농축) |
NKCC
| Loop Diuretics | Bartter Syndrome
|
Distal convoluted Tubule | Na, K, Ca 재흡수 |
NCC
| Thiazide | Gitelman syndrome |
Collecting Duct | (1) ADH 물 재흡수 | AQP
| Vaptan
| Diabetes Inspidus SIADH |
(2) Aldostrone Na재흡수, K, H 분비 | - | - | - | |
Hyperaldosteronism HypoKalemic alkalosis | ENaC | - | Liddle Syndrome Primary aldosteronism | |
Hypoaldosteronism Hyperkalemic acidosis | ENaC | Amiloride, Triamterene Spinolactone | RTA IV Primary Adrenal insufficiency | |
(3) H+분비 | Intercalated cell H+ ATPase, H+-K+ ATPase | - | RTA I |
참고자료
- Harrison’s principles of internal medicine 20th ed. P295-297
- Renal Pathophysiology: The Essentials, 4th ed.