泌尿系統解剖

腎臟解剖與生理是內環境穩態、血壓調控、CKD 與移植醫學的基石，近年 single-cell atlas、新 SGLT2i/MRA 藥物與基因治療大幅推進。

一、胚胎發育

三階段（pronephros → mesonephros → metanephros）：

• Pronephros：E22-25，退化
• Mesonephros：E25-4 週，部分男性泌尿生殖道
• Metanephros（5 週起）：成年腎雛形
  • Ureteric bud（mesonephric/Wolffian duct 分支）→ 集尿管、腎盂、輸尿管
  • Metanephric mesenchyme（intermediate mesoderm，Six2⁺）→ 腎元（glomerulus + PCT + loop + DCT）
  • GDNF-RET 信號驅動 ureteric bud 發芽與分支；RET 突變 → renal agenesis
  • WT1、PAX2、SALL1 為關鍵 TF

腎發育異常：renal agenesis（Potter sequence）、horseshoe kidney（inferior mesenteric 掛住）、ectopic kidney、MCDK、ADPKD（PKD1、PKD2）、ARPKD（PKHD1）

二、腎絲球超微結構

• Fenestrated endothelium：孔 70-90 nm，無隔膜但富負電 glycocalyx
• GBM：三層（lamina rara interna/densa/externa）；Type IV collagen α3α4α5（COL4A3/4/5 突變致 Alport syndrome，α5 X-linked）；laminin-521、agrin
• Podocyte：末端分化細胞，foot process 擁抱微血管；slit diaphragm ~30-40 nm，nephrin（NPHS1） 核心，podocin（NPHS2）、CD2AP、TRPC6、α-actinin-4 構成
• Podocytopathy：MCD（免疫介導 nephrin redistribution）、FSGS（nephrin/podocin/APOL1 G1G2 variant, Kopp 2008 Nat Genet 非裔 FSGS）

三、單細胞腎臟圖譜

• Humphreys、McMahon、Susztak 實驗室 等系列 scRNA-seq 建立人與鼠腎 atlas
• KPMP（Kidney Precision Medicine Project） 整合 snRNA-seq、spatial transcriptomics、病理（Lake et al., 2023 Nature 人腎 atlas）
• 揭示 tubular cell adaptive vs. maladaptive response、PT injury heterogeneity

四、SGLT2i 的跨界奇蹟

• Empagliflozin（EMPA-REG 2015 NEJM）、dapagliflozin（DAPA-HF 2019、DAPA-CKD 2020）、canagliflozin（CREDENCE 2019）
• 原本為 T2DM 藥，卻同時心衰、CKD、eGFR 保護，無論糖尿病與否
• 機制：TGF 恢復（近曲 Na 重吸收下降 → macula densa 感測 → afferent arteriole 收縮 → 降低絲球內壓）；其他：酮體代謝、抗發炎、改善線粒體

五、RAAS 完整圖

• Classical axis：Ang II → AT1R → 血管收縮、纖維化、發炎
• Counter-regulatory axis：ACE2 → Ang (1-7) → MasR → 血管舒張、抗纖維化
• ACE2 為 SARS-CoV-2 受體：COVID-19 腎損傷機制；AKI in severe COVID-19 ~30%
• Finerenone（non-steroidal MRA）：FIDELIO-DKD (2020 NEJM)、FIGARO-DKD 心腎保護，較 spironolactone 選擇性高、高鉀風險低

六、ADPKD

• 1/500-1000，主因 PKD1（85%）、PKD2（15%）
• Polycystin-1/2：initial cilia 信號、Ca²⁺ 通道；突變 → cAMP 上升、增殖
• Tolvaptan（V2R 拮抗劑）：TEMPO-3:4 trial 延緩 eGFR 下降（Torres 2012 NEJM）

七、腎性低鎂血症、遺傳性腎管疾病

• Bartter syndrome（NKCC2、ROMK、ClC-Kb、Barttin、CaSR GoF）：TAL 缺陷，類似慢性 furosemide
• Gitelman syndrome（NCC）：DCT 缺陷，類似 thiazide
• Liddle syndrome（ENaC GoF）：低腎素高血壓，amiloride 有效
• Pseudohypoaldosteronism、Dent disease（CLCN5）

八、腎臟移植與免疫學

• HLA matching、panel reactive antibody
• 免疫抑制：calcineurin inhibitor（tacrolimus、cyclosporine）、mTOR（sirolimus）、antimetabolite（MMF、azathioprine）、steroids
• Rejection：hyperacute（preformed Ab）、acute cellular（T cell）、antibody-mediated（DSA）、chronic
• Chronic allograft nephropathy 為主要失敗因

九、血液透析與腹膜透析

• HD：3 次/週、AV fistula（Brescia-Cimino）
• PD：CAPD、APD，腹膜為半透膜
• 全球末期腎病 >3 百萬人，預測持續增加

十、腎臟再生

• 哺乳類腎發育後無新腎元產生
• Nephron progenitor（Six2⁺）：胚胎期耗盡
• Adult PT injury response：dedifferentiation-redifferentiation vs. fixed lineage（Humphreys 2008 Cell Stem Cell）
• Kidney organoid（Takasato 2015 Nature; Morizane 2015 Nat Biotechnol）：iPSC 分化，具腎元結構但無血管網路成熟
• Xenotransplantation：CRISPR pig（PERV 剔除、3 gene KO + 7 human transgene）Montgomery 團隊人豬腎移植（2021 brain-dead 受試）、2024 living recipient

十一、腎細胞癌

• Clear cell RCC：VHL 失活（散發或 von Hippel-Lindau），HIF-1α/2α 穩定，VEGF 上調
• Treatment：VEGFR TKI（sunitinib、cabozantinib）、mTORi、PD-1/CTLA-4 checkpoint（nivolumab + ipilimumab）
• Papillary RCC：MET 突變
• Chromophobe、collecting duct、Xp11 translocation RCC（TFE3、TFEB）