目的肾单位是肾结构和功能的基本单位,由肾小体和肾小管组成。近端小管在对肾小球超滤液中蛋白质、Na+、HCO3-、Cl-、K+、Ca2+、PO43-,水与有机溶质(如葡萄糖与氨基酸)的重吸收中发挥着重要作用,大约二分之一的超滤液在近端小管处重吸收。来自皮质不同水平的肾单位近端小管有其各自的走行特点并行使相应的功能。应用传统方法得到的关于小鼠近端小管的走行及毗邻关系等信息仅仅局限于曲部与直部的鉴别。很多关于小鼠近端小管的功能研究常常借用大鼠近端小管的节段性加以讨论。出球微动脉起自肾小球毛细血管网,在肾皮质终止于肾小管周围毛细血管网,在髓质终止于直小血管。出球微动脉管径较小,阻力较大,血液流经该段时,血压降落较大,故肾小管周围毛细血管的血压较低,这一点对肾小管的重吸收十分重要。作为功能性研究的基础,其形态学特点至关重要。但由于小鼠的个体较小,出球微动脉管径较细,应用传统方法很难建立其确切的空间走行。本研究利用计算机辅助三维重建技术,以小鼠肾组织连续切片形成的系列配准显微图像为基础,重建肾近端小管与出球微动脉的确切空间走行,为肾脏相应功能的研究与相关肾脏疾病的治疗提供了重要的形态学基础。实验方法1、树脂包埋连续切片的制备肾组织取自三只体重为25g的C57／BL／6小鼠。腹主动脉灌流固定(1%戊二醛和4%羟乙基淀粉,0.06mol/L的二甲胂酸钠缓冲液配制,PH 7.4)。垂直于肾长轴取组织块,锇酸后固定2h,梯度酒精丙酮脱水,树脂812包埋。采用超薄切片机及钻石刀进行半薄切片,从肾被膜到肾外髓外带,共得到2.5μm厚的连续切片1200张,通过甲苯胺蓝染色显示组织微细结构。2、显微图像获取与配准应用“计算机-显微镜-数码相机”图像采集系统(Olympus AX 70显微镜；Olympus DP 50相机),每隔一张切片进行拍照。图像大小为2596×1889像素,每个像素相当于1.16μm×1.16μm。图像配准过程在计算机Windows平台上操作。其原理是通过比较相邻两幅图像中生理对应点的像素灰度值的相似性来确定每个图像的平移及旋转,使其达到生理空间的一致。首先得出相邻两幅图的相对变换值(平移距离和旋转角度),再通过计算相对变换值的相加函数得出系列图像中每个图像的绝对变换值,从而实现图像配准。3、数字追踪与三维分析肾近端小管和出球微动脉路径的追踪是通过C语言设计的程序在计算机Linux平台上实现的。近端小管的追踪始于肾小球尿极,终止于近端小管直部和髓袢降支细段上皮移行处。出球微动脉的追踪始于肾小球血管极,终止于出球微动脉与肾小管周围毛细血管网或直小血管连接处。本实验追踪了来自3只小鼠58个肾单位的近端小管和出球微动脉。追踪过程自动生成一个数据文件,记录追踪小管与血管走行的空间坐标,基于此坐标集,近端小管与出球微动脉的毗邻关系分析以及长度测量等得以实现。长度的测量运用欧几里德算法,即累加沿近端小管或出球微动脉走行的每两个连续点的距离,得出沿近端小管或出球微动脉走行任意两点之间的距离。实验结果1、近端小管的空间走行在皮质迷路中,近端小管起始段离开肾小球后,都先向被膜方向走行约100～1400μm后返折,在各自肾小球周围盘曲并占据相对独立的区域,而且很少和来自其他肾单位的近端小管曲部所在区域重合。来自浅表皮质肾单位与中间皮质肾单位的近端小管曲部盘曲紧密,所占空间比近髓肾单位近端小管曲部小。在髓放线中,近端小管直部的走行具有明显的层次；来自浅表皮质肾单位的近端小管直部走行于中央,来自中间皮质肾单位和近髓肾单位的近端小管直部则依次走行在其外围,来自皮质最深层的肾单位的近端小管几乎没有直部。所有近端小管都止于肾外髓外带与内带的交界处,并移行为髓袢降支细段。2、出球微动脉的空间走行在来自浅表皮质肾单位的出球微动脉中,87.5%离开肾小球血管极后向被膜方向上行,然后移行为肾小管周围毛细血管网。8.3%的出球微动脉离开肾小球血管极后向皮质深层下行,然后移行为肾小管周围毛细血管网。4.2%的出球微动脉离开肾小球血管极后立即移行为肾小管周围毛细血管网。在来自中间皮质肾单位的出球微动脉中,48.0%离开肾小球血管极后向皮质深层下行,然后移行为肾小管周围毛细血管网。32.0%的出球微动脉离开肾小球血管极后向被膜方向上行,然后移行为肾小管周围毛细血管网。8.0%的出球微动脉离开肾小球血管极后立即移行为肾小管周围毛细血管网。然而,与来自浅表皮质肾单位的出球微动脉不同的是,来自中间皮质肾单位的出球微动脉中有12%离开肾小球血管极后先向皮质深层下行一段距离,然后返折,接着再向被膜方向上行,直至移行为肾小管周围毛细血管网。在来自近髓肾单位的出球微动脉中,66.7%离开肾小球血管极后向内髓方向下行直至移行为肾小管周围毛细血管网或直小血管。22.2%的出球微动脉离开肾小球血管极后立即移行为肾小管周围毛细血管网或直小血管。11.1%的出球微动脉离开肾小球血管极后先向内髓方向下行一段距离,然后返折,接着再向被膜方向上行,直至移行为肾小管周围毛细血管网或直小血管。除了少数出球微动脉离开肾小球血管极后立即移行为肾小管周围毛细血管网,无法计算其长度。来自浅表皮质肾单位与中间皮质肾单位的出球微动脉的长度都在10～260μm范围内。而来自近髓肾单位的出球微动脉长度则在120～250μm范围内。3、近端小管与出球微动脉的毗邻关系每条近端小管在各自肾小球周围盘曲,在皮质中占据着相对独立的区域。与其来源于同一肾单位的出球微动脉在此区域内走行,但二者并没有明显的伴行关系。结论1、来自肾皮质不同水平的近端小管与出球微动脉的空间走行具有各自的规律与特点,可能与其行使的功能相关。2、来自同一肾单位的近端小管与出球微动脉并没有明显的伴行关系。