腎臟構造中，下列何者具有最發達的刷狀緣（brush border）？

本題觀念：

本題考查的是腎小管組織學結構與功能的關聯，特別是上皮細胞的特徵。 腎元（nephron）的不同段落具有不同的上皮細胞形態，以適應其特定的生理功能。刷狀緣（brush border）是由細胞頂端密集的微絨毛（microvilli）所構成，其主要功能是極大化表面積以利於物質的再吸收。因此，負責最大量再吸收工作的腎小管段落，其刷狀緣最為發達。

選項分析

• A. 近曲小管（proximal convoluted tubule, PCT）：正確。

  • 組織學特徵：由單層立方或低柱狀上皮細胞組成。其細胞頂端（apical surface）擁有非常長且密集的微絨毛，形成光學顯微鏡下可見的顯著刷狀緣（brush border）。這使得管腔在切片下常顯得較為狹窄或模糊（fuzzy lumen）。
  • 生理功能：近曲小管是腎臟再吸收的主要場所，負責回收約 65-70% 的濾液（包括水、鈉、全部的葡萄糖與胺基酸）。發達的刷狀緣能將細胞表面積增加 30-40 倍，從而支持這種高強度的再吸收功能。

• B. 遠曲小管（distal convoluted tubule, DCT）：錯誤。

  • 組織學特徵：由單層立方上皮組成。雖然其細胞表面有少量且較短的微絨毛，但缺乏像近曲小管那樣密集且發達的刷狀緣。因此在顯微鏡下，DCT 的管腔邊界較為清晰、寬敞。
  • 生理功能：主要負責微調離子（如 $Na^+$, $K^+$, $Ca^{2+}$）的再吸收，依賴激素調節（如醛固酮、副甲狀腺素），不需要像 PCT 那樣巨大的表面積來進行大量體積的再吸收。

• C. 亨利氏環的細升支（thin ascending limb of the loop of Henle）：錯誤。

  • 組織學特徵：由**單層扁平上皮（simple squamous epithelium）**組成，細胞扁平，缺乏刷狀緣。
  • 生理功能：主要對鈉離子有通透性（被動擴散），但不透水，功能上不涉及主動大量轉運所需的擴增表面積。

• D. 髓質的集尿管（medullary collecting duct）：錯誤。

  • 組織學特徵：由單層立方至柱狀上皮組成，主要包含主細胞（principal cells）和少量的閏細胞（intercalated cells）。主細胞具有稀疏的短微絨毛，但不形成刷狀緣。細胞邊界在顯微鏡下通常清晰可見。
  • 生理功能：主要受抗利尿激素（ADH）調節進行水分再吸收，以及調節酸鹼平衡。

答案解析

腎小管各段落中，近曲小管（PCT） 承擔了最大比例的濾液再吸收工作（約 2/3 的水與鹽類、100% 的有機養分）。為了達成此任務，PCT 的上皮細胞特化出極為發達的刷狀緣（由微絨毛構成），以大幅增加吸收表面積。相較之下，遠曲小管、細支與集尿管的微絨毛皆遠不如 PCT 發達或完全缺乏。因此，選項 (A) 為正確答案。

核心知識點

1. 組織學鑑別：
   • 近曲小管 (PCT)：管徑大、細胞質嗜酸性強（富含粒線體）、刷狀緣明顯（管腔模糊）、細胞界限不清。
   • 遠曲小管 (DCT)：管徑較小、無刷狀緣（管腔清晰）、細胞核較密集（因細胞較小）、色澤較淡。
   • 集尿管 (Collecting Duct)：細胞界限清晰（distinct cell borders）、細胞質染色淡、無刷狀緣。
2. 生理對應：結構決定功能。刷狀緣（表面積大） $\rightarrow$ 大量再吸收（Massive reabsorption） $\rightarrow$ 近曲小管。

參考資料

1. Histology of the Cortex of a Kidney, Nephron Histology - NCBI
2. The Proximal Convoluted Tubule - Structure & Function - TeachMePhysiology
3. Proximal vs Distal Tubule Histology - Histology Guide