關於氨的排泄，下列敘述何者最不適當？

本題觀念：

本題主要考查 腎臟對氮代謝產物（氨、尿素、麩醯胺酸）的處理機制，特別是尿素（Urea）的運送方式、抗利尿激素（ADH/Vasopressin）的調控，以及酸鹼平衡對腎臟氨代謝的影響。核心觀念在於區分被動運輸（擴散/促進性擴散）與主動運輸，以及理解肝腎在氮排除中的合作角色。

選項分析

• A. 肝臟會將有毒的氨轉變為尿素（urea）或麩醯胺酸（glutamine），兩者都是腎臟排出體外

  • 分析： 此敘述大致正確。
  • 肝臟角色： 肝臟有兩套系統處理氨。主要的「尿素循環（Urea cycle）」位於肝小葉的 periportal hepatocytes，將氨轉為尿素（高容量、低親和力）。逃脫尿素循環的氨會在 pericentral hepatocytes 被「麩醯胺酸合成酶（Glutamine synthetase）」轉為麩醯胺酸（Glutamine）（低容量、高親和力）。
  • 腎臟角色： 尿素主要經由腎臟過濾後排出。麩醯胺酸則會被腎臟攝取（特別是在酸中毒時），在近端腎小管細胞內被代謝（Ammoniagenesis）產生 $NH_4^+$ 與 $HCO_3^-$，$NH_4^+$ 隨尿液排出，$HCO_3^-$ 回收。因此，兩者最終的氮產物皆主要依賴腎臟移除。
  • 結論： 雖然麩醯胺酸是「代謝後排出氨」，但廣義上說兩者皆由腎臟負責最終排除是可接受的臨床敘述。

• B. 尿素（urea）從尿液的排出會受血管加壓素（vasopressin）的表現而下降

  • 分析： 此敘述正確（指再吸收增加導致排出的比例相對減少或用於建立梯度）。
  • 機制： 血管加壓素（ADH/Vasopressin）作用於集尿管（Collecting Duct），除了增加水通道（AQP2）表現外，還會磷酸化並增加內髓質集尿管（IMCD）頂端膜上的 尿素通道 UT-A1 以及基底膜上的 UT-A3 的表現與活性。
  • 結果： 這促進尿素從管腔被再吸收進入髓質間質（Medullary interstitium），建立高滲透壓梯度（Urea recycling）。因為促進了「再吸收」，在同樣的過濾量下，最終從尿液「排出」的尿素量（或分率）在抗利尿狀態下會相對減少（被回收至髓質以濃縮尿液），直到達到穩態。

• C. 麩醯胺酸（glutamine）在腎臟中的代謝量，會因為代謝性酸中毒而增加

  • 分析： 此敘述完全正確。
  • 機制： 當發生代謝性酸中毒（Metabolic Acidosis）時，腎臟為了排除過多的 $H^+$，會透過上調麩醯胺酸酶（Glutaminase, GLS）和 PEPCK 酵素活性，大幅增加近端腎小管對 Glutamine 的攝取與代謝。
  • 結果： 代謝產生 $NH_4^+$（作為酸的載體排出）和新的 $HCO_3^-$（回收至血液緩衝酸血症）。這是腎臟調節酸鹼平衡的關鍵代償機制。

• D. 尿素（urea）的再吸收是初級主動運輸通道表現上升，促使尿素的再吸收

  • 分析： 此敘述最不適當（錯誤）。
  • 錯誤點： 哺乳動物腎臟中的尿素運送是 被動運輸（Passive Transport） 或更精確地說是 促進性擴散（Facilitated Diffusion），並非初級主動運輸（Primary Active Transport）。
  • 機制： 尿素的再吸收是依賴由水再吸收所建立的濃度梯度（Concentration gradient）。尿素通道（Urea Transporters, UT family，如 UT-A1, UT-A2）僅是作為通道允許尿素順濃度梯度移動，並不直接消耗 ATP 進行泵送。
  • 結論： 描述為「初級主動運輸（Primary Active Transport）」違反了生理學基本原理。

答案解析

正確答案：D

本題的關鍵在於辨識尿素運送的生理機制。尿素在腎小管的再吸收主要發生在近端小管（約50%，隨水被動擴散）和內髓質集尿管（受 ADH 調控）。在內髓質集尿管，ADH 刺激 UT-A1 和 UT-A3 轉運蛋白，使尿素能順著濃度梯度從管腔擴散至間質。這些轉運蛋白屬於 促進性擴散載體（Facilitated diffusion transporters），而非消耗 ATP 的初級主動運輸幫浦。因此，選項 D 的敘述在生理機制上是錯誤的。

核心知識點

考生應複習以下重點：

1. 尿素運送機制 (Urea Handling)：
   • 性質： 被動運輸 / 促進性擴散（非主動運輸）。
   • 關鍵蛋白： UT-A1（頂端膜，受 ADH 調控）、UT-A3（基底膜）、UT-A2（亨利氏環下降支，負責分泌/循環）。
   • ADH 作用： 增加 IMCD 的尿素通透性 $\rightarrow$ 增加尿素再吸收 $\rightarrow$ 建立髓質高滲透壓。
2. 腎臟氨代謝 (Renal Ammoniagenesis)：
   • 原料： 麩醯胺酸 (Glutamine)。
   • 刺激因子： 代謝性酸中毒 (Metabolic Acidosis)。
   • 產物： $NH_4^+$ (排酸) + $HCO_3^-$ (補鹼)。
3. 肝臟氮代謝：
   • Urea Cycle： 主要路徑，產尿素。
   • Glutamine Synthetase： 備用路徑，產麩醯胺酸（清除殘餘氨）。

參考資料

1. Vander's Renal Physiology, 10th Ed. Chapter 4: Renal Handling of Organic Substances (Urea section).
2. Boron & Boulpaep Medical Physiology, 3rd Ed. Chapter 37: Transport of Urea, Glucose, Phosphate, Calcium, Magnesium, and Organic Solutes. "Urea transport is facilitated diffusion."
3. Weiner ID, Verlander JW. Renal ammonia metabolism and transport. Compr Physiol. 2013. (Confirming glutamine role in acidosis).
4. Fenton RA. Essential role of ubiquitin-proteasome system in regulation of renal urea transporters. (Confirming ADH regulation of UT-A1).