在生理和病理条件下已显示出肾脏和肺之间的显著相互作用。这两个器官都可以是同一系统疾病（例如某些血管炎）的靶器官。此外，它们中任一者的正常功能丧失可引起另一者的直接和间接失调。患有COPD的受试者可能患有全身性炎症，低氧血症，内皮功能障碍，交感神经激活增加和主动脉僵硬增加。除了暴露于尼古丁外，所有上述因素都可引起微血管损伤，蛋白尿和肾功能恶化。由于老年人和体弱的患者血清肌酐浓度正常，可能无法识别出COPD的肾衰竭。肺和肾脏参与维持酸碱平衡。肺的补偿作用通过通气的增加或减少而迅速表达。肾脏补偿通常需要几天的时间，因为这是通过改变碳酸氢盐的重吸收来实现的。慢性肾脏疾病和终末期肾脏疾病会增加患肺炎的风险。对于这些患者，建议接种抗链球菌肺炎和季节性流感的疫苗。针对最后一种极强毒力的H1N1流感A株的疫苗也已上市并有效。急性肺损伤和急性肾损伤是严重疾病的常见并发症，与高发病率和高死亡率相关。肾和肺的伴随衰竭意味着在诊断过程和治疗管理方面都采用多学科方法。
肺和肾脏是疾病的靶器官
肺和肾脏是具有各自身体定位，结构和功能的不同器官，但是这是一个共同的概念，即它们彼此之间并不完全独立，并且在全身性疾病过程中会同时遭受损害（表1） 。血管炎和自身免疫性疾病是最著名的例子。Goodpasture综合征（也称为抗肾小球基底膜抗体疾病）是一种自身免疫性疾病，其特征是产生影响肺和肾的抗体。抗中性粒细胞胞浆抗体（ANCA）相关血管炎是一小部分坏死性血管炎，包括肉芽肿伴多血管炎（GPA），显微镜下的多发性血管炎（MPA）和嗜酸性肉芽肿合并多发性血管炎（EGPA）。GPA，也称为韦格纳肉芽肿病，是一种潜在的致命性血管炎，会影响中小型血管，通常会引起上呼吸道和下呼吸道的肉芽肿性炎症以及免疫性弱的肾小球肾炎。EGPA（或Churg-Strauss综合征）是另一种血管炎，主要影响几乎持续呼吸受累（慢性鼻-鼻窦炎和哮喘）和可能的肾功能不全的小血管。所有上述疾病都是肺肾综合征的公认病因，涉及肺血管床伴有弥漫性肺泡出血和肾脏损害，尤其是肾小球肾炎。显微多血管炎和免疫系统复杂的血管炎如系统性红斑狼疮，冰球蛋白性血管炎和Schönlein-Henoch紫癜也可诱发肺肾综合征。
糖尿病患者的肺功能有几种改变。因此，考虑到与在这种慢性疾病（例如，糖尿病足，糖尿病性肾病，糖尿病性血管病）过程中在其他器官（包括肾脏）中发生的功能障碍的相似性，创造了术语“糖尿病性肺病”。
一些研究证明，与健康受试者相比，患有1型和2型糖尿病的患者的肺泡-毛细血管对一氧化碳（DLCO）的扩散能力均受损，肺体积和流量减少。这些改变的致病机制并不完全清楚，但微血管损伤是由于糖尿病性微血管病。
在弥散降低的程度似乎被连接到其他血管并发症的严重程度，如视网膜病变和微血管肾。此外，在组织病理学水平上，这些功能修饰被认为与肺毛细血管基底层的增厚相对应。这可能与肺泡上皮增厚有关，导致肺气体交换能力降低。
肾脏受累于慢性阻塞性肺疾病
肾脏参与慢性呼吸系统疾病通常是在临床实践中观察到的。几项研究已经报道，肾功能衰竭的发病率是在患者的主要影响肺部疾病更高，尤其是在慢性阻塞性肺疾病（COPD）。这方面的证据显著的经考虑COPD是世界第七最常见的慢性疾病，预计到2020年到达第四位。COPD被认为是气道炎症过程和肺实质破坏性变化的结果，这会导致进行性和不可逆的气流受限。吸入有毒气体和微粒（首先是烟草烟雾）是能够触发这些过程的主要因素，但有证据表明其他元素和遗传状态也可能起作用。COPD是一种复杂的异质性疾病，通常与多种合并症相关。据估计，在COPD患者中，并发疾病通常比呼吸道疾病本身造成更高的发病率和死亡率。长期以来，许多其他疾病与COPD的频繁关联一直被认为是老年人高发的结果。然而，越来越多的证据支持COPD本身具有在肺外的问题，发展中的作用，在某种程度上，一些作者认为COPD全身性炎症性疾病。
有证据表明某些COPD合并症与特定表型的频率增加有关。例如，骨质疏松症和肺癌似乎与肺气肿表型相关联的优先相比支气管炎表型。同样，已经有人提出，在更多情况下，肾功能不全与COPD的气肿表型有关，并且这种关联独立于已知的肾衰危险因素，如高龄，糖尿病和高血压。
烟草烟雾的一些成分，例如尼古丁和重金属，被确定为肾脏疾病发展的危险因素。在吸烟者中，已显示出微量白蛋白尿的发生率较高，并发展为明显的蛋白尿。吸烟引起的肾脏损害至少部分是由于交感神经系统的尼古丁活化所介导的血压升高。尼古丁还大大降低了肾脏中的超氧化物歧化酶的活性，并增加了过氧化氢酶的活性。
尼古丁会加速肾病的发生，从微量白蛋白尿发展为蛋白尿的发生率增加。冠心病在COPD患者中高度流行，与肾脏血管疾病有关。
蛋白尿反映出肾小球的通透性增加，通常是由于微血管损伤所致。这可能是由于直接足细胞损伤，但其他的潜在影响因素已经在患有COPD的受试者被鉴定：全身性炎症，低氧血症，内皮功能障碍，增加的交感神经激活，并增加主动脉紧张度（图 1）。
这些决定因素解释了为什么COPD与慢性肾功能衰竭并存并非罕见事件。老年COPD患者的慢性肾脏病（CKD）可能被低估了。值得注意的是，许多关于COPD的研究都排除了血清肌酐大于2 mg/dL的患者，或者没有说明如何进行肾衰竭的诊断。
许多慢性阻塞性肺病患者年龄较大且身体虚弱，他们可能经常患有隐藏的或无法识别的肾功能衰竭，但血清肌酐浓度正常。由方程式提供的老年人和受试者的肾小球滤出液估计值存在一定程度的差异，从而导致分类错误并干扰CKD的正确管理。慢性肾衰竭的患病率随年龄增长而增加，并经常与诸如充血性心力衰竭或糖尿病等慢性疾病有关。当作为合并症出现时，肾功能衰竭预后不良，并影响治疗策略。
慢性肺病患者肾功能不全的意义
肾脏和肺都参与维持酸碱平衡，从而维持血液的pH值（图2）。特别是当由于呼吸原因长期损害酸碱平衡时，肾脏是主要的器官。
在通气不足的“泵故障”情况下，例如由于肺气肿或神经肌肉疾病，经常观察到二氧化碳（CO2）潴留。肺泡通气的突然恶化会引起血液中CO2含量的急剧增加，这会迅速将pH值降低至酸中毒值（低于7.35）。如果呼吸性酸中毒仍然存在，通过保留碳酸氢根离子肾脏响应（HCO3- ）。
这主要是因为增加的CO 2在肾小管细胞的水平刺激H的分泌+离子和更多的酸尿的消除，而HCO3-离子被再吸收。
在肾功能不全的情况下，酸碱平衡不能得到有效恢复，从而导致血液酸中毒时间延长并给整个人体带来伤害。
研究表明，在患有COPD加重和高碳酸血症的患者中，充分的代谢补偿和足够的肾功能的发展显著降低了死亡率。酸中毒是一个不利的预后指标，并负责对血流动力学和代谢的有害影响。酸中毒会引起心肌抑制，心律不齐，周围血管阻力降低和低血压。另外，高碳酸血症性酸中毒还导致呼吸肌无力，促炎性细胞因子和凋亡增加以及恶病质。此外，据报道，在高碳酸血症的COPD患者中，肾血流量减少，肾素-血管紧张素系统激活，抗利尿激素，心钠素和内皮素-1的循环值增加。据认为，这些激素异常可以独立于是否存在心肌功能障碍而在盐分和水的潴留以及肺动脉高压的发展中起作用。
当COPD患者发生肾衰竭时，肾脏在呼吸性酸中毒中的代偿作用可能不太有效，导致氨生成减少和可滴定的酸度产生，从而导致血清碳酸氢盐上升有限，酸中毒更为严重。临床报道表明，这些患者碳酸氢盐水平是负相关的生存和伴随肾功能衰竭死亡预测和加重的风险。
除营养不良和尿毒症毒素外，慢性酸中毒，胰岛素抵抗，高钙血症也可能导致尿毒症患者出现系统性骨骼肌萎缩。由此产生的肌肉无力和身体机能不佳反映了进行性的一般身体不适。由于呼吸肌力量降低和神经病，肺功能也被发现受损。这种情况可能会使患有肺部疾病的人的运动耐受性恶化。接受血液透析或连续非卧床腹膜透析的患者以及接受肾移植的患者的最大吸气压力（MIP）和最大呼气压力（MEP）降低。然而，在腹膜透析受试者中发现最低的吸气肌力量，这表明腹腔内透析液的存在可能会干扰膈肌收缩。肌肉和心血管疾病的限制导致患者减少日常生活活动并增加残疾和死亡率。呼吸道和下肢肌肉弱化似乎是渐进的和部分可逆下面的练习，但鲜为人知的是训练是否会导致一个更好的结果。
慢性肾脏疾病中呼出的呼吸气体
患有CKD的受试者的呼气成分会根据几种挥发性化合物的排泄而发生变化，这些挥发性化合物由于肾功能下降而得以保留。这些气体现在可以通过各种技术（例如气相色谱法）进行检测，尽管很难收集呼气，因为样本很容易被口腔中产生的有机化合物或室内空气污染。
在CKD患者的呼吸中检测到的最明显的挥发性物质是氨，这是这些患者典型的尿毒症呼吸的原因。健康人的氨气浓度约为十亿分之800（ppbv），并且变化很大，主要是由上述采样问题引起的。在接受血液透析的人中，该浓度增加到2000 ppbv。
其他几种代谢物保留在CKD中并经肺排泄，例如仲胺和叔胺二甲胺和三甲胺，羟基丙酮和3-羟基-2丁酮。其他化合物，例如4-庚醛，4-庚酮和2-庚酮，仅在接受血液透析的患者中可以检测到。最后，尚不清楚呼吸功能异戊二烯是否由于肾功能受损而增加。在大鼠肾功能不全的模型中，它显示出早期增加，而在人类中，它仅在血液透析期间增加：因此，尚不清楚大鼠中的结果是否是肾损伤的结果，而不是血液中的实际潴留 。
慢性肾衰竭患者呼吸功能障碍的意义
通过呼吸消除CO2是一种强大而迅速的机制，可调节血液和整个人体的酸碱状态。每天，肺部清除的碳酸超过10,000 mEq，而肾脏每天清除的固定酸不到100 mEq。通过调节（增加）肺泡通气，也能够甚至维持正常的血液pH值HCO3-是相对低的肾功能障碍的结果，以及对HCO3-的其他来源的损失（例如，肠溶）。
通常，在碳酸氢盐水平低的患者中，观察到过度换气和低碳酸血症。在这种患者的临床评估中应考虑到这一点，因为这种状态可能会引起对肺部疾病的怀疑。代偿性换气过度通常与pO2的水平有关，pO2的水平趋于正常上限。尽管换气过度，但低水平的pO2（低氧血症）应导致伴随呼吸问题的假说。
患有晚期囊性纤维化的患者通常会出现呼吸衰竭和高碳酸血症，可能已经改变了电解质的运输和营养不良。这种情况可能会导致代谢性碱中毒，因此可能导致高碳酸血症，尤其是在急性加重期间。
慢性肾功能衰竭患者经常使用的药物如利尿剂会影响酸碱平衡。噻嗪利尿剂增加了钠向远端小管的输送，从而刺激了醛固酮敏感的钠泵以增强钠的重吸收，以交换钾和氢离子，钾和氢离子因此在尿液中丢失。这种情况可能导致代谢性碱中毒，同时引起电解质改变，例如低钾血症和低钠血症。
血液透析中的呼吸道感染
慢性肾脏疾病和终末期肾脏疾病（ESRD）增加细菌感染，特别是泌尿道感染，肺炎和败血症的风险。该风险部分归因于透析通路设备，但需要肾脏替代治疗的患者也容易受到非通路相关感染的影响。这些患者中许多还患有糖尿病，服用免疫抑制剂并长期保留尿毒症毒素。因此，应特别注意这些感染的诊断和治疗。选择合适的抗生素类别和剂量至关重要，如果可能，则应在残留肾功能的患者中避免使用肾毒性药物。
在进行血液透析的受试者中，肺炎是造成严重感染的第二大原因。它们是最常见的社区获得性肺炎，主要由肺炎链球菌和季节性流感引起。血液透析患者对肺炎的治疗与普通人群的治疗没有区别，但是死亡率高出14-16倍。在这些特定受试者中可获得抗令人满意的早期血清反应的抗链球菌肺炎的多糖疫苗。但是，经过6个月以上观察的研究表明，与一般人群相比，抗体效价下降更快。通常建议对所有ESRD患者进行疫苗接种，并于5年后再次接种。
流行性感冒影响了总人口的10％至20％，大流行爆发时达到了50％。即使血液透析患者对流感疫苗的免疫反应可能降低，但据信仍可提供足够的保护，应每年进行一次。第二剂季节性流感疫苗对血液透析患者没有益处。
ESRD患者也极有可能被最后一种非常强毒的H1N1甲型流感病毒感染。疑似病例应在48小时内开始治疗，甚至在确定H1N1甲型流感毒株之前。每次血液透析疗程后服用剂量为30mg的神经酰胺酶抑制剂奥司他韦是治疗的选择。但是，它的使用应仅限于具有高度诊断怀疑性的受试者，以避免出现以前的抗病毒药物（如金刚烷胺）所产生的耐药性。有或没有免疫佐剂MF59的针对H1N1流感A株的疫苗都是有效的。
结核（TB）是另一种呼吸道感染，在ESRD患者中呈特殊特征。后者患活动性结核的风险增加，也可能因来源不明或肺外定位而发烧。因此，疾病控制中心（CDC）建议所有血液透析患者均应接受结核菌素皮肤测试（TST）的测试。在该人群中，由于细胞免疫缺陷引起的无反应性比例很高（30-40％），从而导致皮肤过敏反应和TST敏感性降低。因此，在血液透析患者中，如果皮肤硬结直径大于5毫米，则认为TST阳性。在TST阳性的情况下，建议单独使用异烟肼或与利福平联合预防性治疗。在许多国家，由于移植后激活的风险增加，因此该政策仅限于肾移植接受者。已经提出了其他诊断潜伏性结核的方法，例如INF-γ释放测定法（IGRA）甚至血清学检查。
肾脏移植后肺部疾病的发生
肺部并发症是肾移植后发病和死亡的主要原因。它们的发生严重影响肾移植患者的预后，并与20％的移植失败发生率相关。研究表明肺部疾病的发生率可变肾移植后，从3.1至37％，其中的22.5-32％死亡率。
最常见的并发症是肺炎，其次是肺外细菌性败血症导致的心源性肺水肿和急性肺损伤（ALI）或急性呼吸窘迫综合征（ARDS）。肾移植后的非感染性并发症包括肺不张，肺血栓栓塞和移植后恶性肿瘤。
肺炎的高发病率和死亡率，以及与治疗感染所需的药物相关的频繁并发症，对肺炎的早期和准确诊断至关重要。
肾脏移植后第一个月的大多数感染是由医院细菌引起的。在移植后第二个月至第六个月之间，当免疫抑制达到最大水平时，患者极易发生机会性肺部感染。
在此期间最常引起肺炎的病原体包括细菌，真菌（特别是jirovecii肺孢菌）和病毒（特别是巨细胞病毒）。在接受慢性排斥反应或复发性急性排斥反应的患者中，机会感染的风险特别高。免疫抑制水平通常会降低到6个月以上，此时感染主要是由于常见的社区获得性病原体引起的。
应当注意，几种免疫抑制药物已明确显示对肺有毒。硫唑嘌呤和雷帕霉素抑制剂（mTOR，例如西罗莫司和依维莫司）的哺乳动物靶器官是发生肺部并发症的风险较高。有几个报道表明，他克莫司和霉酚酸酯也可导致肺损伤。
已经发现间质性肺疾病与特定药物浓度之间的关系。为了降低临床实践中肺毒性的可能性，已提出了更精确地计算免疫抑制剂药物剂量的公式。
急性肺损伤和机械通气对肾功能的影响
ALI和急性肾损伤（AKI）是严重疾病中的常见并发症，与高发病率和高死亡率相关。ALI由几种临床标准定义，包括低氧血症和PaO2 / FiO2比小于300 mm Hg的双侧肺浸润的急性发作，而无静水性肺水肿的证据。相同的临床特征，但PaO2/ FiO2比低于200 mmHg，定义为急性呼吸窘迫综合征（ARDS）。AKI，也称为急性肾衰竭（ARF），是肾脏功能的突然丧失，保留了含氮废物如尿素，并改变了液体和电解质的动态平衡。
两种形式的终末器官损伤通常发生在全身性炎症反应综合征，休克和发展中的多器官功能障碍的相似环境中。多器官功能障碍综合症患者的受损器官之间复杂的相互作用被称为“危重病的累加效应” 。
呼吸系统并发症在AKI患者中很常见，包括肺水肿，需要机械通气的呼吸衰竭，机械通气时间延长以及难以脱机。来自患者和动物模型的数据支持以下观点：AKI可能发生心源性肺水肿（源于容量超负荷）和非心源性肺水肿（源于由于炎症和凋亡引起的内皮损伤）。
最近的数据表明，肾脏在ALI炎症介质的产生和消除中起着重要作用。另一方面，暴露于ALI的炎症环境和机械通气引起的损伤可能会加速AKI的发作。建议使用呼吸机诱发的肾损伤（VIKI）来描述这种现象。
人们认为，在正压机械通气（PPV）期间，血液动力学和神经激素因素能够减少肾脏灌注和功能。PPV的血流动力学效应来自胸腔内压力的升高，这反过来又降低了静脉回到心脏的压力（前负荷），并可能导致心输出量下降。这可能会导致低血压和液体反应性休克，这在开始PPV的初始插管后阶段很常见。在PPV期间，胸腔内压力的增长与肾脏血浆流量，肾小球滤过率（GFR）和尿量减少有关。
PPV的神经激素作用包括血管活性物质的产生，肾素-血管紧张素轴的激活，非渗透压血管加压素（ADH）分泌的增加，心钠素（ANP）释放的抑制，醛固酮产生的下游刺激。这些神经激素途径中的每一种都可能导致肾血流量和GFR减少，体液潴留（盐和水）和少尿。
允许性高碳酸血症是一种普遍接受的机械通气策略，其中减少潮气量和肺泡通气以减少在治疗ALI时呼吸机诱发的肺损伤（VALI）。通过多种机制，允许的高碳酸血症可能会有利地影响ALI的进程，相关的VALI以及受损肺与其他器官之间的有害器官干扰，从而导致针对VIKI发生有保护作用。
Fig. 1 Factors contributing to the worsening of renal function inCOPD
Fig. 2 Mechanisms of renalcompensation to respiratoryacidosis (a) and pulmonarycompensation to metabolicacidosis (b)
---J Nephrol. 2019 Oct;32(5):699-707. doi: 10.1007/s40620-018-00563-1.
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