金属按比重分为重金属（比重>4.5）和轻金属（比重<4.5），前者如铅、汞、镉等，后者如钾、钠、镁、锂等。重金属和轻金属都可造成肾损害；另外，少数非金属离子，如砷、硅等也可引起肾损害。过去把金属和非金属元素引起的肾损害统称重金属肾损害，似有不妥，本章改称为化学元素肾损害。
化学元素肾损害可由中毒、缺血或免疫介导引起。化学元素肾中毒与剂量有关，由于尿液流经近端小管时被高度浓缩，使该部位上皮细胞暴露于高浓度化学元素下，成为其毒性作用的主要靶部位。其机制包括：①与生物膜结合，或与必需金属竞争配体，干扰细胞的物质转运、生物转化和能量生成；②激活Ca2+介导的细胞反应，导致大量花生四烯酸、血栓素、氧自由基等生成，造成组织损害；③直接刺激脂质过氧化反应，破坏细胞结构等。肾缺血首先由化学元素直接作用引起肾小管上皮细胞功能障碍、急性坏死，或由溶血作用引起的血红蛋白管型堵塞，以上因素引起致密斑尿流减慢，钠浓度增高，激发“管-球反馈”机制，肾素-血管紧张素系统活性增强，导致肾血管痉挛、肾缺血。免疫机制为某些金属如金、汞等产生自身抗原引起肾小球免疫损伤。
化学元素所致的肾损害可表现多种肾脏综合征，但急性间质性肾炎少见。急性肾损伤包括肾前性氮质血症和急性肾小管坏死（ATN）。肾前性氮质血症是化学元素直接或间接作用引起的外周循环衰竭、肾血管痉挛等因素所致，肾功能可逆性较强。急性肾小管坏死由化学元素直接毒性和血红蛋白管型阻塞等因素所致，但肾缺血作用亦不容忽视。慢性损伤最常见的有以下几种：①慢性肾小管功能障碍。为低剂量化学元素肾脏毒性的常见表现，一般不出现明显的组织学改变。②近端小管功能障碍。表现为低分子蛋白尿（小管性蛋白尿）、氨基酸尿、肾小管性糖尿、肾性磷酸盐尿，Ⅱ型肾小管酸中毒、肾性低钾血症、尿浓缩功能损害、高尿钙症、尿酸清除率增加、肾钙化、肾结石、肾性尿崩等。③肾小管功能全面崩溃。表现为 Fanconi综合征。这些患者易演化为慢性间质性肾炎、慢性肾衰竭。慢性间质性肾炎多与肾小管损伤有关，亦称肾小管-间质性肾病。主要见于急性重度金属中毒肾损伤后遗症或慢性肾小管损伤晚期。组织学特点为肾间质大量淋巴细胞及浆细胞浸润、间质纤维化、肾小管扩张或萎缩，严重者整个肾脏弥漫纤维化，肾血管及肾小球皆受累。
化学元素肾损害的临床症状多数隐匿，常在查体或疾病晚期出现慢性肾衰竭时方发现。肾病综合征是由金属对肾小球造成的免疫损伤引起，主要临床表现为大量蛋白尿，但肾功能尚可维持正常。预后较其他病因引起的肾病综合征为好。脱离接触并经合理治疗后多能很快好转，甚至完全恢复。总的来说，化学元素肾损害包括：①肾小管功能不全，主要在近端小管功能损伤；②少尿性急性肾衰竭；③肾病综合症；④过量金属沉积，没有明显结构及功能上变化；⑤慢性小管间质性疾病不伴有小管功能不全。引起这些综合征的金属见表8.5.1。金属毒性与重复注射有关。
尿液检查对早期发现肾损害是一种有效的检查方法。对于容易受到环境污染影响的儿童，监测尤其重要。
一、铅
铅中毒（lead poisoning）是最常见金属中毒之一，有急性与慢性之分。铅盐主要从肺和胃肠道吸收，也可从皮肤吸收（除四乙铅外），其吸收率与该化合物的溶解度有关：醋酸铅、氧化铅、四乙铅等可迅速吸收，铬酸铅、硫酸铅、硫化铅、碳酸铅等则吸收较慢。铅在血浆中与转铁蛋白结合分布至全身组织，主要在细胞核及细胞浆的可溶性部分和线粒体、溶酶体、微粒体结合，最后以不溶性磷酸铅稳定地沉积于骨骼系统，主要经尿逐渐排泄。铅漆是最常见的中毒来源。儿童吮吸污染的手指，铅粉及蒸气吸入，饮水、食物和器皿（尤其是贮酒容器）铅的污染也常引起铅中毒。使用含铅汽油，可使长期生活在交通要道附近的居民发生铅中毒。
急性铅中毒多见于夏季，可能与维生素 D增加铅的吸收有关。铅中毒症状有时可不典型，但可包括肠绞痛、恶心、呕吐、腹胀、血压升高、贫血、周围神经炎或伴视神经炎、铅脑病。肾脏常常累及，但症状很少，组织学上见近端小管上皮细胞肿胀变性，细胞内出现特征性铅-蛋白复合物构成的嗜酸性核内包涵体，并可随细胞脱落由尿排出。由于损害了氧化磷酸化功能，线粒体肿胀。急性铅中毒尿内有时可见核内包涵体与蛋白质的复合物，尿检有轻度蛋白尿（主要为低分子量的β2微球蛋白）及管型，可出现糖尿及氨基酸尿，尿中 6-酮前列腺素 1α（PGE1α）排泄量减少，血栓素（TXB2）排泄量增加。儿童可发生 Fanconi综合征，成人少见。严重病例可发生氮质血症，但这些是可逆的，很少进展为肾衰竭。近端小管上皮细胞可再生。
慢性长期接触产生慢性铅肾病，表现为慢性肾衰竭、高血压及痛风。慢性铅肾病诊断标准包括：①双肾缩小；②慢性肾衰竭进行性发展；③排除其他肾脏疾患；④继往有大量铅吸入史；⑤有铅积蓄的证据：血铅超过正常上限值（2.4μmol/L，0.05mg/L）。尿铅（正常值上限0.39μmol/L，0.08mg/L）增加的意义与血铅相同，但易为环境因素污染，并受尿量和肾功能影响，因此波动较大。血清原卟啉〔正常上限值0.9～1.79μmol/L，4.0～8.0μg/gHb（每克血红蛋白）〕、游离原卟啉（正常上限值0.72～1.78μmol/L，40～100μg/dl）增加以及尿粪卟啉半定量≥2+，均说明有铅过量吸收。依地酸二钠钙（EDTA钙）铅试验阳性，即应用 EDTA钙0.5～1.0g稀释后静脉注射或静脉滴注，24小时后尿铅大于0.3mg为铅吸收，达1mg可诊断为中毒、高尿酸血症和痛风（主要见于肾脏排泄尿酸盐减少）。其他肾脏疾病引起肾衰竭时痛风发生率明显低于铅中毒肾病，儿童期发病则常有肾衰竭。
慢性铅肾病的治疗，除脱离铅接触外基本上同一般慢性肾功能衰竭的保守治疗。除非有急性铅中毒，否则不用EDTA钙，一般剂量是1g静滴，每日一次，共3～4天为一疗程。休息3～4天后可重复使用，可用3～5个疗程；也可每天肌注0.5～1mg（分两次）驱铅，剂量应参考肾小球滤过率而作适当调整，还可试用二巯基丁二酸钠和青霉胺（0.3g，每天3～4次口服，用药5～7天，停药3～4天，可用3～5个疗程）治疗。
二、镉
镉中毒（cadmium poisoning）主要由工业接触（熔炼含镉矿石及电池工业）及环境污染引起，由于镉生物半衰期长（超过10年），长期低浓度接触可导致镉在某些组织中积聚，其中肾脏占全身1/3量。
镉进入血液后迅速与金属巯蛋白（metallothionein，MT，分子量 6000～10000，含丰富的巯基，主要在肝、肾合成，且可为镉、汞等金属诱导产生，是体内最重要的金属解毒机制之一）结合形成镉金属巯蛋白（MT-Cd）。MT-Cd复合物经血循环抵达肾脏，在肾小管上皮细胞内被溶酶体分解后释出Cd2+，此游离Cd2+迅速与肾细胞内 MT结合，并为溶酶体吞噬，即得以长期在肾中蓄积，生物半衰期长达10～25年，一旦肾中 MT结合镉的能力饱和，游离Cd2+的毒性即得以发挥而造成肾损伤。造成这一后果的肾镉“阈浓度”（threshold concentration）在人肾皮质为200μg/g湿重，故有效驱除肾内积镉，保持 MT的解毒潜力是防止镉中毒的根本措施。在达到此阈值前，尿镉多无升高，一旦尿镉增加（>10μg/gCr），多表明肾内有过量镉积累，并提示有肾损伤可能。
典型慢性中毒发生于与镉接触多年后，出现呼吸道表现（鼻炎、鼻黏膜溃疡、嗅觉丧失、肺气肿）及肾小管功能不全。有时也可出现牙齿黄、轻度贫血和钙代谢紊乱（高钙尿、骨钙软化和肾结石）。有轻度小管性蛋白尿，尿蛋白大部分是β2微球蛋白、维生素 A结合蛋白、核糖核酸酶，免疫球蛋白的轻链及溶菌酶。停止与镉接触后，蛋白尿仍可继续存在，尿镉排泄增加。无尿蛋白者或不再接触镉后，尿镉排泄可正常，肾小球滤过率降低少见。肾小管功能不全可见氨基酸尿、糖尿、酶尿、浓缩功能损害；晚期常可进展为肾间质纤维化，最终导致肾小管酸中毒和慢性肾衰竭。镉性慢性肾损害多不可逆，即使停止接触，病变仍可发展。可发生疼痛性骨软化症。尿镉〔上限多在5μg/gCr（每克肌酐）以下〕可反映近期镉接触情况和一定程度上反映体内镉负荷。尚可出现尿-6酮-PGF1α、NAG等排泄量增多。与铅肾病区别点是本病有高尿钙而无高尿酸血症。
治疗主要是停止接触镉，及时对症治疗。巯基络合剂对镉虽有很强的亲合力，但形成的复合物不稳定，被肾小管重吸收后反起到向肾富集镉强化其毒性作用，故禁用。EDTA钙等氨羧络合剂虽可与镉生成稳定的低毒复合物，但不容易进入肾细胞清除其沉积镉，故治疗作用不大。近年研究发现二硫代氨基甲酸盐类（dithiocarbamates）可有效驱排肾镉。
三、汞
汞为银白色液态金属，常温下即有蒸发。汞中毒（mercury poisoning）以慢性多见。各种形式的汞（包括金属汞、无机汞、有机汞）均有肾毒性，它可以从皮肤及黏膜表面吸收。汞在红细胞和其他组织中被氧化成Hg2+，并与蛋白尿结合而蓄积，很难再被释放。体内汞主要以 Hg2+的形式转运、分布并发挥毒性作用。血浆中的汞99%与蛋白质结合，肾脏则是体内汞的主要蓄积器官和排泄器官。一般情况下，肾汞主要与肾小管细胞胞浆中金属巯蛋白结合而得到解毒。汞离子容易与巯基结合，使与巯基有关的细胞色素氧化酶、丙酮酸激酶、琥珀酸脱氢酶等失去活性。汞还与氨基、羧基、磷酸基结合而影响功能基团的活性。由于这些功能基团的活性受到影响，阻碍细胞生物活性和正常代谢，最终导致细胞变性和死亡。汞损害以肾近端小管上皮细胞为主。汞还可引起免疫功能率乱，产生自身抗体，介导肾小球肾炎及肾病综合征。急性大量汞吸收可出现全身循环衰竭和少尿。吸收的汞迅速与肾组织结合，排泄很慢。早期发生少尿、蛋白尿及管型尿。尿红细胞及白细胞增多，有时可出现糖尿及氨基酸尿。急性中毒产生肾小管坏死，引起急性肾衰竭。
尿汞和血汞测定在一定程度上反映体内汞的吸收量，但常与汞中毒的临床症状和严重程度无平行关系。慢性汞中毒血中球蛋白和还原型谷胱甘肽增高，以及血中溶酶体、红细胞胆碱酯酶和血清巯基等降低。
急性汞摄入中毒急症处理用含牛奶及蛋清液洗胃以便与汞结合，也可加碳吸附剂吸附未结合的汞化合物。应用解毒剂二巯基丙醇（BAL），在少尿、无尿时应及时给予血液净化治疗，以去除汞-BAL复合物，并治疗急性肾衰竭。
慢性汞中毒可出现肾病综合征。蛋白尿是小球性的，有机汞肾损害早期指标是小管性蛋白尿，光镜检查正常，电镜示复合物肾小球肾炎，基底膜外电子致密物沉积，上皮细胞足突融合。
四、金
金盐用于治疗风湿性关节炎，金剂注射后先与血浆蛋白结合，继之由于组织中金结合增加，循环中含量逐步降低。金易在肾内沉积，先在近端小管，后存在于远端肾小管及间质巨噬细胞内，可保持长达30年。金中毒反应包括皮炎、骨髓抑制或肾毒性。肾脏损害开始表现为镜下血尿和小管性蛋白尿，尿β2MG增高，尿中尚可查到肾小管上皮细胞抗原。持续使用金制剂，蛋白尿可减少。肾毒性多见类型是免疫复合物性肾小球肾炎，蛋白尿从轻度至重度，可表现为肾病综合征。它的发生与金制剂剂量无关。病理特征为膜性肾病。停止金盐治疗，大部分患者 1年内可以缓解，约有1/3患者缓解不完全。青霉胺为目前效果最好的排金药。
五、铀
铀系天然放射性元素，较汞及金毒性小。静脉注射后积蓄在肾皮质，铀的排泄主要依靠肾脏。由于对铀使用管理严格，意外事故及工业中毒少见。急性中毒肾损害可引起蛋白尿、血尿、管型尿等，广泛肾小管坏死可迅速导致急性肾衰竭。慢性中毒主要造成近端肾小管功能障碍，并可致TIN、肾硬化和CRF。动物实验证明，大量长期铀接触可导致双肾固缩。肾小管功能异常包括氨基酸尿、糖尿、浓缩功能减退及排酸功能障碍。其特殊驱排药物为DTPA或EDTA。急性中毒仍以对症支持疗法为主。
六、铜
铜是人体必需微量元素，毒性不大。急性铜中毒罕见，表现为小管变性和坏死，在严重病例可发生急性肾衰竭。但肾衰竭的发生难以鉴别究竟是直接由于铜的肾毒性还是继发于铜中毒所伴发的溶血、血红蛋白尿和休克。铜一般不能通过血液透析排除，腹膜透析可能会有一定效果，但发生肾衰竭时透析能维持生命。
人类慢性铜中毒最常见的是肝豆状核变性（Wilson’s病），这是一种由常染色体隐性遗传的铜代谢障碍引起的家族性疾病。由于血浆铜蓝蛋白（一种铜结合蛋白）减少，铜沉积于肝和肾。豆状核变性表现为肢体震颤、肌强直、构音困难、精神症状及肝硬化、角膜色素环、血铜降低等症状。在肾脏会引起局灶性肾小管坏死，相当于铜沉积最多处，其他可见小管上皮细胞轻度变性、肿胀、间质有纤维组织增生、慢性间质性肾炎和 CRF。出现 Fanconi综合征时可有小管蛋白尿、氨基酸尿、磷酸盐尿、尿酸盐尿和高钙尿。也可以存在尿酸化缺陷以及肾小球滤过率下降，然而虽有肾功能损害，临床上却很少有肾脏病症状及体征。
慢性铜负荷过多引起的肾小管功能损害，使用青霉胺治疗可逆转。
七、铋
金属铋不溶于水，毒性很小，但可溶性铋化合物如酒石酸铋、枸椽酸铋则具有很强的肾毒性。水溶性铋化合物中毒是由于意外事故引起。铋排泄主要通过肾脏，主要损害近端肾小管。急性铋中毒可引起肾小管坏死，进而造成急性肾衰竭，虽然也有可逆转的例子，但残疾率高，死亡率亦较高。临床上急性中毒主要为铋剂治疗所引起，应予以注意。
慢性少量接触可导致 Fanconi综合征，并可引起 TIN 及 CRF，有蛋白尿、氨基酸尿和糖尿、尿磷酸盐、尿酸排泄增多，有盐的丢失。可伴有中度肾小球滤过率减少。治疗可试用二巯基丙醇（BAL），但效果有限。抢救重点为防治肝肾衰竭。血液透析有助于恢复，应尽早应用之。
八、铊
铊主要用于杀鼠，具有强烈神经毒性。铊大部分在肾脏排泄及浓缩，肾脏损害在铊中毒中相对并不重要，但肾脏可发生ATN，尿液检查可见蛋白尿、血尿及颗粒管型。在严重损害时也可发生氮质血症，主要损伤近端小管，曾有报道引起肾病综合征的例子。
治疗应积极利尿加速铊的排泄，透析对清除铊有效，尤其在发生肾衰竭时。一般络合剂排铊效果较差，口服普鲁士蓝或双硫腙有明显效果。
九、砷
砷金属本身几乎无毒性，砷中毒（arsenic poisoning）主要是砷化合物引起，其中以毒性较大的三氧化砷为多见。砷的毒性作用主要是砷离子与体内酶蛋白分子结构中的巯基和羟基结合，使酶失去活性。砷中毒时剧烈的胃肠道症状可掩盖砷引起的中毒性肾病，临床表现可见蛋白尿 、血尿、白细胞尿及管型尿。严重者可在3～24小时出现少尿或无尿、氮质血症和急性肾衰竭。慢性中毒可有肾小管功能障碍，严重者可致 TIN甚至导致CRF。
肾功能正常者，治疗可用BAL。血液透析可去除砷，因此少尿及无尿者可采用，或与BAL联合使用。换血疗法有利于改善病情，可早期使用。还可使用碱性药物以减轻血红蛋白堵塞肾小管。
十、硅
过去认为，游离二氧化硅吸入仅引起肺纤维化，近来认识到它也可引起慢性肾小管间质性疾病。
临床上有高血压和肾小球蛋白尿，尿沉渣正常，无明显肾小管功能不全。肾小球滤过率正常或减少。肾穿刺活检光学显微镜检查轻度局灶和节段增生性肾小球肾炎，免疫荧光可阴性或见 IgM和C3局灶沉积，近端小管退行性变。电子显微镜检查示近端肾小管充满大的空泡，有的含有聚集的致密嗜锇颗粒。
十一、铬
铬肾毒性主要是急性肾小管坏死。急性六价铬化合物（铬酸盐或重铬酸盐）中毒可引起溶血、恶心、呕吐、腹泻、肝功能衰竭、血小板减少、出血倾向及中枢神经系统异常、少尿、蛋白尿、血尿等，并很快发展为 ARF、尿毒症。慢性铬肾损害有小管蛋白尿，尿排泄β2-MG、β-葡萄糖醛酸增加，尿酶 NAG及γ-GT活性增加，证明小管遭受损害。
组织学检查示近端空泡形成，细胞浆见吞噬物质溶酶体、线粒体变形及空泡变性。即使在细胞坏死后期基底膜仍完整。
在钠负荷情况下较之钠缺失时肾损害小，铬中毒主要是对症治疗，尤其应注意肝肾功能的保护。早期透析（血液透析和腹膜透析）有助于减轻铬毒性。硫代硫酸钠也有一定的驱铬作用。
十二、银
全身性银中毒-银质沉着病由于含银药物或工业接触摄取引起。例如应用硝酸银时，可经鼻、口腔及胃肠道黏膜吸收，皮肤显蓝黑色，银以有机银的形式与体内大多数器官结合，特别是与结缔组织结合。银浓度最高在肾脏。在尸解中发现银主要在小球毛细血管结缔组织内呈颗粒状在内皮下沉积，也沉积于小管周围的间质组织内。小管可发生坏死、变性、间质水肿。临床表现有蛋白尿、血尿、肌酐清除率下降，一般呈良性经过。银沉着无需处理。误服硝酸银可服用氯化钠溶液以生成不溶性氯化银，减少吸收。
十三、铁
肾脏含铁血黄素沉着于慢性血管内溶血和反复输血引起铁过度负荷。含铁血黄素沉积于近端肾小管细胞浆内，少数见于髓襻及间质组织。大多数患者肾功能轻微受影响，但在某些患者可发生中度肾功能受损，小球滤过率降低、蛋白尿和浓缩功能缺陷，这些患者肾活检显示间质纤维化和色素沉着。
在大白鼠，给以重复注射右旋糖酐铁，可引起铁负荷过多肾病，其损害包括肾小球和肾小管。肾小球内系膜细胞和足突细胞有大量铁负荷而内皮细胞较少受影响，近端肾小管吞噬溶酶体（吸收小滴）大大增加。管腔内有渗出水滴、脱落的上皮细胞，偶尔见有铁的吞噬。尿液检查有蛋白尿但无血红蛋白尿或糖尿。儿童摄入大量硫酸亚铁会发生急性肾衰竭。
十四、锂
锂与体内钠有竞争作用，对肾脏有很强的毒性。急性中毒多见于大量锂剂（如碳酸锂）治疗时，可引起急性肾小管坏死而出现少尿、蛋白尿、血尿，并导致 ARF。慢性接触则可引起远端肾小管功能障碍，初为多尿，后渐可演变为 TIN而导致CRF。锂尚无特殊的解毒药物，以对症处理为主。急性中毒时可静滴氯化钠以拮抗其毒性作用。
•韩晓骏 崔世维•
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