關於高蛋白質飲食所引發的腎功能變化，下列何者最不可能發生？

本題觀念：

本題考查的是高蛋白質飲食對腎臟血流動力學的影響，特別是腎絲球過濾率 (GFR) 的變化及其背後的管球回饋 (Tubuloglomerular Feedback, TGF) 機轉。

核心生理機制如下：

1. 蛋白質攝取增加：導致血液中胺基酸濃度上升，經腎絲球過濾後，在近端腎小管 (Proximal Tubule) 被大量再吸收。
2. 鈉-胺基酸共同運輸：胺基酸的再吸收是與鈉離子 (Na⁺) 耦合的 (Na⁺-amino acid cotransport)。因此，大量的胺基酸再吸收連帶導致大量的 Na⁺ 在近端小管被再吸收。
3. 緻密斑 (Macula Densa) 感測：由於 Na⁺ 在前端被大量吸收，流經遠端腎小管緻密斑的濾液中，Na⁺ 與 Cl⁻ 的濃度反而下降。
4. 管球回饋 (TGF) 反應：緻密斑感測到管腔內低 Na⁺/Cl⁻ 訊號，會被解讀為「GFR 不足」或「體液容積不足」，進而啟動代償機制：
   • 入球小動脈 (Afferent arteriole) 擴張：降低入球阻力，增加腎絲球血流量與靜水壓。
   • GFR 上升：最終導致腎絲球過濾率增加，形成所謂的「高過濾狀態 (Hyperfiltration)」。

選項分析

• A. 腎素（renin）的分泌增加：正確 (會發生)。

  • 緻密斑感測到管腔內 Na⁺/Cl⁻ 濃度降低，這是刺激腎小球旁細胞 (Juxtaglomerular cells) 分泌腎素的強烈訊號。研究顯示高蛋白飲食會增加血漿腎素活性 (Plasma Renin Activity) 和腎臟內腎素 mRNA 的表現。

• B. 緻密斑（macula densa）管腔內的鈉離子濃度減低：正確 (會發生)。

  • 如前所述，高蛋白飲食促使近端小管透過 Na⁺-胺基酸共同運輸蛋白大量回收 Na⁺，導致到達遠端緻密斑的 Na⁺ 量減少。這是啟動後續高過濾反應的關鍵啟始步驟。

• C. 入球小動脈收縮 GFR 下降：錯誤 (最不可能發生)。

  • 這是本題的正確答案。為了達成高蛋白飲食引起的高過濾 (Hyperfiltration) 現象，入球小動脈必須擴張 (Vasodilation) 以增加血流量和過濾壓，而非收縮。若入球小動脈收縮，GFR 會下降，這與高蛋白飲食的生理效應相反。
  • (註：入球小動脈收縮通常發生在緻密斑感測到「高」Na⁺ 時，即 TGF 的負回饋抑制，但在高蛋白飲食情境下，緻密斑感測到的是「低」Na⁺)。

• D. 前列腺素分泌量增加：正確 (會發生)。

  • 前列腺素 (如 PGE2, PGI2) 是強效的血管擴張劑。在高蛋白飲食誘導的高過濾狀態中，腎臟局部的前列腺素合成增加，協助擴張入球小動脈並拮抗血管收縮物質，從而維持高 GFR。使用 NSAIDs (抑制前列腺素合成) 可以減弱高蛋白飲食引起的 GFR 上升幅度。

答案解析

高蛋白質飲食會透過增加近端小管對鈉的再吸收，降低緻密斑處的鈉濃度，進而引發管球回饋 (TGF) 導致入球小動脈擴張和GFR 上升 (Hyperfiltration)。選項 (C) 描述「入球小動脈收縮 GFR 下降」與此生理現象完全相反，故為最不可能發生的變化。

核心知識點

1. 高蛋白飲食與腎臟保護：高蛋白飲食導致的腎絲球高過濾 (Hyperfiltration) 長期會造成腎絲球損傷（Glomerulosclerosis）。這就是為什麼慢性腎臟病 (CKD) 患者需要限制蛋白質攝取 (Low Protein Diet)，目的在於透過減少入球小動脈擴張，降低腎絲球內壓，延緩腎功能惡化。
2. 管球回饋 (TGF) 重點：
   • Macula Densa [Na⁺] ↓ $\rightarrow$ Afferent Arteriole 擴張 + Renin 分泌 $\rightarrow$ GFR ↑ (本題情境)。
   • Macula Densa [Na⁺] ↑ $\rightarrow$ Afferent Arteriole 收縮 (透過 Adenosine) $\rightarrow$ GFR ↓ (維持恆定)。

參考資料

1. Mechanisms of renal hyperfiltration induced by high-protein intake. Consensus.
2. High-Protein Diet–Induced Glomerular Hyperfiltration Is Dependent on Neuronal Nitric Oxide Synthase β in the Macula Densa via Tubuloglomerular Feedback Response. Hypertension.
3. Role of prostaglandins in protein-induced glomerular hyperfiltration in normal humans. Am J Physiol.