肾小球的滤过作用
血液流经肾小球毛细血管时，血浆中的水和小分子溶质，包括少许分子量较小的血浆蛋白质，在有效滤过压的驱动下，经滤过膜入肾小囊腔形成原尿的过程，为肾小球的滤过（glomerular filtration）。通过肾小球的滤过作用生成原尿。决定单位时间内两肾生成原尿量的因素有肾血浆流量、滤过膜的通透性和有效滤过压。
（一）肾小球的滤过机制
1．肾血浆流量 在原尿中，各种血细胞成分和血浆中的大分子蛋白质均被滤除，故原尿是血浆的超滤液（ultrafiltrate）。肾血浆流量（renal plasma flow）是形成原尿的物质基础。正常成人在安静状态下，每分钟两肾的血流量约为心输出量的1／5，按心输出量为6L／min计算，肾血流量（renal blood flow）为1200ml，其中流经肾皮质的血量占肾血流量的94%。肾血流量通常系指肾皮质的血量。血浆约占全血容积的55%，故肾血浆流量为660ml／min。正常成人在安静状态下，每分钟流经肾的血浆约有1／5（125ml）由肾小球滤过膜滤出至肾小囊腔生成原尿。
2．滤过膜及其选择性的滤过作用 滤过膜（filter membrane）是决定超滤液的质和量的结构基础。从内至外为毛细血管内皮细胞、基膜和肾小囊脏层的上皮细胞。
滤过膜对血浆内物质具有选择性通透的作用，这种作用与滤过膜上的滤孔大小以及滤过膜各层的电荷密切相关。内皮细胞层的孔径为50～100nm，对血浆内物质几乎无限制作用。基底膜是由水合凝胶构成的微纤维网，网孔仅4～8nm，对血浆内较大分子物质的通过起着主要的限制作用。上皮细胞足突之间的裂孔，孔径为4～14nm，构成物质滤出的最后屏障。这三层结构共同形成滤过膜的机械屏障。在滤过膜各层的壁上含有许多异多糖的涎基和葡萄糖胺的硫酸基团，这些带负电荷的结构，构成了滤过膜的电学屏障，该屏障主要限制带负电荷的蛋白质分子滤过，而对Cl－、HCO－3和HPO2－4等带负电荷的微小分子的限制能力较弱，故仍可自由通过。由于滤过膜具有上述的机械和电学屏障作用，故允许水和一些小分子物质（分子量小于69000）滤过，分子量较大的物质，特别是各种蛋白质，基本上或完全不能滤过。
3．原尿生成的有效滤过压 在肾血浆流量和滤过膜通透性正常的情况下，有效滤过压（effective filtration pressure）的大小直接影响着超滤液的生成量。有效滤过压是肾小球滤过作用的动力，它等于肾小球毛细血管血压减去血浆胶体渗透压和肾小囊内压之和。由于肾小球入球动脉粗而短、出球动脉细而长，导致毛细血管入球端和出球端的血压均为6．0kPa（45mmHg）；血浆胶体渗透压在入球端为3．33kPa（25mmHg）；肾小囊内压一般为1．33kPa（10mmHg）。血液流经肾小球毛细血管的过程中，因水和小分子溶质不断滤出生成原尿，血浆蛋白浓度渐增高，胶体渗透压亦随之升高，在出球端上升为4．67kPa（35mmHg）。因此，在入球端的有效滤过压：45－（25＋10）＝1．33kPa（10mmHg），在出球端则等于零。所以，从毛细血管入球端至出球端，由于水和溶质的滤出致血浆胶渗压渐升高和有效滤过压渐下降，使原尿生成的量逐渐减少直至为零。产生滤过作用的毛细血管长度取决于有效滤过压下降的速率。通常情况下，毛细血管出球端已无原尿生成而作为滤过膜面积的贮备。
单位时间（min）内两肾生成的原尿量为肾小球滤过率（glomerular filtration rate，GFR），正常成人安静时为125ml。肾小球滤过率与每分钟肾血浆流量的比值为滤过分数（filtration fraction），正常成人安静时为19%。
（二）肾小球滤过率和肾血浆流量的测定方法
肾小球滤过率和肾血浆流量可通过检测肾对某种物质的清除率进行计算。清除率（clearance，C）是指两肾在1min能将多少毫升血浆中的某种物质完全消除，此血浆毫升数称为该物质的血浆清除率（ml／min）。清除率表示肾在单位时间内从血浆中清除某种物质的能力，对衡量肾的排泄功能有重要意义。
1．血浆清除率的测定方法 肾对某一物质排泄量的多少除与肾本身功能有关外，还与该物质在血浆中的浓度有关。如该物质在血浆中的浓度甚低，即使肾对它的排泄功能很好，尿中该物质的数量仍不多。反之，如该物质在血浆中的浓度甚高，即使肾对它的排泄功能较差，尿中该物质的含量也会较大。因此，计算清除率（C）需同时测量三个数值：被测量物质在血浆中的浓度（P）、在尿中的浓度（U）和每分钟的尿量（V）。因为尿中的该物质均来自于血浆，所以，U×V＝P×C，C＝U×V／P。如测得尿素的血浆浓度为30mg／100ml，尿中浓度为2100mg／100ml，尿量为1ml／min，则尿素的血浆清除率为2100／100×1÷30／100＝70ml／min。
需要指出的是，每分钟被完全清除了某物质的血浆毫升数，仅是一个计算出来的数值，而不是肾小球滤出的原尿量或流经肾的血浆量。实际上，肾并不一定把某1ml血浆中的某物质完全清除，可能仅清除了其中的一部分。但是，肾清除某物质的量，可以相当于多少毫升血浆中所含该物质的量。
2．肾小球滤过率和肾血浆流量的测定方法
（1）肾小球滤过率测定方法：菊粉是一种对人体无毒的物质，可被肾小球自由滤过，但肾小管和集合管对其既不重吸收，也无分泌作用。由于该物质从肾小球滤过后，全部由尿排出，因此，菊粉的血浆清除率即为肾小球滤过率。如用静脉滴注菊粉并使之在血浆中的浓度恒定为1mg／100ml，测得此时尿中的浓度为125mg／100ml，尿量为1ml／min，则菊粉的血浆清除率＝125mg／100ml×1ml／min÷1ml／100ml＝125ml／min。
（2）肾血浆流量测定方法：临床上常用对氨基马尿酸法。对氨基马尿酸盐可通过肾小球自由滤过，肾小管和集合管对其无重吸收但有分泌作用。保持这类物质在动脉血中一定的浓度，如测得在肾静脉中的浓度几乎为零，说明经肾循环一周后，该物质已被完全清除，因此，其清除率实际上就代表肾血浆流量。用静脉滴注对氨基马尿酸，使之在血浆中的浓度恒定，同时测定其在尿中的浓度和单位时间的尿量，则肾血浆流量应和该物质的血浆清除率相等。如测得血浆浓度为1mg／100ml，尿中浓度为220mg／100ml，尿量为3ml／min，求出血浆清除率为660ml／min，也就是单位时间的肾血浆流量。在测得肾小球滤过率和血细胞比容的前提下，据此可计算出滤过分数和肾血流量。(https://www.daowen.com)
（三）调节和影响肾小球滤过的因素
在体内凡参与某一功能活动的因素，反过来则可成为影响因素。这些因素中，彼此联系，故又可相互影响。如交感神经兴奋使肾血管收缩，肾血流量减少，除引起有效滤过压减小和肾小球滤过率减少外，同时还可使参与滤过的毛细血管面积减少、毛细血管内血浆胶渗压上升加快和肾小囊内压下降。但此时的主要矛盾是肾血流量和肾血浆流量减少导致有效滤过压减小降低，其余的几个方面则是次要的影响因素。
1．肾血流的调节 在机体处于不同的功能状态时，肾血流量的调节存在不同的机制。安静时，肾血流量主要受自身调节。在运动或某些病理状态下，则主要受神经和体液因素的调节。
（1）肾血流量的自身调节：安静状态下，由于肾交感神经的紧张性很低，对肾血流量影响不大，故肾血流量和肾小球滤过率主要受自身调节。当肾动脉血压在10．7～24．0kPa（80～180mmHg）变动时，肾皮质的血流量能维持相对稳定。这种肾血流量不依赖于神经和体液因素的作用，而在一定的血压变化范围内保持相对恒定的现象，称为肾血流量的自身调节（autoregulation of renal blood flow）。肾血流量自身调节的机制尚未阐明。肌源学说认为，肾灌注压在10．7～24．0kPa（80～180mmHg）范围渐增高时，入球小动脉受到的牵张刺激渐增强，管壁平滑肌收缩，管径缩小、阻力增大，以对抗灌注压升高，保持肾血流量不变；反之，当灌注压从24．0～10．7kPa（180～80mmHg）降低时，则发生相反的变化，使肾血流量仍保持相对稳定。若灌注压高于24．0kPa（180mmHg）或低于10．7kPa（80mmHg），由于小动脉收缩或舒张已达极限，则不能维持肾血流量的稳定。肾小球滤过率随肾血流量的变化而变化。这种自身调节机制对于在正常安静状态下保证肾排泄功能的进行具有重要意义。需要提及的是，肾髓质血流缺乏自身调节能力，当肾动脉压升高时，直小血管中的血流即成比例的增加。
（2）肾血流的神经体液调节：用组织化学、荧光显微镜和电子显微镜等技术，已证实肾交感神经支配血管平滑肌和肾小管及近球小体等部。副交感神经的分布及作用尚待阐明。
安静状态下，肾交感神经的紧张性较低，对肾血流量影响不大。当人体剧烈运动时，体内交感神经活动增强，除末梢释放的去甲肾上腺素增多外，肾上腺髓质分泌的肾上腺素和去甲肾上腺素也增多，二者均使肾血管收缩，肾血流量减少，此时，分配至运动着的肌和脑的血量增多。在失血后，除交感神经传出冲动增多外，还伴有血管紧张素Ⅱ和血管升压素以及内皮素等的生成和释放增多，肾血管强烈收缩，肾血流量减少甚至无血液流至肾，体内血液重新分配，以保证脑和心的血液供应。
进一步研究还发现，肾交感神经传出纤维除释放去甲肾上腺素外，还有神经肽Y（neuropeptide Y），二者共存，后者的缩血管作用更强。此外，肾交感神经中还有少量末梢释放的递质为多巴胺（dopamine），多巴胺使肾血管扩张，肾血流量增多，有效滤过压增高，肾小球滤过率增多。体液中的前列腺素E2和I2、缓激肽、心房钠尿肽和一氧化氮等，亦有扩张肾血管的作用。
2．影响肾小球滤过的其他因素
（1）血浆胶体渗透压：正常人的血浆蛋白浓度较为稳定，血浆胶体渗透压仅在一狭小范围内波动，对肾小球滤过率影响不大。慢性消化管疾病使蛋白质吸收障碍或肝脏疾病使蛋白质合成减少等，均可使血浆蛋白的浓度明显降低；由静脉输入大量生理盐水使血浆稀释，也可导致血浆胶体渗透压降低，有效滤过压升高，肾小球滤过率增加，尿量增多。
（2）肾小囊内压：当肾盂或输尿管由于结石形成或受到肿物压迫使尿流阻塞时，可导致肾盂内压升高，肾小囊内压也将升高，有效滤过压降低和肾小球滤过率减少甚至无滤过。患者可突发性出现无尿，重者可发生梗阻性肾病。此外，某些药物（如磺胺）在小管液中浓度过高，极易在其酸性环境中析出结晶，导致肾小管堵塞而使肾小囊内压升高，影响肾小球滤过，患者表现为少尿和管型尿。
（3）滤过膜的面积和通透性：成人两肾总的滤过膜面积在1．5m2以上。正常情况下，滤过膜的面积和通透性都比较稳定，且滤过膜的面积有较大的贮备。但在病理情况下，如急性肾小球肾炎时，由于肾小球毛细血管内皮细胞增生和肿胀，中性粒细胞浸润，基膜肿胀加厚等改变，使毛细血管的管腔变窄，具有滤过功能的面积减少，肾小球滤过率亦减少；加之滤过膜上带负电压的糖蛋白减少或消失，滤过膜的通透性增大，使血浆蛋白质甚至血细胞“漏”出，故可出现少尿、蛋白尿和血尿现象。肾病综合征患者，主要是由于滤过膜上的电学屏障作用减弱而出现大量的蛋白尿。
（4）肾血浆流量：在其他条件不变时，肾血浆流量与肾小球滤过率呈正变关系。在临床上，由静脉大量输入生理盐水或5%葡萄糖溶液期间，肾血浆流量增加，肾小球毛细血管内血浆胶体渗透压升高的速率和有效滤过压下降的速率均减慢，产生滤过作用的毛细血管长度增加，肾小球滤过率增多。
（5）管－球反馈：用微穿刺（micropuncture）和微灌流（microperfusion）技术的研究发现，当人为地增大肾小管的流量时，由于远端小管细胞对Cl－、K＋和Na＋的转运量增多，致密斑受到这种信息作用时，可引起肾小球滤过率减少，该过程称为管－球反馈（tubulo－glomerular feedback）。管－球反馈使肾小球滤过率仅在一小的范围内变化。