肾脏是机体最重要的排泄器官,通过尿的生成和排出,肾脏能够排出机体代谢终产物、进入机体过剩的物质和异物,调节水、电解质和酸碱平衡,调节动脉血压等,从而维持机体内环境的稳态。肾脏也是一个内分泌器官,能够分泌肾素(参与动脉血压调节)、促红细胞生成素(促进红细胞的生成)及1α-羟化酶(将25-羟维生素D3转化为1, 25-二羟维生素D3,后者参与调节血钙水平)等。
尿生成包括三个基本过程:①血液经肾小球毛细血管滤过形成超滤液(滤过);②超滤液被肾小管和集合管选择性重吸收到血液(重吸收);③肾小管和集合管的分泌,最后形成终尿(分泌)。
肾小球的滤过功能是尿生成的第一步,血液流经肾小球毛细血管时,除蛋白质外,血浆中其余成分均能被滤过进入肾小囊腔内生成超滤液。肾小球毛细血管网相当于一个过滤器,血液流经时,血细胞和蛋白质被阻挡留在血管内。肾小球毛细血管与肾小囊之间存在一道滤过膜,滤过膜由三层结构组成,分别为:细胞上有许多直径为70~100nm的小孔,称为窗孔;中间层:毛细血管基膜;外层:具有足突的肾小囊脏层上皮细胞层,又称足细胞。不同物质通过滤过膜的能力取决于滤过物质分子的大小及其所带的电荷。
滤过膜的通透性不仅取决于滤过膜孔的大小(小通大阻),还取决于滤过膜所带的电荷(正通负阻)。血液流经肾小球毛细血管时,要想发生滤过,除了滤过膜提供的孔隙,还需要滤过动力,即有效滤过压。生理学上用有效滤过压来表示毛细血管任何一点的滤过动力。有效滤过压等于肾小球毛细血管压减去血浆胶体渗透压和肾小囊内压之和。
在滤过膜提供的通透性及有效滤过压作用下,血液从毛细血管滤过进入肾小囊形成超滤液(原尿)。肾小球的滤过功能的量化指标为肾小球滤过率,单位时间内(每分钟)两肾生成的超滤液量称为肾小球滤过率(glomerular filtration rate,GFR)。正常情况下,GFR约为125ml/min。滤过分数(filtration fraction,FF)是指肾小球滤过率与肾血浆流量的比值,即被肾小球滤过的肾血浆流量的部分。据测定肾血浆流量约为 660ml/min,则滤过分数为(125/660)×100%=19%。
影响肾小球滤过的因素包括肾小球毛细血管滤过系数、有效滤过压和肾血浆流量。肾小球毛细血管滤过系数是指在单位有效滤过压的驱动下,单位时间内通过滤过膜的滤液量。肾小球毛细血管滤过系数受滤过膜的有效通透系数和滤过面积的影响。肾小球毛细血管滤过系数的变化能够影响肾小球滤过率。有效滤过压的大小取决于肾小球毛细血管血压、囊内压和血浆胶体渗透压。肾血浆流量对肾小球滤过率的影响是通过改变滤过平衡点而非有效滤过压实现的。当肾血浆流量增大时,肾小球滤过率增加;反之,当肾血浆流量减少时,肾小球滤过率减少。