肾脏滤过膜与尿的生成过程

（一）肾小球的滤过

循环血液经过肾小球毛细血管时，在有效滤过压的驱动下，血浆中的水和小分子溶质，包括少量分子量较小的血浆蛋白，可以滤入肾小囊的囊腔而形成原尿（超滤液）的过程，称肾小球的滤过作用。在原尿的生成过程中，血细胞和蛋白质均不能滤出，因此，原尿与血浆的主要区别在于前者蛋白质含量甚少，其他两者基本相同（表8-2-1）。

表8-2-1　血浆、原尿、终尿三者成分比较

1.滤过膜　滤过膜的结构类似滤过器，由肾小球毛细血管内皮细胞、基膜和肾小囊脏层上皮细胞构成，血液中的物质是否能通过滤过膜，取决于物质的分子大小和所带电荷情况。

2.有效滤过压　有效滤过压是肾小球滤过的动力，与组织液生成原理相似。其中促进肾小球滤过的力量是肾小球毛细血管血压，阻止肾小球滤过的力量是血浆胶体渗透压和囊内压，故肾小球有效滤过压=肾小球毛细血管血压-（血浆胶体渗透压+囊内压）。

据动物实验推知（图8-2-1），肾小球毛细血管血压平均值为45 mmHg，显著高于其他器官、组织的毛细血管血压，这有利于肾小球的滤过作用。血浆胶体渗透压在入球端为25 mmHg，由于血液在肾小球毛细血管内流动时，血浆中部分水和小分子物质不断滤出，血浆蛋白相对增多，到出球端血浆胶体渗透压升高到35 mmHg。肾小囊内压为10 mmHg。根据以上数据，有效滤过压计算如下：

图8-2-1　肾小球有效滤过压变化示意图

入球端有效滤过压=45-（25+10）=10 mmHg

出球端有效滤过压=45-（35+10）=0 mmHg

结果说明，原尿从入球端的毛细血管处生成，至出球端的毛细血管处终止。

3.肾小球滤过率及其影响因素

（1）肾小球滤过率：单位时间内（每分钟）两肾生成的原尿量称肾小球滤过率。据测定，正常成人安静时，其肾小球滤过率为125 ml/min左右。照此计算，两侧肾每一昼夜从肾小球滤出的血浆总量将高达180 L。肾小球滤过率是衡量肾功能的重要指标之一。

拓展视野

滤过膜与蛋白尿

实验提示，滤过膜上存在着大小不同的孔道，形成了滤过膜的机械屏障。小分子物质（分子量小于6 000Da）很容易通过各种大小的孔道，而大分子物质（分子量大于7 000Da）完全不能通过。虽然血浆蛋白的分子量为6 900Da，但由于滤过膜各层含有许多带负电荷的物质，主要为糖蛋白（形成电屏障），这些带负电荷的物质排斥带负电荷的血浆蛋白，限制它们的滤过，所以正常情况下原尿中没有血浆蛋白。肾在病理情况下，滤过膜上带负电荷的糖蛋白减少或消失，就会导致带负电荷的血浆蛋白滤过量比正常时明显增加，从而出现蛋白尿。

（2）肾小球滤过率的影响因素：①滤过膜的改变。在生理情况下，由于滤过膜的屏障作用，保证了血浆蛋白和血细胞不能进入到肾小囊内。正常人双侧肾的滤过膜总滤过面积约在1.5 m2以上，有利于原尿的生成。在病理情况下，如急性肾小球肾炎时，由于炎症部位肾小球毛细血管口径变窄或完全阻塞，有效滤过面积减少，使肾小球滤过率降低，出现少尿或无尿。另外，滤过膜通透性增加时，会出现蛋白尿及血尿。②有效滤过压的改变。组成有效滤过压的三个因素中任一因素发生改变，都会影响肾小球滤过率。人体在安静情况下，当动脉血压在80～180 mmHg范围内波动时，肾可通过自身调节，使肾小球毛细血管血压保持相对稳定。由于某些原因如大失血、休克等使动脉血压低于80 mmHg时，肾血流量降低，肾小球毛细血管压降低，有效滤过压减小，肾小球滤过率减少，而引起少尿或无尿。血浆胶体渗透压在正常情况下无明显波动。当某些原因使血浆蛋白浓度降低时，如某些疾病（慢性肾炎等）使血浆蛋白的浓度降低时，可使血浆胶体渗透压降低，有效滤过压增大，肾小球滤过率增加，尿量增多。囊内压在正常情况下比较稳定。在病理情况下，如肾盂或输尿管结石、肿瘤压迫等，使尿路梗阻，囊内压升高，有效滤过压减小，肾小球滤过率降低，尿量减少。③肾血浆流量。正常情况下，在肾血流量自身调节的基础上，肾血浆流量可保持相对稳定。一些生理因素（如剧烈运动）和病理因素（如大失血、缺氧），可使交感神经兴奋，肾血管收缩，肾血流量和肾血浆流量显著减少，肾小球滤过率也因而显著减少，尿量减少。(www.xing528.com)

（二）肾小管和集合管的重吸收

人两肾每天生成的原尿量达180 L，而终尿仅为1.5 L左右。这表明滤过液中约99%的水被肾小管和集合管重吸收，只有约1%被排出体外。原尿进入肾小管后称小管液。小管液中的物质通过肾小管和集合管时，其中大部分水和溶质被小管上皮细胞重新吸收入血液的过程，称肾小管和集合管的重吸收。

1.重吸收的部位　肾小管各段和集合管都具有重吸收功能，但小管液中几乎全部的葡萄糖、氨基酸、大部分水和Na+等物质的重吸收是在近端小管完成的，因此近端小管是重吸收的主要部位，远端小管和集合管能重吸收20%左右。

2.重吸收的方式　重吸收的方式包括被动转运和主动转运。被动转运是指物质顺浓度梯度或顺电位差通过肾小管上皮细胞进入血液的过程。水顺渗透压之差而被重吸收。主动转运是指溶质逆浓度差或逆电位梯度通过肾小管上皮细胞进入血液的过程。主动转运需要消耗能量，根据主动转运过程中能量来源的不同，分为原发性主动转运和继发性主动转运。例如，Na+和K+的重吸收依靠主动转运；葡萄糖、氨基酸等物质的重吸收则依靠继发性主动转运。

3.几种主要物质的重吸收　肾小管对重吸收的物质具有选择性，如葡萄糖、氨基酸等营养物质可全部重吸收，Na+、Cl-、水等物质大部分重吸收，尿素等部分重吸收，肌酐则完全不吸收。

（1）Na+、K+、Cl-的重吸收：小管液中的Na+重吸收率为99%。Na+绝大多数在近端小管经钠泵主动重吸收。Cl-、HCO3-和水随之被动重吸收。K+大部分在近端小管被重吸收，终尿中的K+是由远端小管和集合管分泌的。

（2）葡萄糖的重吸收：正常情况下，葡萄糖在近端小管全部被重吸收（限于近端小管的前半段），但近端小管对葡萄糖的重吸收有一定的限度，当血糖浓度超过8.98～10.08 mmol/L（160～180 mg/dl）时，肾小管对葡萄糖的重吸收已达极限，此时在尿中可测出葡萄糖，即出现糖尿。通常将尿中开始出现葡萄糖时的最低血糖浓度，称为肾糖阈。

（3）水的重吸收：水的重吸收完全是一种渗透过程。小管液中的水99%重吸收，仅排出1%。水的重吸收有两种情况：一部分水是在近端小管伴随溶质吸收而重吸收，与体内是否缺水无关，属必需重吸收；另一部分水是在远端小管和集合管重吸收，受抗利尿激素的影响，吸收量的多少与体内是否缺水有关，属调节性重吸收。当人体缺水时，重吸收量就增多，反之，重吸收量减少，由此调节体内水的平衡。

（三）肾小管和集合管的分泌与排泄

肾小管和集合管的分泌与排泄是指肾小管和集合管的上皮细胞，将代谢产物或血液中的某些物质排入小管液的过程。肾小管和集合管主要分泌H+、K+、NH3，这对保持体内的酸碱和电解质的平衡具有重要意义（表8-2-2）。

肾小管上皮细胞每分泌一个H+就可以重吸收一个HCO3-和一个Na+入血。

HCO3-的重吸收与肾小管上皮细胞管腔膜上的Na+-H+交换有密切关系。HCO3-在血浆中以钠盐（NaHCO3）的形式存在，滤液中的NaHCO3滤入肾小囊腔并进入肾小管后，可解离成Na+和HCO3-。通过Na+-H+交换，H+由细胞内分泌到小管液中，Na+进入细胞内，并与细胞内的HCO3-一起被转运回血。

表8-2-2　肾小管和集合管分泌与排泄的主要物质

远端小管和集合管分泌NH3时，先与小管液中的H+结合成为NH4+，再以铵盐的形式排出体外，这一方式促进H+的分泌，同时也促进了Na+和HCO3-的重吸收。

由于远端小管和集合管在K+-Na+交换和H+-Na+交换之间存在竞争抑制现象。因此，当人体酸中毒时，肾小管分泌H+增强，H+-Na+交换增强，K+-Na+交换即受到抑制，因而酸中毒患者排钾减少，易出现高血钾症。