（一）肾脏的大体结构

1．肾的位置及毗邻肾脏位于腹膜后方，相当于第12胸椎至第3腰椎的两侧，右肾的前面上2／3邻接肝的右叶，下1／3接触结肠右曲，内侧缘接触十二指肠降部；左肾前面上1／3接触胃，中1／3邻接胰体和胰尾，下1／3邻接空肠，外侧缘的上半与脾相邻接，下半与结肠左曲相邻接；两肾上极和内侧缘的一部分承载肾上腺。肾的后面贴近腰方肌、腰大肌外缘和膈。肾的被膜由内向外依次为：肌织膜、肾纤维膜、肾脂肪囊、肾筋膜。肾的正常位置，主要靠肾筋膜、肾脂肪囊及其与周围的连接来固定。此外，肾血管、腹膜及腹压对肾也有固定作用。

2．肾的血管肾动脉起自腹主动脉的两侧，约第1腰椎水平发出。肾动脉在肾门附近分为前、后（或上、下）两支到达肾脏。在肾门内，它们的分支位于肾盂的前方和后方，在肾乳头的凹陷间进入肾实质。肾动脉在肾内的分布有明显的节段，每支肾段动脉分布到肾实质的一定区域，称为肾段。一般由较粗的肾动脉前支发出头、上、中、下段动脉，较细的肾动脉后支延续成后段动脉，因此每个肾脏也分为头、上、中、下、后5个肾段。肾段动脉的分支穿入肾实质，位于肾锥体的侧方，称叶间动脉。叶间动脉走行到肾皮质、髓质交界处，发出与之呈直角的分支称弓形动脉。自弓形动脉向皮质表面发出多支放射状分支，称小叶间动脉，进入肾皮质迷路。入球小动脉主要来自小叶间动脉的旁支，进入肾小体后继续分出若干小支，形成盘曲的毛细血管袢，彼此互相吻合成肾小球。出球小动脉由肾小球内毛细血管汇合而成，在皮质表层及中部，出球小动脉离开肾小体后即形成球后毛细血管丛，分布于肾小管周围，再汇合成小叶间静脉、弓形静脉、叶间静脉，最后到肾静脉；而在皮质深部的髓旁区，出球小动脉形成髓质的直小动脉，成束直行下降到肾乳头，直小动脉在行走过程中发出分支到髓质的肾小管和集合管周围，形成毛细血管丛，并由髓质向皮质返行成直小静脉，汇入小叶间静脉。

3．肾的大体解剖肾的大小在成人一般长10～12cm，宽5～6cm，厚3～4cm，重100～140g，女性比男性略轻。在肾冠状切面上，可见肾实质分为皮质和髓质两部分。皮质呈红褐色，血管丰富，大多位于肾边缘部，内有细小红色点状颗粒，是由肾小体和肾小管曲部构成。髓质位于皮质深部，由肾小管直部及细段所形成髓袢和集合管构成，呈条纹状，色淡红。每侧肾髓质部由10～20个肾锥体组成。肾锥体底部较大，外观呈圆锥形，并稍向外凸，与外周的皮质相连；锥体顶部圆钝，称肾乳头，伸入到肾小盏内，每个肾乳头顶端有10～30个小孔，称为肾乳头孔。许多乳头孔排成筛状，又称筛区，肾实质滤过所产生的尿液即由此孔流入肾小盏。2～3个肾小盏连接成较大的肾小盏，几个较大的肾小盏相聚，而后形成肾盂，肾盂直接与输尿管相通。

肾间质：主要是一些网状纤维和胶原纤维交织分布于肾实质成分之间。间质以成纤维细胞最多，呈星状或不规则形状。第二种细胞是巨噬细胞。肾髓质的间质成分较多，并且自肾锥体的底部到肾乳头尖，间质逐渐增多。间质内含有髓质间质细胞，该细胞内有数量不等、大小不一的脂滴，该细胞能合成和分泌前列腺素。

（二）肾单位的结构及其滤过膜

1．肾单位的结构肾单位是尿液形成的主要功能单位，每侧肾脏约有100万个肾单位，它由肾小体和肾小管两大部分组成。

（1）肾小体：中央是肾小球，为一团毛细血管丛，是由入球小动脉分支形成毛细血管袢，盘曲成分叶状，称毛细血管小叶，叶间有系膜细胞支持。肾小球外由一包囊所包裹，该包囊称为肾小囊或包曼囊。肾小球滤出的尿液由此引流到肾小管。

根据肾小体在皮质分布的深浅，将肾单位分为表浅肾单位和髓旁肾单位，表浅肾单位数量多，约占肾单位总量的7／8，位于皮质浅层，其髓袢较短，只伸达髓质外带，其细段很短，甚至缺如。出球小动脉离开该类肾单位的肾小体后，又围绕相应的肾小管形成毛细血管网，这些毛细血管网给予了相应的小管细胞营养，并从小管摄取已被重吸收的物质，同时还可以将血液内某些物质从肾小管分泌而排泄。髓旁肾单位的肾小体位于皮质深层，靠近髓质，体积较大，髓袢甚长，且有较长的细段呈袢状伸达肾乳头。从髓旁肾单位的肾小球出来的出球小动脉垂直于髓袢，平行下行成为直血管降支，而后又折返成直血管升支，升支、降支之间有毛细血管相连，髓旁肾单位的髓袢及血管的形态特点与肾脏的浓缩、稀释功能有关。

（2）肾小管：是细长纡曲的单层上皮细胞组成的连续性小管。通常将它分为三段：第一段与肾小囊相连，称近端小管，依其走行，又分为曲部和直部；第二段称为细段，细长而管壁薄；第三段称为远端小管，也分为直部和曲部。近端小管直部、细段、远端小管直部，连成U形，称为髓袢或Henle袢。

近端小管：多数由单层立方上皮细胞构成。前部为曲部，盘曲在肾小体附近，此段较长，构成皮质迷路的大部分，当它延伸至皮质髓放线，即为直部，小管变直，伸向髓质。①近端小管曲部：又称近曲小管，管径较粗，有时腔小而不规则，上皮细胞高而且宽，呈立方形或锥形，细胞间界限不明显，在细胞游离面有发达的刷状缘。基底部有垂直于基底面的基底纵纹。电镜下可见细胞顶端的周围形成各种连接结构。在刷状缘的深方，胞质内出现顶浆小管、顶浆小泡、顶浆大泡和吞噬溶酶体，这些构成了小管上皮细胞的吞噬和消化系统。曲部上皮细胞的最大特点是在细胞内游离面、侧面及基底面形成复杂的结构，从而使细胞各面的表面积大为增加，以利于重吸收的进行。在细胞侧突和基底褶细胞膜上有Na＋-K＋-ATP酶作为钠泵可将重吸收的钠主动转移到细胞外间隙，并伴有氯离子和水被动地向细胞外间隙转移。②近端小管直部：由近端小管曲部延续而来，到达髓质外带内外层交界处与细段相连，亦由单层立方上皮构成，其结构与曲部相似，但细胞较曲部略低，刷状缘仍发达，侧突和基底褶相对不发达。

细段：管径约15μm，管壁由单层扁平上皮细胞构成，细胞无刷状缘及基底纵纹。细段的上皮比毛细血管的上皮略厚，二者不易区分。细段的上皮细胞附于基膜上，细胞之间于近管腔侧形成连接装置，细胞的游离面有短小的微绒毛，细胞的侧面有突起，呈齿轮状。

远端小管：远端小管的直部自髓质内、外带分界处向外延伸，穿过髓质外带入髓放线，随后到皮质迷路、肾小体血管极后变为曲部，走行于近曲小管之间，最后汇集到集合管。曲部的起始处构成致密斑。①远端小管直部：由单层立方上皮构成，上皮外有基膜。细胞小于近端小管直部细胞，游离面有短小的微绒毛，但不呈刷状缘，基底部有基底纵纹，细胞侧面有侧突。②远端小管曲部：又称远曲小管，比近曲小管细而短，由单层立方上皮构成，细胞矮小，游离面无刷状缘，基底部有明显的基底纵纹。

2．肾小球的滤过膜当血浆流经毛细血管球时，通过各种力量的作用，使其从毛细血管腔向包曼囊超滤。

（1）内皮细胞：有孔的肾小球毛细血管内皮细胞覆盖于滤过膜的最内侧，孔的直径为50～100nm，数目众多，占内皮细胞总面积的30%～40%，滤过作用好。应用胶体铁染色可发现，内皮细胞的腔面被一层带强负电荷的物质包被，这层物质与滤过膜选择性滤过功能有关。一般认为内皮细胞孔隙上并无隔膜，但经透射电镜观察，其上仍有隔膜覆盖。

（2）基底膜：位于内皮细胞与肾小囊脏层上皮细胞之间，分为三层，即外疏松层（外透明带）、致密层、内疏松层（内透明带）。其中致密层厚110～160nm，有小孔。内、外疏松层均富含带负电荷的硫酸肝素，能阻挡带负电荷的蛋白质通过，与滤过膜的通透性密切相关。

（3）足细胞：肾小囊的脏层上皮细胞，包绕在毛细血管基层外面，形成突起。足细胞体先分出几个管状初级突起，而后每个初级突起又发出长杆状的次级突起，有的还在次级突起上分出三级突起。这些二、三级突起的末端膨起如足样，向基膜伸展，与一个或多个毛细血管袢中的外疏松层相接触。正常肾脏的足突之间距离为25～60nm，该间隙称为裂孔。在裂孔表面覆盖着一层薄膜，称为滤过裂孔膜，跨架在足突突起之间。在电镜下，可见滤过裂孔膜上有小孔，直径6～11nm。裂孔膜又由中间层和横桥组成。中间层位于中央，横桥排列在两边，相邻两个横桥之间有一个长14nm，宽7nm的孔，横桥内侧附着于中间层，外侧附着在足突上，呈拉链样。在电镜下，可观察到足细胞内有许多肌球蛋白样粗丝，提示它可能有收缩功能，通过收缩，可调节裂孔膜的通透性。

在不少伴有蛋白尿的肾脏病中，可观察到足细胞足突可被邻近基膜的外疏松层或连续性带状物质所代替，即“足突融合”。引起此改变的确切机制尚不明确，动物实验中，如果在动脉内注射多聚阴性物质，可以观察到类似的形态学改变。正常基膜及足突表面带负电荷，组化测定，含大量涎酸蛋白，在病理情况下，涎酸蛋白含量下降。

（4）系膜：可分为球外系膜区与球内系膜区两大部分，均由系膜细胞与基质组成。球内系膜细胞是肾小体毛细血管间的支持成分，从肾小体血管极处广泛地联系着每个毛细血管小叶。系膜细胞虽由间质胚叶衍化而来，但含有弹力细丝，所以也有与平滑肌细胞相类似的收缩功能。

功能：①吞噬功能。实验观察到静脉注射胶体碳、球蛋白或其他蛋白聚合物，这些物质可被其吞噬；系膜细胞也能吞噬沉积于基膜上的抗原抗体复合物，在修复和维护滤过膜的通透性中起重要作用；在一些病理情况下，可见到系膜细胞胞浆延伸到毛细血管内或基膜中，这些与肾炎的发病机制有重要关系。②收缩功能。通过弹力细丝的作用，系膜可以收缩，从而可以控制附着在其中的肾小球毛细血管球的面积，影响肾小球滤过率。③参与系膜的更新。④合成胶原纤维，产生系膜基质。⑤可能有类似于球旁细胞的功能。系膜细胞内亦有与球旁细胞相类似的颗粒，当缺乏盐皮质激素时，系膜细胞变大，且细胞内颗粒增多，可能与肾素分泌的环节有一定关系。

毛细血管内的物质滤入肾小囊腔，必须经过三层结构：即有孔的内皮细胞、基膜和足突细胞足突之间的裂孔膜，这三层结构总称为肾小球的滤过膜。通过滤过膜流到肾小囊腔的液体，即为原尿。滤过膜的通透性主要决定于孔的大小与滤过物质直径之比。每一层滤过膜都限制一定大小的物质通过，一般情况下，滤过膜只滤过分子量70 000以下物质。滤过膜通透性还决定于物质的带电情况。在基膜、足突细胞足突表面、裂孔膜表面、内皮细胞表面、肾小囊壁层上皮和系膜细胞外均有一层带负电荷的涎酸蛋白，滤液中带负电物质，由于同性相斥而不能滤过。

3．集合管自髓放线伸至肾乳头，长20～22mm，表浅肾单位各自通过连接小管或直接连于髓放线的直集合管。髓旁肾单位和皮质中层肾单位则分别连于弓形连接小管，再连接到直集合小管。直集合小管在髓质内陆续与同级的直集合小管合并，管径渐大，约经过7级合并，最后形成管径粗大的乳头管，开口于肾乳头尖。

集合小管初为单层立方上皮，随管径增大，上皮细胞逐渐增高至乳头管处变成高柱状。集合小管有两种细胞即亮细胞和暗细胞；亮细胞遍布于小管全长，是小管的主要细胞，又称主细胞，特点是细胞界限清，胞质着色浅；暗细胞数量少，见于皮质及部分髓质的集合小管，细胞能被伊红深染，暗细胞参与重碳酸根的重吸收。

4．球旁器由入球小动脉和出球小动脉的球旁细胞、致密斑、球外系膜细胞三部分组成。

（1）球旁细胞：在入球小动脉进入肾小体之前的一段管壁上以及出球小动脉离开肾小球时的管壁上，平滑肌细胞变成上皮样细胞，称之为球旁细胞，单层或2～3层排列，原位杂交技术证实该细胞能合成肾素，并储存肾素颗粒。

（2）致密斑：在远曲小管起始段靠近血管极一侧，由较窄的矮柱状上皮细胞形成约40μm×70μm的椭圆形盘状区，称为致密斑，细胞核排列紧密，位置靠近游离端。

（3）球外系膜细胞：位于致密斑、入球小动脉、出球小动脉之间的三角区，并于球内系膜相连续，此区内密集分布着几层扁平细胞，称为球外系膜细胞，其形状与球内系膜细胞相似。

球旁器是肾素-血管紧张素系统的主要结构成分，目前一般认为致密斑是化学感受器，能感受钠浓度变化。入球小动脉的容积和牵张改变影响肾素释放。

（三）肾脏的功能

肾脏具有泌尿、调节水-电解质和酸碱平衡以及内分泌功能。

尿的形成包括三个过程：肾小球的滤过，肾小管和集合管的重吸收及排泌。肾脏通过泌尿，可排出代谢产物，维持机体的水、电解质和酸碱平衡，从而维持内环境理化性质的稳定，保证生命活动的正常进行。

肾小球的滤过功能：肾小球滤过一方面决定于肾小球滤过膜的通透性和总的有效面积，另一方面决定于有效滤过压和肾血浆流量。

肾小球滤过膜的通透性：肾小球滤过膜容许水和小分子溶质自由通过，而对大分子物质，包括血浆蛋白等则起着一定的闸栓作用。实验提示，滤过膜上存在大小不等的孔，这些孔对血浆中的某些大分子物质起着限制通过的作用。滤过膜的通透性除与此有关外，还与带电荷的物质有关。组织学表明，滤过膜各层以及覆盖在肾小球上皮细胞和足突的涎酸蛋白均带负电荷，裂隙膜、基膜、内皮细胞也都含有涎酸蛋白，起着阻碍血清中带负电荷的蛋白通过滤过膜的作用。

滤过面积：人两肾肾单位的总数约有200万个，每个肾单位都有一团毛细血管网，提供了很大的滤过面积，估计人两肾的滤过总面积在1．5m2以上，这样大的滤过面积有利于血浆成分的滤过。(www.daowen.com)

有效的滤过压：肾小球的滤过作用涉及三种力量，即肾小球毛细血管压、肾小囊内压和血浆胶体渗透压。

肾小球毛细血管血压（PGC）是推动血浆成分滤过的重要力量，动物实验推测PGC平均为45mmHg左右。

肾小囊内压（PT）有对抗血浆成分通过滤过膜的作用。由于肾小囊内的压力与近曲小管内的压力相近，一般以测定近曲小管内的压力来代表肾小囊内的压力，测定结果平均为10mmHg。

肾小球毛细血管内的血浆胶体渗透压（πGC），也是阻止血浆成分通过滤过膜的力量，并且是主要力量。πGC不是固定不变的，当血液流经肾小球毛细血管时，随着部分水和小分子物质的滤出，毛细血管内血浆蛋白浓度便逐渐上升，血浆胶体渗透压也逐渐增大，从入球端20mmHg上升到出球端35mmHg（表1-1）。

表1-1　肾小球毛细血管的入球端及出球端PGC、PT、πGC及有效滤过压的差异

有效滤过压＝肾小球毛细血管内压（PGC）-血浆胶体渗透压（PT）-肾小囊内压（πGC）

以上三种不同的力量，共同决定有效滤过压，它是肾小球毛细血管内血浆成分能否滤出或滤出多少的动力。

根据上述公式，在肾小球毛细血管入球端，有效滤过压为15mmHg，出球端为0，就是说随着πGC的逐渐改变，在毛细血管入球端和出球端之间，有效滤过压也跟着逐渐改变，愈靠近入球端，有效滤过压愈高，愈靠近出球端，有效滤过压愈低。在出球端有效滤过压为0，即血浆成分停止滤出，称为滤过压平衡。

肾血浆流量：肾血浆流量是一个决定肾小球滤过的重要因素，在肾小球的一条毛细血管中的血压，从入球端到出球端下降很少，因此有效滤过压的逐渐减少是由于毛细血管内胶体渗透压上升的缘故，血浆渗透压上升达滤过压平衡时就不再有滤过作用，血浆胶体渗透压上升的速度取决于肾小球血浆流量，肾小球血浆流量大时，即使部分血浆成分滤出，肾小球毛细血管内的血浆胶体渗透压上升速度仍较慢，需要较长时间才达到滤过平衡，平衡点移向毛细血管的出球端，所以这条毛细血管较长的一段都有滤液生成，滤过量较多，反之，则滤过少。

肾小球滤过率：两侧肾脏所有的肾单位每分钟生成的滤过量称为肾小球滤过率。正常人平均为125ml。在正常的不同生理状态下，可在一定范围内变动。单个肾小球的滤过率（SNGFR）决定于滤过膜的滤过系数（Kf）和平均有效滤过压。

SNGFR＝Kf×平均有效滤过压

Kf——肾小球毛细血管对水的通透性与有效滤过面积的乘积

因此，不论是滤过系数或平均滤过压有变化，均影响SNGFR。此外，SNGFR还受入球小动脉和出球小动脉舒缩状态的影响。入球小动脉收缩，流入肾小球毛细血管的血量减少，肾小球毛细血管血压就会降低，使SNGFR下降；相反，入球小动脉舒张，SNGFR上升。在出球小动脉方面，出球小动脉收缩，肾小球毛细血管内血流阻力增加，升高的毛细血管血压常同时升高SNGFR。

滤过分数：肾小球滤过率与肾血浆流量之比，称为滤过分数（filtration fraction）。肾小球滤过率正常约为125ml／min，肾血浆流量正常为650ml／min左右，所以滤过分数为19%，正常波动在16%～20%，这就意味着每分钟流到肾脏的血浆总量约1／5会从肾小球滤出。

滤过负荷：从肾小球滤出的某物质的量，称为滤过负荷（filtered load，Fx），它等于肾小球滤过率（GFR）、动脉血中该物质的血浆浓度［X］P和滤过膜对该物质的通透比率（Kx）的乘积，即：Fx＝GFR×［X］P×Kx。如果该物质不与蛋白质结合，并且是低分子量物质，能自由通过肾小球的滤过膜，那么，它的通透比率就是1，滤过负荷就等于GFR和该物质血浆浓度的乘积。如果该物质一部分与蛋白质结合，另一部分游离，在计算滤过负荷时，只考虑游离的能滤过的那一部分。

影响GFR的有关因素为有效滤过压的改变、滤过膜通透性的改变和滤过膜面积的改变。

在正常情况下，动脉血压在80～180mmHg之间变动时，由于肾血流的自身调节颇为有效，肾血流量保持相对稳定，血浆胶体渗透压亦较稳定，所以肾血浆流量对肾小球的滤过影响很小，肾小球毛细血管血压变动不多。但当大出血或其他原因引起全身动脉血压显著性降低时，即超过了肾脏血流自身调节范围，有效滤过压过低，亦可因毛细血管内的血浆胶体渗透压急剧上升，达到滤过平衡而停止滤出，从而引起尿量减少或无尿。

与毛细血管内血压相拮抗的是肾小囊内压。在正常情况下，肾小囊内压是比较稳定的。但在肾盂或输尿管结石、肿瘤压迫或其他原因引起输尿管阻塞，导致尿液在患侧肾盂积聚，使肾盂内压显著增高，这时，患侧肾小囊内压也势必增高，有效滤过压降低，出现患侧尿量减少，严重时无尿。

正常情况下肾小球滤过膜的通透性比较稳定，在肾炎、蛋白尿时，滤过膜上带负电荷的涎酸蛋白减少或丧失，通透性升高。

在急性肾炎时，由于肾小球毛细血管炎症，内皮细胞增生、肿胀，白细胞在毛细血管内聚集，这些都可部分减少或完全阻断肾小球血流，使滤过面积减少，滤过量下降，出现少尿，严重时也可无尿。

肾小管和集合管的重吸收：肾小球滤液进入小管后，称为小管液。小管液流经小管和集合管时，其中的水和各种溶质将全部或部分地被小管和集合管上皮细胞重吸收回血，正常人每天尿量仅为滤液量的1%。将正常血浆成分通过肾小球滤过的量和在尿中排泄的量进行比较，可以发现肾小管对各种物质的重吸收能力是不同的，葡萄糖全部被重吸收，Na＋、Cl—、水大部分被重吸收，肌酐则完全不被重吸收。这表明肾小管的重吸收作用是有“选择性”的，所以称之为选择性重吸收。

肾小管细胞对小管液中各种物质的重吸收有：被动重吸收、主动重吸收和入胞作用。被动重吸收主要通过物质的扩散作用，主动重吸收要通过一个耗能过程。

被动重吸收：小管液中的某些物质，通过扩散被转运到小管液外的组织间液，并吸收入血液的过程。扩散的动力来自物质的浓度梯度、电梯度和压力梯度（浓度梯度和电梯度合称电化学梯度）。

主动重吸收：主动重吸收是指肾小管上皮细胞能逆着电化学梯度，将小管液中某些物质转运到肾小管外的细胞外液和血液的过程。主动重吸收过程要消耗能量，这个能量来自ATP的高能磷酸键。

入胞作用：肾小管细胞重吸收某些大分子物质和物质团块时，这些物质与肾小管上皮细胞接触处的细胞膜内陷，周围形成突出的伪足，接着伪足相互接触，发生膜融合，将被吸收的物质吞入细胞内，这一作用称为入胞作用。肾小管对滤液中蛋白质的重吸收就是通过入胞作用进行的。

（四）肾脏的衰老

衰老是人类乃至整个生物界的生命活动的必然过程。在此过程中，表现为多个脏器对称或不对称的退行性变化，而肾脏是受衰老影响较大的脏器之一。在衰老过程中，可以出现结构和功能的变化。随着年龄老化，肾脏解剖和结构改变如下。

1．肾脏重量逐渐降低。成年人250～300g，至90岁时，减至180～200g。

2．肾小球数量可能逐渐减少，至70岁时，肾小球数可能减少30%；肾小球毛细血管袢减少，系膜区扩张，出现进行性毛细血管塌陷和入球小动脉堵塞；小球和小管基膜增厚和皱缩。

3．小管萎缩和数量减少，小管扩张；间质炎症可以明显，并有纤维化的出现。

4．肾血管改变，内膜增厚和不同程度的玻璃样变。

5．肾血流量（RPF）和GFR下降。对氨基马尿酸盐（PAH）清除率从20～29岁时600ml／（min·1．73m2）降至80-89岁时的300ml／（min·1．73m2），年龄每增大10岁，GFR减低10%；40岁以后，Ccr下降速度约为每年0．8ml／（min·1．73m2）。肾血管的舒缩功能储备降低：随着年龄的增长，由于潜在的动脉硬化，肾内血管处于代偿性的相对扩张状态，也就是说舒缩功能储备降低。