肾小球的滤过作用

循环血液经过肾小球毛细血管时，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滤过液（原尿）的过程，称肾小球的滤过作用。用微量化学分析的方法证明，原尿中除蛋白质含量极微外，其他成分以及晶体渗透压、pH都与血浆的基本相同（表10-1）。可见，原尿就是血浆的超滤液。

表10-1　血浆、原尿和终尿中物质含量及每天的滤过量和排出量

＊几乎为100%

在有足够血流量的前提下，血液经肾小球的滤过，主要与肾小球滤过膜及其通透性和有效滤过压有关。

（一）滤过膜及其通透性

肾小球滤过膜由三层结构组成，每层结构上均存在有不同直径的微孔（图10-3）。滤过膜的内层是毛细血管内皮细胞，细胞间有许多直径为50～100nm的圆形微孔，可阻止血细胞通过，对血浆中的物质几乎无限制作用。中间层是非细胞性的基膜，是滤过膜的主要滤过屏障。基膜是由水和凝胶构成的微纤维网结构，微纤维网的网孔的大小可能决定着分子大小不同的溶质何者可以滤过，水和部分溶质可以通过微纤维网孔。外层是肾小囊脏层上皮细胞，伸出许多足突贴附于基膜外面，足突相互交错形成裂隙，裂隙上覆盖一层薄膜，膜上有4～14nm的微孔，可限制蛋白质通过。以上三层结构组成了滤过膜的机械屏障。除机械屏障作用外，以上各层均覆盖有一层带负电荷的物质（主要是糖蛋白），这些物质可能起着电学屏障的作用。

图10-3　肾小球滤过膜示意图

不同物质通过滤过膜的能力取决于该物质的分子大小及其所带的电荷。一般来说，凡分子量＜6　000，有效半径＜1．8nm的带正电荷或呈电中性物质，如水、Na＋、尿素、葡萄糖等，均可自由地通过滤过膜上的微孔。分子量＞69　000，有效半径≥3．6nm的大分子物质，即便是带正电荷，由于机械屏障的作用，也难以通过。血浆清蛋白的分子量为69　000，有效半径为3．5nm，但由于其带负电荷，不能通过电学屏障，故原尿中几乎无蛋白质。另外，电学屏障作用现对较弱，故Cl-、和等带负电荷的物质可顺利通过滤过膜。

（二）有效滤过压

肾小球滤过作用的动力是有效滤过压（effective filtration pressure），构成有效滤过压的因素与其他器官组织液生成的相似，但由于肾小囊内的滤过液中蛋白质浓度较低，其胶体渗透压可忽略不计。因此，肾小球毛细血管血压是滤出的唯一动力，而血浆胶渗透压和囊内压则是滤出的阻力（图10-4），即：

有效滤过压＝肾小球毛细血管压-（血浆胶体渗透压＋肾小囊内压）

图10-4　有效滤过压示意图

皮质肾单位的肾小球毛细血管血压较其他器官的毛细血管血压高，这是因为入球小动脉粗而短，血流阻力较小，出球小动脉细而长，血流阻力较大。用微穿刺法测得入球小动脉端与出球小动脉端血压几乎相等，为45mmHg，同时测得肾小囊内压较为稳定，约为10mmHg。因此，肾小球毛细血管中有效滤过压的大小，主要取决于血浆胶体渗透压的变化。

肾小球毛细血管内的血浆胶体渗透压由于前进过程中滤液不断生成，血液中血浆蛋白浓度逐渐增加，而随之升高。因此，有效滤过压逐渐下降，当有效滤过压下降到零时，就达到滤过平衡，滤过便停止了。由此可见，不是肾小球毛细血管全段都有滤过作用，只有从入球小动脉端到滤过平衡点这一段才有滤过作用。滤过平衡点越靠近入球小动脉端，有效滤过的毛细血管长度就越短，有效滤过压和面积就越小，肾小球滤过率就低。相反，滤过平衡越靠近出球小动脉端，有效滤过的毛细血管长度越长，有效滤过压和滤过面积就越大，肾小球滤过率就越高。如果达不到滤过平衡，全段毛细血管都有滤过作用。

在有效滤过压的作用下，血浆中的水、小分子物质以及极微量的蛋白质可经肾小球滤过膜进入肾小囊内形成原尿。单位时间（min）内两肾生成的原尿量，称为肾小球滤过率（glomerular filtration rate，GFR）。肾小球滤过率是衡量肾功能的重要指标，正常成人安静时约为125ml／min。肾小球滤过率与每分钟的肾血浆流量的比值，称为滤过分数，正常人安静时肾血浆流量为660ml／min，滤过分数＝（125／660）×100%＝19%。滤过分数表明，血浆流经肾小球时，约有1／5由滤出到肾小囊内形成原尿。

（三）影响肾小球滤过的因素

有效滤过压、滤过膜面积及其通透性和肾血浆流量三者任一因素的变化均将对肾小球的滤过作用产生不同程度的影响。

1．有效滤过压　有效滤过压是肾小球滤过作用的动力，决定有效滤过压的三个因素中的任何一个因素发生改变，都将影响肾小球滤过率。

（1）肾小球毛细血管血压：由于肾血流量的自身调节机制，当动脉血压在80～180mmHg范围内变动时，肾小球毛细血管血压可维持相对稳定，从而使肾小球滤过率基本保持不变。当动脉血压低于80mmHg时，肾小球毛细血管血压降低，有效滤过率降低，肾小球滤过率减小。当血压下降到40mmHg以下时，肾小球滤过率减小到零，导致无尿。在高血压病晚期，入球小动脉由于硬化而缩小，肾小球毛细血管血压可明显降低，于是肾小球滤过率减少而导致少尿。

（2）血浆胶体渗透压：正常人血浆蛋白浓度维持相对恒定，血浆胶体渗透压基本稳定。若因某些疾病使血浆蛋白的浓度明显降低，或由静脉输入大量生理盐水使血浆蛋白稀释，均可导致血浆胶体渗透压降低，从而使有效滤过压升高，肾小球滤过率增加，尿量将增多。

（3）肾小囊内压：正常情况下囊内压比较稳定，但当肾盂或输尿管结石，或受到肿物压迫使尿路阻塞时，可导致肾盂内压升高，肾小囊内压也随之升高，有效滤过压降低，肾小球滤过率将减小。

2．滤过膜的面积和通透性　成人两肾的总滤过面积在1．5m2以上。正常情况下，两肾的全部肾小球滤过面积和通透性可以保持稳定。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的管腔变窄，甚至完全阻塞，以致有滤过功能的肾小球数量减少，有效滤过面积减少，肾小球滤过率亦减小，出现少尿甚至无尿。

3．肾血浆流量　肾血浆流量对肾小球滤过率有明显影响。若其他条件不变，肾血浆流量与肾小球滤过率呈正变关系。当肾血浆流量增加时，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，具有滤过效应的毛细血管长度增加，肾小球滤过率增多。相反，在各种原因所致的休克时，由于交感神经兴奋，肾血管收缩，肾血流量减少，血浆胶体渗透压上升的速度和有效滤过压下降的速率均加快，肾小球滤过率减少。