肾脏是实质性器官，位于腹腔后上部,脊椎两旁。肾实质分为皮质和髓质两部分。皮质位于表层,富含血管,主要由肾小体和肾小管构成。髓质位于深部,血管较少,由多个圆锥形的实体肾锥体构成。锥体的基底部在皮质和髓质之间的边缘处,而顶部伸向肾窦,终止于肾乳头。在肾单位生成的尿液经集合管在肾乳头处的开口进入肾小盏、肾大盏和肾盂,最后经输尿管进入膀胱。肾盏、肾盂和输尿管壁内含有平滑肌,其收缩运动推动尿液流向膀胱。 人体每个肾含有80万~100万个肾单位(nephron),每个肾单位都有单独生成尿液的功能,是肾脏的基本功能单位,它与集合管共同完成尿的生成过程。肾脏不能再生新的肾单位。肾脏损伤、疾病或正常衰老情况下,肾单位的数量将逐渐减少。40岁后,功能性肾单位的数量每10年大约减少10%。但在正常情况下剩余的肾单位足以完成正常的泌尿功能。
每个肾单位由肾小体及与之相连接的肾小管构成。肾小体由肾小球(glomerulus)和肾小囊(bowman capsule)组成(图8-1A)。肾小球是位于人球小动脉和出球小动脉之间的一团毛细血管簇，由入球小动脉分支成40~50条平行且相互吻合成网的毛细血管网,最后又汇合在一起形成出球小动脉。肾小球外侧被肾小囊所包裹,肾小囊的脏层和壁层之间的间隙称为肾小囊腔。从肾小球滤过的液体流入肾小囊中。肾小囊延续即为肾小管。肾小管包括近曲小管( proximal convoluted tubule) 、髓袢(oopofhenle)和远曲小管(distalconvolutedtubule)。肾小管的初始段高度屈曲,称为近曲小管。 肾小管走行在髓质的一段呈“U' 形,称为髓袢。髓袢由降支和升支组成。与近曲小管连接的降支其管径比较粗称为降支粗段( tick descending limb) ;随后管壁变薄,管腔缩窄,称为降支细段( thin de-scending limb)。随后折返形成升支细段( thin ascending limb) ,继续上行管径增粗成为髓袢升支粗段(thick ascending limnb)。髓袢接着连接远曲小管。近曲小管和髓袢降支粗段,称为近端小管( proximnaltubule) ;髓袢升支粗段和远曲小管,称为远端小管( distal tubule)。远曲小管与集合管( cllctinge duct)相连接。髓质又分为外髓部和内髓部。 集合管不属于肾单位。每条集合管都与多条远曲小管相连,收集其转运过来的尿液,最后经过肾乳头顶部进入肾盏、肾盂和输尿管后进入膀胱。每个肾脏大约有250个很大的集合管,每个大的集合管收集大约4000个肾单位的尿液。集合管在尿液浓缩过程中起重要作用。
肾单位和近髓肾单位根据肾小体在肾皮质所处的位置,肾单位可分为皮质肾单位(cor-tical nephron) 和近髓肾单位( juxtamedullary nephron)( 图8-1B)。
(1)皮质肾单位:皮质肾单位的肾小体位于皮质的外2/3处,占肾单位总数的85% ~90%。这类肾单位的特点为:①肾小球体积较小,髓袢较短,不到髓质，或有的只到达外髓部;②其入球小动脉的口径比出球小动脉的大,两者的比例约为2:1;③出球小动脉分支形成小管周围毛细血管网,包绕在肾小管的周围,有利于肾小管的重吸收。(2)近髓肾单位:近髓肾单位的肾小体位于皮质层靠近髓质的位置,占肾单位总数的10%~15%。其特点是:①肾小球体积较大,髓袢较长,可深入到内髓部,有的可到达肾乳头部;②入球小动脉和出球小动脉口径无明显差异;③出球小动脉进一步 分支形成两种小血管,一种为肾小管周围毛细血管网,缠绕在近曲小管和远曲小管周围,有利于肾小管重吸收;另一种是细长成袢状的U形直小血管( vasa recta) ,深入髓质,与髓袢伴行,在维持肾脏髓质高渗和尿液浓缩稀释方面起重要作用。 球旁器( juxtaglomerular apparatus) 由球旁细胞(juxtaglomerular cell)致密斑( macula densa)和球外系膜细胞( extraglomerular mesangial cell) 三部分组成(图8-2)。球旁细胞也称颗粒细胞( granularcell),是入球小动脉管壁中一些特殊分化的平滑肌细胞,细胞内含分泌颗粒,能合成、储存和释放肾素( renin)。
致密斑位于穿过入球小动脉和出球小动脉之间的远曲小管起始部,该处小管的上皮细胞成高柱状,使管腔内局部呈现斑状隆起，称为致密斑。能够感受小管液中NaCl含量的变化，将信息传递至邻近的球旁细胞,调节肾素分泌,从而调节尿量的生成。这一调节过程称为管球反馈。
球外系膜细胞是位于入球小动脉、出球小动脉和致密斑之间的一群细胞,细胞聚集成一锥形体,其底面朝向致密斑。这些细胞具有吞噬和收缩等功能，球旁器主要分布在皮质肾单位,因而皮质肾单位含肾素较多,而近髓肾单位几乎不含肾素。 肾小球毛细血管内的血浆经滤过进入肾小囊，毛细血管与肾小囊之间的结构称为滤过膜( filrationmembrane)。滤过膜由三层结构组成(图8-3):①内层是毛细血管内皮细胞，细胞上有许多直径为70~90nm的小孔，称为窗孔( fenestrae)。水和小分子溶质(如各种离子、尿素、葡萄糖及小分子蛋白质等)可自由地通过,但毛细血管的内皮细胞表面有带负电荷的糖蛋白,能阻止带负电荷的蛋白质通过。②中间层为毛细血管基膜,含有IV型胶原、层粘连蛋白和蛋白多糖等成分，带负电荷,厚度约为30nm。膜上有直径为2~8nm的多角形网孔，可以通过机械屏障和电荷屏障影响滤过。③外层是具有足突的肾小囊上皮细胞,又称足细胞。足细胞的足突相互交错,形成裂隙(slit) ,裂隙上有一层滤过裂隙膜( flration slit membrane) ,膜上有直径4 ~ 11mn的小孔,它是滤过的最后一道屏障。肾小球滤过屏障上有一种蛋白质,称为裂孔素( nephin) ,是足细胞裂隐膜的主要蛋白质成分,其作用是阻止蛋白质的漏出。缺乏裂孔素时,尿中将出现蛋白质。
血管系膜又称球内系膜,连接于肾小球毛细血管之间，主要由球内系膜细胞( mesangial cel)和系膜基质组成。一些缩血管物质,如血管升压素(又称抗利尿激素)、去甲肾上腺素、血管紧张素II、内皮素、血栓烷A₂和腺苷(可引起入球小动脉收缩)等,可引起系膜细胞收缩。心房钠尿肽、前列腺素E₂、前列环索多巴胺和一氧化氮(NO)可使系膜细胞舒张。通过收缩或舒张系膜细胞来调节滤过膜的面积和肾小球滤过系数从而影响尿液的形成。正常人两个肾脏肾小球的滤过面积达1. 5m²左右，且保持相对稳定。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。一般说来,分子有效半径小于2. 0nm的中性物质可自由滤过(如葡萄糖) ;有效半径大于4.2nm的物质不能滤过;而有效半径在2.0~4. 2nm之间的各种物质,则随有效半径的增加,滤过量逐渐降低。用不同有效半径的中性右旋糖酐分子进行实验,可清楚地证明滤过物质分子大小与滤过的关系。然而有效半径约为3.6nm的血浆白蛋白(分子量为69000)却很难滤过,因为白蛋白带负电荷。 用带不同电荷的右旋糖酐进行实验观察到,即使有效半径相同,带正电荷的右旋糖酐较易通过,而带负电荷的右旋糖酐则较难通过(图8-4)。以上结果表明滤过膜的通透性不仅取决于滤过膜孔的大小，还取决于滤过膜所带的电荷。 在某些病理情况下,肾脏基底膜上负电荷减少或消失,结果带负电荷的血浆白蛋白可以被滤过,出现蛋白尿( proteinuria)或白蛋白尿( albuminuria)。 肾交感神经主要由脊髓的胸12至腰2脊髓节段发出,其节前纤维进入腹腔神经节和主动脉、肾动脉部的神经节。节后纤维与肾动脉伴行,支配肾动脉(尤其是入球小动脉和出球小动脉的血管平滑肌)、肾小管和球旁细胞。肾交感神经节后纤维末梢释放的递质是去甲肾上腺素,可调节肾血流量、肾小球滤过率、肾小管的重吸收和肾素的释放。有资料表明,肾神经中有少量纤维释放多巴胺,可引起肾血管舒张。肾脏各种感受器的感觉信息可经肾传入神经纤维传入中枢(包括脊髓以及更高位的中枢) ,从而调节肾脏的功能。
肾动脉由腹主动脉垂直分出,入肾后依次分支形成叶间动脉、弓状动脉、小叶间动脉和入球小动脉。入球小动脉分支并相互吻合形成肾小球毛细血管网,然后汇集而形成出球小动脉。离开肾小体后,出球小动脉再次分支形成肾小管周围毛细血管网或直小血管,再汇合成小静脉,流经小叶间静脉、弓状静脉、叶间静脉、肾静脉,入下腔静脉返回心脏。
肾血液循环有两套毛细血管床:肾小球毛细血管和管周毛细血管,它们通过出球小动脉以串联方式相连。①肾小球毛细血管网中的血压较高,有利于肾小球毛细血管中血浆快速滤过;②管周毛细血管包绕在肾小管的周围,毛细血管内血压低,同时血管内胶体渗透压高,有利于肾小管的重吸收。
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