简介
•流向肾脏的血液平均占心输出量的20%。就每100 g体重的血流量而言，肾血流量（RBF）是肝脏或运动肌肉血流量的4倍，冠状动脉血流量的8倍。
•血液通过肾动脉进入肾脏并通过一系列分支（interlobar叶间动脉,, arcuate弓动脉, interlobular小叶间动脉) 在通过毛细血管壁进入肾小球之前，通过出球小动脉离开肾小球，进入肾小球后毛细血管。
•在皮质中，这些毛细血管与相邻的小管并置，但不一定与同一肾小球的小管节段并置。此外，髓旁肾小球出球小动脉的分支进入髓质并形成直小血管 （图2-1）。血液通过与动脉名称和位置相似的静脉回流到体循环。
图2-1 皮质外肾和髓质旁肾的解剖和血供比较。注意，髓旁肾单位的出球小动脉不仅在曲小管周围形成管周毛细血管，而且进入髓质并形成直小血管毛细血管
肾循环通过以下方式影响尿液形成：
肾小球滤过率是溶质和水排泄的重要决定因素。
皮质中的管周毛细血管将重吸收的溶质和水返回到体循环，并可调节近端小管重吸收和分泌的程度（见第3章）。
髓质中的直小血管毛细血管将重吸收的盐和水返回到体循环，并参与逆流机制，通过排出高渗尿液来保存水分（见第4章）。
•本章的剩余部分将回顾肾小球功能、影响肾小球滤过率（GFR）和肾血浆流量的因素以及测量这些参数的临床方法。
肾小球解剖与功能
•肾小球由一簇毛细血管组成，这些毛细血管介于入球小动脉和出球小动脉之间。
•每个肾小球被包裹在一个上皮细胞囊（鲍曼囊）内，该囊与肾小球毛细血管周围的上皮细胞和近曲小管的细胞连续（图2-2）
图2-2 肾小球解剖。是毛细血管簇的一部分，中间系膜细胞（M）被毛细血管包围。毛细血管壁分为三层，分别由内皮细胞（En）、基底膜和上皮细胞（Ep）组成，内皮细胞通过离散的足突附着于基底膜上。在足突之间是裂孔，由裂孔膜这一薄膜封闭。肾小球基底膜包围毛细血管环，但大多数系膜与毛细血管腔仅通过相对可渗透的窗孔内皮分离（如箭头所示）。
•因此，肾小球毛细血管壁滤液必须通过包括三层：内皮细胞窗孔，肾小球基膜（GBM）和上皮细胞。上皮细胞通过离散的足突附着在GBM上。足突之间的孔隙（裂孔隙）被称为裂孔膜的薄膜封闭，该薄膜起到改良的粘附连接的作用（图2-2）
•GBM是肾小球上皮细胞和内皮细胞产生的基底膜的融合产物。GBM具有多种功能，包括维持正常肾小球结构、锚定邻近细胞以及作为大分子过滤屏障。它由以下主要成分组成：
IV型胶原，形成提供GBM基本上部的索状结构。
填充间隙的各种物质，包括层粘连蛋白、巢蛋白和硫酸乙酰肝素蛋白多糖。层粘连蛋白和巢蛋白形成紧密复合物，其主要功能之一是细胞粘附到GBM。相比之下，阴离子硫酸乙酰肝素蛋白多糖主要负责阴离子大分子过滤的电荷屏障。
•IV型胶原异常是遗传性肾炎（Alport综合征）的原因，这是一种进行性肾小球疾病（至少在男性中），通常与听力损失和晶状体异常相关。几乎所有患者的原发性缺陷似乎都位于IV型胶原的非胶原结构域，涉及编码位于X染色体上的α5链的基因COL4A5基因。
•IV型胶原的α3和α4链的异常也可能导致遗传性肾炎，因为α3、α4和α5链结合形成一种新的胶原，在肾小球和一些其他组织中表达。
滤过屏障与蛋白质排泄
•肾小球的主要功能之一是允许滤过小溶质（如钠和尿素）和水，同时限制大分子的通过（图2-3）。
图2-3 阴离子、中性和阳离子的清除分数（物质的过滤与自由过滤的菊粉的过滤之比）与有效分子半径。分子大小和电荷都是过滤的重要决定因素，较小或阳离子葡聚糖更容易过滤。白蛋白的有效分子半径作为参考（在生理pH范围内为阴离子，有效分子半径为36Å）。
•可自由过滤至菊糖大小（分子量 5200）的溶质。
•另一方面，肌红蛋白（分子量17000）比菊糖滤过得更彻底，而白蛋白（分子量69000）仅较小程度滤过。对于和白蛋白结合的离子或药物，例如大约40%的循环钙，滤过也受到限制。
•溶质过滤的这种差异在生理上很重要。例如，钠、钾和尿素的自由过滤使肾脏通过排出来自饮食摄入和内源性代谢的负荷来维持稳定状态。
•另一方面，较大蛋白质的限制性滤过可防止诸如负氮平衡、低蛋白血症的发生以及由于免疫球蛋白γ（IgG）丢失而引起的感染等潜在问题。
尺寸选择性
•如图2-3所示，GBM具有尺寸和电荷选择性，因为更小的阳离子分子更容易被滤过。GBM和上皮细胞足突之间的裂孔膜都有助于大小选择性。
•IV型胶原紧密排列间的功能性孔隙代表了GBM中的大小限制。此外，肾小球毛细血管壁的细胞成分也是肾小球通透性的重要决定因素。以下观察结果说明了这一点：
通过GBM的大分子通常聚集在裂孔膜下方，而不是进入尿腔。
离体GBM的体外研究表明，GBM对大分子物质的通透性远高于完整肾小球；净效应是肾小球细胞可能负责多达90%的滤过屏障。
肾小球疾病中蛋白质过滤增加可能主要发生在局灶性足突脱离区域。
nephrin是第一个特异定位于裂孔的蛋白，其基因突变导致先天性肾病综合征。
•肾小球毛细血管壁中的大多数孔隙相对较小（平均半径约42Å）。它们部分限制白蛋白的过滤（平均半径36Å），但允许较小的溶质和水通过。相比之下，内皮细胞对尺寸选择性没有贡献，因为内皮窗孔相对较宽，并且直到其半径大于375Å时才开始限制中性大分子的通过。然而，这些细胞确实有助于电荷选择性。
•第二类（不到0.5%）更大的孔隙数量也少得多，这些孔隙允许70Å大分子（包括IgG）通过。然而，在正常人中，只有极少量的滤液通过这些小孔。
电荷选择性
•分子电荷是通过GBM过滤的第二个主要决定因素。
•如图2-3所示，阳离子和中性葡聚糖的过滤程度大于类似分子尺寸的阴离子葡聚糖硫酸盐。这种电荷的抑制作用部分是由于内皮细胞窗孔和GBM中阴离子位点的静电排斥作用。负电荷主要由硫酸乙酰肝素蛋白多糖组成（由肾小球上皮细胞和内皮细胞产生）。
•白蛋白是生理pH范围内的聚阴离子。与葡聚糖硫酸酯一样，白蛋白滤过仅为相同分子半径中性葡聚糖的5%。因此，电荷和大小限制了白蛋白的过滤。然而，电荷选择性的重要性可能没有先前认为的那么大。
•右旋糖酐注射剂也被用于人体评估正常功能和确定肾小球疾病中蛋白质排泄增加的机制。如图2-4所示，例如，如直径大于52Å的中性右旋糖酐的清除率的选择性升高所证明的，较大孔隙的数量增加。肾小球基底膜的隧道和空腔似乎是蛋白质渗漏的途径。
图2-4 严重蛋白尿和肾病综合征患者的葡聚糖分子筛特征。葡聚糖清除率分数为1表示完全滤过。
（a） 与正常对照组（开放圆圈）相比，微小病变患者肾病（实心正方形）和缓解（开放正方形）时的特征。缓解期患者与对照组相似，但在活动期，他们对各种大小的右旋糖酐的清除率降低。因此，蛋白尿不主要是由于尺寸选择性缺陷，这表明电荷选择性的损失起主要作用。（b） 局灶性肾小球硬化患者（三角形）与正常对照组（圆形）的特征比较。患者的小右旋糖酐清除率降低，但半径大于52Å的右旋糖酐清除率增加，表明较大孔隙的数量增加。
•尺寸选择性丢失的净效应是IgG（半径约55Å）和白蛋白的排泄增强。这种模式已在大多数肾小球疾病中得到证实，包括膜性肾病、微小病变、局灶性肾小球硬化和糖尿病肾病。然而，在这些情况下，只有大约一半的病例中，大小缺陷可以解释白蛋白排泄的所有增加，这表明电荷选择性的同时缺陷可能在微小改变疾病中最为突出。
•图2-4还说明了较大蛋白质滤过与较小溶质和水过滤之间的重要临床差异。在大多数蛋白尿状态下，小分子清除率的降低反映了肾小球疾病引起的表面积减少（由于功能孔减少）。
•同时，由于大孔的数量增加（仍占总孔数的很小一部分）以及电荷屏障的部分损失（不影响小分子的过滤），大蛋白的清除增加。
其他功能
•肾小球细胞还具有合成、吞噬和内分泌功能。
例如，上皮细胞被认为负责合成GBM，并清除能够通过GBM进入上皮下空间的循环大分子。另一方面，内皮细胞调节血管舒缩张力，部分通过释放前列环素、内皮素和一氧化氮。它们还可能通过表达促进炎性细胞积聚的粘附分子在涉及肾小球的炎性疾病中发挥重要作用。
系膜
•系膜由两种不同类型的细胞组成。一种是系膜细胞，其具有类似于平滑肌细胞的微丝。在肾小球损伤或常驻系膜细胞减少后，新的系膜细胞可能起源于通常位于肾小球旁器的细胞。这些细胞似乎不是巨噬细胞、平滑肌或内皮细胞，也不是分泌肾素的细胞。
•固有系膜细胞可对血管紧张素II（由入球小动脉的内皮细胞局部产生）作出反应，并可合成前列腺素，二者在调节肾小球血流动力学中起重要作用（见下文和第6章）。这些细胞也可能参与免疫介导的肾小球疾病。它们都能释放多种细胞因子（包括白细胞介素-1、白细胞介素-6、趋化因子和表皮生长因子）并对细胞因子（如血小板衍生生长因子和表皮生长因子）产生反应而增殖。这些作用可导致细胞增生、系膜基质扩张和肾小球损伤，而这些损伤在这些疾病中常见。
•系膜的第二种细胞类型由循环巨噬细胞和单核细胞组成，它们进出系膜。这些细胞可能具有初级吞噬功能，清除进入毛细血管壁但不能穿过基底膜进入尿腔的大分子；在免疫介导的肾小球疾病中，它们也可能导致局部炎症。大分子进入系膜并随后从系膜中清除，因为大多数系膜仅通过相对可渗透的窗孔内皮而不是基底膜与毛细血管腔分离（见图2-2）。
