肾小球滤过是指血液流经肾小球毛细血管时,除蛋白质外,血浆中其余成分均能被滤过进入肾小囊腔内生成超滤液,是尿生成的第一步。
肾小球的滤过作用
肾小囊内液体的成分,除蛋白质外,其余成分如葡萄糖、氯化物、无机磷酸盐、尿素、尿酸和肌酐等的浓度与血浆非常接近,渗透压及酸碱度也与血浆非常接近。因此,可以认为肾小球滤液是血浆的超滤液。
肾小球滤过率和滤过分数
- 肾小球滤过率(GFR):单位时间内(每分钟)两肾生成的超滤液量。
- 约为 125 ml/min,24 小时两肾肾小球滤过的血浆总量约为 180 L。
- 滤过分数(FF):肾小球滤过率与肾血浆流量(约为 660 ml/min)的比值。
- 正常滤过分数约为 19%。
有效滤过压
$$有效滤过压=(肾小球毛细血管静水压+囊内液胶体渗透压)-(血浆胶体渗透压+肾小囊内压) \\,.$$- 肾小球毛细血管静水压是促使超滤液生成的力量(直接动力);囊内液胶体渗透压由于肾小球滤过液蛋白质浓度极低,可以忽略不计。
- 从入球小动脉端到出球小动脉端,有效滤过压逐渐降低。
影响肾小球滤过的因素
- 糖尿病患者尿量增多是因为超滤液中葡萄糖含量过高,超过了重吸收的能力,使小管液渗透压升高,水的重吸收减少(渗透性利尿),而最终导致尿量增多,与超滤液的生成量无关。
- 糖尿病患者超滤液中葡萄糖含量增加,通过 Na+-葡萄糖同向转运体重吸收,使小管液中 NaCl 浓度降低,可导致肾小球滤过增加(糖尿病肾病 Ⅰ 期)。
肾小球毛细血管滤过系数
滤过系数(Kf)是指在单位有效滤过压的驱动下,单位时间内通过滤过膜的滤液量。
$$K_f = \frac{单位时间滤液量}{有效滤过压} = 有效通透系数(k) \times 滤过面积(s) \\,.$$- 肾小球毛细血管间的系膜细胞具有收缩能力,可调节滤过膜的面积和有效通透系数,而系膜细胞的收缩/舒张则受到体内一些缩血管(如血管紧张素 Ⅱ)/舒血管物质的调节。
- 急性肾小球肾炎,肾小球毛细血管腔变窄或阻塞,有滤过功能的肾小球数量减少,肾小球滤过率降低。
影响有效滤过压的因素
肾小球毛细血管血压
肾小球毛细血管血压是生理状态下调节 GFR 的主要方式。
- 全身动脉血压在 70–180 mmHg 范围内波动时,由于肾血流量存在自身调节机制,肾血流量保持相对稳定,GFR 不会受大的影响。
- 当动脉血压降至 40–50 mmHg 以下,GFR 可降至零,将导致无尿。
- 高血压病晚期,因入球动脉发生器质性病变而狭窄,亦可使肾小球毛细血管血压明显降低,引起肾小球滤过率减少而导致少尿,甚至无尿。
- 通过肾小球血管收缩进行调节:
- 当入球小动脉收缩,入球小动脉阻力增加,则肾小球毛细血管血压降低,GFR 减少。
- 出球小动脉中度收缩时,出球小动脉阻力增加,从而使肾小球毛细血管血压升高,GFR 轻度增加。
囊内压
当肾盂或输尿管结石、肿瘤压迫或任何原因引起输尿管阻塞时,小管液或终尿不能排出,可引起逆行性压力升高,最终导致囊内压升高,从而使有效滤过压和肾小球滤过率降低。
血浆胶体渗透压
静脉快速输入大量生理盐水使血浆蛋白被稀释,或在病理情况下肝功能严重受损,血浆蛋白合成减少,或因肾小球毛细血管通透性增大,大量血浆蛋白从尿中丢失,均可导致血浆蛋白减少,使血浆胶体渗透压降低,因而有效滤过压和肾小球滤过率增加。
肾血浆流量
肾血浆流量对肾小球滤过率的影响是通过改变滤过平衡点(有效滤过面积)而非有效滤过压实现的。
- 如肾血浆流量增大时,肾小球毛细血管中血浆胶体渗透压上升的速度减缓,滤过平衡点向出球小动脉端移动,甚至不出现滤过平衡的情况,即有效滤过面积增大,故肾小球滤过率增加。
- 当肾交感神经强烈兴奋引起入球小动脉阻力明显增加时(如剧烈运动、大失血、缺氧和中毒性休克等),肾血流量和肾血浆流量明显减少,肾小球滤过率也显著降低。