▶ 第一节 肾小球的滤过功能
一、肾小球滤过机制
循环血液通过肾小球的滤过膜被超滤进入肾小囊内而形成原尿。肾小球滤过屏障由肾小球毛细血管内皮细胞、基底膜和肾小囊脏层上皮细胞三层结构组成。每层都有不连续的空隙。肾小球毛细血管内皮质的空隙叫窗孔，直径为50～100nm，可通透血浆蛋白但不能通透血细胞。基底膜层的网孔为4～8nm，可以通透血浆中的水和部分溶质。肾小囊脏层上皮细胞也称足细胞，具有突起，相邻足细胞的突起相互镶嵌，镶嵌的突起之间由裂隙膜覆盖，膜上有直径为4～14nm的孔，是滤过的最后一道屏障，可以阻止低分子量的蛋白质（如白蛋白）通过。滤过膜中孔径的大小决定了不同血液成分的通过，因此被称为机械屏障。物质的分子量大小及带电荷状况决定了其通过滤过屏障的能力。分子量在7kDa以下的物质都能自由地通过滤过屏障，分子量在70kDa以上的物质滤过率极低，分子量在7～70kDa之间的物质滤过能力随分子量的加大而逐渐减小。物质的带电荷状况是决定其滤过能力的另一个重要因素。由于肾小球内皮细胞表面、基底膜和脏层上皮细胞表面都存在带负电荷的物质，因而，带负电荷的物质受到滤过屏障的排斥而滤过能力较低。滤过膜的这些特性使得血浆在流经肾小球时，除了大分子的血浆蛋白不能自由通过滤过膜外，其他血浆成分几乎都可以自由通过滤过膜。因此，滤过到肾小球囊中的原尿在组成成分上除了不含有血浆蛋白外，其余成分与血浆中的成分基本一致，故被滤过到肾小囊中的原尿也称为超滤液。
二、肾小球滤过率
肾小球滤过率（glomerular filtration rate，GFR）是指单位时间内（每分钟）经两肾肾小球滤出的血浆液体量，是用于衡量肾小球滤过功能的重要指标。一个体表面积为1.73m2的正常人，其肾小球滤过率约为125m l/min，因此每天两肾的肾小球滤过液总量达180L。临床上常用GFR来评介肾功能情况。GFR值与人的体表面积成一定的比例关系，用单位体表面积的GFR来比较时，个体差异明显减小，男性比女性稍高。肾小球毛细血管滤过作用的动力来源于肾小球有效滤过压。肾小球有效滤过压=（肾小球毛细血管血压+肾小囊内液体渗透压）-（血浆胶体渗透压+肾小囊内压）。血浆从入球小动脉流至出球小动脉，在该过程中，血浆成分不断地被滤至肾小囊中，因此，血浆胶体渗透压逐渐增高，同时，毛细血管血压也有所降低，有效滤过压逐渐降低。当有效滤过压降为零时，滤过便停止，这种状态称为滤过平衡。最先达到滤过平衡的位置为滤过平衡点。如果出现滤过平衡，则只有从入球小动脉端到滤过平衡点的一段才有滤过作用；如果未出现滤过平衡，则全段毛细血管都会发挥滤过效应。
三、影响肾小球滤过率的因素
1.滤过膜
肾小球的滤过膜可认为是决定滤过作用的内在因素，肾小球滤过膜的面积和通透性在健康人体是比较稳定的，所以对肾小球滤过率无明显作用。但在某些病理情况下，如肾组织缺氧或急性肾炎时，肾小球滤过膜的通透性升高，血浆蛋白可以大量滤出，因而尿中可出现蛋白质；当炎症引起滤过膜缺损时，则体积较大的红细胞也可能渗出到滤液中去，这样不仅出现蛋白质，还将出现血尿。正常人两侧肾脏肾小球总滤过面积约为1.5m2。当急性肾小球肾炎时，由于上皮细胞增生、吸水肿胀，基底膜增厚，引起肾小球毛细血管管腔狭窄或阻塞不通，肾小球滤过率减少，结果出现少尿甚至无尿。
2.有效滤过压
决定有效滤过压的三个因素是：肾小球毛细血管血压、血浆胶体渗透压与囊内压。因此能影响这三者之一的任何因素，都可影响滤过作用。
（1）肾小球毛细血管血压：
由于自身调节机制的存在，当动脉血压于80～180mmHg范围内变动时，肾小球毛细血管血压维持稳定，因而肾小球滤过率也基本保持恒定。当超出此自身调节范围，肾小球毛细血管血压、有效滤过压和肾小球滤过率就会发生相应的改变。如在大失血等情况下，如平均动脉压降至70mmHg（9.33kPa）或更低时，才会导致肾小球滤过率显著下降，出现少尿或无尿；某些高血压病晚期的患者，入球小动脉因硬化而内径缩小，肾小球毛细血管血压明显下降，肾小球滤过率减少，导致无尿。
（2）血浆胶体渗透压：
正常情况下，血浆胶体渗透压不会发生大幅度波动。当全身血浆蛋白浓度降低时血浆胶体渗透压降低，有效滤过压升高，肾小球滤过率增加。例如，静脉输入大量生理盐水，或病理情况下肝功能严重受损，血浆蛋白合成减少，或因毛细血管通透性增大，血浆蛋白丧失，都会导致血浆蛋白浓度降低，最终导致肾小球滤过率增加。
（3）囊内压：
正常情况下囊内压一般比较稳定。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，从而降低有效滤过压和肾小球滤过率。某些疾病如溶血过多，血红蛋白堵塞肾小管时，也会使囊内压升高，从而影响肾小球滤过率。
3.肾血浆流量
当平均肾动脉压波动于80～180mmHg范围内时，肾血流量和肾血浆流量保持相对稳定。肾血浆流量对肾小球滤过率的影响主要是通过改变滤过平衡点来完成的。当肾血浆流量增大时，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，具有滤过作用的毛细血管段加长，因此肾小球滤过率增加；反之，当肾血浆流量减少时，滤过平衡点则靠近入球小动脉端，因此肾小球滤过率减少。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、失血、缺氧、情绪激动等状况下），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。其他因素如肾内合成或循环而来的肾素-血管紧张素、内皮素、血栓素A2、白三烯等可促进肾血管收缩，而前列腺素E2、前列腺素I2、一氧化氮、缓激肽等物质可以舒张血管，分别减少和增加肾血浆流量，从而降低和增加肾小球滤过率。
四、肾小球滤过率的计算
肾小球滤过率受很多因素如性别、年龄、体表面积、蛋白质摄入量等的影响，即使用性别、年龄及体表面积校正后，在正常人群中变异度仍可达15%左右。如果某一物质可自由滤过肾小球，而且不被肾小管重吸收、分泌、合成和降解，那么这种物质的肾脏清除率就可以体现GFR。某物质的肾脏清除率（clearance，C）是指两肾在1分钟内能将多少毫升血浆中的该物质完全清除（即排出体外），这个被完全清除了该物质的血浆的毫升数就是该物质的清除率。清除率常用来评价肾脏的功能，主要用来计算肾小球滤过率。
1.菊粉清除率
由于菊粉达到了可自由滤过肾小球，又不被肾小管重吸收、分泌、合成或降解，因此，菊粉清除率（CIn）法至今仍然是实验中和临床上经典的测定GFR的方法。具体来说，单位时间内菊粉在肾小球处滤过的的量应等于尿中排除的菊粉量，因此菊粉的清除率（CIn）就等于肾小球滤过率（GFR）。 即
UIn和PIn分别代表尿中和血浆中菊粉的浓度，V是每分钟尿量。在进行菊粉清除率测定时，经静脉滴注一定量的菊粉，保持血浆中菊粉浓度的恒定，然后测定单位时间内的尿量和尿中的菊粉浓度。如果血浆菊粉浓度维持在1mg/100ml，测得尿量为1ml/min，尿菊粉浓度为125mg/100ml，则菊粉清除率即为该受试者肾小球清除率125ml/min。应指出的是，用菊粉清除率来计算GFR时，菊粉清除率的值实际上稍大于GFR值，因为约占血浆量8%的血浆蛋白是不能被肾小球滤过的。
2.血肌酐浓度和肌酐清除率
由于临床采用菊粉清除率法计算GFR十分不便，因此常用血肌酐浓度（SCr）来估算GFR水平。肌酐由肌肉产生，为肌酸的终末代谢产物，人体以较为恒定的速度产生和释放肌酐入血，因此血液中肌酐浓度一般保持恒定。血肌酐浓度和GFR的水平大致是成反比的。但血肌酐受很多因素影响，例如肌肉容积减少时，血肌酐生成会相应减少，肾衰竭时，血肌酐会过高估计GFR。女性妊娠期有效循环血量升高，肾小球滤过率高，正常情况下，血肌酐应较未妊娠时稍低，肾功能减退时血肌酐也会过高估计GFR。
肌酐清除率（CCr）估算GFR比较简单易行，可以根据24小时尿中肌酐的含量及当天一次血肌酐的浓度来估算GFR。但是，由于肾小管能分泌少量的肌酐，采用此法估算的GFR要比实际GFR水平高10%左右。也可通过肌酐清除率（Ccr）计算公式：①Cockcroft-Gault（CG）公式计算 CCr（mg/dl）=[（140-年龄）×体重（kg）]/[72×SCr（mg/dl）]，（女性再乘以0.85校正）。该公式因其数据主要来源于肾功能正常人群，在肾功能损伤较重的患者或肥胖及水肿人群中，会过高估计GFR，且变异较大。②肾脏病膳食改良试验（MDRD）推荐公式GFR（mg/dl）=186×（SCr）-1.154×（年龄）-0.203，（女性再乘以0.742校正）。MDRD公式对于血肌酐>221.0μmol/L的患者仍然精确，对慢性肾脏病患者的研究发现，其精确性高于CG公式。
3.放射性核素标记的造影剂清除率
放射性核素标记的造影剂如99m锝-二亚乙基三胺五乙酸（99m Tc-DTPA），95%通过肾小球滤出而不被肾小管吸收，检测其排泄过程，不但可以较为方便地测得GFR，而且可以分别观察单肾的功能，放射剂量低，可同时进行Y显像，因此成为临床应用广泛的肾脏显影剂。非放射性核素标记的造影剂目前常用的为非离子碘造影剂碘海醇（iohexoil），是一种非离子水溶性低渗透X线造影剂，不与血浆蛋白结合，只经肾小球滤过，不被肾小管重吸收及排泌，几乎100%从尿中以原型排出，但碘过敏者不能应用此种造影剂。有报道比较两种公式及造影剂所测GFR，以99m Tc-DTPA清除率为标准，碘海醇清除率与其相关性最好，CG公式与MDRD公式随着肾功能减退程度加重而相关性逐渐下降。
4.血清胱抑素C清除率
血清胱抑素C（CysC）是一种含122个氨基酸、分子量13kDa的蛋白质，它是半胱氨酸蛋白酶抑制剂超家族的成员之一，体内合成相当恒定，不受炎症或肿瘤、肌肉容积、性别的影响，仅从肾脏清除，可经过肾小球自由滤过，不被肾小管排泌，可在近曲小管被重吸收并降解，对于评价肾功能是很好的指标。使用胱抑素C评价GFR的敏感性及特异性分别为94%和95%，其对肾功能不全的GFR评价能力高于肌酐。