所謂尿的濃縮和稀釋是根據(jù)尿液滲透壓與血漿滲透壓相比較而言。排出的尿，其滲透壓比血漿高，稱為高滲尿，尿的滲透壓可達(dá)1200mOsm/L，約為血漿滲透壓（300mOsm/L）的4～5倍，這表示尿被濃縮；反之，如果尿的滲透壓比血漿低，稱為低滲尿，尿的滲透壓可低至30～40mOsm/L，僅是血漿滲透壓的1/10，這表示尿被稀釋；排出的尿的滲透壓與血漿滲透壓相等，稱為等滲尿。這表明腎臟具有濃縮或稀釋尿的功能。

早在50年代初期就有人將老鼠的腎做分層切片，并測定各層的滲透壓，觀察到腎皮質(zhì)各部切片中的組織液（包括細(xì)胞內(nèi)液和細(xì)胞外液）的滲透濃度與血漿的滲透濃度之比為1.0，說明皮質(zhì)部組織液與血漿是等滲的。而髓質(zhì)部組織液與血漿滲透濃度之比，隨著由髓質(zhì)外層向乳頭深入而逐漸升高，分別為2.0、3.0、4.0（圖10－13），這表明在腎臟中存在著一個由髓質(zhì)外層向內(nèi)層逐步升高的滲透壓梯度，這個滲透壓梯度的形成主要是和腎小管特別是髓袢的功能有關(guān)，并且是腎臟濃縮與稀釋尿液的基礎(chǔ)。

髓質(zhì)中的滲透壓梯度是怎樣形成的呢？測定的結(jié)果表明，當(dāng)小管液沿降支流動時已逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楦邼B，而到髓袢底部時，滲透壓最高，當(dāng)小管液沿升支上升時，其滲透壓又逐漸下降。實(shí)驗(yàn)證明降支對水的通透性較高，而對溶質(zhì)的通透性甚小，而在髓袢升支，細(xì)胞膜對水不具有通透性，而對溶質(zhì)（如Na+、Cl-、尿素等）則具有較高的通透性。在髓袢升支粗段，溶質(zhì)中Cl-是主動重吸收的，而Na+和尿素是被動重吸收的，但水不能透過。結(jié)果導(dǎo)致在升支的周圍髓質(zhì)組織間隙液出現(xiàn)局部高滲。故外髓部的滲透壓梯度主要是由升支粗段NaCl的重吸收所形成。愈靠近皮質(zhì)部，滲透壓愈低；愈近內(nèi)髓部，滲透壓愈高。

內(nèi)髓部滲透壓梯度的形成，目前認(rèn)為與尿素的再循環(huán)有密切關(guān)系（圖10－14）。①遠(yuǎn)曲小管及皮質(zhì)和外髓部的集合管對尿素不易通透。當(dāng)小管液流經(jīng)此部分時，在ADH的作用下，水被重吸收，使小管液中尿素的濃度逐漸升高。②當(dāng)小管液進(jìn)入內(nèi)髓部集合管時，此部管壁對尿素的通透性大，小管液中的尿素迅速地向組織液擴(kuò)散，造成了內(nèi)髓部組織液中尿素濃度增高，形成高滲。③髓袢降支和升支的逆流倍增作用。即降支的對水易通透，而對NaCl不易通透；而水即由降支細(xì)段滲透入內(nèi)髓部組織間隙，而小管液中NaCl的濃度成倍增加。④而升支細(xì)段對水不易通透，而對NaCl易通透，由于此段小管液中NaCl濃度高于組織間隙液，藉濃差，NaCl進(jìn)入組織間液，進(jìn)一步提高了內(nèi)髓部的滲透壓。同時其小管液中 NaCl濃度逐漸降低，這樣降支和升支就構(gòu)成了一個逆流倍增系統(tǒng)，使內(nèi)髓組織間液形成了滲透壓梯度。⑤由于升支細(xì)段對尿素具有通透性，所以組織間液中的尿素可以進(jìn)入升支細(xì)段，再流經(jīng)升支粗段、遠(yuǎn)曲小管集合管，形成尿素再循環(huán)（圖10－14）。

尿液的濃縮和稀釋過程如下：集合管與髓袢平行，處于滲透壓梯度中。當(dāng)小管液經(jīng)遠(yuǎn)曲小管近端向其遠(yuǎn)端、集合管方向流動時，由于這二部分對水的通透性受ADH的調(diào)節(jié)，當(dāng)ADH增多時、管壁上皮細(xì)胞對水的通透性增加，由于相應(yīng)各部的組織間液處于高滲狀態(tài)，水由管腔內(nèi)滲入組織間隙，使尿逐步濃縮，形成了高滲尿。在無ADH作用時，則此兩部分管壁上皮細(xì)胞對水不易通透，而此時從遠(yuǎn)曲小管流來的小管液已呈低滲，再由于小管液中的Na+繼續(xù)被主動重吸收，其滲透壓進(jìn)一步下降。同時，又由于水重吸收減少，尿素在小管液中的濃度也不如前一種情況，因此其擴(kuò)散到髓質(zhì)組織間隙的量也減少，造成髓質(zhì)間隙高滲的情況要比有ADH時小。上述因素使機(jī)體在無ADH時尿量增多并稀釋。在機(jī)體缺水或飲用大量水分時，腎單位各段滲透壓的變化如圖10－15所示。

綜上所述，尿液的濃縮和稀釋主要取決于兩方面因素：一是髓質(zhì)滲透壓梯度的形成；二是ADH分泌的調(diào)節(jié)，ADH的分泌是受血漿中晶體滲透壓調(diào)節(jié)的（詳見后文）。從髓質(zhì)滲透壓梯度的形成全過程來看，髓袢升支粗段對Cl-的主動重吸收是主要的動力，而尿素的再循環(huán)和髓袢的逆流倍增作用則促成了整個髓質(zhì)建立了滲透壓梯度。

髓質(zhì)滲透壓的保持還要靠髓質(zhì)內(nèi)直小血管的作用。伸入髓質(zhì)內(nèi)部的直小血管也呈U形，并與髓袢平行。血液通過直小血管的降支和升支時也是逆向流動的。兩者也存在逆流交換。故直小管的功能是：①使髓質(zhì)的溶質(zhì)不被血流帶走；②將重吸收的水分送回循環(huán)系統(tǒng)，這就保持了髓質(zhì)的滲透壓梯度。

脊椎動物腎小球中的濾血障礙層（血液在此被超濾形成尿）由被稱為“足細(xì)胞”的發(fā)生改變的上皮細(xì)胞構(gòu)成。腎單元（由腎小球和腎小管組成）被認(rèn)為是脊椎動物的一個典型的適應(yīng)性特征。但“類似腎單元”的特征也見于很多無脊椎動物的排泄系統(tǒng)。

現(xiàn)在Weavers等人報(bào)告，昆蟲的一種被稱為“腎原細(xì)胞”的過濾細(xì)胞與“足細(xì)胞”有驚人的相似之處。腎臟裂孔隔膜主要成分的果蠅直系同源物形成一種由相互作用的蛋白構(gòu)成的復(fù)合物，與脊椎動物中的相似。“腎原細(xì)胞”隔膜在腎病蛋白或neph1直系同源基因的果蠅突變體中完全丟失，與人類腎病—— “先天性腎病綜合征”(NPHS1)的表現(xiàn)型相似。這一發(fā)現(xiàn)將昆蟲“腎原細(xì)胞”確定為研究腎臟“足細(xì)胞”生物學(xué)及與“足細(xì)胞”相關(guān)疾病的一個模型。