了解肾脏微循环的生理意义，首先必须了解肾脏微循环的具体结构。众所周知，肾脏可分为皮质和髓质，大部分肾小球分布在髓质，另一部分则分布在皮质接近髓质部分，称之为髓旁肾小球。所有肾单位，包括肾小球、肾小管、集合管的结构都相互一致。但和以往看法不同，目前认为按肾小球所处的部位不同，其毛细血管和小管亨利襻的结构并不完全相同。从肾小球而言，髓旁小球比皮质浅表部位的小球体积大，而且在小球入球动脉和出球动脉之间，有血管联接或称旁路联接，这点在皮质浅表部位的肾小球很少见。髓旁或皮质深部的肾小球不仅体积较大，其单个肾小球滤过率也比浅表部位肾小球高30%～40%。
全肾血流首先通过肾小球，经出球动脉，然后分支灌注肾小管。和过去了解不同，目前认为每个肾单位的小管周围毛细血管并非只限于来自其本身肾小球出球动脉，而是每个肾小球出球动脉同时供应几个肾单位的小管血流。换而言之，每一支肾小管常同时接受几个肾小球的出球动脉血流供应，形成肾小球出球动脉和小管之间错综复杂的交叉。
图4-1 肾脏微循环结构
皮质肾小球和髓旁肾小球的血管形态不一致，其生理意义也有区别。球前血管，如入球动脉，从其主支分出来时，有不同角度之分。皮质中层水平的肾小球，其入球动脉较短，按直角方向从小叶间动脉分出；皮质浅表部位肾小球入球动脉处在小叶间动脉末端，形成后者的直接延伸；髓旁肾小球入球动脉和小叶间动脉之间则呈直角或锐角。动物微灌注实验，可见浅表肾小球对一些物质积聚较多，血液到达该部位后，受上述影响，红细胞含量也增加（图4-1）。
肾脏小叶间动脉自主支弓形动脉分出以后，逐渐走向皮质浅表部位，其血管内压力从根部至末端逐渐减弱。按理肾小球处在小叶间动脉根部和其尾部者，其所接受的压力不一样，肾小球内毛细血管的压力应有区别。但实际测定结果，浅表肾小球和深层肾小球内毛细血管压力并无差异。说明深层肾小球入球动脉对球前血管压力有平衡作用，即其血管阻力应比浅层小球入球动脉的阻力高，才能维持这种肾小球内压力的一致性。临床上，慢性高血压引起肾小球硬化，首先出现在深层肾小球，可能和上述解剖部位所受压力强弱不等有关。
关于肾小球出球动脉目前的认识也有进展。肾小球位于浅表皮质部分者，其出球动脉很少分支，向外延伸，主要供皮质部分肾小管的血运。皮质中层肾小球的出球动脉很短，分支构成毛细血管网，围绕肾小管，而且不走向肾髓质。髓旁小球则不然，其出球动脉除少数分支在皮质，大部分分支很长，直接延伸下降到髓质，第一支出球动脉在髓质中分成约30条直小血管降支，呈束状下行，并依髓质不同的层次，形成分支，构成毛细血管网围绕小管，毛细血管网最后汇集成直小血管升支，引流髓质的静脉血。
就大多数肾小球言，出球动脉比入球动脉管径小，肌层较薄。然而髓旁肾小球则有较宽管腔和相对较厚的管壁，如前所述，此结构可能代偿调节血管阻力。实验证明，容积不足或容积扩张，常影响浅表肾小球滤过系数，但对髓旁肾小球影响较小。提示肾小球血流滤过率的调节在皮质浅层和深层的肾小球并不完全相同。
肾小球内毛细血管介于入球动脉和出球动脉之间。出球动脉的阻力变化和阻力调节对维持肾小球内毛细血管阻力很重要，同时出球动脉对其下行的毛细血管和肾小管的回吸收有重要影响，而且毛细血管内压力应保持一定的低水平。鉴于出球动脉的长短、肌层的厚薄，在肾脏各部分肾小球之间并不一致，肾小球毛细血管襻和肾小管周围毛细血管之间的压力差，可能亦不相同。
入球动脉进入肾小球囊后，即形成毛细血管襻，并分成几叶。在较大的毛细血管之间，有较小的毛细血管分支，使小叶之间发生联系。毛细血管最后汇集一处，结合成出球动脉。毛细血管壁分为内皮细胞、基底膜和上皮细胞。系膜细胞存在于小球毛细血管之间。内皮细胞之间具有小窗样孔道，直径为500～1000
，中间没有横隔。基底膜在人类约厚3000，按电镜下呈现密度的不同，可以分为三层，即中间为致密层，两侧为稀疏层。肾小球毛细血管表面带有负电荷，肾小球对滤过物质除分子量大小外，还受电荷影响。
肾髓质血流仅占肾脏血流量的小部分，但髓质须浓缩大量血浆，最后形成每日1500ml左右的尿液排出。
图4-2 内、外髓层毛细血管形态
图4-3 叶间弓形静脉
髓质微循环从髓旁肾小球出球动脉以后开始，髓质部分可分为外髓层（outer medulla）和内髓层(inner medulla)，外髓层又分为外带(outer stripe)和内带(inner stripe)。外髓层包括小管升降支、细降支和粗升支以及集合管，血管束和毛细血管网也交织在该部分。内髓层包括亨利升降支和集合管，毛细血管呈直血管型态（图4-2）。如前所述，出球动脉，进入髓质外带后，形成马尾状20～30分支，称直小血管降支，呈束状走向，向下延伸，形成毛细血管丛，在内带区比较稠密，到达内髓层，则比较稀疏。最后与直小血管升支汇合，引流入叶间或弓形静脉（图4-3）。
