腎臓

人間が生命を維持するためには、定期的に水分を摂取する必要があります。また体内での栄養分の処理（代謝）によっても水分が作られます。体内に入ってくる水分の量に対して体外に排出される水分の量が十分でなくなると、水分が急激に蓄積していく結果、その人は病気になり、場合によっては死に至ることもあります。水分量が過剰になれば体内の電解質が薄まり、水分摂取を制限すれば電解質が濃くなります。体内の電解質の濃度は厳密に維持される必要があります。腎臓は、水分と電解質のバランスを適切に調節して維持する役割を果たしています。

血液は強い圧力を受けて糸球体に流れ込みます。血液のうち液体成分の大半が糸球体の小さな穴からろ過されますが、タンパク質などの大きな分子と血球（血液の細胞）は、ろ過されずに血液中に残ります。ろ過されてタンパク質や血球が除去された液体は、ボーマン腔に入った後、ボーマン嚢から出る尿細管に流れ込みます。健康な成人の場合、1日に約180リットルの水分がろ過されて尿細管に流れ込みます。しかし、その水分（とその中に含まれる電解質）は腎臓内でほぼすべて再吸収され、尿として排泄されるのは約1.5～2％だけです。このように水分が再び吸収される仕組みは、ネフロン内の部位に応じて数種類の電解質が活発に分泌・再吸収され、それと一緒に水分が吸収されるという性質と、ネフロン内の部位に応じて水分の透過性が異なるという性質によって成り立っていて、この仕組みにより、ちょうどよい量の水分が体内の循環に戻るようになっています。これらのプロセスの詳細は少し複雑です。

尿細管の最初の部分（近位曲尿細管）では、ナトリウム、水、ブドウ糖（グルコース）など糸球体を通過した物質の大半が再吸収され、それらは最終的に血液中に戻ります。尿細管の2番目の部分（ヘンレ係蹄）では、ナトリウム、カリウム、塩素イオンが細胞膜のポンプ機能によって再吸収されます。そのため、残った液体は次第に薄くなっていきます。薄くなった液体は尿細管の次の部分（遠位曲尿細管）に進みますが、そこではナトリウムがさらに血液中に吸収され、その代わりにカリウムと水素イオンが尿細管の内部に移行します（尿細管分泌）。

尿細管を通過した液体は、数個のネフロンの尿細管が1本に合流した集合管へと流れ込みます。集合管に流入した時点では、尿は薄いままの場合もあれば、水分が吸収されて（血液中に戻り）濃くなっている場合もあります。水の再吸収は、抗利尿ホルモン（脳下垂体から分泌される）とその他のホルモンによって調節されています。それらのホルモンは、腎臓の機能を調節するとともに、尿の組成を調節して体内の水と電解質のバランスを維持するのに貢献しています。

体内で栄養素が代謝されると、特定の老廃物が作られますが、それらの物質は体内から除去する必要があります。主な老廃物の1つに、タンパク質の代謝によって作られる尿素があります。尿素は糸球体の壁を自由に通過して尿細管へと排出されますが、再吸収されることはなく、その全量が尿に含まれることになります。

そのほかにも望ましくない物質（代謝による酸などの老廃物、多くの毒素、薬物など）が尿細管の細胞によって活発に尿中に排出（排泄）されます（これらが尿特有の臭いの素になります）。

腎臓のもう1つの機能は、過剰なナトリウムを排出することで血圧の調節を助けることです。排出されるナトリウムの量が少なすぎると、血圧は上昇しやすくなります。また腎臓はレニンと呼ばれる酵素を分泌することで、血圧の調節機能に関与しています。血圧が正常な範囲を超えて低下すると、腎臓から血液中にレニンが分泌され、それがレニン-アンジオテンシン-アルドステロン系という機構を活性化し、その結果として血圧が上昇します。腎臓からはウロテンシンという物質も分泌され、この物質は血管を収縮させ、血圧の上昇を補助します。腎不全のある人では、血圧の調節が難しくなり、高血圧になりやすくなります。

腎臓はホルモンを分泌することによって、赤血球の生産や骨の成長と維持など、重要な身体機能の調節に関与しています。

腎臓では、骨髄での赤血球の生産を促すエリスロポエチンと呼ばれるホルモンが作られます。これにより骨髄中での赤血球の生産が活発になり、新たにできた赤血球は骨髄から血液中に放出されます。

健康な骨の成長と維持は、腎臓を含めたいくつかの器官系が関与する複雑なプロセスです。その中で腎臓は、骨の健康に重要なミネラルであるカルシウムとリンの血中濃度を調節する役割を担っています。そのために腎臓では、皮膚で作られ、また多くの食物にも含まれる通常のビタミンDを活性型ビタミンD（カルシトリオール）に変換し、この物質がホルモンと同じように作用して、小腸でのカルシウムとリンの吸収を促進します。