第一节 肾脏的胚胎发育过程
哺乳动物的肾脏发生于间介中胚层（intermediate mesoderm，IM），在胚胎发育过程中，肾脏的结构发育在时间和空间序列上要经历相互联系、重叠、交叉的三个阶段，即前肾（pronephros）、中肾（mesonephros）、后肾（metanephros）。前肾和中肾是暂时性的器官，在胚胎发育过程中逐渐退化或成为生殖系统的一部分，后肾则发育为成年永久性的分泌器官。
一、前肾
胚胎第3周末，间介中胚层细胞向腹侧移动并形成左右两条纵行的条索状的生肾索（nephrogenic cord）。人胚胎22天左右，生肾索头端部分细胞受诱导分化形成7～10对横行小管状结构，称为前肾小管（pronephric tubule）。前肾小管的外侧端部分向尾部延伸形成相互连接的纵行上皮细胞性小管，称为前肾管（pronephric duct）。前肾小管内端开口于胚内体腔，外端与头尾走向的前肾管相通。除鱼类和两栖动物外，前肾管在脊椎类动物中没有排泄功能，因此前肾阶段仅仅是一个发育阶段，不能被理解为一个功能实体。于第4周末，前肾小管相继退化，但前肾管大部分保留下来继续向尾部延伸为中肾管（mesonephric duct），亦称沃尔夫管（Wolffian duct，即Wolffian管），最终与泄殖腔相连。
二、中肾
人胚胎24天，中肾即开始在生肾索内发育。前肾小管退化时，位于胸腰部的生肾索受到邻近前肾管信号诱导，先后自上而下共形成约80对中肾管。最初，生肾索内的细胞团形成中肾小泡，后演变为横行的S形中肾小管。中肾小管内侧膨大凹陷为双层囊，即肾小囊，包绕来自背主动脉的毛细血管球合成为肾小体；外侧与中肾管相通。中肾管继续向尾端延伸，于第4周末从背外侧与膀胱前体细胞器官泄殖腔融合。中肾在两栖动物和哺乳动物的胚胎肾脏中有一定的排泄作用，在人类中无明显的排泄功能。到胚胎第12周，中肾小管大部分退化，中肾组织演化为生殖系统的发生组织。在男性，部分残留的中肾小管可以分化为输精小管，Wolffian管分化为附睾、部分输精管和精囊；在女性，部分残留的中肾小管形成卵巢及副卵巢。
三、后肾
人胚胎28天，中肾仍在发育之际，后肾已开始形成。后肾由输尿管芽、后肾间充质和基质细胞三部分组成。
（一）输尿管芽
Wolffian管尾侧端近泄殖腔部位的上皮细胞受到周围的间充质细胞的信号诱导，向其背侧头端突出一个上皮性的盲管，称为输尿管芽（ureteric bud，UB）。在后肾间充质的诱导下，UB侵入后肾间充质，沿着输尿管尖端的中线分出两个分支（即所谓的二叉分支的形式），形成两个新的输尿管芽分支，呈T型对称分布，随着UB向外周皮质部不断延伸，在人类怀孕5～15周内，UB反复分支15级，主干形成输尿管，起始的2级分支通过再吸收及扩张的形式形成肾盂，第3、4级分支形成肾盏和肾乳头，后续的分支则不被吸收，并大大伸长形成集合管，与后肾间充质细胞分化而来的远端肾小管融合。
（二）后肾间充质
由位于Wolffian管尾端周围弥散性分布的、来源于间介中胚层的间充质细胞，经UB信号诱导、聚集、增生而成。UB和后肾间充质（metanephric mesenchyme，MM）这种互以对方为条件相互影响分化的现象，称为相互诱导作用。来自UB细胞的信号诱导MM细胞聚集、增殖、上皮化、分化，形成肾小管上皮和成熟肾单位。此过程称之为间充质-上皮细胞转分化（mesenchymal-to-epithelial transformation，MET）。相反，来自MM细胞的信号诱导UB的形成、生长、分支、规范其分支发生的空间位置，形成整个肾集合管系统。此过程称之为UB分支的形态发生。
弥散分布于UB分支末端周围的未被诱导的MM细胞，在UB信号的诱导下分裂增生并聚集成团，形成以UB为中心的帽状间充质（cap mesenchyme，CM）。CM是一群具有自我更新能力的多能祖细胞，亦称为肾单位祖细胞。其经过间充质-上皮转分化、管状折叠和延长、分割和细胞分化等复杂的过程，分化为肾小泡（renal vesicle，RV）、Comma型小体、S型小体。其中S型小体的下支或远端部分膨大凹陷成包绕毛细血管球的双层肾小囊，其外侧将发育为肾小球的壁层上皮细胞，内侧发育为肾小球的脏层小泡细胞，即足细胞；中间支演化为近端小管、髓袢；上支将演化为远端小管并与弓形集合管相通。最终形成成熟的肾单位。
在早期肾单位形成过程中，UB形成T形分支，在T形两侧末端均诱导MM细胞集中形成CM，一小部分CM最终分化为肾小球，故肾小球是成对出现的，肾小球的数量是由UB的T形末端的数量决定的，UB分支越多，最终形成的肾小球数量越多。
目前，人类发育过程中第一个肾小球出现及肾小球发育停止时间存在争议。有观察发现，人妊娠第9周开始形成后肾来源的肾小球，从肾发生带消失情况观察，妊娠31～32周已明显减少，33～34周消失，提示肾单位分化在妊娠33～34周停止，虽然有学者认为新的肾单位形成一直可延续到妊娠第36～38周，但多数学者认为新的肾单位形成维持到34～35周。不同个体最终肾单位的数量是不同的，最终成人每侧肾脏形成60万～100万个肾单位。
后肾最初位于盆腔，随着UB的生长及腔体弯曲度的减小，腰骶部距离增大，后肾位置逐渐上升，至胎儿出生时升至腰部。
（三）基质细胞
到目前为止，基质细胞（stromal cells）的起源尚不清楚。这些细胞传统被认为是由某部分特定的没有被诱导聚集和上皮化的MM细胞发育而来。现在也有学者认为这些细胞来自MM内独立的细胞系，甚至更有人认为这些细胞可能起源于神经嵴。因为有研究发现小鼠肾脏基质细胞表达神经嵴的标志物：二碘神经节苷脂GD3、神经丝的轻蛋白和中蛋白。基质细胞最终形成肾脏包膜、肾间质和纤维结缔组织。
有研究发现，当UB开始分支、肾单位开始被诱导发生时，基质祖细胞出现在肾脏发生区域，基质细胞出现在UB分支末端和肾单位周围，这被称为初级肾间质。这些基质细胞表达GD3、细胞黏合素和翼螺旋转录因子Foxd1（BF-2）。妊娠晚期，随着肾小管的发育和髓袢的延伸，次级肾间质被定义为两个截然不同的间质群：皮质间质和髓质间质。
肾间质广义上被认为是发育中的肾单位和集合管周围的支持框架，由合成和分泌细胞外基质（extracellular matrix，ECM）和生长因子的间质细胞组成，对肾脏的发育起至关重要的作用。最近研究发现，肾间质为肾脏的发育提供的不仅仅是结构上的支持，也能部分地调节后肾间充质-上皮细胞转分化和输尿管分支，研究较多的是Foxd1（BF2）和维生素A-视黄醛酸受体RARα和RARβ2。
第10周时人胚胎肾脏开始出现泌尿功能，尿液成为羊水的主要来源之一。在胚胎期，胎儿的肾脏不承担排泄废物、维持体内环境稳定的功能，这一功能主要由胎盘替代，此时即使肾脏有严重的结构和功能缺陷，胎儿仍可以正常生长发育。胚胎19周之前是肾发育关键时期，任何围产因素都有可能影响肾脏的发育，造成肾发育的异常，如肾缺如、重复肾、异位肾、肾旋转异常、双输尿管和异位输尿管、肾血管异常、肾囊肿等。