當小管液中的溶質被重吸收而水不易被重吸收時,則造成尿液的稀釋。這種情況主要發生在髓袢升支粗段。
由于髓袢升支粗段能主動重吸收Na+和C1-，而對水不通透，故水不被重吸收，造成髓袢升支粗段小管液為低滲。在體內水過剩而抗利尿激素釋放被抑制時，集合管對水的通透性非常低。因此，髓袢升支粗段的小管液流經遠曲小管和集合管時，NaCl繼續重吸收，而水不被重吸收，使小管液滲透濃度進一步下降。可降低至50mOsm/kgH20，形成低滲尿，造成尿液的稀釋。如果抗利尿激素完全缺乏時，如嚴重尿崩癥患者，每天可排出高達20L的低滲尿，相當于腎小球濾過量的10%。
當小管液中的水被重吸收而溶質仍留在小管液中，將發生尿液的濃縮。
用冰點降低法測定鼠腎的滲透壓，觀察到腎皮質部的組織間液（包括細胞內液和細胞外液）的滲透濃度與血漿的滲透壓之比為1.0，說明二者是等滲的。而髓質部組織間液與血漿的滲透濃度之比，則隨著由髓質外層向乳頭部深入而逐漸升高，
分別為2.0、3.0、4.0（圖）。這表明髓質滲透壓從髓質外層向乳頭部深入而不斷升高，具有明確的滲透梯度。腎髓質滲透梯度是水重吸收的動力。
有抗利尿激素存在時，遠曲小管和集合管對水通透性增加，小管液從外髓集合管向內髓集合管流動時，由于滲透作用，水便不斷進入高滲的組織間液，使小管液不斷被濃縮而變成高滲液，最后尿液的滲透濃度可高達1200mOsm/kgH20，形成濃縮尿。
可見，髓質的滲透梯度的建立就成為濃縮尿的必要條件。髓袢是形成髓質滲透梯度的重要結構，只有具有髓袢的腎才能形成濃縮尿。髓袢愈長，濃縮能力就愈強。
髓質滲透梯度形成的機制 已知腎小管各段對水通透性不同，對溶質的通透性也不相同。在外髓部，由于髓袢升支粗段能主動重吸收Na+和Cl-，而對水不通透，故升支粗段內小管液向皮質方向流動時，管內NaCl濃度逐漸降低，小管液滲透濃度逐漸下降；而升支粗段外圍組織間液則變成高滲。髓袢升支粗段位于外髓部，故外髓部的滲透梯度主要是由升支粗段NaCl的重吸收所形成。愈靠近皮質部，滲透濃度越低；愈靠近內髓部，滲透濃度越高（圖）。
在內髓部，滲透梯度的形成與尿素的再循環和NaCl重吸收有密切關系。
①遠曲小管及皮質部和外髓部的集合管對尿素不易通透，但在抗利尿激素作用下，對水通透性增加，由于外髓部高滲；水被重吸收，所以小管液中尿素的濃度逐漸升高。小管液滲透壓升高。
②當小管液進入內髓部集合管時，由于管壁對尿素的通透性增大，小管液中尿素順濃度梯度通過管壁向內髓部組織間液擴散，造成了內髓部組織間液中尿素濃度的增高，組織間液滲透壓因之而升高。
③髓袢降支細段對尿素不易通透，而對水則易通透，所以在滲透壓的作用下，水被“抽吸”出來，從降支細段進入內髓部組織間液。由于降支細段對Na+不易通透，小管液將被濃縮，于是其中的NaCl濃度愈來愈高，滲透濃度不斷升高。
④當小管液進入髓袢升支細段時，由于它含有高濃度的NaCl。而升支細段對Na+又易通透，因此Na+順濃度梯度被動擴散至內髓部組織間液，從而進一步提高了內髓部組織間液的滲透壓。由此看來，內髓部組織間液的滲透壓，是內髓部集合管擴散出來的尿素以及髓袢升支細段擴散出來的NaCl兩個因素所致。
⑤尿素是可以再循環的。 因為升支細段對尿素具有中等的通透性， 所以從內髓部集合管擴散到組織間液的尿素可以進入升支細段，而后流過升支粗段、遠曲小管、皮質部和外髓部集合管，又回到內髓部集合管處再擴散到內髓部組織間液，這樣就形成了尿素的再循環。
從髓質滲透梯度形成的全過程來看，髓袢升支粗段對Na+和Cl-的主動重吸收是髓質滲透梯度建立的主要動力，而尿素和NaCl是建立髓質滲透梯度的主要溶質。