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肾小球固有细胞包括内皮细胞、系膜细胞、脏层上皮细胞、壁层上皮细胞，它们均能产生多少不等的细胞外基质（extracellular matrix，ECM），这些基质包括Ⅰ型和Ⅴ型胶原、层黏蛋白和纤维连接蛋白。病理状态下，基质合成增加并沉积于系膜区挤压毛细血管腔，肾小球细胞不断凋亡，ECM不断填充死亡细胞或脱落细胞留下的空隙。由于内皮损伤导致基底膜裸露或足细胞损伤均可引起肾小球选择性滤过能力丧失，肾小球受损细胞以及炎细胞产生的细胞因子、趋化因子和生长因子均能促进肾间质炎症和纤维化。因此大多数慢性肾脏病（CKD），肾小球滤过屏障缺乏选择性，均伴有肾小球细胞凋亡、肾小球残余细胞的炎性活化、白细胞浸润，直至硬化，从而降低肾小球灌流及滤过率。
肾小球内皮细胞为血管内皮细胞的一部分，它与肾小球基底膜、内皮细胞表层、足细胞和足细胞下间隙构成肾小球滤过屏障。其衬托于毛细血管内，大而扁平呈梭形，染色质致密，细胞厚约40nm，核周细胞质呈薄膜状附着于基膜上，在光镜下很难与基膜分辨。而且，在内皮细胞上有许多圆形或不规则的孔隙，称为内皮细胞窗孔，总孔隙面积占内皮细胞总面积的30%左右，内皮窗孔是肾小球内皮细胞形态及结构上的标志性特征。肾小球内皮细胞窗孔在肾小球的血液滤过中发挥着独特而重要的生理学作用。没有肾小球内皮窗孔，肾脏将无法发挥其从循环中清除低分子废物的基本功能。近几年的研究发现，肾脏内皮细胞除在结构上作为肾小球滤过屏障和毛细血管的支持系统外，肾脏内皮细胞还主动参与了肾脏病慢性进展，与肾脏纤维化形成密切相关，内皮功能障碍是慢性肾脏病的基础病理生理条件。慢性肾脏病肾组织纤维化的原因与内皮功能障碍致进行性微血管闭塞、肾单位毛细血管功能丧失密切相关。肾内局部血管生成及内皮细胞存活调节因子平衡的被打破成为慢性肾脏病血管内皮细胞进展性损伤的主要机制。NO合成减少、脂肪细胞因子和尿毒症相关的因子均可诱导内皮细胞功能障碍。此外，改善内皮功能障碍和新生血管生成，保护肾内皮对改善肾功能及减轻肾组织学损害具有一定意义。
系膜细胞（mesangial cell，MC）是肾脏主要固有细胞之一，也是肾小球内最具活力的细胞，占肾小球细胞总数的30%～40%。光镜下可见其细胞核小而圆，染色深，位于肾小球毛细血管襻之间；电镜下系膜细胞呈星形，表面有许多长短不一的突起，可伸至内皮细胞和基底膜之间，长者可经内皮细胞伸入毛细血管腔内；细胞核呈圆形或卵圆形，生长活跃时呈不规则形，胞质内有较发达的糙面内质网、高尔基复合体、溶酶体和吞噬泡等，胞体和突起内有微管、微丝和中间丝。
系膜细胞的功能主要包括：①合成系角膜基质，参与细胞外基质的更新和修复；②维持肾小球毛细血管襻结构的完整性；③通过舒缩功能直接影响肾小球毛细血管床表面积进而影响肾小球滤过率；④吞噬和降解沉积在肾小球基底膜的免疫复合物，维持滤过膜的正常通透性；⑤分泌多种活性物质包括花生四烯酸代谢物、细胞因子、活性氧、一氧化氮、内皮素以及生长因子等，以自分泌或旁分泌作用于肾小球；⑥参与肾小球局部免疫反应。
正常生理情况下系膜细胞更新缓慢，但在多种肾小球疾病的发生发展过程中系膜细胞均具有重要病理作用，尤其是系膜增生性肾炎（包括IgA肾病）、狼疮性肾炎、膜增生性肾炎、糖尿病肾病等以系膜细胞改变为特征，突出表现为系膜细胞增生、肥大或凋亡。大量研究证实慢性肾脏病的进程中，即便始动原因并非系膜细胞，后者仍是肾小球硬化的中心环节；在各种损伤刺激下，系膜细胞可以发生表型改变，继而系膜细胞增殖并产生大量细胞外基质，同时细胞因子合成增加，并通过自分泌和旁分泌途径进一步加重系膜细胞增殖，促进细胞外基质合成和（或）降解减少；细胞外基质大量积聚并取代肾小球固有细胞，系膜细胞发生凋亡和持续丢失，导致肾小球硬化，进展至终末期肾病。
肾小球脏层上皮细胞又称足细胞，是一种终末分化细胞，具有稳定的表型，一旦损伤不可修复。足细胞由细胞体、主突和足突，三个结构和功能不同的部分组成。相邻足细胞的足突之间的桥接结构称之为裂孔隔膜（slit diaphragms，SD）。SD由nephrin、podocin等多种细胞骨架蛋白及CD 2 相关蛋白（CD 2 -associated protein，CD 2 AP）等细胞内蛋白组成，裂孔隔膜及足突构成了防止血浆蛋白滤过的重要分子屏障。足细胞内含有大量微管微丝，构成肌动蛋白细胞骨架，维持着足细胞的动态和静态结构。足细胞是分化成熟的细胞，肾小球受到损伤时，足细胞会发生一系列的表型改变甚至脱失，即以毛细血管壁塌陷、系膜细胞增生和细胞外基质积累为表现，最终导致肾小球硬化。足细胞数目减少对肾小球硬化的作用受到了越来越多的关注，已成为肾小球硬化机制研究的热点。多种因素可导致足细胞损伤，包括足细胞膜的抗原抗体反应、血流动力学异常、毒素与药物、补体激活、活性氧基团（reactive oxygen species，ROS）、细胞因子、基因突变、大量蛋白尿、感染及代谢因素（如高血糖、高血脂）等。当足细胞脱失超过其增生能力时，剩余足细胞不能完全覆盖肾小球基底膜（glomerular basement membrane，GBM）的表面，造成足细胞脱落位点GBM的裸露，裸露区域毛细血管襻的张力与静水压的平衡被打乱，毛细血管襻在静水压的作用下逐渐膨胀，使得裸露的GBM与鲍曼囊的壁层直接接触并发生了粘连，导致肾小球毛细血管襻结构毁损，继而出现透明样物质的沉积，最终导致肾小球硬化形成。由此可见，损伤后的足细胞数量减少在肾小球硬化的发生过程中起了关键性的作用。
成纤维细胞是肾间质主体细胞，也是细胞外基质的主要来源，这些基质是肾脏骨架。成纤维细胞因缺少特异性标志，故难以研究。成纤维细胞区别于其他间质细胞的特点是富于糙面内质网，显著的F-肌动蛋白骨架以及胞膜上表达5＇外切核苷酶。成纤维细胞可与其他细胞相互作用，如通过胞突与树突状细胞相联系。在接触损伤的肾小管基底膜后，通过旁分泌信号可致成纤维细胞获得肌成纤维细胞表型，最终产生Ⅲ型胶原。肌成纤维细胞是终末分化细胞，由成纤维细胞活化产生，能够导致肾小管间质纤维化过程中的ECM沉积。人们最早在伤口的肉芽组织中发现肌成纤维细胞，认为其负责伤口的收缩。它的形态和结构与成纤维细胞和血管平滑肌细胞类似，有微丝束、发达的糙面内质网和半桥粒等细胞间连接结构。人们通常根据α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）和成纤维细胞特异性蛋白-1（FSP-1）的表达来辨认肌成纤维细胞。过去十几年中，研究者努力探索肌成纤维细胞的起源以及其活化的机制。目前认为，肌成纤维细胞的来源包括间质固有成纤维细胞的活化、血管周成纤维细胞和周细胞、骨髓来源干细胞的转分化、内皮细胞间充质转化（EndoMT）和上皮细胞间充质转化（EMT）。这些细胞向肌成纤维细胞的转变受到固有细胞或炎症细胞释放的各种因子的调控。这些调控因子包括TGF-β、结缔组织生长因子（CTGF）、FGF、PDGF、IL-1、TNF-β、Ang-Ⅱ和糖基化终产物（AGEs）。
纤维细胞呈梭形，源自外周血中的白细胞，合成细胞外基质。其表达血源性标志（CD45）间质细胞标志（typo I collagen）及趋化因子受体。纤维细胞仅见于病变肾脏，可能通过原位分化或浸润而来。Th2型细胞因子能诱导人纤维细胞分化，而Th1型细胞因子抑制人纤维细胞分化。
肾脏体积的80%由肾小管间质组成，周围环绕血管及肾小球。肾小管间质在肾脏正常生理功能的维持方面发挥重要作用，其结构异常及功能紊乱将导致进行性肾功能减退。多种损伤因素（如梗阻、反流、代谢、遗传及毒素等）均可通过造成肾小管间质损伤，启动肾脏纤维化过程。现已明确，在CKD的慢性进展过程中，肾小管上皮细胞不仅是被动的受害者，其同样作为主动的参与者介导肾脏纤维化的发生和进展。肾小管上皮细胞在急性损伤情况下会出现明确的表型改变，可能为肾间质纤维化的发生提供了关键信号。肾小管内伸张、液体剪切应激以及生物机械力的作用等均会改变细胞内信号转导和基因表达，中间丝（波形蛋白和巢蛋白）增多，Ⅰ型胶原表达增加和E-钙连素表达减少，引起肾间质纤维化。肾小管上皮细胞通过表达血管内皮生长因子-A能使血清VEGF水平升高，导致肾间质毛细血管数量增多和管腔扩张、Ⅰ型胶原沉积、成纤维细胞和肌成纤维细胞数量增多。
CD4 + T淋巴细胞又称T辅助型淋巴细胞，原始CD4 + T淋巴细胞经不同的特定细胞因子环境的诱导可分化为某种T辅助型淋巴细胞谱系如Th1、Th2、Th17、Tregs亚群。近年来的研究表明，CD4 + T细胞亚型的细胞因子影响纤维化进程中成纤维细胞的激活和胶原沉积。
正常生理状态下，组织中存在少量巨噬细胞。炎症状态下，骨髓中的单核细胞进入血液，募集至炎症部位，分化为巨噬细胞。肾脏损伤后，巨噬细胞迅速募集至肾小球或肾小管间质，调节免疫应答，吞噬残骸和凋亡细胞，发挥重要的防御作用。但是持续的肾脏损伤会导致巨噬细胞持续浸润至肾组织，并产生各种生长因子，最终这一过程将导致肾组织正常结构的破坏和不可逆的组织纤维化。在各种肾脏疾病中，肾小球和肾小管的损伤以及持续的蛋白尿可以促进巨噬细胞的浸润。浸润的巨噬细胞可以产生大量的活性氧（reactive oxygen species，ROS）、一氧化氮（NO）以及促炎性细胞因子，后者直接损伤肾小球和肾小管，导致组织结构破坏和功能丧失。巨噬细胞本身还能释放大量的TGF-β和基质降解酶抑制剂，减少基质降解，诱导系膜细胞和肾小管上皮细胞合成细胞外基质，从而导致肾小球硬化以及肾间质纤维化。TGF-β是促进肾脏纤维化的重要因子。很多研究证实，在人和动物肾小球肾炎中，浸润肾脏的巨噬细胞是产生TGF-β的主要来源。另外，巨噬细胞通过旁分泌途径激活肌成纤维细胞或促进肾小管上皮细胞转分化为肌成纤维细胞，进而加速肾脏纤维化的发生、发展。肾脏组织浸润的单核/巨噬细胞不但通过分泌促炎和促纤维化因子发挥组织损伤作用，还可以通过与肾脏固有细胞的直接接触，促发细胞内信号转导，从而诱导肾小管上皮细胞高表达促纤维化因子TGF-β。这一过程是通过巨噬细胞表面CD18分子和肾小管上皮细胞表面ICAM-1分子的交互作用得以实现的。由此可见，巨噬细胞在肾脏组织炎症和纤维化的发生、发展中发挥了重要的作用。
人类正常肾脏组织中包含三种类型的肥大细胞，即MCT、MCTC以及MCC肥大细胞，其MCT细胞数目最多，而MCC细胞数目含量极少。大多数的肥大细胞存在于肾间质区域，紧邻肾血管和肾小管结构，肾小球周围也有散在的肥大细胞。许多研究已证实在肾脏疾病中，肥大细胞的存在与血肌酐水平、肾组织中炎症细胞的浸润、纤维化的程度有着紧密的联系，而在疾病的发展过程中，MCT/MCTC的比率亦会有不同的变化。肥大细胞在肾组织的局部浸润与肾脏纤维化及慢性肾脏疾病的进展相关。肥大细胞释放干细胞因子、IL-9、TGF-β 1 等细胞因子，释放各类蛋白酶如类胰蛋白酶、糜蛋白酶等。肥大细胞与成纤维细胞之间还存在一种异性细胞间隙连接通讯通路，借以促进胶原蛋白的产生。