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甘露醇在体内不被代谢，经肾小球滤过后在肾小管内甚少被重吸收，起到渗透利尿作用。甘露醇可以提高血浆渗透压，导致组织内（包括眼、脑、脑脊液等）水分进入血管内，从而减轻组织水肿，降低眼内压、颅内压和脑脊液容量及其压力。甘露醇能增加血容量，从而扩张肾血管，增加肾血流量包括肾髓质血流量。
临床上甘露醇有下列用途：组织脱水药，用于治疗各种原因引起的脑水肿、降低颅内压，防止脑疝。降低眼内压，应用于其他降眼内压药无效时或眼内手术前准备。可用作渗透性利尿药，用于鉴别肾前性因素或急性肾功能衰竭引起的少尿，亦可应用于预防各种原因引起的急性肾小管坏死。可作为辅助性利尿措施治疗肾病综合征、肝硬化腹水，尤其是当伴有低蛋白血症时。对某些药物过量或毒物中毒（如巴比妥类药物、锂、水杨酸盐和溴化物等），甘露醇可促进上述物质的排泄，并防止肾脏毒性反应。作为冲洗剂。应用于经尿道内作前列腺切除术。甘露醇还可用于术前肠道准备。