Sinh lý học quá trình tạo nước tiểu

BÀI GIẢNG CHUYÊN ĐỀ: SINH LÝ HỌC: QUÁ TRÌNH TẠO NƯỚC TIỂU MỤC TIÊU CHUYÊN ĐỀ: Sau học xong chuyên đề “Sinh lý học: Quá trình tạo nước tiểu”, người học nắm kiến thức có liên quan như: Quá trình siêu lọc; Quá trình tái hấp thu; Q trình tiết tích cực NỘI DUNG Để có nước tiểu, thận có ba trình: siêu lọc tiểu cầu thận, tái hấp thu tiết tích cực tiểu quản thận I Q TRÌNH SIÊU LỌC Q trình siêu lọc thực tiểu cầu thận Quá trình trình thụ động, lọc nước chất hồ tan nước từ huyết tương mao mạch cuộn mạch sang khoang bao Bowman qua màng siêu lọc Như vậy, muốn có dịch siêu lọc (dịch lọc, nước tiểu đầu), cần phải có hai yếu tố màng siêu lọc áp lực lọc Màng siêu lọc áp lực lọc định số lượng thành phần chất dịch siêu lọc Màng siêu lọc Màng siêu lọc gọi màng tiểu cầu thận Màng ngăn cách huyết tương mao mạch cuộn mạch dịch siêu lọc khoang bao Bowman Màng có ba lớp: lớp tế bào nội mô mao mạch, lớp màng lớp tế bào biểu mô (lá trong) bao Bowman Lớp tế bào nội mô mao mạch láng lớp màng đáy Trên tế bào có lỗ thủng gọi cửa sổ (fenestra) Đường kính cửa sổ 160 A0 Lớp màng mạng lưới sợi collagen proteoglycan, có tạo lỗ nhỏ đường kính 110 A0 Các lỗ tích điện âm (do cấu trúc proteoglycan) Lớp tế bào biểu mô bao Bowman lớp tế bào biểu mơ có chân (tua) tế bào có nhiều chân bám lên màng Giữa tua nhỏ có khe nhỏ (slit-pore) có đường kính khoảng 70-75 A0 Trên siêu cấu trúc, lỗ thông trực tiếp mà bề mặt chúng có màng bịt siêu mỏng Màng siêu lọc có nhiều lớp lại màng sinh học có tính thấm chọn lọc cao Kích thước phân tử tích điện âm phân tử định khả thấm qua màng siêu lọc: Chất hoà tan Trọng lượng phân tử Khả thấm qua Inulin 52000 1,000 Các protein phân tử nhỏ 30.000 0,500 Albumin 69.000 0,005 Inulin có trọng lượng phân tử nhỏ nên thấm qua 100% Albumin có trọng lượng phân tử lớn, lại tích điện âm nên thấm qua có 0,5% Các tế bào máu, đương nhiên qua màng siêu lọc Vì dịch siêu lọc khơng có tế bào máu, khơng có hợp chất hữu có phân tử lượng cao 70.000 Các protein phân tử lượng thấp thấm qua màng siêu lọc, ít, hàm lượng dịch siêu lọc 0,03%, có nghĩa 1/240 hàm lượng protein huyết tương Do có chênh lệch hàm lượng protein huyết tương dịch siêu lọc (chênh lệch diện tích âm) nên dịch siêu lọc có nồng độ ion Cl- HCO3- cao 5% so với huyết tương để giữ cân điện tích âm (cân Donnan) Nhìn chung, trừ thành phần mô tả không qua màng siêu lọc, lại gần tồn chất huyết tương dịch siêu lọc có nồng độ ngang dịch siêu lọc có áp suất đẳng trương so với huyết tương Áp lực lọc: FP (filtration pressure) Áp lực lọc áp lực tác động lên huyết tương mao mạch cuộn mạch, để đẩy nước chất hoà tan nước sang khoang bao Bowman Áp lực lọc tạo nên tổng hợp áp lực máu mao mạch cuộn mạch, áp lực keo huyết tương mao mạch cuộn mạch áp lực khoang bao Bowman Áp lực máu mao mạch cuộn mạch: GP (glomerular pressure) Mao mạch cuộn mạch có áp lực máu cao, cao hệ thống mao mạch, thông thường 60mm Hg Đây động lực tạo áp lực lọc Ap lực đẩy nước chất hoà tan nước từ máu mao mạch cuộn mạch vào khoang bao Bowman Áp lực keo huyết tương mao mạch cuộn mạch: GCP (glomerular colloid osmotic pressure) GCP tạo nên nhờ hợp chất hữu phân tử lượng cao, đặc biệt protein huyết tương Các chất có khả giữ nước lại cho huyết tương GCP động mạch đến 28mm Hg (đây áp lực keo máu), động mạch 36mm Hg (vì nước thoát vào khoang bao Bowman) nên áp lực keo động mạch cao áp lực keo động mạch đến GCP trung bình máu mao mạch tiểu cầu thận 32mm Hg Áp lực khoang bao Bowman: CP (capsular pressure) Đây áp lực dịch siêu lọc nằm khoang bao Bowman tạo nên, gọi áp lực bao Áp lực đẩy nước từ khoang bao Bowman trở lại huyết tương mao mạch cuộn mạch Áp lực 18mm Hg Như áp lực keo huyết tương mao mạch cuộn mạch áp lực bao ngược chiều với áp lực máu mao mạch cuộn mạch Muốn có dịch siêu lọc FP phải lớn 0, nghĩa GP phải lớn tổng GCP + CP công thức áp lực lọc là: FP = GP- (GCP + CP) = 60 - (32 + 18) = 10 (mmHg) Tổng lượng dịch siêu lọc 24 lớn, trung bình 170-180l Vì việc nghiên cứu đánh giá chức lọc tiểu cầu thận vô quan trọng nhà lâm sàng đặc biệt nhà gây mê-hồi sức Ngoài FP ra, để đánh giá chức lọc tiểu cầu, người ta xác định số số sau: Phân số lọc tiểu cầu:FF (filtration faction) tỷ số (%) dịch lọc (ml) lượng huyết tương qua thận (ml) phút: bình thường tỷ số 19-21% GFR FF= -RPF Hệ số lọc tiểu cầu (filtration coefficient), ký hiệu Kf Hệ số lọc Kf số ml dịch siêu lọc có phút, áp lực lọc 1mm Hg, bình thường Kf = 12,5ml/min mmHg Mức lọc cầu thận: GFR (glomerular filtration rate) Mức lọc cầu thận gọi lưu lượng lọc cầu thận GFR số ml dịch siêu lọc có phút Nó tính tích hệ số lọc với áp lực lọc tiểu cầu GFR = Kf x FP = 12,5 x 10 = 125ml/min Người ta xác định GFR hệ số thải inulin (hệ số thải inulin 125ml/min) Những yếu tố ảnh hưởng tới q trình siêu lọc - Cơ chế tự điều hồ mức lọc cầu thận máy cận tiểu cầu Cơ chế tự điều hoà mức lọc cầu thận chế điều hoà ngược ống thận - tiểu cầu (tubuloglomerular feed bach mechanism) Đây chế điều hoà ngược vận mạch gây giãn động mạch đến co động mạch chế điều hoà ngược âm tính Khi lưu lượng lọc cầu thận giảm tốc độ dòng dịch qua ống thận bị chậm lại Hiện tượng làm cho tăng cường tái hấp thu ion Na+ Cl- nhánh lên quai Henle Nước tiểu qua ống lượn xa có nồng độ ion Na+ Cl- giảm bình thường Các tế bào macula densa nhận cảm giảm nồng độ ion Na+ Cl- dịch lòng ống thận chất qua chúng Các tế bào macula densa cho tín hiệu mà thơng qua làm giãn động mạch đến kích thích tế bào cận tiểu cầu giải phóng renin Khi giãn động mạch đến, lưu lượng tuần hoàn qua thận (RBF: renal blood flow) tăng lên, làm tăng áp lực lọc tăng mức lọc cầu thận Chức lọc tiểu cầu thận trở bình thường Khi tế bào cận tiểu cầu giải phóng renin, tham gia vào khâu quan trọng xúc tác cho trình chuyển angiotensinogen thành agiotensin II Angiotensin II làm co động mạch (vì tế bào thành động mạch mẫn cảm với angiotensin II) Động mạch co, làm cho áp lực máu mao mạch cuộn mạch tăng Lưu lượng lọc cầu thận tăng lên chức lọc tiểu cầu thận trở bình thường Hai chế giãn động mạch đến co động mạch nhằm mục đích tự trì mức lọc cầu thận định, huyết áp động mạch thay đổi phạm vi rộng từ 75-160mm Hg - Cơ chế điều hoà hệ thần kinh giao cảm Các tận thần kinh giao cảm phân bố tới tận tế bào trơn thành động mạch đến động mạch tiểu cầu thận Các tế bào có thụ thể nhận cảm chất trung gian hoá học hệ thần kinh giao cảm Vì vậy, hệ thần kinh giao cảm bị hưng phấn hay bị ức chế, chất trung gian hoá học hệ thần kinh giao cảm tăng lên nhiều hay phản ứng thích nghi thể biến đổi mơi trường, làm cho lưu lượng tuần hồn qua thận biến đổi (dòng máu thận biến đổi) Khi lưu lượng tuần hồn qua thận thay đổi mức lọc cầu thận bị thay đổi theo vậy, chức lọc tiểu cầu trì trạng thái sinh lý bình thường - Sự biến đổi áp lực lọc có biến đổi huyết áp động mạch, áp lực keo huyết tương áp lực bao (trong thận) Trong tất trường hợp có huyết áp động mạch giảm (shock, máu, suy tim v.v ) dẫn đến giảm áp lực máu mao mạch cuộn mạch làm giảm áp lực lọc Áp lực lọc giảm lưu lượng lọc cầu thận giảm Khi huyết áp động mạch giảm xuống 40-50mm Hg vơ niệu Nhưng khơng phải trường hợp tăng huyết áp làm tăng áp lực lọc Một số trường hợp tăng huyết áp co mạch, huyết áp động mạch tăng cao, lưu lượng lọc cầu thận lại giảm, có co động mạch đến, làm giảm dòng máu thận Trái lại, có vài trường hợp có giảm huyết áp động mạch, giãn động mạch đến, làm tăng lưu lượng tuần hoàn thận, nên lưu lượng lọc cầu thận Như vậy, huyết áp động mạch, dòng máu thận có mối liên quan chặt chẽ với mức lọc cầu thận Khi bị bỏng, bị nhiều mồ hôi (do lao động môi trường nóng ẩm), bị nơn mửa ỉa chảy, thể bị nhiều nước, áp lực keo máu tăng cao dẫn tới mức lọc cầu thận giảm Bệnh nhân bị bệnh viêm ống thận, sỏi thận niệu quản gây cản trở đường dẫn nước tiểu làm tăng áp lực thận làm giảm lưu lượng lọc cầu thận Người ta nhận thấy áp lực thận lên đến 30-40mm Hg áp lực lọc không thể vô niệu - Sự biến đổi cấu trúc màng siêu lọc Khi màng siêu lọc biến đổi cấu trúc nhiều nguyên nhân khác nhau, chức bình thường màng siêu lọc khơng Tính thấm màng siêu lọc tăng làm cho mức lọc cầu thận tăng, tính thấm màng siêu lọc giảm làm cho mức lọc cầu thận giảm Đồng thời tổn thương màng siêu lọc, dịch siêu lọc có hồng cầu, có protein làm cho nước tiểu có hồng cầu (đái máu), có protein (đái protein) II Q TRÌNH TÁI HẤP THU Quá trình tái hấp thu thực ống thận Trong q trình tồn chất cần thiết cho thể tái hấp thu trở lại máu Có chất tái hấp thu hồn tồn, có chất tái hấp thu phần phần lớn, có chất khơng tái hấp thu chất khơng cần thiết cho thể Tại ống thận có chế vận chuyển tích cực khuếch tán thụ động Khi chất từ lòng ống thận hấp thu vào dịch gian bào.Từ dịch gian bào chất (nước chất hoà tan nước) vào máu theo chênh lệch áp lực thuỷ tĩnh áp lực keo: mao mạch ống thận có áp lực keo 32mmHg, áp lực thuỷ tĩnh 13mm Hg Như áp lực giữ nước lại 32 - 13 = 19 (mmHg) Tại dịch gian bào có áp lực keo 15mm Hg, áp lực thuỷ tĩnh 6mmHg Như áp lực giữ nước 15 - = (mmHg) Thực tế chênh lệch áp lực máu mao mạch ống thận dịch gian bào ống thận 19 - = 10 (mmHg) Nhờ có áp lực mà nước chất hồ tan nước chuyển từ dịch kẽ vào máu mao tĩnh mạch ống thận, theo tuần hoàn chung khắp thể Nếu có chức lọc mà khơng có tái hấp thu, người khơng tồn Một ví dụ đơn giản nước lọc 24 170-180l, nước đào thải thức theo nước tiểu 1,5 lít, gần toàn nước tái hấp thu Tái hấp thu ống lượn gần Nhìn chung, có khoảng 80% chất nước tái hấp thu ống lượn gần Vì khỏi ống lượn gần để vào quai Henle, nước tiểu đẳng trương nhiều nước ion Na+ - Tái hấp thu glucose Glucose tái hấp thu hồn tồn theo chế vận chuyển tích cực ống lượn gần nồng độ glucose máu thấp ngưỡng glucose thận Khi nồng độ glucose máu cao ngưỡng glucose thận (>1,7g/l) glucose khơng tái hấp thu hồn tồn, phần glucose có nước tiểu, ống lượn gần có khả tái hấp thu glucose cao nồng độ glucose bình thường máu - Tái hấp thu HCO3- HCO3- tái hấp thu chủ yếu ống lượn gần, có phần ống lượn xa Sự tái hấp thu HCO3- theo chế vận chuyển tích cực, có liên quan chặt chẽ với carboanhydrase (C.A), có phần HCO3- tái hấp thu theo chế khuếch tán thụ động Trong lòng ống lượn gần: HCO3- + H+  H2CO3  CO2 + H2O CO2 khuếch tán vào tế bào ống lượn gần CO2 + H2O CA HCO3- + H+ ion H+ vận chuyển tích cực vào lòng ống lượn HCO3được chuyển vào dịch gian bào với Na+ Như HCO3- theo chế vận chuyển tích cực khơng phải HCO3- mà thơng qua khuếch tán CO2 tạo thành từ HCO3- Trong 24 có 4000 mEq HCO3- bị lọc vào dịch siêu lọc, có 1-2 mEq HCO3- bị thải ngồi Có tới 99,9% HCO3- tái hấp thu 10 - Tái hấp thu protein acid amin Protein phân tử lượng nhỏ acid amin tái hấp thu hoàn toàn ống lượn gần theo chế vận chuyển tích cực Protein gắn màng đỉnh chuyển vào tế bào theo chế "ẩm bào" Các protein "túi" bị enzym thuỷ phân thành acid amin Các aid amin vận chuyển qua màng đáy vào dịch gian bào theo chế khuếch tán có chất mang Các acid amin tự lòng ống lượn vận chuyển tích cực nhờ chất tải đặc hiệu qua màng đỉnh - Tái hấp thu K+, Na+ Cl- Ion K+ tái hấp thu hoàn toàn ống lượn gần theo chế vận chuyển tích cực Ion Na+ tái hấp thu tới 65% theo chế khuếch tán có gia tốc màng đỉnh, vận chuyển tích cực màng đáy màng bên Ion Clđược tái hấp thu theo gradient điện tích - Một số gốc sunfat, phosphat, nitrat tái hấp thu theo chế vận chuyển tích cực - Tái hấp thu nước Nước tái hấp thu hậu tái hấp thu chất có lực thẩm thấu cao: Na+, K+, Cl-, HCO3- Nếu đưa chất có lực thẩm thấu cao vào máu, sau lọc qua tiểu cầu, chất tái hấp thu, bị đào thải ngồi gây chế lợi niệu thẩm thấu - Tái hấp thu urê Khi ion tái hấp thu, đặc biệt ion có tính thẩm thấu cao Na+, làm cho nước tái hấp thu theo Như nồng độ urê ống lượn gần cao nồng độ urê dịch gian bào Vì vậy, urê khuếch tán vào dịch kẽ, vào máu, theo gradient nồng độ tới 50-60% 11 Tái hấp thu quai Henle Quai Henle có hai nhánh: xuống lên ngược chiều Sự cấu tạo hai nhánh khác Nhánh xuống phần đầu nhánh lên mỏng Phần cuối nhánh lên dày Phần đầu nhánh lên có tính thấm Na+, urê, khơng thấm nước Na+ tái hấp thu thụ động vào dịch gian bào Phần cuối nhánh lên không tái hấp thu thụ động Na+ mà lại vận chuyển tích cực Na+ Dịch gian bào quanh quai Henle ưu trương, vùng chóp quai Henle, đặc biệt vùng tuỷ thận Nhờ tượng mà nước tái hấp thu thụ động nhánh xuống, nhánh xuống có tính thấm cao nước urê, lại không cho Na+ thấm qua Nước tiểu vào quai Henle đẳng trương, xuống quai Henle, ưu trương, chóp quai ưu trương Chính ưu trương làm cho Na+ laị dễ tái hấp thu phần lên Ở nhánh lên Na+ tái hấp thu nên nước tiểu đẳng trương nhược trương Na+ vận chuyển tích cực Tới ống lượn xa nước tiểu nhược trương, qua quai Henle bị tái hấp thu nhiều nước Khả tái hấp thu quai Henle lớn tới 25% Na+ 15% nước Tái hấp thu ống lượn xa Ống lượn xa phần cuối nephron, tái hấp thu phụ thuộc vào hai yếu tố thứ nhu cầu thể, thứ hai số lượng chất lượng nước tiểu qua - Tái hấp thu nước: Nước tiểu qua nước tiểu nhược trương, trung bình phút có 20ml nước tiểu qua ống lượn xa Trong 20ml này, thực tế cần 2ml đủ để hồ tan vật chất có nước tiểu Số lại 18ml khơng tham gia vào 12 hồ tan vật chất, phần nước gọi nước "không tham gia thẩm thấu" Phần nước cần tái hấp thu chủ yếu ống lượn xa phần ống góp Tái hấp thu nước theo hai chế chủ động thụ động, chủ yếu vận chuyển tích cực Sự vận chuyển nước theo chế chủ động nhờ tác dụng ADH ADH hormon hypothalamus, dự trữ thuỳ sau tuyến yên vào máu theo nhu cầu thể ADH tác động lên tế bào ống lượn xa ống góp để tăng cường tái hấp thu nước Cơ chế ADH thơng qua AMP vòng hoạt hoá enzym hyaluronidase phản ứng thuỷ phân acid hyaluronic để mở rộng lỗ màng trình vận chuyển nước Nhờ chế tái hấp thu nước nên nước tiểu qua ống lượn xa ống góp cô đặc lại - Tái hấp thu Na+ Na+ tái hấp thu màng đỉnh theo chế khuếch tán có chất mang theo chế vận chuyển tích cực màng bên màng đáy Sự tái hấp thu Na+ theo chế vận chuyển tích cực nhờ tác dụng aldosteron Aldosteron hormon tuyến vỏ thượng thận (lớp cầu sản xuất) có tác dụng tác động lên tế bào ống lượn xa để làm tăng cường tái hấp thu Na+ Cơ chế tác dụng aldosteron lên tổng hợp protein tế bào ống lượn thơng qua hoạt hố hệ gen Protein vừa tổng hợp protein tải protein enzym tham gia vào vận chuyển tích cực Na+ - Tái hấp thu HCO3- Sự tái hấp thu HCO3- theo chế vận chuyển thụ động tích cực ống lượn gần Song vận chuyển có mối quan hệ chặt chẽ với đải thải ion H+ 13 III QUÁ TRÌNH BÀI TIẾT TÍCH CỰC Khi so sánh hàm lượng chất có dịch siêu lọc nước tiểu thức nhận thấy có nhiều chất có mặt nước tiểu thức lại khơng có dịch siêu lọc Một số chất có nồng độ thấp dịch siêu lọc, nước tiểu thức lại có hàm lượng cao Điều giải thích ống thận, q trình tạo thành nước tiểu, vận chuyển số chất từ máu vào lòng ống thận, tế bào ống thận sản xuất số chất để chuyển vào nước tiểu để thải ngồi Chức tiết tích cực thực chủ yếu ống lượn xa có phần ống lượn gần Sự tiết H+ Quá trình tiết H+ q trình có liên quan tới nồng độ CO2 máu CO2 khuếch tán qua màng tế bào ống lượn, tế bào có phản ứng CO2 + H2OH2CO3  H+ + HCO3- H+ vận chuyển qua màng tế bào vào lòng ống lượn Ion H+ tiết, đồng thời Na+ tái hấp thu H+ ống lượn kết hợp với ion phosphat, với NH3, với gốc acid hữu yếu với gốc khác để thải ngồi H+ kết hợp với HCO3- để tạo H2CO3  CO2 + H2O CO2 lại vận chuyển vào tế bào để tạo HCO3- hấp thu vào máu Sự tổng hợp tiết NH3 Trong tế bào ống lượn có trình khử amin glutamin (chiếm tới 60%) để tạo NH3 NH3 dễ dàng khuếch tán qua màng tế bào vào lòng ống lượn NH3 kết hợp với H+ tạo thành NH4+ để thải 14 Sự tiết K+ Ion K+ bị tái hấp thu hồn tồn ống lượn gần Nó tiết ống lượn xa theo chế vận chuyển tích cực nhờ tác dụng aldosteron Aldosteron có tác dụng đồng thời tái hấp thu Na+ đào thải K+ Sự tiết chất khác Tế bào ống lượn xa tiết phenol, acid hippuric, P.A.H, creatinin, acid mạnh, sản phẩm thuốc đưa từ vào, chất độc lạ khác q trình chuyển hố tạo xâm nhập từ bên nhiều đường khác Ba trình siêu lọc, tái hấp thu tiết tích cực nhằm mục đích tạo nước tiểu Nhưng số lượng chất lượng nước tiểu lại hậu q trình điều hồ cân nội môi thận =====HẾT===== 15