Sinh lý điều hòa cân bằng nội môi

BÀI GIẢNG CHUYÊN ĐỀ: SINH LÝ HỌC: THẬN ĐIỀU HÒA CÂN BẰNG NỘI MÔI MỤC TIÊU CHUYÊN ĐỀ: Sau học xong chuyên đề “Sinh lý học: Thận điều hòa cân nội mơi”, người học nắm kiến thức có liên quan như: Thận điều hòa cân acid-base máu; Thận điều hoà cân nước - chất điện giải máu; Thận điều hoà huyết áp; Thận điều hòa sinh sản hồng cầu; Thận điều hòa q trình chống đơng máu NỘI DUNG Thận có vai trò vơ quan trọng chức tiết nước tiểu trực tiếp tham gia vào điều hồ tính định nội mơi THẬN ĐIỀU HOÀ CÂN BẰNG ACID-BASE CỦA MÁU Trong q trình sống thể ln tạo sản phẩm làm biến đổi tính định nội mơi Trong có cân acid-base Người ta nhận thấy phản ứng điều chỉnh pH máu thận có muộn lại có hiệu qủa Sự điều hoà thực cách hoàn hảo vai trò thận tiết H+, tái hấp thu H2CO3-, tổng hợp tiết NH3 1.1 Bài tiết H+ Trong điều kiện sinh lý, thận đào thải khỏi thể phần thừa acid thể tạo q trình chuyển hố mà phổi đảm nhiệm được.Thông thường nước tiểu thải ngồi có phản ứng acid, pH 4,5 nồng độ H+ tự tới 800 lần cao huyết tương Nồng độ H+ nước tiểu vào khoảng 0,03m Eq/l Bình thường hai thận thải 0,03-0,06 mEq H+/24h Như trình bày trên, H+ tạo trình CO2 + H2O để tạo thành H2CO3 (có enzym carboanhydrase xúc tác) Sau H2CO3 phân ly thành H+ H2CO3- H+ vận chuyển qua màng tế bào, có phần nhỏ H+ khuếch tán qua màng tế bào vào lòng ống lượn, có trao đổi với Na+ Na+ tái hấp thu H2CO3- vào dịch gian bào Sự tiết H+ có liên quan chặt chẽ với hệ đệm ống thận: hệ đệm phosphat, hệ đệm acid hữu yếu (creatin, acid citric, acid lactic, b oxy acid béo) Trong hệ đệm phosphat quan trọng Với hệ đệm phosphat pH máu 7,36 máu có 80% phosphat tồn dạng HPO4- 20% dạng H2PO4- Trong nước tiểu, pH nước tiểu = 6,8 nồng độ ion ngang nhau, pH nước tiểu = 4,5 99% phosphat tồn dạng H2PO4- Như trình tạo thành nước tiểu acid xảy tượng: H2PO4- + H+  H2PO4- (H2PO4- - bị siêu lọc cầu thận Một phân tử gam phosphat bị đào thải kéo theo 0,8mEq H+ nước tiểu Với hệ đệm acid hữu yếu b oxy acid béo chiếm ưu Trong máu chúng chủ yếu tồn dạng anion (A-) Trong nước tiểu pH=4,5 80% b oxy acid béo dạng tự phân tử trung tính (AH) Khi đào thải phân tử gam b oxy acid béo kéo theo 0,45 mEq H+ nước tiểu Phản ứng diễn sau: A- + H+  AH (A- bị siêu lọc tiểu cầu) Như trình tạo thành acid có kết hợp H+ với hệ đệm ống thận, làm giảm hoá trị anion, chuyển anion thành phân tử trung tính Phần thừa cation tương đối bị tái hấp thu vào máu (thường Na+) Sự tạo thành H+ tế bào ống lượn làm xuất HCO3- hấp thu vào máu với Na+ 1.2 Tái hấp thu H2CO3HCO3- chất kiềm chủ yếu huyết tương Nó cần tái hấp thu đào thải acid bị đào thải pH máu kiềm Bình thường pH nước tiểu = 4,5 HCO3- có hàm lượng thấp (chỉ có vết) Trong 24h có khoảng 400mEq H2CO3- bị siêu lọc, mà có 1-2mEq H2CO3- bị thải Nghĩa 99,9% H2CO3- tái hấp thu Sự tái hấp thu HCO3- có liên quan chặt chẽ với enzym carboanhydrase (carboanhydrase nằm phía màng đỉnh tế bào ống lượn gần) Có phần H2CO3- khuếch tán vào dịch gian bào, đại phận H2CO3- khơng phải vận chuyển trực tiếp qua màng tế bào mà thông qua khuếch tán dễ dàng CO2 vào tế bào ống lượn CO2 lòng ống lượn tạo từ H2CO3 (H2CO3  H2O + CO2) mà H2CO3 tạo thành lòng ống lượn từ H2CO3- + H+ ® H2CO3 (H2CO3- bị lọc tiểu cầu) Có phần CO2 từ dịch gian bào khuếch tán vào tế bào Ở tế bào có q trình CO2 + H2O  H2CO3 (có enzym carboanhydrase xúc tác) H2CO3 phân ly thành H+ H2CO3- Chính H2CO3được tạo tế bào ống lượn hấp thu vào dịch gian bào vào máu Nếu tiêm vào thể chất ức chế enzym carboanhydase (ví dụ acetasolamid) nước tiểu có nhiều H2CO3- Trong trường hợp ta lại thấy H2CO3- tái hấp thu H+ lại đào thải Trong điều kiện nghỉ ngơi bình thường nước tiểu gần khơng có kiềm H2CO3- 1.3 Tổng hợp tiết NH3 Thận có chức quan trọng tạo NH3 Trên sở đào thải NH3 thận lần lại đào thải acid Nồng độ NH3 máu động mạch thận thấp, ví dụ máu tĩnh mạch nồng độ cao, 23 đặc biệt nồng độ chất nước tiểu lên đến 100 lần cao Theo tác giả NH3 tạo tế bào ống lượn trình khử amin mạnh tiền chất là: glutamin, alanin, histidin, glycin, leucin, methionin, lysin Trong glutamin quan trọng 60% NH3 tạo từ glutamin NH3 sau tạo thành dễ dàng khuếch tán qua màng tế bào (NH3 dễ hồ tan lipid) vào lòng ống lượn chênh lệch phân áp Trong lòng ống lượn kết hợp với H+ để tạo NH4+ dạng NH3 đào thải theo nước tiểu dạng kết hợp NH4Cl (Cl- phân ly từ NaCl lòng ống lượn) chế có liên quan tới tiết H+ thận Trong 24 có 40-60mEq NH4+ đào thải theo nước tiểu Người ta phải thừa nhận chức quan trọng thận điều chỉnh cân acid-base máu Nếu pH máu tăng (nhiễm kiềm), thận giảm tiết H+, giảm tái hấp thu H2CO3-, giảm tổng hợp tiết NH3; nước tiểu kiềm Nếu pH máu giảm (nhiễm acid), thận tăng tiết H+, tăng tái hấp thu H2CO3-, tăng tổng hợp tiết NH3; nước tiểu acid Vì vậy, thận đảm bảo cho pH máu định THẬN ĐIỀU HOÀ CÂN BẰNG NƯỚC - CÁC CHẤT ĐIỆN GIẢI CỦA MÁU Thận điều hoà cân nước - chất điện giải máu, điều hồ cân thể tích - áp suất thẩm thấu dịch ngoại bào Trong thể, thực chất tách riêng rẽ cân nước cân chất điện giải Hai mối cân phụ thuộc chi phối lẫn Nếu thận điều hoà cân nước thận phần điều hồ cân chất điện giải Nếu thận điều hoà cân chất điện giải thận phần điều hồ cân nước Các q trình siêu lọc, tái hấp thu tiết tích cực thể điều hoà cân nước - chất điện giải máu thận 2.1 Điều hoà cân chất điện giải a) Ion Na+ Na+ ion chiếm ưu thế, chiếm gần 90% tổng số cation dịch ngoại bào định áp suất thẩm thấu dịch ngoại bào Na+ đưa thể theo đường ăn, uống, điều trị Nó thải ngồi theo phân, theo mồ hơi, theo nước tiểu, quan trọng theo nước tiểu Đây số chất lọc tái hấp thu để so sánh Qua bảng ta thấy tính riêng Na+ Cl- vượt tổng số lượng tất chất bị tái hấp thu lại Sự tái hấp thu Na+ ống thận khác khác Ở ống lượn gần, 60-80% Na+ bị siêu lọc tái hấp thu theo chế khuếch tán vận chuyển tích cực, chủ yếu vận chuyển tích cực Tốc độ hấp thu 76 x 10-7mEq/cm2.gy Sự tái hấp thu phụ thuộc vào lưu lượng cầu thận, áp lực keothẩm thấu, áp lực thuỷ tĩnh lòng ống lượn - dịch gian bào - máu Đặc biệt phụ thuộc vào tình trạng hệ thống vận chuyển tích cực Na+ hấp thu H2O nephron vỏ hay nephron tuỷ Tại quai Henle, Na+ tái hấp thu theo chế vận chuyển tích cực phần lên làm cho dịch gian bào ưu trương gây tượng tái hấp thu thụ động nước phần xuống Nếu tính số lượng tái hấp thu Na+ H2O phần ống lượn xa nhiều so với ống lượn gần - lần Na+ gần không tái hấp thu thụ động cản tế bào ống lượn xa cao chuyển động Na+ Tại Na+ hấp thu ngược gradient nồng độ điều hoà nồng độ Na+ máu định tái hấp thu Na+ phần ống lượn xa thực mang ý nghĩa điều hồ hấp thu Na+ theo nhu cầu thể Hơn ống lượn xa phần cuối nephron Na+được khuyếch tán có chất mang màng đỉnh vận chuyển tích cực màng bên màng đáy vào dịch gian bào nhờ hormon aldosteron Nồng độ Na+ nội mơi định điều hồ tái hấp thu Na+ ống lượn xa theo chế phản xạ thần kinh - thể dịch Thực không aldosteron có tác dụng làm tăng tái hấp thu Na+ mà có hosmon DOC, glucocorticoid có tác dụng tăng tái hấp thu Na+, nhiều Tác dụng tăng tái hấp thu Na+ aldosteson mạnh DOC tới 20-25 lần, mạnh cortisol tới 40 lần Có tác giả cho aldosteson tác động lên ống lượn gần, quai Henle ống góp để tăng tái hấp thu Na+ Có thể tác dụng aldosteron hoạt hoá hệ gen để tổng hợp lên protein vận chuyển Na+ Có số chất kháng sinh actenomycinD, puromycin ức chế tổng hợp protein làm giảm tác dụng aldosteron b) Ion K+ Mỗi ngày người ta cần 70-100 mEq K+ thức ăn Thực tế gần bị thải qua nước tiểu hồn tồn Có 700-800 mEq K+ bị siêu lọc tiểu cầu, có 10% tổng số K+ siêu lọc bị thải Phần K+ siêu lọc cầu thận, tái hấp thu gần hoàn toàn ống lượn gần Nếu phần ăn mà thiếu K+ K+ tái hấp thu ống lượn xa ống góp Tái hấp thu K+ phần ống thận q trình vận chuyển tích cực nhờ cấu trúc nằm phía màng đỉnh đáy tế bào ống lượn gần Sự tiết tích cực K+ tế bào ống lượn xa thực chế điều hồ vơ quan trọng, định nồng độ K+ dịch ngoại bào Bài tiết K+ ống lượn xa nhờ vai trò aldosteron Aldosteron đồng thời tái hấp thu Na+ tiết K+ Cơ chế vận chuyển tích cực nhờ protein vận chuyển đặc hiệu Sự điều hoà nồng độ K+ máu phụ thuộc vào aldosteron Vì phản xạ thần kinh thể dịch có ảnh hưởng lên tiết aldosteron ảnh hưởng lên điều hồ nồng độ K+ mẳ Đồng thời người ta thấy nồng độ K+ cao máu Aldosteron tiết K+ bị tiết ống lượn xa c) Ion Ca++ Mg++ Bất kỳ thay đổi nồng độ Ca++ máu kéo theo thay đổi tương ứng đào thải thận Người ta thấy lượng Ca++ hấp thu ruột tương đương với lượng Ca++ bị thải thận Tăng Ca++ phần ăn Ca++ nước tiểu tăng ngược lại Trong chế điều hồ có mối liên quan hấp thu Ca++ ruột đào thải Ca++ thận Đối với Mg++ thấy tương tự Ngoài đào thải Mg++ theo nước tiểu thấy đào thải Mg++ theo phân (1%) Sau q trình siêu lọc thấy có khoảng 60 - 70% Ca++, Mg++ tái hấp thu với nước ống lượn gần, có khoảng 10% Ca++, Mg++ tái hấp thu ống lượn xa Các ion tái hấp thu quai Henle cần Các tế bào ống lượn xa có khả tiết ion Ca++ Mg++ để điều hoà nồng độ ion máu Sự tái hấp thu, tiết Ca++, Mg++ ống thận phụ thuộc vào chất máu, phụ thuộc vào hormon điều hoà nồng độ Ca++, phosphat máu, PTH hormon cận giáp trạng làm tăng, calcitonin hormon giáp trạng làm giảm đào thải Ca++ qua nước tiểu Ngoài điều hoà nồng độ Ca++, Mg++ máu thận phụ thuộc vào cân acid - base máu, phụ thuộc vào chế hấp thu Ca++, Mg++ ruột, chế tạo xương số chế khác Tăng nồng Ca++ máu (cấp diễn hay trường diễn ) làm rối loạn chức thận Khi suy thận nồng độ Mg++ máu thường tăng lên Thiếu Mg++ gây tích luỹ calci thể giảm đào thải Ca++ thận tăng hấp thu Ca++ ruột d) Ion ClCl- chiếm ưu anion dịch ngoại bào Tái hấp thu Cl- liên quan đến tái hấp thu Na+ Tái hấp thu Cl- theo chế thụ động gradient điện tích Có thể Cl- vận chuyển tích cực ống lượn xa e) Ion phosphat Sau bị siêu lọc, ion phosphat tái hấp thu ống lượn gần khoảng 80% Tái hấp thu phosphat theo chế vận chuyển tích cực Hệ thống chất vận chuyển phosphat nằm gần màng đỉnh Tại ống lượn xa ion phosphat lại đào thải Sự đào thải ion phosphat nhiều hay liên quan chặt chẽ với PTH PTH hormon tuyến cận giáp trạng có tác dụng làm giảm ngưỡng phosphat thận, phosphat tăng nước tiểu giảm máu Phosphat huy động từ xương vào máu để trì nồng độ phosphat máu 10 định Do phosphat từ xương vào máu nên kéo theo Ca++ tăng máu làm tăng Ca++ nước tiểu Hiện tượng bị giảm tác dụng calcitonin, GH vitamin D f) Ion sulphat Sự tái hấp thu ion sulfat ống lượn gần ống lượn xa theo chế vận chuyển tích cực Thận điều hòa nồng độ ion sulfat máu chế tái hấp thu ion nhiều hay ống thận sau lọc tiểu cầu thận 2.2 Điều hoà cân nước Bằng chế siêu lọc tái hấp thu nước, thận điều hoà cân nước thể Trong 24h tiểu cầu thận lọc tới 170 - 180l nước, có 1,2 - 1,5l nước thải Gần toàn nước tái hấp thu Khoảng 80% nước tái hấp thu ống lượn gần, 5% nước tái hấp thu quai Henle, 15% nước tái hấp thu ống lượn xa ống góp Sự tái hấp thu nước ống lượn gần quai Henle chủ yếu phụ thuộc vào tái hấp thu chất có lực thẩm thấu cao ví dụ Na+ Sự tái hấp thu nước ống lượn xa ống góp phụ thuộc vào ADH ADH hormon vùng đồi, dự trữ thuỳ sau tuyến yên ADH vào máu theo chế phản xạ thần kinh- thể dịch theo nhu cầu thể ADH tác động lên tế bào ống lượn xa ống góp làm tăng cường tái hấp thu nước Cơ chế tác dụng ADH thông qua chất truyền tin thứ AMPv để hoạt hoá enzym hyaluronidase Đây enzym tham gia vào phản ứng thuỷ phân acid hyaluronic màng tế bào chế vận chuyển nước Sự tái hấp thu nước ống lượn xa giữ vai trò quan trọng điều hồ cân nước Thể tích dịch ngoại bào có ảnh hưởng rõ rệt lên chế điều hoà cân nước thận Nếu lượng nước thể cao thận hạn chế tái hấp thu nước ống lượn xa nước tiểu nhiều bình thường 11 Ngược lại lượng nước thể thấp thận tăng cường tái hấp thu nước ống lượn xa nước tiểu giảm bình thường Nếu lý mà thiếu hụt ADH nước khơng tái hấp thu ống lượn xa ống góp nên lượng nước tiểu nhiều, nước tiểu nhược trương khơng có đường (đái tháo nhạt) Người ta gặp đái tháo nhạt thiếu hụt enzym tham gia vào chế tái hấp thu nước ADH, lượng ADH bình thường thể THẬN ĐIỀU HỒ HUYẾT ÁP Thận điều hồ huyết áp thơng qua máy cận tiểu cầu Khi huyết áp giảm, lưu lượng tuần hoàn qua thận giảm, tế bào hạt máy cận tiểu cầu tăng tiết Renin Renin có chất cấu trúc glucoprotein, chất chức enzym, tác động lên chất có máu bạch huyết gan sản xuất angiotensinogen (bản chất a2- globulin, có 14 acid amin), chuyển angiotensinogen thành angiotensin I (10 acid amin) Dưới tác dụng convertin enzym (CE), enzym phổi, angitensin I chuyển thành angiotensin II (8 acid amin) Angiotensin II chất có hoạt tính sinh học cao, có khả gây co mạch kích thích q trình tăng tổng hợp tiết aldosteron Aldosteron làm tăng tái hấp thu Na+ ống lượn xa làm tăng Na+ máu giữ nước Chính hai tác dụng mà angiotensin II làm cho huyết áp tăng lên Trong lâm sàng ta gặp bệnh tăng huyết áp viêm thận mạn tính, chít hẹp động mạch thận Dựa theo chế tăng huyết áp angiotensin, người ta sử dụng thuốc ức chế enzym chuyển, ngăn cản trình tạo angiotensin II 12 THẬN ĐIỀU HOÀ SINH SẢN HỒNG CẦU Thận quan sản xuất erythropoietin để tham gia vào trình sản sinh hồng cầu tuỷ xương Khi thiếu máu, lượng oxy máu giảm tác động lên thận (tế bào máy cận tiểu cầu số tế bào khác) làm cho tế bào sản xuất yếu tố kích thích tạo hồng cầu thận (erythrogenin) Đồng thời lượng oxy máu giảm kích thích gan sản xuất globulin Globulin tác động erythrogenin tạo yếu tố kích thích tạo hồng cầu huyết tương erythropoietin, glucoprotein có hoạt tính sinh học cao Erythropoietin tác động lên tế bào tuỷ xương sinh tiền nguyên hồng cầu tác động chuyển nhanh hồng cầu non thành hồng cầu trưởng thành vào máu Trên lâm sàng ta gặp thiếu máu bệnh nhân viêm thận mạn tính Bên cạnh q trình sinh sản hồng cầu, thận sản xuất chất ức chế tạo hồng cầu máu thừa oxy Như bão hoà oxy máu có vai trò quan trọng điều hồ sinh sản hồng cầu thận THẬN ĐIỀU HOÀ Q TRÌNH CHỐNG ĐƠNG MÁU Các tế bào máy cận tiểu cầu sản xuất urokinase Urokinase chất có khả huỷ fibrin nên kích thích q trình tan cục máu đơng Vì ứng dụng điều trị, lâm sàng Thận quan dự trữ heparin nên ức chế q trình đơng máu =====HẾT===== 13