Hóa sinh nước và điện giải thăng bằng acid base hóa sinh máu

Hóa sinh nước và diện giải: giúp sinh viên hiểu được nước tồn tại trong cơ thể như thế nào, quá trình nhập nước thải nước được điều hòa như thế nào, các bệnh liên quan đến nước, cân bằng nước trong cơ thể. Điện giải là các ion có trong máu, vai trò của các ion đó, sự liên quan chặt chẽ giữa điều hòa ion và nước trong cơ thể. Thăng bằng acid base: giúp sinh viên hiểu được làm sao mà máu duy trì được pH cố định khi có tác động từ bên ngoài và sự thay đổi bên trong. Cơ chế điều chỉnh pH của các hệ đệm máu và cơ quan tham gia duy trì pH ổn định. và những bệnh liên quan đến thăng bằng acid base và cách điều trị. Hóa sinh máu: giúp sinh viên hiểu được trong máu có những thành phần gì và vai trò của chúng đối với cơ thể và chuẩn đoán bệnh

NƯỚC VÀ ĐIỆN GIẢI TRONG CƠ THỂ NGƯỜI – THĂNG BẰNG ACID BASE – HÓA SINH MÁU

I Nước trong cơ thể

II Điện giải và rối loạn điện giải trong cơ

thể

III Thăng bằng & rối loạn Toan – Kiềm

IV Hóa sinh máu

I Nước trong cơ thể

1 Nước trong cơ

thể:

- Chiếm khoảng 55 – 75% tổng trọng lượng cơ thể Trong

đó 2/3 trong nội bào, 1/3 trong dịch ngoại bào (dịch gian bào và dịch trong lòng mạch).

- Nước trong cơ thể tồn tại ở 2 dạng:

* Nước tự do, chiếm 45%.

* Nước kết hợp, chiếm 55%

 Đặc tính:

1 Tính phân cực mạnh

2 Điểm đông lạnh ở 0oC, sôi ở 100OC

3 Nước tự do thay đổi theo chế độ ăn uống

 Nước kết hợp  nước tham gia vào cấu tạo tế bào, có 2 dạng:

+ Nước hydrat hóa: tạo vỏ hydrat quanh tiểu phân protein tạo nên các mixen ( 10%) và hydrat hóa các ion.⁓+ Nước tham gia vào mạng lưới gel: nằm xen kẽ trong nguyên sinh chất của tế bào, tạo nên trạng thái nữa rắn của

gel và chiếm phần lớn trong tế bào.

Đặc tính: Không đóng băng ở 0oC mà ở toC thấp hơn 0oC

+ Hòa tan nhiều chất vô-hữu cơ+ Tham gia vào phản ứng hóa sinh+ Tỷ khối biến thiên theo thay đổi của nhiệt độ

1.1 Cấu tạo của nước và đặc tính

 Nước tự do:

1 Nước trong cơ

thể:

1 Nước trong cơ

thể:

Nước tham gia vào mạng lưới của gel Nước hydrat hóa protein

1.2 Hàm lượng nước trong cơ thể:

- Lượng nước trong cơ thể khác nhau phụ thuộc tuổi, giới, thể trạng và cơ quan trong cơ thể.

Cơ quan Hàm lượng nước (%) Dịch sinh học Hàm lượng nước (%)

Nước có ở trong mọi tế bào

- Thông thường lượng nước trong cơ thể như sau:

Tỷ lệ phần trăm vị trí phân bố nước

Nước ngoài tế bào

45%

55%

1.3 Sự phân bố nước trong cơ thể:

Cụ thể:

- Nước trong tế bào (ICF)chiếm 55%

- Nước ngoài tế bào (ECF) chiếm 45%, trong đó:

+ Trong huyết tương và hạch bạch huyết:

7,5%

+ Ở dịch gian bào: 20%

+ Trong các dịch sinh học: 2%

+ Trong xương sụn: 8%

+ Trong mô liên kết: 7,5%

1 Nước trong cơ

thể:

Nước là môi trường cho các phản ứng hóa học vì gần 75% khối lượng tế bào là nước.

Nước có hằng số điện môi lớn (81), giúp phân ly mạnh các chất điện giải => tạo áp xuất thẩm thấu.Nước tham gia các phản ứng thủy phân, hydrate hóa,…

Nước vận chuyển các chất dinh dưỡng và đào thải các chất cặn bã.

Nước điều hòa thân nhiệt

- Thông qua sự bốc hơi nước ở da (mồ hôi) và ở phổi (hơi thở)

Nước tham gia vào bảo vệ cơ thể: có tác dụng như một lớp đệm bảo vệ các cơ quan không bị tổn

thương

1 Nước trong cơ

thể:

1 Nước trong cơ

thể:

Nhập nước:

Nước ngoại sinh: thức ăn (30%) và nước uống (60%)

Nước nội sinh: tạo ra do quá trình chuyển hóa các chất dinh dưỡng (10%)

Cơ chế gây khát xảy ra khi tổng lượng nước cơ thể giảm 1-2%

Bài xuất nước

60% qua nước tiểu

28% qua hơi thở được gọi là sự mất nước “không cảm nhận được”

6% qua phân

6% qua mồ hôi

=> Sự nhập và bài xuất nước được điều hòa bởi ADH và Adosteron

1 Nước trong cơ

thể:

Cân bằng xuất nhập nước (bilan nước)

Bilan nước là tổng lượng nước nhập vào – tổng lượng nước xuất ra Có ba trường hợp:

Bilan = 0 : cân bằng nước được duy trì, nhập nước = xuất nước

Bilan > 0: lượng nước nhập nhiều hơn nước xuất (trường hợp bị phù)

Bilan <0 : lượng nước nhập ít hơn nước xuất ( ví dụ tiêu chảy, nôn mửa…)

1 Nước trong cơ

thể:

Phân bố nước và chất điện giải

Nước chiếm khoảng 45 – 75% tổng trọng lượng cơ thể Nước và chất điện giải được phân phối ở 2 khu vực:

Khu vực ngoại bào: chiếm 2/3 tổng lượng nước cơ thể và nhiều ion K, Mg, protein….

Khu vực nội bào: chứa khoảng 1/3 gồm dịch gian bào, huyết tương, bạch huyết và nhiều ion Na, Cl,

Sự vận chuyển nước trong cơ thể

Áp lực thẩm thấu: là lực có tác dụng giữ nước và kéo nước vào phần dịch mà nó chiếm giữ

Yếu tố tạo nên áp xuất thẩm thấu:

Các chất điện giải : Na, Cl, K, …

Các hợp chất hữu cơ phân tử nhỏ: glucose, ure, acid amin

Các hợp chất hữu cơ phân tử lớn: chủ yếu là protein (áp xuất keo)

Áp lực thủy tĩnh: là áp lực của dòng máu ép vào thành mạch hay vào màng tế bào.

1 Nước trong cơ

thể:

1.4 Nhu cầu nước của cơ thể:

- Ở người bình thường: khoảng 35g/kg cân nặng/1 ngày

- Trẻ sơ sinh: 140g/kg cân nặng

- Yếu tố tác động Độ tuổi

Điều kiện thời tiết- làm việc

1 Nước trong cơ thể :

5 Vai trò của nước đối với cơ thể

 Vai trò quan trọng của nước là tham gia cấu tạo cơ thể thông qua nước kết hợp.

 Tham gia các phản ứng hóa sinh trong cơ thể (hydrat hóa, thủy phân, hợp nước ) và là môi trường của các phản ứng.

 Là dung môi hòa tan các chất dinh dưỡng, vận chuyển các chất dinh dưỡng đến mô và

mang chất thải đến cơ quan bài tiết.

 Tham gia điều hòa thân nhiệt qua thở và mồ hôi.

 Tham gia bảo vệ cơ thể, bảo vệ cơ quan như dịch bao khớp, dịch não tủy,

 Tạo áp suất của các dịch trong cơ thể cùng với các chất hòa tan trong nước.

1 Nước trong cơ

thể:

1 Nước trong cơ thể:

II ĐIỆN GIẢI VÀ RỐI LOẠN ĐIỆN GIẢI

1 Natri

1.1 Đại cương:

- Nồng độ natri huyết khoảng 135-146 mmol/l

- Người trưởng thành cần mỗi ngày 10 -12 g NaCl, bằng 10%

lượng Na+ có trong dịch gian bào

- Natri được hấp thu tích cực ở ruột non, tuy nhiên thận là cơ quan điều hòa hàm lượng natri trong cơ thể, 95% Na được đào thải qua thận

- Natri tham gia điều hòa áp xuất thẩm thấu, thăng bằng acid base, hoạt hóa enzyme amylase , ức chế hoạt động của phosphorylase

- Sự hấp thu và bài tiết natri liên quan đến sự hấp thu và bài tiết nước, K+, Cl- Hormon aldosterol làm tăng sự hấp thu Na

2.1 Đại cương:

-Kali là cation chủ yếu trong tế bào 98% lượng kali của cơ thể ở trong tế bào, còn 2% ở dịch ngoại bào.

-Kali có chức năng sinh lý chính: dùy trì áp xuất thẩm thấu, cân bằng điện giải, điều hòa thăng bằng acid base,

ảnh hưởng đến sự dẫn truyền xung động thần kinh cơ và sợ co cơ tim.

-Kali bài tiết chủ yếu qua thận (80%)

-Nồng độ K+ trong máu là 3,5-5 mmol/l, trong tế bào là 140 mmol/l

-Sự phân bố Kali ở trong và ngoài tế bào được duy trì nhờ bơm Na+-K+ ATPase

-Lượng kali đưa vào cơ thể người trong thức ăn nước uống là 80-100 mmol/24h

-Sự điều hòa cân bằng kali được duy trì bởi thận: lượng Kali bài tiết trong nước tiểu một phần phụ thuộc vào lượng Natri tái hấp thu và nồng độ Aldosteron trong máu

2 Kali:

3.1 Đại cương

- Là anion chủ yếu ở ngoài tế bào, nồng độ Cl- máu bình thường từ 97 - 106 mmol/l

- Sự hấp thu, phân bố và bài xuất của Cl- liên quan chặt chẽ với Na+ Do đó, chức năng chính của Cl- là tạo áp lực thẩm thấu giữ nước cho cơ thể Ngoài ra, Cl- tham gia tạo HCl dịch vị và hoạt hóa enzyme amylase

- Lượng Clo trong chế độ ăn hang ngày khoảng 70 - 200 mmol/24h dưới dạng muối Natri hoặc Kali

3 Clor:

4.1 Đại cương

-Là cation phổ biến thứ hai trong tế bào

-Khoảng 31% magie của toàn cơ thể ở trong tế bào, 67% ở xương, chỉ khoảng 1-2% có trong huyết tương với nồng độ 0,75 - 0,96 mmol/l

-Lượng Magie đưa vào cơ thể mỗi ngày từ 6-20 mmol/24h (trung bình 12 mmol/24h)

-Vai trò của Magie:

+Là chất cộng tác của nhiều enzyme liên quan đến vận chuyển dự trữ và sử dụng năng lượng

+Hoạt hóa các phản ứng có sự tham gia của ATP

+Có vai trò trong chuyển hóa Carbohydrat, chất béo, acid nucleic, protein

-Bài tiết của Magie được cho là do Aldosteron kiểm soát theo cơ chế tương tự Kali

4 Magie:

5.1 Đại cương:

-Là cation phổ biến nhất trong cơ thể, tổng lượng canxi của cơ thể người khoảng 1kg.

-Bộ xương chứa 99% canxi của cơ thể dưới dạng hợp chất hydroxyapatite, mô mềm và dịch ngoại bào chứa 1% canxi của cơ thể

-Canxi toàn phần huyết tương bình thường có nồng độ 2,4-2,6 mmol/l (trong đó 50% gắn protein (chủ yếu là

albumin), 50% dưới dạng ion hóa và có hoạt tính hóa học).

- Phần lớn calci được đào thải qua phân (70 – 90%).

-Có 3 cơ quan chính phân bố luồng canxi trong cơ thể : đường tiêu hóa, xương và thận

-Nồng độ canxi máu được kiểm soát chính bởi PTH, 1,25-dihydroxy Vitamin D, và calcitonin

5 Calci:

6.1 Đại cương:

-Người trưởng thành có xấp xỉ 19,4 mol phospho tồn tại trong các hợp

chất phosphat vô cơ và hữu cơ; trong đó 85% nằm ở xương và răng,

14% nằm ở mô mềm, khoảng 1% ở dịch ngoại bào

-Phosphat huyết thanh ở người lớn bình thường là 0,81-1,45 mmol/l, ở

trẻ em bình thường là 1,29-2,26 mmol/l Nồng độ phosphate huyết thanh

ở trẻ em thường cao gấp 2 lần người lớn và giảm đi trong suốt quá trình

phát triển

-Lượng phosphat đưa vào cơ thể 1 ngày khoảng 1-1,5 g (32-50 mmol), tại ruột có khoảng 67% phosphat

được hấp thu.

6 Phosphate:

6.2 Vai trò phosphate trong cơ thể:

+ Phosphate vô cơ là thành phần chính của hydroxyapatite của xương, có vai trò nâng đỡ cơ thể

và cung cấp phosphate cho các khoang nội bào và ngoại bào

+ Phosphate hữu cơ liên kết chặt chẽ với axit nucleic, phospholipid, phosphoprotein và trong

những liên kết giàu năng lượng

+ ATP, creatin phosphate có vai trò sinh lý trong đáp ứng co cơ, chức năngthần kinh và vận chuyển điện tử

+ Là thành phần cần thiết của AMPv và NADH nên có vai trò điều hòa

chuyển hóa trung gian cho protein, chất béo, carbohydrat, sao chép gen và sự

phát triển của TB

Nồng độ các ion trong cơ thể

7 Các dạng mối vô cơ trong cơ thể

Có 3 dạng muối vô cơ trong cơ thể:

- Muối vô cơ hòa tan : tạo nên áp xuất thẩm thấu

- Muối không tan: là các muối tham gia cấu tạo xương Ví dụ: calciphosphate

- Muối phức hợp với protein: Ferritin là protein chứa sắt, Ca2+ phức hợp với albumin

7 Các dạng mối vô cơ trong cơ thể

Vai trò của muối vô cơ trong cơ thể:

- Tham gia cấu tạo tế bào: khoảng 4-5% trọng lượng cơ thể, chủ yếu ở xương răng

- Tạo áp xuất thẩm thấu: Na+,

Cl Duy trì thăng bằng acid base: NaH2PO4/Na2HPO4, H2CO3/NaHCO3

- Bình ổn protein ở trạng thái keo trong tế bào và mô

- Các vai trò khác:

- Hoạt hóa hoặc ức chế hoạt động của enzyme: Cl-, Na+ hoạt hóa enzyme amylase, Cu2+ ức chế enzyme

- Cấu tạo coenzyme (Co, Zn), hemoglobin và cytocrom chứa sắt, hormone (thyroxin chứa iod, insulin chứa Zn)

- Tham gia đông máu và dẫn truyền thần kinh (K+, Na+, Ca2+, Cl-)

8 Sự hấp thu và bài xuất muối vô cơ

Sự hấp thu

- Chủ yếu qua đường tiêu hóa, dưới dạng hòa tan Còn dạng không hòa tan rất ít bị hấp thu.

- Sau khi hấp thu, một phần giữ lại trong máu và mô, sự giữ lại có sự chọn lọc Ví dụ: Ca2+, Mg2+ và PO43- giữ lại chủ yếu ở xương

Sự bài xuất

- Dạng hòa tan đào thải chủ yếu qua nước tiểu và mồ hôi

- Dạng không tan đào thải qua phân

9 Cân bằng điện giải

Cân bằng điện giải, đặc biệt đối với Ca2+, K+, Na+, Cl- có ảnh hưởng đến dẫn truyền thần kinh, sự co cơ và áp

xuất thẩm thấu của tế bào và máu

Na+/K+ : được điều hòa bởi hormone Aldosterol, hấp thu Na+ và đào thải K+

Ca2+ : được điều hòa bời hormone PTH và Calcitonin

: sự vận chuyển chủ động của Na+ gây ra sự vận chuyển thụ động của

Cl-9 Cân bằng điện giải

10 Rối loạn điện giải

Natri huyết thấp: natri trong máu thấp do nôn mữa, tiêu chảy, giảm tiết aldosterone, tiết mồ hôi quá mức.

Natri huyết cao: do mất nước nhiều, sốt, tiểu đường, giảm tiết ADH

Kali huyết thấp: do tăng tiết aldosterol, dùng thuốc lợi tiểu, nôn mữa, tiêu chảy Hậu quả là yếu cơ, hô hấp khó,

loạn nhịp tim

Kali huyết cao: giảm tiết aldosterol, rối loạn chức năng thận Hậu quả: liệt cơ xương, chết do tim ngưng đập.

11 Sự trao đổi nước và điện giải

Sự trao đổi và các chất điện giải bị chi phối bởi các yếu tố sau:

11 Sự trao đổi nước và điện giải

11 Sự trao đổi nước và điện giải

11 Sự trao đổi nước và điện giải

Sự trao đổi nước và chất điện giải giữa huyết tương và dịch gian bào

- Thành mạch là màng bán thấm ngăn cách huyết tương và dịch gian bào

- Nồng độ chất điện giải giữa 2 bên màng không khác nhau

- Protein /huyết tương > Protein dịch gian bào => áp xuất keo trong máu cao hơn

 Hút nước từ dịch gian bào vào trong lòng mạch máu

 Áp xuất thủy tỉnh => đẩy nước từ lòng mạch vào trong dịch gian bào

 Tùy nơi mà nước vận chuyển theo hướng khác nhau

Sự trao đổi nước và chất điện giải trong và ngoài tế bào

 Màng tế bào là màng có tính thấm chọn lọc ion, và nước có thể qua lại dễ dàng

 Protein/trong tế bào >> protein dịch gian bào

 Các chất hữu cơ phân tử nhỏ và ion vận chuyển theo cơ chế thụ động hoặc chủ động

 Sự trao đổi nước thì liên quan chặt chẽ với sự trao đổi ion qua màng, nhất là các ion Na+, Cl-, K+, Ca2+

12 Sự điều hòa nước và điện giải

Sự điều hòa nước và điện giải được điều hòa theo 2 cơ chế:

- Cơ chế thần kinh: thông qua cảm giác khát, khô niêm mạc và sự tăng áp xuất thẩm thấu của dịch ngoại

bào

- Cơ chế nội tiết: dùng hormone để điều hòa nước và điện giải

- ADH (tuyến yên): tái hấp thu nước

- Aldosterol và Cortisol

- Hormon tuyến giáp (thyroxine) tăng bài tiết mồ hôi và nước tiểu

Cơ chế kiểm soát ngăn tất cả các thay đổi nhỏ hàm lượng nước trong cơ thể

13 Rối loạn trao đổi nước và điện giải

Tình trạng ứ nước và muối

Ứ nước trong tế bào Uống hoặc tiêm truyền quá nhiều

nước Ngoài tế bào nhược trương -> Nước đi vào trong tế bào -> Ứ

nước trong tế bào -> phù, thể tích máu giảm -> sốc

Ứ nước ngoài tế bào Tăng áp lực máu tĩnh mạch

Giảm protein máuTăng tính thấm thành mạchTăng Aldosterol, tiêm quá mức

hưởng

Dùng huyết tương đẳng trương

13 Rối loạn trao đổi nước và điện giải

Rối loạn phối hợp

Ứ nước ngoài tế bào

+ mất nước trong tế

bào

Suy thậnTăng áp xuất thẩm thấu ngoài tế bào

Lợi tiểu để thải muối + bù nước

Ứ nước ngoài tế bào

+ ứ nước trong tế

bào

Bị mất nước và muối + truyền nước nhược trương không có muối

Mất nước + ứ nước trong tế bào Tiêm truyền các dung

dịch ưu trương

III Thăng bằng & rối loạn toan – kiềm trong cơ thể

Một số khái niệm cơ bản

1 Acid và base:

- Acid là chất có khả năng phân ly thành H+ trong dung dịch vd: NH4+

- Base là chất có khả năng nhận H+, VD:

HCO3-2 Sự phân ly của nước:

- Nước tinh khiết phân ly một phần nhỏ thành H+ và OH-, nồng độ H+ trong dung dịch xác địnhtính acid dung dịch Ở trạng thái cân bằng [ H+] = [OH-] = 10-7 mol/L

- [H+] > 10-7 mol/L: dung dịch acid

- [H+] > 10-7 mol/L : dung dịch base

3 Khái niệm pH:

- pH = -log[H+]

Một số khái niệm cơ bản

Dung dịch đệm: là một dạng dung dịch lỏng chứa đựng trong đó một hỗn hợp

acid yếu và base liên hợp của nó hoặc base yếu và acid liên hợp.

Tính chất dung dịch đệm: khi thêm một lượng acid hoặc base thì pH của dung

dịch mới thay đổi rất ít so với dung dịch khi chưa có tác động => pH ổn định Trong dd acid yếu tồn tại cân bằng:

HA + H2O ↔ A- + H3O+

Hằng số cân bằng :

Phương trình Henderson Hassenbalch

Một số khái niệm cơ bản

Kw là hằng số ion hóa của nước (=10-14)

Xét từng cụm trong công thức trên ta có:

Một số khái niệm cơ bản

: chỉ có ý nghĩa khi pH < 2

Xét cụm còn lại ta thấy:

- Độ đệm đạt cực đại khi pH = pKa

- Tại pH = pKa ± 1 độ đệm giảm còn lại 33% Đây là vùng đệm hiệu quả nhất của acid yếu.

- Độ đệm tỉ lệ thuận với nồng độ của acid yếu.

Khi xét khả năng đệm của máu của hệ đệm bicarbonate trong máu ở pH trung tính

ta có: HA sẽ là H2CO3; A- là HCO3-

4 Phương trình Henderson – Hasselbalch:

Trong đó:

- Đây là phương trình tính pH của dung dịch đệm, dung dịch đệm là dd có khả năng chống lại sự thay đổi pH của một dung dịch khi thêm acid hay base vào, bao gồm acid yếu, base yếu hay muối của nó

- Hiệu quả hoạt động của dung dịch đệm phụ thuộc vào pK của dung dịch đệm và pH của

môi trường

- p K a ( H2C O3) = 6 1 ; p K a ( H2P O4- ) = 7 2

Một số khái niệm cơ bản

Nồng độ các ion trong cơ thể