Chương 9 : HÓA SINH THẬN VÀ NƯỚC TIỂU
2. CHỨC NĂNG CỦA THẬN
2.1. Chức năng bài tiết
Các chức năng chính của thận gồm sự lọc, tái hấp thu và bài tiết. Thận kết hợp những chức năng này để duy trì và điều hịa cân bằng nội mơ. Sự hình thành nước tiểu là tổng hợp các quá trình: siêu lọc ở cầu thận; tái hấp thu và bài tiết xảy ra ở ống thận.
2.1.1. Quá trình siêu lọc
Siêu lọc là giai đoạn đầu của q trình tạo thành nước tiểu, hàng ngày có khoảng 180 lít nước tiểu ban đầu được hình thành. Màng cầu thận cho nước và các chất trong máu qua lại một cách dễ dàng. Nước và các phân tử nhỏ qua lại màng cầu thận như một sàng phân tử. Các phần tử lớn như protein có các phân tử lớn hơn 70.000 Da (Dalton) khơng qua được. Vì vây, nước tiểu ban đẩu có thành phần giống như huyết tương trừ protein.
Mục tiêu
1. Trình bày được chức năng của thận.
2. Trình bày được tính chất chung của nước tiểu.
101 Sự lọc của màng cầu thận đối với các chất khác nhau tùy thuộc vào: kích thước của phân tử được lọc, sự tích điện của phân tử protein, hình dáng của phân tử được lọc và tùy thuộc vào trình trạng huyết động cục bộ hay lưu lượng máu.
2.1.2. Quá trình tái hấp thu
Quá trình tái hấp thu là quá trình xảy ra liên tục ở ống thận. Các chất được tái hấp thụ ở ống thận với mức độ khác nhau: tái hấp thu hoàn toàn, tái hấp thu phần lớn, tái hấp thu một phần và không được tái hấp thu. Mặt khác, ống thận cũng sản xuất ra một số chất được đào thải ra ngoài.
a) Tái hấp thu hồn tồn
Những chất có ngưỡng tái hấp thu cao như glucose hầu hết được tái hấp thụ hoàn toàn chủ yếu ở ống thận. Trong điều kiện bình thường glucose được lọc qua cầu thận với tốc độ 150 g/24 giờ và hầu như được tái hấp thu hồn tồn nên trong nước tiểu chỉ có 6 mg/24 giờ. Nồng độ glucose 1,75 g/l gọi là ngưỡng tái hấp thu của thận.
Ở người bình thường, khi nồng độ glucose trong máu lớn hơn 1,75g/l đều có đường niệu là do thận tái hấp thu khơng hồn tồn. Tuy nhiên, cũng có một số trường hợp ngưỡng tái hấp thu glucose thấp hơn 1,75g/l thì đường niệu xuất hiện ở mức đường huyết thấp hơn.
Sự tái hấp thụ glucose kèm theo sự tái hấp thu natri ở tế bào ống thận.
b) Tái hấp thu hầu hết
Rất nhiều chất được tái hấp thu hầu hết để đảm bảo sự cân bằng nội môi.
- Nước được tái hấp thu khoảng 99% chủ yếu ở ống lượn gần, sự tái hấp thu nước thường đi kèm với sự tái hấp thu natri và clo.
- Kali được tái hấp thu khoảng 98%.
- Phosphat được tái hấp thu khoảng 95%.
- Bicarbonat được tái hấp thu trên 90% chủ yếu ở ống lượn gần.
- Các acid amin cũng được tái hấp thu gần hết.
c) Tái hấp thu phần lớn
Natri, clor và nhiều muối khác được tái hấp thu phần lớn ở ống lượn gần. Sự tái
hấp thu Na+ liên quan đến tái hấp thu nước và nhiều chất tan khác.
Thận tái hấp thu phần lớn những protein đã được lọc qua cầu thận. Khoảng 99 % albumin lọc qua cầu thận được tái hấp thu ở ống lượn gần. Nhờ quá trình tái hấp thu ở ống thận mà hầu hết các protein lọc qua cầu thận đều được tái hấp thu.
Nước tiểu ở người khỏe mạnh lượng protein rất ít. Các xét nghiệm thơng thường không phát hiện được và thường coi nước tiểu người khỏe mạnh khơng có protein.
d) Tái hấp thu một phần
102
e) Không tái hấp thu
Các chất được lọc qua cầu thận nhưng không được tái hấp thu ở ống thận là inilin, mannitol và natri hyposulfid. Do đó, thường đo độ thanh thải của các chất này để khảo sát chức năng lọc của cầu thận.
2.1.3. Quá trình bài tiết
Chức năng bài tiết của thận nhằm loại bỏ các sản phầm chuyển hóa cuối cùng và các chất vô cơ dư thừa trong chế độ ăn ra khỏi cơ thể, là quá trình các chất từ huyết tương được tế bào ống thận đào thải vào nước tiểu.
Các sản phẩm dư thừa được bài tiết gồm: hợp chất urê có nitơ khơng phari là protein, một số acid hữu cơ (gồm cả acid amin) được bài tiết với số lượng nhỏ. Các chất như kali, acid uric, creatinin, H+, NH4+, … cũng được bài tiết vào ống thận khi nồng độ trong máu cao.
Ngoài ra, các chất được đưa vào cơ thể để điều trị hay chẩn đoán như P.S.P (phenyl sulfo phtalein), acid para amino hippuric (P.A.H), penicillin … cũng được bài tiết ở ống thận.
Qua các chức năng trên của thận, có thể thấy rằng nước tiểu cơ đặc được hình thành thơng qua các q trình siêu lọc, tái hấp thu và bài tiết. Đây cũng chính là cơ chế đào thải có chọn lọc của thận.
2.2. Chức năng chuyển hóa
Thận tham gia chuyển hóa các chất chủ yếu là q trình thối hóa glucid, lipid để cung cấp năng lượng cho thận hoạt động.
- Chuyển hóa glucid chiếm ưu thế, chu trình pentose xảy ra khơng mạnh mẽ chủ
yếu là con đường đường phân.
- Chuyển hóa lipid các lecithin được khử phosphat nhờ glycerophosphatase. Các
chất cetonic đượcthối hóa hồn tồn.
- Chuyển hóa protid. Thận có nhiều hệ thống emzym khử amin tạo ra các acid
cetonic, giải phóng NH3 dưới dạng NH4+ ở thận.
2.3. Chức năng điều hòa cân bằng acid - base
Thận đóng vai trị chính trong việc duy trì thăng bằng acid – base thơng qua việc tái tại bicarbonat và bài tiết NH4+, H+.
Máu động mạch có pH hằng định khoảng 7.38 - 7.42. Sự hằng định này bị thay đổi
bởi sản sinh hàng ngày khoảng 1 mEq/kg ion H+. Thận là cơ quan duy nhất bày tiết sự
thừa acid, do đó pH của nước tiểu bao giờ cũng thấp hơn so với pH máu. Tuy nhiên, khả năng điều hịa của thận bắt đầu có hiệu lực sau vài giờ, khơng nhanh bằng các hệ đệm trong máu. Có ba cơ chế chính để điều hịa thăng bằng acid - base nhằm duy trì lượng bicarbonate có trong khu vực ngồi tế bào.
- Sự tái hấp thu bicarbonat: Gần 90% bicarbonat được tái hấp thu ở ống lượng
103 tác dụng của carbonic anhydrase chuyển thành H2CO3, H2CO3 là một acid yếu phân ly thành H+ và HCO3-. Ion H+ được tiết ra ngoài ống thận, HCO3- cùng với Na+ được hấp thu trở lại máu.
- Sự tái tạo lại ion bicarbonat bằng cách đào thải ion H+: Ở ống lượn xa ion H+ cũng được đào thải thế chỗ cho Na+ được tái hấp thu cùng với HCO3-. Các muối phosphate di-natri trở thành muối phosphat mononatri trong nước tiểu, pH giảm.
- Sự tái tạo lại ion bicarbonat bằng cách bài xuất NH4+: tế bào ống thận bài tiết
ion H+ dưới dạng muối amoni xảy ra ở ống lượn xa. Ở tế bào ống thận amoniac được
tạo ra chủ yếu do thủy phân glutamin dưới tác dụng của glutaminase. Amoniac khuếch tán thụ động ra nước tiểu, cùng với H+ đào thải dưới dạng NH4+.
- Đào thải các acid không bay hơi như acid lactic, thể cetonic, acid sulfuric (sản
phẩm chuyển hóa của protid), acid phosphoric (sản phẩm chuyển hóa các phospholipid).
Các acid này kết hợp với các cation mà chủ yếu là Na+. Các cation này sẽ tái hấp thu ở
tế bào ống thận thế chỗ cho H+ đào thải ra ngoài.
2.4. Chức năng nội tiết của thận
2.4.1. Hệ thống Renin – angiotensin – aldosterone
Hệ thống bên cạnh cầu thận tổng hợp bài tiết ra một emzym thủy phân protein là renin. Renin có phân tử lượng 40.000 Da. Renin được đổ vào tĩnh mạch thận. Trong máu, renin có tác dụng đặc hiệu trên protein là angiotensinogen được tổng hợp từ gan.
Cơ chế tác dụng của renin: renin thủy phân chặt liên kết petid giữa acid amin 10 và 11 giải phóng angiotensin I khơng có tác dụng sinh học. Một enzym khác trong máu (enzym chuyển) cắt hai acid amin ở đầu C tận của angiotensin I tạo thành angiotensin II có tác dụng sinh học rất mạnh. Angiotensin II có tác dụng: co mạch, tăng huyết áp, co cơ trơn, tăng bài tiết aldosterone của vỏ thượng thận.
2.4.2. Sự bài tiết yếu tố tạo hồng cầu
Lượng hemoglobin lưu thông phụ thuộc chủ yếu vào sự cung cấp oxy ở tế bào, sự thiếu oxy ở tổ chức kích thích tạo hồng cầu. Năm 1950, xác định được mối liên quan trực tiếp giữa tình trạng thiếu oxy và nồng độ một hormon mới trong huyết tương, chất tạo hồng cầu (erythropoietin – Ep)
2.4.3. Prostaglandin
Ba dạng prostaglandin được tìm thấy ở thận là PGE2, PGI2, TXA2, PGE2, PGI2 có tác dụng giống như angiotensin II, làm đào thải natri và lợi tiểu nhẹ. PGE2 cịn có tác dụng lên sự tổng hợp REF thơng qua hoạt hóa adenylat cyclase (AC) để tạo AMPv. TXA2 là yếu tố co mạch.
2.4.4. Vitamin D
Vitamin D3, (cholecalciferol) là tiền hormon phụ thuộc vào tia tử ngoại, được tạo thành ở da đến huyết tương nhờ sự vận chuyển của D3-binding protein, được oxy hóa thành 25-OH-D3 ở gan và 1, 25-(OH)2-D3 hay calcitriol ở thận. Calcitriol có tác dụng tăng cường hấp thu calci ở ruột và tái hấp thu calci ở thận.
104