Nước và các chất điện giải là những thành phần không thể thiếu được của mọi tế bào
và sinh vật. Trong cơ thể, các phản ứng sinh hóa và các hoạt động diễn ra đều không thể thiếu nước. Nước trong cơ thể chủ yếu được đưa từ ngoài, một phần nhỏ sinh ra từ các phản ứng chuyển hóa trong cơ thể. Chuyển hóa của nước và điện giải liên quan chặt chẽ với nhau, khi rối loạn chuyển hóa nước sẽ dần đến rối loạn chuyển hóa điện giải và ngược lại.
1.1. Vai trò của nước điện giải
1.1.1. Vai trò của nước
Bình thường nước trong cơ thể chiếm khoảng 60 - 70% trọng lượng. Cơ thể càng trẻ thì lượng nước chiếm càng nhiều (bào thai: 90 - 97%; trẻ sơ sinh: 85%; người già: 60 - 65%). Trong một cơ thể, cơ quan nào càng hoạt động nhiều thì nước cần chiếm lượng lớn (não, gan, thận, tim chứa nhiều nước hơn sụn, xương, mơ liên kết). Nước đóng vai trị quan trọng đối với cơ thể, đó là:
- Tham gia vào việc duy trì khối lượng tuần hồn, qua đó duy trì huyết áp.
- Là dung môi cho mọi chất dinh dưỡng, chuyển hóa, đào thải, vận chuyển các chất
trong cơ thể và trao đổi chúng với ngoại môi .
- Là mơi trường cho mọi phản ứng sinh hóa, đồng thời tham gia vào một số phản ứng
khác (phản ứng thủy phân, oxy hóa, sự ngậm nước của Protein ...)
- Tham gia vào điều hòa thân nhiệt.
- Làm giảm ma sát giữa các màng.
Hàng ngày cơ thể xuất và nhập nước với một lượng tương đương nhau, khoảng 1,6-
3,5 lít trong một ngày tùy theo thời tiết (trung bình là 2,5 lít/ngày). Khi mất cân bằng giữa xuất và nhập nước sẽ gây ra tình trạng bệnh lý mất nước hoặc tích nước.
1.1.2. Vai trò của điện giải
Các chất điện giải trong cơ thể bao gồm Cation (Na+ , K+, Ca++, Mg++...) và Anion (Cl-, HCO3- , HPO4-- ...). Các chất điện giải tham gia vào duy trì hoạt động bình thường của
cơ thể như:
- Quyết định chủ yếu áp lực thẩm thấu của cơ thể, vai trò quan trọng nhất là Na+, K+, Cl-, HPO4--...
- Tham gia vào các hệ đệm trong cơ thể để điều hịa pH nội mơi (tham khảo phần rối loạn cân bằng Acid – Base).
31
Ngoài ra, các chất điện giải cịn có vai trị riêng của nó: Ca+ có vai trị đối với dẫn truyền thần kinh, Cl- có vai trị đối với độ toan da dày...
Các chất điện giải và nước thường được cung cấp quá mức cần thiết của cơ thể, phần
còn thừa sẽ được đào thải qua nước tiểu và phân ra ngoài. Đưa nước nhiều hơn nhu cầu cơ thể để q trình chuyển hóa và đào thải được thuận lợi được nhiều người ủng hộ hơn. Tuy nhiên cũng cần có giới hạn vì có thể dẫn tới ngộ độc nước. Còn lượng muối đưa vào cơ thể cần hạn chế, vì có thể dẫn tới các rối loạn bệnh lý, VD : ăn mặn có thể gây tăng huyết áp.
1.2. Sự phân bố nước và điện giải
Nội môi của cơ thể được chia thành 3 khu vực: Lòng mạch, gian bào và tế bào. Khu
vực lòng mạch và gian bào hợp lại thành khu vực ngoài tế bào. Nước được phân bố ở lòng mạch: 5%, gian bào: 15%, tế bào: 50% tổng lượng nước.
Các chất điện giải có sự khác biệt cơ bản giữa 3 khu vực : - Protein trong lòng mạch và trong tế bào cao hơn gian bào. - Na+ và Cl- ở ngoài tế bào cao hơn trong tế bào.
- K+ và HPO4-- ở trong tế bào cao hơn ngoài tế bào.
Tùy từng loại điện giải trong và ngoài tế bào có sự khác nhau, nhưng tổng các Cation và Anion trong từng khu vực tương đương nhau. Có hiện tượng này là do đặc điểm của các ngăn cách giữa 3 khu vực: Màng tế bào, màng mạch, da niêm mạc.
1.3. Sự trao đổi nước và điện giải giữa các màng ngăn cách
1.3.1. Màng tế bào
Đây là màng ngăn cách giữa tế bào và gian bào. Đặc điểm của màng tế bào là chỉ cho
nước đi qua tự do. Nó duy trì sự chênh lệch của các Ion ở trong tế bào và ngoài tế bào. Khi Na+ đi từ ngoài tế bào vào trong tế bào phải nhờ “Bơm Na-K-ATPase’’ của màng tế bào, và quá trình này cần thiết cung cấp năng lượng là ATP. Đồng thời khi bơm Na+ từ ngồi tế bào thì K+ được kéo từ trong ra ngoài tế bào.
Bình thường áp lực thẩm thấu giữa hai khu vực này ln bằng nhau. Khi có sự chênh
lệch về áp lực thẩm thấu giữa hai khu vực này, nơi nào có áp lực thẩm thấu cao, thì nước sẽ được chuyển về nơi đó, để lập lại cân bằng về áp lực thẩm thấu. Khi màng tế bào bị ngộ độc, hoặc chết thì sự chênh lệch trên sẽ bị giảm hoặc mất, gây nên tình trạng bệnh lý.
1.3.2. Thành mao mạch
Màng mạch ngăn cách giữa khu vực gian bào và lịng mạch. Nó cho phép các phân tử có trọng lượng phân tử < 68.000 Danton và nước qua lại tự do. Các phân tử lớn như Protein (nhưng không tuyệt đối, mà tùy từng nơi có thể cho một số Protein đi qua), vì vậy gian bào vẫn có một lượng nhỏ Protein nhưng thấp hơn nhiều so với huyết tương. Giữa hai khu vực này, các điện giải không chênh lệch nhau nhiều. Nếu có thì chỉ là bù lại chỗ chênh lệch nhau về Protein theo cân bằng Donnan. Các tế bào máu cũng không qua được màng lọc này.
Sự trao đổi nước và điện giải giữa hai khu vực gian bào và lòng mạch là nhờ vai trị
của áp lực thủy tĩnh (có xu hướng đẩy nước từ lịng mạch ra gian bào ) và áp lực keo (có xu hướng kéo nước từ gian bào vào lòng mạch).
32 Ptt: Áp lực thủy tĩnh (mmHg), Pk: Áp lực keo (mmHg)
mao đm mao tm
Ph = 35 mmHg mao mạch Ph = 15 mmHg Pk = 28 mmHg H2O và chất hòa tan Pk = 28 mmHg Pl > 0 Pl < 0
dịch kẽ
Sơ đồ 1.6. Sơ đồ quá trình trao đổi chất ở mao mạch
Bình thường áp lực thủy tĩnh (áp lực máu) giảm dần từ tiểu động mạch đến mao mạch và đến tiểu tĩnh mạch. Trong khi đó áp lực keo (do Protein máu quyết định) không thay đổi trong tồn bộ mạch máu. Do có sự chênh lệch giữa áp lực thủy tĩnh và áp lực keo, nước, các chất điện giải và dinh dưỡng được đẩy từ máu ra gian bào ở phía tiểu động mạch. Đồng thời được nhận lại từ gian bào về máu ở phía tiểu tĩnh mạch với lượng tương đương, trong đó có các sản phẩm chuyển hóa do tế bào thải ra gian bào. Có một phần nhỏ nước là trở về máu theo con đường bạch mạch. Đó chính là chức năng trao đổi chất giữa máu và tổ chức.
Khi màng mạch bị tổn thương, làm tăng tính thấm của thành mạch với Protein, làm
cân bằng trên bị phá vỡ gây, nên các rối loạn bệnh lý (Sưng nề, phù, thũng)
1.3.3. Da và niêm mạc
Đây là màng ngăn cách ngoại môi và cơ thể, sự trao đổi nước và điện giải thơng qua hình thức ăn uống và bài tiết. Trung bình lượng nước trao đổi khoảng 2,5l/ngày, nhưng cũng tùy điều kiện lao động và thời tiết khác nhau (nóng, lạnh). Các chất điện giải vào cơ thể, nếu thừa sẽ được đào thải theo phân và nước tiểu ra ngoài. Tuy nhiên vẫn tiềm ẩn nguy cơ bệnh lý VD: ăn mặn có nguy cơ tăng huyết áp.
1.4. Sự điều hòa khối lượng nước và điện giải
1.4.1. Vai trò của thần kinh cảm giác khát
Khi dịch gian bào trở nên ưu trương (áp lực thẩm thấu tăng ) sẽ kéo nước từ tế bào ra gian bào, làm cho tế bào trở nên ưu trương hơn bình (mất nước tế bào), gây kích thích vào trung tâm khát là nhân bụng giữa (nằm ở vùng dưới đồi) gây ra cảm giác khát. Lúc này cơ thể sẽ có nhu cầu uống nước, lượng nước uống cần đi theo chiều ngược lại (đường tiêu hóa vào máu, ra gian bào, đến tế bào) cho đến khi áp lực thẩm thấu trở về đẳng trương ở các khu vực. Thực tế cho thấy khi ăn nhiều NaCl (tăng áp lực thẩm thấu gian bào và tế bào) gây ra cảm giác khát nước và uống nước đến khi hết khát (lúc này áp lực thẩm thấu trong tế bào trở về bình thường).
Tác nhân kích thích trung tâm khát là tình trạng tăng áp lực thẩm thấu ở dịch gian
bào, bộ phận cảm thụ với áp lực thẩm thấu (nằm ở xoang động mạch cảnh, nhân trên thị gây tang tiết ADH) và khối lượng nước (nằm ở các tĩnh mạch lớn, vách nhĩ phải, kích thích thận gây tăng tiết Aldosteron). Tác dụng của 2 chất này điều hòa nước - điện giải theo cơ chế nội tiết.
33
1.4.2. Vai trò của nội tiết
Các Hormon có vai trị lớn nhất trong duy trì hằng định khối lượng nước và áp lực thẩm thấu là ADH và Aldosteron.
- Hormon ADH: Do thùy sau tuyến yên tiết ra. Nó có tác dụng làm tăng tái hấp thu
nước ở ống lượn xa về máu. Thiếu ADH gây bệnh đái tháo nhạt.
- Hormon Aldosteron: Do vỏ thượng thận tiết ra. Nó cùng với các Corticoit làm tăng
tái hấp thu Na+ ở ống thận, đồng thời tăng bài tiết K+. Aldosteron có vai trị quyết định đến điều hòa lượng Na+ và K+ trong cơ thể, qua đó điều hịa áp lực thẩm thấu.