[Sinh lý Guyton số 29] Sự cô đặc và sự pha loãng nước tiểu; Sự điều hòa áp suất thẩm thấu dịch ngoại bào và nồng độ natri

Đối với các tế bào của cơ thể hoạt động đúng cách, chúng phải được “tắm” trong dịch ngoại bào với nồng độ tương đối ổn định của các chất điện giải và các chất hòa tan khác. Tổng nồng độ của các chất hòa tan trong dịch ngoại bào và cũng chính là áp suất thẩm thấu cũng phải được điều hòa một cách chính xác để ngăn chặn các tế bào khỏi bị teo lại hoặc trương lên. Áp suất thẩm thấu được xác định bởi số lượng của chất hòa tan (chủ yếu natriclorua) chia cho thể tích dịch ngoại bào. Như vậy, đến một mức độ lớn, áp suất thẩm thấu dịch ngoại bào và nồng độ natriclorua được quy định bởi lượng nước ngoại bào. Tổng lượng nước trong cơ thể được kiểm soát bởi (1) lượng dịch vào, được quy định bởi các yếu tố về nhu cầu khát nước, và (2) sự bài tiết nước của thận, được kiểm soát bởi nhiều yếu tố ảnh hưởng từ quá trình lọc cầu thận và sự tái hấp thu ở ống thận.

Trong chương này, chúng ta thảo luận (1) các cơ chế làm cho thận loại bỏ nước dư thừa bằng cách bài xuất nước tiểu pha loãng; (2) các cơ chế làm cho thận giữ nước bằng cách bài xuất nước tiểu cô đặc; (3) các cơ chế feedback của thận kiểm soát nồng độ natri trong dịch ngoại bào và áp suất thẩm thấu; và (4) các cơ chế khát và thèm muối xác định bởi lượng vào của nước và muối, chúng còn giúp kiểm soát thể tích dịch ngoại bào, độ thẩm thấu, và nồng độ natri.

THẬN BÀI XUẤT NƯỚC DƯ THỪA BẰNG CÁCH HÌNH THÀNH NƯỚC TIỂU PHA LOÃNG

Thận bình thường có một khả năng rất lớn để thay đổi tỷ lệ tương đối của các chất tan và nước trong nước tiểu để đáp ứng với những thách thức khác nhau. Khi có dư thừa nước trong cơ thể và độ thẩm thấu dịch cơ thể giảm, thận có thể bài xuất nước tiểu với độ thẩm thấu thấp như 50 mOsm / L, sự cô đặc này chỉ khoảng 1/6 độ thẩm thấu của dịch ngoại bào bình thường. Ngược lại, khi có sự thâm hụt của nước trong cơ thể và độ thẩm thấu dịch ngoại bào cao, thận có thể bài xuất nước tiểu cô đặc cao độ với độ thẩm thấu từ 1200 đến 1400 mOsm/L. Quan trọng không kém, thận có thể đào thải ra một lượng lớn nước tiểu pha loãng hay một lượng nhỏ nước tiểu cô đặc mà không làm thay đổi lớn trong tỷ lệ bài xuất các chất hòa tan như natri và kali. Khả năng này để điều chỉnh sự bài xuất nước độc lập với sự bài xuất chất tan là cần thiết cho sự sống, đặc biệt khi lượng dịch vào bị hạn chế.

HORMONE CHỐNG BÀI NIỆU KIỂM SOÁT SỰ CÔ ĐẶC NƯỚC TIỂU

Cơ thể có một hệ thống feedback mạnh mẽ trong việc điều chỉnh độ thẩm thấu huyết tương và nồng độ natri mà hoạt động bằng cách thay đổi sự bài xuất nước qua thận độc lập với mức độ bài xuất chất tan. Một bộ phận chủ yếu của sự feedback này là hormone chống bài niệu (ADH), còn được gọi là vasopressin.

Khi độ thẩm thấu của các dịch cơ thể tăng trên bình thường (tức là, các chất hoà tan trong các chất dịch cơ thể trở nên quá cô đặc), thùy sau tuyến yên tiết ra nhiều hơn ADH, điều đó làm tăng tính thấm nước của các ống lượn xa và ống góp, như đã thảo luận trong Chương 28. Cơ chế này làm tăng tái hấp thu nước và giảm lượng nước tiểu nhưng không làm thay đổi rõ rệt tỷ lệ bài xuất các chất tan của thận.

Khi có nước dư thừa trong cơ thể và độ thẩm thấu dịch ngoại bào giảm, sự tiết ADH bởi thùy sau tuyến yên giảm đi, do đó làm giảm tính thấm nước của ống lượn xa và ống góp, làm tăng nhiều hơn lượng nước tiểu pha loãng được bài xuất. Như vậy, mức độ bài tiết ADH định rõ, đến một mức độ lớn, cho dù thận bài xuất nước tiểu pha loãng hay cô đặc.

CÁC CƠ CHẾ BÀI XUẤT NƯỚC TIỂU PHA LOÃNG CỦA THẬN

Khi có một sự dư thừa lớn nước trong cơ thể, thận có thể bài xuất ra nhiều như 20 L/ngày của nước tiểu pha loãng, với nồng độ thấp như 50 mOsm/L. Thận thực hiện thành tích ấn tượng này bằng cách tiếp tục tái hấp thu các chất tan trong khi không tái hấp thu một lượng nước lớn trong các phần xa của nephron, kể cả đoạn cuối ống lượn xa và các ống góp.

Hình 29-1 cho thấy các phản ứng gần đúng của thận trong một người sau khi uống 1 lít nước. Lưu ý rằng thể tích nước tiểu tăng lên đến khoảng 6 lần bình thường trong vòng 45 phút sau khi nước đã được uống. Tuy vậy, tổng lượng chất tan bài xuất vẫn còn tương đối không đổi vì nước tiểu được hình thành trở nên loãng và độ thẩm thấu nước tiểu giảm từ 600 xuống còn khoảng 100 mOsm / L. Như vậy, sau khi uống lượng nước dư thừa, thận đưa nước thừa ra khỏi cơ thể nhưng không bài xuất một lượng dư thừa các chất hòa tan.

Khi dịch lọc cầu thận bước đầu hình thành, độ thẩm thấu của nó khoảng gần bằng như của huyết tương (300 mOsm/L). Để bài xuất nước dư thừa, nó cần thiết phải pha loãng dịch lọc khi nó đi dọc theo ống thận. Qúa trình pha loãng này đạt được bằng cách tái hấp thu các chất tan đến một mức độ lớn hơn so với nước, như thể hiện trong hình 29-2, nhưng điều này chỉ xảy ra trong các phân đoạn nhất định của hệ thống ống thận, như mô tả trong các phần tiếp theo.

Áp suất thẩm thấu phần dịch còn lại trong ống lượn gần. Khi dịch chảy qua ống lượn gần, các chất tan và nước được tái hấp thu theo tỷ lệ bằng nhau, vì vậy ít có sự thay đổi trong áp suất thẩm thấu xảy ra; do đó dịch ở ống lượn gần vẫn đồng áp suất thẩm thấu với huyết tương, với áp suất thẩm thấu khoảng 300 mOsm/L. Khi dịch đi xuống nhánh xuống của quai Henle, nước được tái hấp thu bằng cách thẩm thấu và dịch ống thận đạt đến trạng thái cân bằng với dịch kẽ xung quanh của tủy thận, dịch này rất ưu trương-khoảng 2-4 lần áp suất thẩm thấu của dịch lọc cầu thận ban đầu. Vì thế, dịch ống thận trở nên cô đặc hơn khi nó chảy vào tủy thận.

Dịch ống thận được pha loãng ở nhánh lên của quai Henle. Trong phần dưới nhánh lên của quai Henle, đặc biệt là trong đoạn dày, natri, kali, và clorua được say sưa tái hấp thu. Tuy nhiên, phần này của phân đoạn ống thận lại không cho nước thấm qua, ngay cả khi có mặt của một lượng lớn ADH. Do đó, dịch ống thận trở nên pha loãng hơn như dịch chảy lên nhánh lên quai Henle vào đầu gần ống lượn xa, với độ thẩm thấu giảm dần đến khoảng 100 mOsm/L bằng lúc dịch đi vào đoạn đầu ống lượn xa. Vì vậy, bất kể ADH có mặt hoặc vắng mặt, dịch để lại ở đoạn đầu ống lượn xa là nhược trương, với áp suất thẩm thấu chỉ khoảng 1/3 áp suất thẩm thấu của huyết tương.

Dịch trong ống lượn xa và ống góp được pha loãng hơn nữa khi vắng mặt ADH. Khi dịch pha loãng trong đoạn đầu ống lượn xa đi vào đoạn cuối ống lượn xa phức tạp, ống góp vùng vỏ, và ống góp, có sự tái hấp thu thêm vào của natri clorua. Trong khi vắng mặt ADH, phần này của ống thận cũng không thấm nước, và sự tái hấp thu thêm nữa các chất hòa tan làm cho dịch ống thận trở nên thậm chí pha loãng hơn nữa, làm giảm áp suất thẩm thấu thấp như 50 mOsm / L. Thất bại trong việc tái hấp thu nước và tiếp tục tái hấp thu các chất hòa tan đưa đến một khối lượng lớn nước tiểu pha loãng.

Nói tóm lại, cơ chế hình thành nước tiểu pha loãng là tiếp tục tái hấp thu các chất tan từ các phân đoạn xa của hệ thống ống thận trong khi không tái hấp thu lại nước. Khi thận khỏe mạnh, dịch để lại ở nhánh lên của quai Henle và đoạn đầu ống lượn xa luôn luôn được pha loãng, không phụ thuộc vào nồng độ ADH. Trong sự vắng mặt của ADH, nước tiểu được pha loãng hơn nữa trong đoạn cuối ống lượn xa và ống góp và một khối lượng lớn nước tiểu pha loãng được bài xuất.

THẬN GIỮ NƯỚC BẰNG CÁCH BÀI XUẤT NƯỚC TIỂU CÔ ĐẶC

Khả năng của thận để tạo thành nước tiểu cô đặc hơn so với huyết tương là cần thiết cho sự sống còn của các động vật có vú sống trên đất liền, kể cả con người. Nước liên tục bị mất khỏi cơ thể thông qua các con đường khác nhau, bao gồm phổi bằng bốc hơi nước trong khí thở ra, bộ máy tiêu hóa bằng đường phân, da qua bay hơi và mồ hôi, và thận thông qua bài xuất nước tiểu. Dịch vào là cần thiết để phù hợp với sự mất nước này, nhưng khả năng của thận để tạo thành một khối lượng nhỏ nước tiểu cô đặc làm giảm đến mức tối thiểu lượng dịch vào là cần thiết để duy trì cân bằng nội môi, một chức năng đặc biệt quan trọng khi nước được cung cấp thiếu.

Khi có tình trạng thiếu nước trong cơ thể, thận tạo thành nước tiểu cô đặc bằng cách tiếp tục bài xuất các chất tan trong khi tăng sự tái hấp thu nước và giảm khối lượng nước tiểu được hình thành. Thận của người có thể sản xuất nồng độ nước tiểu tối đa từ 1200-1400 mOsm/L, gấp 4-5 lần so với áp suất thẩm thấu của huyết tương.

Một số động vật sa mạc, như loài chuột túi Úc, có thể cô đặc nước tiểu cao như 10.000 mOsm/L. Khả năng này cho phép chuột tồn tại trong sa mạc thiếu nước uống; nước đủ có thể thu được thông qua các thực phẩm ăn vào và nước sản xuất trong cơ thể bằng sự chuyển hóa thức ăn. Các động vật thích nghi với môi trường nước ngọt thường có khả năng cô đặc nước tiểu tối thiểu. Ví dụ, hải ly có thể cô đặc nước tiểu chỉ khoảng 500 mOsm/L.

THỂ TÍCH NƯỚC TIỂU BẮT BUỘC

Khả năng cô đặc tối đa của thận bắt buộc phải có bao nhiêu khối lượng nước tiểu phải được thải ra mỗi ngày khỏi cơ thể của các sản phẩm chất thải chuyển hóa và ion từ thức ăn. Một người bình thường 70 kg phải bài xuất khoảng 600 milliosmoles chất tan mỗi ngày. Nếu khả năng cô đặc nước tiểu tối đa là 1200 mOsm/L, thì lượng nước tiểu tối thiểu phải được đào thải, được gọi là thể tích nước tiểu bắt buộc, có thể được tính bằng

Thể tích nước tiểu mất đi tối thiểu này góp phần loại nước, cùng với mất nước qua da, đường hô hấp và đường tiêu hóa, khi nước không có sẵn để uống.

Khả năng hạn chế của thận ở người để cô đặc nước tiểu chỉ khoảng 1200 mOsm/L giải thích lý do tại sao mất nước nghiêm trọng xảy ra nếu cố uống nước biển. Nồng độ natri clorua trong các đại dương trung bình khoảng 3,0-3,5%, với áp suất thẩm thấu khoảng giữa 1000 và 1200 mOsm/L. Uống 1 lít nước biển với nồng độ 1200 mOsm/L sẽ cung cấp tổng cộng lượng natri clorua vào là 1200 milliosmoles. Nếu khả năng cô đặc nước tiểu tối đa là 1200 mOsm/L, thì số lượng thể tích nước tiểu cần thiết để bài xuất 1200 miliosmoles sẽ là 1200 milliosmoles chia cho 1200 mOsm/L, hay chính là 1,0 lít

Vậy tại sao sau khi uống nước biển gây nên mất nước? Câu trả lời là thận cũng phải bài xuất các chất hòa tan khác, đặc biệt là urê, đóng góp khoảng 600 mOsm L khi nước tiểu được cô đặc tối đa. Do đó, nồng độ tối đa của natri clorua có thể được bài xuất bởi thận là khoảng 600 mOsm/L. Như vậy, đối với mỗi lít nước biển uống vào, 1,5 lít thể tích nước tiểu sẽ cần thiết phải ra khỏi cơ thể với 1200 milliosmoles của natri clorua đưa vào, thêm nữa là 600 milliosmoles các chất hòa tan khác như urê. Điều này sẽ dẫn đến lượng dịch mất đi thực là 0,5 lít cho mỗi lít nước biển uống vào, giải thích sự mất nước nhanh chóng này xảy ra ở những nạn nhân uống nước biển trong nạn đắm tàu. Tuy nhiên, vật nuôi của một nạn nhân đắm tàu là chuột túi Úc có thể uống mà không có vấn đề tất cả nước biển nó muốn.

TRỌNG LƯỢNG RIÊNG NƯỚC TIỂU

Trọng lượng riêng nước tiểu thường được sử dụng trong các cơ sở y tế để cung cấp một ước tính nhanh chóng về nồng độ chất tan trong nước tiểu. Nước tiểu càng cô đặc, trọng lượng riêng nước tiểu càng cao. Trong hầu hết các trường hợp, trọng lượng riêng nước tiểu tăng tuyến tính với sự gia tăng áp suất thẩm thấu nước tiểu (Hình 29-3). Tỉ trọng riêng nước tiểu , tuy nhiên, được đo bằng trọng lượng của các chất tan trong một khối lượng nhất định nước tiểu và do đó được xác định bởi số lượng và kích thước của các phân tử chất tan. Ngược lại, độ thẩm thấu chỉ được xác định bởi số lượng của các phân tử chất tan trong một khối lượng nhất định.

Trọng lượng riêng nước tiểu thường được biểu diễn bằng gam/ml, và đối với người, thường dao động từ 1,002 đến 1,028 g/ml, tăng 0.001 cho mỗi 35-40 mOsmol/L khi tăng áp suất thẩm thấu nước tiểu. Mối quan hệ giữa trọng lượng riêng và độ thẩm thấu thay đổi khi có một lượng đáng kể các đại phân tử trong nước tiểu, chẳng hạn như glucose, phương pháp cũ trong chẩn đoán xác định, hay một số thuốc kháng sinh. Trong những trường hợp này, sự đo lường trọng lượng riêng nước tiểu có thể làm hiểu sai về nồng độ nước tiểu cao mặc dù áp suất thẩm thấu nước tiểu bình thường.

Que thử dipstick có thể dùng được để đo gần đúng trọng lượng riêng nước tiểu, nhưng hầu hết các phòng thí nghiệm đo trọng lượng riêng với một máy đo khúc xạ.

YÊU CẦU CHO BÀI XUẤT NƯỚC TIỂU CÔ ĐẶC—NỒNG ĐỘ ADH CAO VÀ VÙNG TỦY THẬN ƯU TRƯƠNG

Các yêu cầu cơ bản để hình thành nước tiểu cô đặc là (1) một nồng độ cao ADH, làm tăng tính thấm nước của các ống lượn xa và ống góp, do đó cho phép các phân đoạn ống thận này say sưa tái hấp thu nước, và (2) một áp suất thẩm thấu cao của dịch kẽ tủy thận, điều đó cung cấp gradient thẩm thấu cần thiết cho việc tái hấp thu nước xảy ra khi có mặt của nồng độ cao ADH.

Các ống góp xung quanh kẽ tủy thận thường có áp suất thẩm thấu cao, vì vậy khi nồng độ ADH cao, nước di chuyển qua màng tế bào ống thận bằng cách thẩm thấu vào kẽ thận; từ đó nó được mang đi bởi “vasa recta” trở lại vào máu. Như vậy, khả năng cô đặc nước tiểu được giới hạn bởi nồng độ ADH và bởi mức độ áp suất thẩm thấu cao của tủy thận. Chúng ta thảo luận về các yếu tố kiểm soát sự bài tiết ADH sau, nhưng bây giờ, quá trình gì mà khiến dịch kẽ tủy thận trở nên ưu trương? Quá trình này liên quan đến các hoạt động của cơ chế nhân ngược dòng.

Cơ chế nhân ngược dòng phụ thuộc vào sự bố trí giải phẫu đặc biệt của quai Henle và “vasa recta”, các mao mạch chuyên dụng “peritubular” của tủy thận. Ở người, khoảng 25% các nephron là các “nephron juxtamedullary”, với quai Henle và vasa recta đi sâu vào tủy thận trước khi trở về vỏ thận. Một số quai Henle nhúng tất cả các chóp vào nhú thận để nhô vào từ tủy vào bể thận. Song song với quai Henle là vasa recta, nó cũng cuộn lại vào trong tủy thận trước khi trở về vỏ thận. Và cuối cùng, các ống góp mang nước tiểu qua vùng tủy thận ưu trương trước khi nó được bài xuất, cũng đóng một vai trò quan trọng trong cơ chế nhân ngược dòng.

CƠ CHẾ NHÂN NGƯỢC DÒNG ĐEM LẠI VÙNG KẼ TỦY THẬN ƯU TRƯƠNG

Áp suất thẩm thấu của dịch kẽ trong gần như tất cả các bộ phận của cơ thể là khoảng 300 mOsm/L, nó tương tự như áp suất thẩm thấu huyết tương. (Như đã thảo luận trong chương 25, các hoạt động thẩm thấu đúng đắn, được coi như là sự hút giữa các phân tử, khoảng 282 mOsm / L.) Áp suất thẩm thấu của dịch kẽ trong vùng tủy thận là rất cao và có thể tăng dần lên khoảng 1200-1400 mOsm/L ở vùng đỉnh bể thận của tủy thận. Điều này có nghĩa là vùng kẽ tủy thận đã tích lũy các chất tan lớn đến dư thừa so với nước. Một khi nồng độ chất tan cao trong tủy thận đạt được, nó được duy trì bởi tính cân bằng giữa sự vào và thoát ra của các chất tan và nước trong tủy thận.

Các yếu tố chính góp phần vào sự gia tăng nồng độ chất tan vào tủy thận như sau:

1. Vận chuyển tích cực của các ion natri và đồng vận chuyển kali, clorua, và các ion khác ra khỏi phần dày của đoạn dưới nhánh lên quai Henle vào kẽ tủy thận
2. Vận chuyển tích cực của các ion từ các ống góp vào kẽ tủy thận
3. Tạo điều kiện khuếch tán urê từ các ống góp vùng tủy trong vào kẽ tủy thận
4. Khuếch tán chỉ một lượng nhỏ nước từ các ống thận vùng tủy vào kẽ tủy thận— ít hơn so với sự tái hấp thu các chất hòa tan vào kẽ tủy thận

NHỮNG ĐẶC ĐIỂM ĐẶC BIỆT CỦA QUAI HENLE DẪN ĐẾN CÁC CHẤT TAN BỊ GIỮ LẠI TRONG TỦY THẬN

Các đặc tính vận chuyển của quai Henle được tóm tắt trong Bảng 29-1, cùng với các thuộc tính của các ống lượn gần, ống lượn xa, ống góp vùng vỏ và các ống góp vùng tủy trong.

Một lý do chính để áp suất thẩm thấu vùng tủy thận cao là sự vận chuyển tích cực của natri và đồng vận chuyển kali, clorua, và các ion khác từ phần dày nhánh lên quai Henle vào tủy kẽ. Sự bơm này có khả năng thiết lập về nồng độ gradient 200-milliosmole giữa bên trong ống thận và dịch kẽ. Bởi vì phần dày đầu dưới nhánh lên quai Henle hầu như không thấm nước, các chất hoà tan được bơm ra ngoài, không theo sau được bởi dòng thẩm thấu của nước vào tủy kẽ. Như vậy, sự vận chuyển tích cực của natri và các ion khác ra khỏi phần dày nhánh lên thêm các chất tan trong nước dư thừa vào vùng kẽ tủy thận. Có một số sự tái hấp thu thụ động của natri clorua từ phần mỏng đầu dưới nhánh lên quai Henle, nó cũng không thấm nước, thêm hơn nữa là nồng độ chất tan cao của vùng kẽ tủy thận.

Ở đầu dưới nhánh xuống quai Henle, trái ngược với đầu dưới nhánh lên, lại rất thấm nước, và áp suất thẩm thấu dịch ống thận nhanh chóng trở nên bằng áp suất thẩm thấu vùng tủy thận. Do đó, nước khuếch tán ra ngoài đầu dưới nhánh xuống quai Henle vào kẽ tủy và áp suất thẩm thấu dịch ống thận dần dần tăng lên khi nó chảy về phía chóp quai Henle.

Các bước liên quan dẫn đến vùng kẽ tủy thận ưu trương. Tuân theo những đặc điểm trên của quai Henle trong tâm trí, bây giờ chúng ta hãy thảo luận làm như thế nào mà tủy thận trở nên ưu trương. Đầu tiên, giả sử rằng quai Henle được lấp đầy dịch với nồng độ 300 mOsm/L, giống như khi rời khỏi ống lượn gần (Hình 29-4, bước 1). Tiếp theo, hoạt động các bơm ion ở phần dày đầu dưới nhánh lên quai Henle làm giảm nồng độ bên trong ống thận và làm tăng nồng độ vùng tủy kẽ; bơm này thiết lập một nồng độ gradient 200 mOsm/L giữa dịch ở ống thận và dịch vùng tủy kẽ (bước 2). Giới hạn của gradient là khoảng 200 mOsm/L bởi vì “paracellular” sự khuếch tán của các ion trở lại vào ống thận cuối cùng cân bằng với vận chuyển các ion ra khỏi lòng ống khi nồng độ gradient 200 mOsm/L đạt được.

Bước 3 là dịch ống thận trong đầu dưới nhánh xuống quai Henle và dịch kẽ nhanh chóng đạt được trạng thái cân bằng thẩm thấu do thẩm thấu của nước ra khỏi đầu dưới nhánh xuống. Áp suất thẩm thấu dịch kẽ được duy trì ở mức 400 mOsm/L do tiếp tục vận chuyển các ion ra khỏi phần dày nhánh lên quai Henle. Như vậy, chính bản thân nó, sự vận chuyển tích cực của natri clorua ra khỏi phần dày đầu dưới nhánh lên có khả năng thiết lập một nồng độ gradient chỉ khoảng 200-mOsm/L, điều đó ít hơn nhiều so với đạt được bởi hệ thống nhân ngược dòng.

Bước 4 là có dòng chảy của dịch thêm vào quai Henle từ ống lượn gần, làm cho dịch ưu trương trước đó được hình thành trong đầu dưới nhánh xuống chảy vào đầu dưới nhánh lên. Một khi dịch này nằm ở đầu dưới nhánh lên, các ion vừa bổ sung được bơm vào tủy kẽ, với nước còn lại trong dịch ống thận, cho đến khi áp suất thẩm thấu gradient 200 mOsm/L được thành lập, và áp suất thẩm thấu dịch kẽ tăng đến 500 mOsm/L (bước 5). Sau đó, một lần nữa, dịch trong đầu dưới nhánh xuống đạt được trạng thái cân bằng với dịch kẽ vùng tủy thận ưu trương (bước 6), và như dịch ống thận ưu trương từ đầu dưới nhánh xuống quai Henle chảy vào đầu dưới nhánh lên, chất tan vẫn liên tục được bơm ra khỏi ống thận và gửi vào tủy kẽ.

Các bước này được lặp đi lặp lại, với hiệu quả thực của việc thêm ngày càng nhiều chất tan đến vùng tủy thận khi dư thừa nước; với đủ thời gian, quá trình này dần dần giữ lại các chất tan trong tủy thận và làm tăng lên nhiều lần với nồng độ gradient được thiết lập bởi hoạt động bơm các ion ra khỏi phần dày nhánh lên quai Henle, cuối cùng nâng cao áp suất thẩm thấu dịch kẽ tới 1200-1400 mOs /L, như thể hiện trong bước 7.

Như vậy, sự tái hấp thu lặp đi lặp lại của natri clorua bởi phần dày nhánh lên quai Henle và tiếp tục dòng chảy vào của natri clorua mới từ ống lượn gần vào quai Henle được gọi là cơ chế nhân ngược dòng. Natri clorua được tái hấp thu từ nhánh lên quai Henle tiếp tục thêm vào natri clorua mới đến, do đó “làm nhân lên” nồng độ của nó trong tủy kẽ.

VAI TRÒ CỦA ỐNG LƯỢN XA VÀ ỐNG GÓP TRONG BÀI XUẤT NƯỚC TIỂU CÔ ĐẶC

Khi dịch ống thận rời khỏi quai Henle và chảy vào phần xoắn ống lượn xa trong vỏ thận, dịch được pha loãng, với độ thẩm thấu chỉ khoảng 100 mOsm/L (Hình 29-5). Đoạn đầu ống lượn xa pha loãng hơn nữa dịch ống thận vì phân khúc này, giống như nhánh lên quai Henle, tích cực vận chuyển natri clorua ra khỏi ống lượn nhưng tương đối không thấm nước.

Như dịch chảy vào ống góp ở vỏ thận, lượng nước tái hấp thu phụ thuộc chặt chẽ vào nồng độ ADH trong huyết tương. Khi vắng mặt ADH, phân khúc này gần như là không thấm nước và không tái hấp thu nước nhưng vẫn tiếp tục tái hấp thu các chất tan và pha loãng hơn nữa nước tiểu.

Khi có nồng độ cao ADH, các ống góp ở vỏ thận trở nên có tính thấm nước cao, nên một lượng lớn nước khi đó được tái hấp thu từ ống lượn vào vùng kẽ vỏ thận, nơi nó được cuốn đi bởi các mao mạch ở trước ống thận một cách nhanh chóng. Thực tế là một lượng lớn nước này được tái hấp thu vào vỏ thận, thay vì vào tủy thận, giúp bảo tồn áp suất thẩm thấu cao của dịch vùng tủy kẽ.

Khi dịch ống thận chảy dọc theo ống góp vùng tủy thận, có thêm sự tái hấp thu nước từ dịch ống thận vào khoảng kẽ, nhưng tổng lượng nước là tương đối nhỏ so với lượng được thêm vào khoảng kẽ vùng vỏ. Nước tái hấp thu được mang đi bởi “vasa recta” vào máu tĩnh mạch. Khi mức ADH cao có mặt, các ống góp trở nên thấm nước, vì vậy dịch ở phần cuối của các ống góp về cơ bản giống áp suất thẩm thấu như ở dịch kẽ của tủy thận-khoảng 1200 mOsm /L (xem hình 29-4). Như vậy, bằng cách tái hấp thu càng nhiều nước có thể, thận tạo ra nước tiểu đậm đặc, bài xuất một lượng bình thường các chất tan trong nước tiểu trong khi đưa thêm nước trở lại dịch ngoại bào và bù đắp cho sự thiếu hụt nước trong cơ thể.

URÊ GÓP PHẦN TẠO KHOẢNG KẼ TỦY THẬN ƯU TRƯƠNG VÀ HÌNH THÀNH NƯỚC TIỂU CÔ ĐẶC

Như vậy cho đến nay, chúng ta đã chỉ xem xét sự đóng góp của natri clorua vào khoảng kẽ tủy thận ưu trương. Tuy nhiên, urê cũng đóng góp khoảng 40-50% của độ thẩm thấu (500-600 mOsm/L) của khoảng kẽ tủy thận khi thận hình thành nước tiểu cô đặc tối đa. Không giống như natri clorua, urê được tái hấp thu thụ động từ ống thận. Khi có sự thiếu hụt nước và nồng độ ADH trong máu cao, một lượng lớn urê được tái hấp thu thụ động từ các ống góp vùng tủy trong vào khoảng kẽ.

Cơ chế cho sự tái hấp thu của urê vào tủy thận là như sau: Khi nước chảy lên nhánh lên quai Henle và đi vào các ống lượn xa và ống góp vùng vỏ, một ít urê được tái hấp thu bởi vì ở các phân đoạn này không thấm urê (xem Bảng 29-1). Khi có mặt nồng độ cao của ADH, nước được tái hấp thu nhanh chóng từ ống góp vùng vỏ và nồng độ urê tăng nhanh chóng vì urê rất không thấm qua ở đoạn này của ống thận.

Khi dịch ống thận chảy vào các ống góp vùng tủy trong, sự tái hấp thu nước nhiều hơn vẫn diễn ra, khiến cho nồng độ urê cao hơn trong dịch. Nồng độ cao này của urê trong dịch ống thận của ống góp vùng tủy trong làm cho urê khuếch tán ra khỏi ống thận đi vào dịch kẽ thận. Sự khuếch tán này được tạo điều kiện rất thuận lợi bởi những chất chuyên vận chuyển urê, là UT-A1và UT-A3. Những chất vận chuyển urê này được kích hoạt bởi ADH, tăng vận chuyển urê ra khỏi ống góp vùng tủy trong nhiều hơn khi nồng độ ADH được nâng cao. Sự di chuyển đồng thời của nước và urê ra khỏi các ống góp vùng tủy trong duy trì nồng độ cao của urê trong dịch ống thận và, cuối cùng trong nước tiểu, mặc dù urê đã được tái hấp thu.

Vai trò cơ bản của urê trong việc đóng góp vào khả năng cô đặc nước tiểu được chứng minh bằng thực tế rằng người ăn một chế độ ăn giàu protein, sản lượng lớn urê như một sản phẩm “chất thải” có chứa nitơ, có thể cô đặc nước tiểu của họ tốt hơn nhiều so với những người mà lượng protein đưa vào và sự sản xuất urê thấp. Suy dinh dưỡng có liên quan với nồng độ urê thấp trong vùng tủy kẽ và sự suy giảm đáng kể của khả năng cô đặc nước tiểu.

Sự tuần hoàn lại của urê từ ống góp tới quai Henle góp phần tạo vùng tủy thận ưu trương. Một người khỏe mạnh thường đào thải khoảng 20 đến 50 % sự tải lọc urê. Nhìn chung, tỷ lệ bài xuất urê được xác định chủ yếu bởi (1) nồng độ urê trong huyết tương, (2) mức lọc cầu thận (GFR), và (3) sự tái hấp thu urê ở ống thận. Ở những bệnh nhân có bệnh thận – những người mà có sự suy giảm lớn GFR, nồng độ urê trong huyết tương tăng rõ rệt, sự tải lọc urê quay trở lại và tỷ lệ bài xuất urê tới mức bình thường (tương đương với tỷ lệ sản xuất urê), mặc dù GFR giảm.

Trong ống lượn gần, 40-50% của sự lọc urê được tái hấp thu, nhưng ngay cả như vậy, nồng độ urê trong dịch ống thận vẫn tăng vì urê gần như không thấm được như nước. Nồng độ urê tiếp tục tăng lên khi dịch ống thận chảy vào đoạn mỏng của quai Henle, một phần do sự tái hấp thu nước ra khỏi nhánh xuống quai Henle mà còn bởi vì sự bài tiết urê vào đoạn mỏng quai Henle từ tủy kẽ (Hình 29-6). Sự bài tiết thụ động urê vào đoạn mỏng quai Henle được tạo điều kiện thuận lợi do chất vận chuyển urê UT-A2.

Phần dày đầu dưới quai Henle, ống lượn xa, và ống góp vùng vỏ-tất cả đều tương đối không thấm urê, và rất ít urê tái hấp thu xảy ra trong các phân đoạn ống thận này. Khi thận hình thành nước tiểu cô đặc và mức ADH cao có mặt, sự tái hấp thu nước từ ống lượn xa và ống góp vùng vỏ làm tăng hơn nữa nồng độ urê trong dịch ống thận. Khi urê này chảy vào ống góp vùng tủy trong, nồng độ cao trong dịch ống thận của urê và các chất vận chuyển urê UT-A1 và UT-A3 làm cho urê khuếch tán vào tủy kẽ. Một phần urê vừa phải di chuyển vào tủy kẽ cuối cùng khuếch tán vào phần mỏng quai Henle và sau đó đi lên trên qua nhánh lên quai Henle, ống lượn xa, ống góp vùng vỏ, và trở xuống vào ống góp vùng tủy lần nữa. Trong cách này, urê có thể tái tuần hoàn thông qua các đoạn cuối cùng của hệ thống ống thận nhiều lần trước khi nó được bài xuất. Mỗi lần đi xung quanh vòng tuần hoàn góp phần làm nồng độ urê cao hơn

Sự tái tuần hoàn urê này cung cấp một cơ chế bổ sung cho hình thành một vùng tủy thận ưu trương. Bởi vì urê là một trong những sản phẩm chất thải phong phú nhất phải được đào thải bởi thận, cơ chế này để tập trung urê trước khi nó được bài xuất là cần thiết để tiết kiệm dịch cơ thể khi nước được cung cấp thiếu.

Khi có sự dư thừa nước trong cơ thể, tốc độ dòng nước tiểu thường tăng lên và do đó nồng độ của urê trong các ống góp vùng tủy trong bị giảm xuống, gây ra sự khuếch tán urê ít hơn vào khoảng kẽ tủy thận. Nồng độ ADH cũng giảm xuống khi có sự dư thừa nước trong cơ thể và sự giảm này, lần lượt, làm giảm tính thấm của cả nước và urê ở các ống góp vùng tủy trong, và lượng urê nhiều hơn được bài xuất ra nước tiểu.

SỰ TRAO ĐỔI NGƯỢC DÒNG TRONG CÁC “RECTA VASA” DUY TRÌ SỰ ƯU TRƯƠNG CỦA TỦY THẬN

Dòng máu chảy phải được cung cấp đến vùng tủy thận để cung cấp các nhu cầu trao đổi chất cơ bản của các tế bào trong phần này của thận.

Nếu không có một hệ thống dòng máu tủy thận đặc biệt, các chất hoà tan được bơm vào vùng tủy thận bởi hệ thống nhân ngược dòng sẽ bị hao mòn nhanh chóng.

Hai tính năng đặc biệt của dòng máu trong tủy thận đóng góp vào việc duy trì nồng độ cao của chất tan:

1. Dòng máu chảy trong tủy thận chậm, chiếm ít hơn 5% tổng lưu lượng máu thận. Dòng máu chảy chậm chạp này là đủ để cung cấp cho các nhu cầu trao đổi chất cơ bản của các mô mà còn giúp giảm đến mức tối thiểu mất chất tan từ vùng kẽ tủy thận.
2. “Recta vasa” đáp ứng như sự trao đổi ngược dòng, giảm đến mức tối thiểu sự rửa trôi các chất hòa tan từ vùng tủy kẽ.

Cơ chế trao đổi ngược dòng hoạt động như sau (Hình 29-7): Máu đi vào và rời khỏi tủy thận bằng cách của recta vasa tại ranh giới của vỏ và tủy thận. Các recta vasa, giống như các mao mạch khác, có tính thấm cao với các chất tan trong máu, trừ các protein huyết tương. Khi máu đi vào vùng tủy thận về phía nhú, nó dần dần trở nên cô đặc hơn, một phần do chất tan đi vào từ vùng kẽ và một phần là do sự mất nước vào vùng kẽ. Cho đến khi máu đạt đến được những vùng chóp của các “vasa recta”, nó có nồng độ khoảng 1200 mOsm/L, tương tự như nồng độ trong vùng kẽ tủy. Khi máu đi lên trở lại về phía vỏ thận, nó dần dần trở nên ít cô đặc hơn bởi các chất tan khuếch tán trở lại vào vùng kẽ tủy và nước di chuyển vào các “recta vasa”.

Mặc dù một lượng lớn dịch và chất tan được trao đổi từ bên này sang bên kia các “recta vasa”,thì vẫn có ít sự pha loãng thực của nồng độ dịch kẽ ở mỗi cấp của tủy thận bởi các mao mạch “recta vasa” hình chữ U, chúng hoạt động như sự trao đổi ngược dòng. Như vậy, các “recta vasa” không tạo nên vùng tủy thận ưu trương, nhưng chúng ngăn chặn nó khỏi bị hao mòn.

Cấu trúc hình chữ U của các mạch làm giảm đến mức tối thiểu sự mất chất tan từ khoảng kẽ nhưng không ngăn cản được dòng chảy lớn của dịch và các chất hoà tan vào máu nhờ các áp suất thẩm thấu keo và thủy tĩnh thông thường mà ủng hộ sự tái hấp thu trong các mao mạch này. Trong các điều kiện trạng thái ổn định, các “recta vasa” mang đi hết chỉ những chất tan và nước như được hấp thu từ các ống tủy thận, và nồng độ cao các chất hòa tan được thành lập bởi cơ chế ngược dòng được duy trì.

Gia tăng dòng máu tủy thận làm giảm khả năng cô đặc nước tiểu. Một số thuốc giãn mạch nào đó có thể làm tăng rõ rệt lưu lượng máu tủy thận, do đó “rửa trôi ra” một số các chất hoà tan từ tủy thận và làm giảm khả năng cô đặc nước tiểu tối đa. Sự gia tăng lớn áp lực động mạch cũng có thể làm tăng dòng máu chảy của tủy thận đến một phạm vi lớn hơn trong các vùng khác của thận và có xu hướng rửa ra khoảng kẽ ưu trương, do đó làm giảm khả năng cô đặc nước tiểu. Như đã thảo luận trước đó, khả năng cô đặc tối đa của thận được xác định không chỉ bởi nồng độ ADH mà còn bởi áp suất thẩm thấu của dịch kẽ tủy thận. Ngay cả với nồng độ tối đa của ADH, khả năng cô đặc nước tiểu sẽ bị giảm nếu lưu lượng máu tủy thận tăng lên đủ để làm giảm sự ưu trương trong tủy thận.

TÓM TẮT VỀ CƠ CHẾ CÔ ĐẶC NƯỚC TIỂU VÀ NHỮNG THAY ĐỔI TRONG THẨM THẤU Ở NHỮNG PHÂN ĐOẠN KHÁC NHAU CỦA ỐNG THẬN

Những thay đổi trong thẩm thấu và thể tích của dịch ống thận khi nó đi qua các phần khác nhau của nephron thể hiện trong hình 29-8.

Ống lượn gần. Khoảng 65% các chất điện phân đã lọc được tái hấp thu ở ống lượn gần. Tuy vậy, các màng thuộc ống lượn gần có tính thấm cao với nước, do đó bất cứ khi nào các chất tan được tái hấp thu, nước cũng khuếch tán qua màng ống thận bằng cách thẩm thấu. Sự khuếch tán của nước từ bên này sang bên kia biểu mô ống lượn gần được hỗ trợ bởi các kênh nước aquaporin 1 (AQP-1). Vì thế, nồng độ thẩm thấu của dịch còn lại vẫn khoảng như dịch lọc cầu thận-300 mOsm/L.

Nhánh xuống quai Henle. Khi dịch chảy xuống nhánh xuống quai Henle, nước được tái hấp thu vào tủy thận. Đầu dưới nhánh xuống cũng chứa AQP-1 và có tính thấm cao với nước nhưng ít nhiều cũng có tính thấm với natri clorua và urê. Do đó, độ thẩm thấu của dịch chảy qua nhánh xuống dần dần tăng lên cho đến khi nó gần như tương đương với phần xung quanh dịch kẽ, nó khoảng 1200 mOsm/L khi nồng độ ADH trong máu cao.

Khi nước tiểu pha loãng đã được hình thành, như là kết quả của nồng độ ADH thấp, nồng độ thẩm thấu ở kẽ tủy ít hơn 1200 mOsm/L; do đó, sự thẩm thấu dịch ống thận ở nhánh xuống cũng trở nên ít cô đặc hơn. Sự giảm cô đặc này do một phần trong thực tế là urê ít được tái hấp thu vào tủy kẽ từ các ống góp khi nồng độ ADH thấp và thận hình thành một khối lượng lớn nước tiểu pha loãng.

Phần mỏng nhánh lên quai Henle. Đầu dưới phần mỏng nhánh lên về cơ bản không thấm nước nhưng có tái hấp thu một số natri clorua. Do nồng độ natri clorua cao trong dịch ống thận như là kết quả của việc loại bỏ nước từ nhánh xuống quai Henle, có một số sự khuếch tán thụ động của natri clorua từ đầu dưới phần mỏng nhánh lên vào kẽ tủy. Như vậy, dịch ống thận trở nên loãng hơn bởi natri clorua khuếch tán ra khỏi ống thận và nước vẫn còn trong ống thận.

Một số urê tái hấp thu vào kẽ tủy từ các ống góp cũng khuếch tán vào đầu dưới nhánh lên, do đó đưa urê trở lại vào hệ thống ống thận và giúp ngăn ngừa sự rửa trôi của nó từ tủy thận. Sự tái chế urê này là một cơ chế thêm vào góp phần tạo nên vùng tủy thận ưu trương.

Phần dày nhánh lên quai Henle. Phần dày của nhánh lên quai Henle cũng gần như không thấm nước, nhưng một lượng lớn natri, clorua, kali, và các ion khác được vận chuyển tích cực từ ống thận vào kẽ tủy. Do đó, dịch trong đầu dưới phần dày nhánh lên quai Henle trở nên rất loãng, giảm đến một nồng độ khoảng 100 mOsm/L.

Phần đầu ống lượn xa. Phần đầu ống lượn xa có đặc tính tương tự như phần dày nhánh lên quai Henle, nên sự pha loãng thêm nữa dịch ống thận về khoảng 50 mOsm/L xảy ra như là các chất tan được tái hấp thu trong khi nước vẫn còn trong ống thận.

Phần cuối ống lượn xa và các ống góp vùng vỏ. Trong phần cuối ống lượn xa và các ống góp vùng vỏ, áp suất thẩm thấu của dịch phụ thuộc vào nồng độ ADH. Với nồng độ cao ADH, các ống thận này có tính thấm cao với nước và một lượng đáng kể nước được tái hấp thu. Urê, mặc dù, không thấm qua phần này của nephron, dẫn đến làm tăng nồng độ urê giống như nước được tái hấp thu. Quá trình này cho phép hầu hết urê phân phát cho ống lượn xa và ống góp để đi vào các ống góp vùng tủy trong, từ đó nó cuối cùng được tái hấp thu hoặc được bài tiết trong nước tiểu. Trong sự vắng mặt của ADH, có ít nước được tái hấp thu ở phần cuối ống lượn xa và ống góp vùng vỏ; do đó, độ thẩm thấu sẽ giảm hơn nữa vì tiếp tục sự tái hấp thu tích cực của các ion từ các phân đoạn này.

Các ống góp vùng tủy trong. Nồng độ của dịch trong các ống góp vùng tủy trong cũng phụ thuộc vào (1) ADH và (2) độ thẩm thấu xung quanh vùng tủy kẽ được thành lập bởi cơ chế ngược dòng. Trong sự hiện diện của một lượng lớn ADH, các ống góp này có tính thấm cao với nước, và nước khuếch tán từ ống thận vào dịch kẽ cho đến khi cân bằng thẩm thấu đạt được, với dịch ống thận về nồng độ tương tự như vùng kẽ tủy thận (1200-1400 mOsm/L). Như vậy, một khối lượng nhỏ nước tiểu cô đặc được sản xuất khi nồng độ ADH cao. Bởi vì sự tái hấp thu nước làm tăng nồng độ urê trong dịch ống thận và bởi vì các ống góp vùng tủy trong có “người”vận chuyển urê riêng, điều đó tạo thuận lợi lớn cho sự khuếch tán, nồng độ cao urê trong các ống góp khuếch tán ra khỏi ống thận lumen vào kẽ tủy. Sự tái hấp thu này của urê vào trong tủy thận góp phần tạo nên nồng độ ưu trương của vùng kẽ tủy vàkhả năng cô đặc cao của thận.

Một số điểm quan trọng được xét đến có thể không rõ ràng từ cuộc thảo luận này. Thứ nhất, mặc dù natri clorua là một trong những chất hoà tan chủ yếu góp phần tạo nên vùng tủy kẽ ưu trương, thận có thể, khi cần thiết, thải ra nước tiểu cô đặc cao có chứa ít natri clorua. Nồng độ ưu trương của nước tiểu trong những trường hợp này là do nồng độ cao của các chất hòa tan khác, đặc biệt là các sản phẩm chất thải như urê. Một điều kiện để xảy ra điều này là sự mất nước kèm theo lượng natri vào thấp. Như đã thảo luận trong Chương 30, lượng natri vào thấp kích thích sự hình thành của hormone angiotensin II và aldosteron, chúng cùng nhau gây nên sự tái hấp thu háo hức natri từ các ống thận trong khi để lại urê và các chất hoà tan khác để duy trì nước tiểu đậm đặc cao .

Thứ hai, một lượng lớn nước tiểu pha loãng có thể được bài xuất mà không làm tăng sự bài xuất natri. Chiến công này được thực hiện bằng cách giảm sự bài tiết ADH, từ đó làm giảm sự tái hấp thu nước ở các phân đoạn ống lượn xa mà không làm thay đổi đáng kể sự tái hấp thu Na. Cuối cùng, có một thể tích nước tiểu bắt buộc được quyết định bởi khả năng cô đặc tối đa của thận và một lượng chất tan phải được thải ra ngoài. Vì thế, nếu một lượng lớn chất tan được thải ra, chúng phải được kèm theo một lượng nước tối thiểu cần thiết để đào thải chúng. Ví dụ, nếu 600 milliosmoles chất tan được đào thải mỗi ngày, điều này đòi hỏi phải có ít nhất 0,5 lít nước tiểu nếu khả năng cô đặc nước tiểu tối đa là 1200 mOsm/L.

ĐỊNH LƯỢNG SỰ CÔ ĐẶC NƯỚC TIỂU VÀ SỰ PHA LOÃNG NƯỚC TỰ DO VÀ ĐỘ THANH THẢI

Quá trình cô đặc hoặc pha loãng nước tiểu đòi hỏi thận bài xuất nước và các chất hoà tan một cách độc lập. Khi nước tiểu được pha loãng, nước được bài xuất dư thừa so với các chất hòa tan. Ngược lại, khi nước tiểu được cô đặc, các chất hoà tan được bài xuất dư thừa so với nước.

Tổng độ thanh thải các chất hòa tan trong máu có thể được thể hiện như nồng độ thanh thải (Cosm); đây là thể tích huyết tương được làm sạch các chất hòa tan mỗi phút, trong cùng một cách đó thì độ thanh thải của một chất đơn lẻ được tính toán:

nơi Uosm là áp suất thẩm thấu nước tiểu, V là tốc độ dòng chảy nước tiểu, và Posm là áp suất thẩm thấu huyết tương. Ví dụ, nếu áp suất thẩm thấu huyết tương là 300 mOsm/L, áp suất thẩm thấu nước tiểu là 600 mOsm/L, và tốc độ dòng chảy nước tiểu là 1ml/phút (0,001 L/phút), tốc độ bài xuất osmolar là 0,6 mOsm/phút (600 mOsm/L x 0,001 L/phút) và độ thanh thải thẩm thấu là 0,6 mOsm/phút chia cho 300 mOsm/L, hay 0,002 L/phút (2,0 ml/phút). Điều này có nghĩa là 2 ml huyết tương được làm sạch chất tan mỗi phút

Mức độ liên quan giữa các chất tan và nước được đào thải có thể được đánh giá bằng việc sử dụng khái niệm “ độ thanh thải nước tự do”

Độ thanh thải nước tự do (CH2O) được tính bằng sự chênh lệch giữa sự đào thải nước (tốc độ dòng chảy nước tiểu) và độ thanh thải thẩm thấu:

Như vậy, mức độ của độ thanh thải nước tự do tượng trưng cho mức độ của chất tan-nước tự do được bài xuất qua thận. Khi độ thanh thải nước tự do là dương tính, nước dư thừa được đào thải qua thận; khi độ thanh thải nước tự do là âm tính, các chất tan dư thừa được loại bỏ khỏi máu bởi thận và nước được bảo toàn.

Sử dụng ví dụ đã thảo luận trước đó, nếu tốc độ dòng chảy nước tiểu là 1 ml / phút và độ thanh thải thẩm thấu là 2 ml / phút, độ thanh thải nước tự do sẽ là -1 ml / phút. Điều này có nghĩa rằng thay vì nước tiếp tục được loại bỏ khỏi thận vượt quá các chất hòa tan, thận đang thực sự đưa nước trở lại vào hệ thống tuần hoàn, giống như xảy ra trong tình trạng thiếu nước. Vì vậy, bất cứ khi nào độ thẩm thấu nước tiểu lớn hơn độ thẩm thấu huyết tương, độ thanh thải nước tự do là âm tính, cho thấy sự bảo toàn nước.

Khi thận đang hình thành một nước tiểu pha loãng (ví dụ, độ thẩm thấu nước tiểu thấp hơn độ thẩm thấu huyết tương), độ thanh thải nước tự do sẽ là một giá trị dương tính, biểu thị rằng nước đang bị loại bỏ khỏi huyết tương qua thận vượt quá các chất tan. Như vậy, nước giải phóng của các chất hòa tan, được gọi là “nước tự do”,đang bị mất đi khỏi cơ thể và huyết tương đang được cô đặc khi độ thanh thải nươc tự do là dương tính.

SỰ RỐI LOẠN CỦA KHẢ NĂNG CÔ ĐẶC NƯỚC TIỂU

Sự suy giảm trong khả năng của thận để cô đặc hoặc pha loãng nước tiểu một cách thích hợp có thể xảy ra với một hoặc nhiều hơn của các bất thường sau đây:

1. Sự bài tiết không thích hợp của ADH. Hoặc quá nhiều hoặc quá ít sự bài tiết ADH dẫn đến sự bài xuất nước bất thường bởi thận.
2. Sự suy giảm của cơ chế ngược dòng. Một vùng kẽ tủy ưu trương là cần thiết cho khả năng cô đặc nước tiểu tối đa. Bất kể sự có mặt ADH nhiều như thế nào, sự cô đặc nước tiểu tối đa bị giới hạn bởi mức độ ưu trương của vùng kẽ tủy
3. Sự bất lực của ống lượn xa, ống nhú, và các ống góp để đáp ứng với ADH.

SỰ THẤT BẠI TRONG SẢN XUẤT ADH: BỆNH ĐÁI THÁO NHẠT “TRUNG ƯƠNG”

Một sự bất lực trong sản xuất hoặc giải phóng ADH từ tuyến yên sau có thể được gây ra bởi các chấn thương đầu hoặc các nhiễm trùng hoặc nó có thể là bẩm sinh. Bởi vì các phân đoạn ống thận xa không thể tái hấp thu nước trong sự vắng mặt của ADH, tình trạng này, được gọi là bệnh đái tháo nhạt “trung ương”, kết quả là sự hình thành một khối lượng lớn nước tiểu pha loãng với lượng nước tiểu có thể vượt quá 15 L/ngày. Các cơ chế khát, sẽ được thảo luận sau trong chương này, được kích hoạt khi quá nhiều nước mất khỏi cơ thể; do đó, chừng nào mà người uống đủ nước, sự suy giảm lớn nước trong dịch cơ thể không xảy ra. Các bất thường chủ yếu quan sát được trên lâm sàng ở người bị tình trạng này là có khối lượng lớn nước tiểu pha loãng. Tuy nhiên, nếu lượng nước vào bị hạn chế, giống như có thể xảy ra trong một môi trường bệnh viện khi lượng dịch vào bị hạn chế hoặc bệnh nhân bất tỉnh (ví dụ, vì một chấn thương ở đầu), sự mất nước nặng có thể xảy ra nhanh chóng.

Việc điều trị cho bệnh đái tháo nhạt trung ương là sự quản lý của một chất tổng hợp tương tự ADH, desmopressin, mà hoạt động chọn lọc trên V2 receptors để làm tăng tính thấm nước ở phần cuối ống lượn xa và ống góp. Desmopressin có thể được dùng bằng đường tiêm, như một thuốc xịt mũi, hoặc bằng đường miệng, và nó nhanh chóng phục hồi lại lượng nước tiểu về bình thường.

Sự  bất lực của thận trong đáp ứng với ADH: bệnh đái tháo nhạt “tại nephron”. Trong một số trường hợp, nồng độ bình thường hoặc cao của ADH có mặt nhưng các phân đoạn ống thận không thể đáp ứng một cách thích hợp. Tình trạng này được gọi là bệnh đái tháo nhạt “tại nephron” vì sự bất thường cư trú trong thận. Sự bất thường này có thể là do hoặc sự thất bại của cơ chế ngược dòng để hình thành một vùng tủy kẽ ưu trương hoặc sự thất bại của các ống lượn xa và các ống nhú và các ống góp trong đáp ứng với ADH. Trong cả hai trường hợp, một khối lượng lớn nước tiểu pha loãng được hình thành, chúng có xu hướng gây ra mất nước trừ khi lượng dịch vào được tăng lên cùng số lượng khối lượng nước tiểu tăng lên.

Nhiều loại bệnh thận có thể làm suy giảm cơ chế cô đặc, đặc biệt là những người có tổn thương tủy thận (xem chương 32 để thảo luận thêm). Cũng thế, sự suy giảm chức năng của quai Henle, giống như xảy ra với các thuốc lợi tiểu là ức chế sự tái hấp thu chất điện phân ở phân khúc này, chẳng hạn như furosemide, có thể làm tổn hại khả năng cô đặc nước tiểu. Hơn nữa, một số loại thuốc chẳng hạn như lithium (được sử dụng để điều trị các rối loạn hưng trầm cảm) và tetracyclines (được sử dụng như thuốc kháng sinh) có thể làm giảm khả năng của các phân đoạn nephron xa trong đáp ứng với ADH.

Bệnh đái tháo nhạt tại nephron có thể được phân biệt với bệnh đái tháo nhạt trung ương bởi sự quản lý của desmopressin, chất tổng hợp tương tự ADH. Sự thiếu trong sự suy giảm nhanh chóng khối lượng nước tiểu và trong sự tăng độ thẩm thấu nước tiểu trong vòng 2 giờ sau khi tiêm desmopressin là có tính gợi ý mạnh đến bệnh đái tháo nhạt tại nephron. Việc điều trị cho bệnh đái tháo nhạt tại nephron là để sửa chữa, nếu có thể, các rối loạn thận tiềm ẩn. Sự tăng natri máu cũng có thể làm loãng đi bởi một chế độ ăn ít natri và sự quản lý của một thuốc lợi tiểu giúp làm tăng sự bài xuất natri thận, chẳng hạn như một thuốc lợi tiểu thiazide.

KIỂM SOÁT ÁP SUẤT THẨM THẤU DỊCH NGOẠI BÀO VÀ NỒNG ĐỘ NATRI

Sự điều chỉnh của áp suất thẩm thấu dịch ngoại bào và nồng độ natri được liên kết chặt chẽ bởi vì natri là ion phong phú chiếm hầu hết trong khoang ngoại bào. Nồng độ natri trong huyết tương được quy định thông thường trong giới hạn chặt chẽ từ 140-145 mEq/L, với nồng độ trung bình khoảng 142 mEq/L. Áp suất thẩm thấu trung bình khoảng 300 mOsm/L (khoảng 282 mOsm / L khi sửa chữa lực hút giữa các ion) và hiếm khi thay đổi nhiều hơn ± 2 đến 3%. Như đã thảo luận trong chương 25, các biến đổi này phải được kiểm soát một cách chính xác bởi vì chúng quyết định sự phân bố của dịch giữa nội bào và các khoang ngoại bào.

ƯỚC TÍNH ÁP SUẤT THẨM THẤU HUYẾT TƯƠNG TỪ NỒNG ĐỘ NATRI TRONG HUYẾT TƯƠNG

Trong hầu hết các phòng thí nghiệm lâm sàng, áp suất thẩm thấu huyết tương không thường xuyên được đo. Tuy nhiên, bởi vì natri và các ion liên kết với nó chiếm khoảng 94% chất tan trong khoang ngoại bào, áp suất thẩm thấu huyết tương (POSM) có thể được ước tính xấp xỉ từ nồng độ natri trong huyết tương (PNA +) như sau

Ví dụ, với một nồng độ natri trong huyết tương 142 mEq/L, áp suất thẩm thấu huyết tương sẽ được ước tính từ công thức này là khoảng 298 mOsm/L. Để được chính xác hơn nữa, đặc biệt trong những tình trạng liên quan đến bệnh thận, sự đóng góp của các nồng độ trong huyết tương của hai chất tan khác, glucose và urê, nên được tính đến:

Các ước tính này của áp suất thẩm thấu huyết tương thường chính xác trong vòng một vài điểm phần trăm của những phép đo trực tiếp.

Thông thường, các ion natri và các anion liên quan (chủ yếu là bicarbonat và clorua) chiếm khoảng 94% độ thẩm thấu ngoại bào, với glucose và urê đóng góp khoảng 3-5% của tổng độ thẩm thấu. Tuy nhiên, bởi vì urê dễ dàng thấm vào hầu hết các màng tế bào, nó gây ra ít ảnh hưởng tới áp lực thẩm thấu dưới điều kiện trạng thái ổn định. Do đó, các ion natri trong dịch ngoại bào và các anion liên quan là các yếu tố quyết định chính sự chuyển động của dịch qua màng tế bào. Do đó, chúng ta có thể thảo luận sự kiểm soát về áp suất thẩm thấu và kiểm soát về nồng độ ion natri trong cùng thời gian.

Mặc dù có nhiều cơ chế kiểm soát lượng natri và nước đào thải bởi thận, nhưng hai hệ thống chính đặc biệt được tham gia vào việc điều chỉnh nồng độ natri và áp suất thẩm thấu của dịch ngoại bào: (1) hệ thống osmoreceptor-ADH và (2) cơ chế khát.

HỆ THỐNG FEEDBACK OSMORECEPTOR-ADH

Hình 29-9 cho thấy các thành phần cơ bản của hệ thống feedback osmoreceptor-ADH để kiểm soát nồng độ natri dịch ngoại bào và áp suất thẩm thấu. Khi áp suất thẩm thấu (nồng độ natri huyết tương) tăng trên mức bình thường vì thiếu nước, ví dụ, hệ thống feedback này hoạt động như sau:

1. Sự gia tăng áp suất thẩm thấu dịch ngoại bào (mà trong điều kiện thực tế có nghĩa là sự gia tăng nồng độ natri huyết tương) làm cho các tế bào thần kinh đặc biệt gọi là các tế bào osmoreceptor, nằm ở phần trước vùng dưới đồi gần các nhân opraotic, co rút lại.
2. Sự co rút của các tế bào osmoreceptor làm cho chúng nóng lên, gửi các tín hiệu thần kinh đến các tế bào thần kinh khác trong các nhân supraoptic, sau đó chuyển tiếp các tín hiệu này xuống cuống của tuyến yên đến thùy sau tuyến yên.
3. Những tiềm lực hành động này đã kiểm soát để thùy sau tuyến yên kích thích giải phóng ADH, chúng được lưu trữ trong các hạt kích thích bài tiết (hoặc túi) trong các dây thần kinh.
4. ADH đi vào dòng máu và được vận chuyển đến thận,nơi nó làm tăng tính thấm nước của đầu dưới các ống lượn xa, các ống nhú vùng vỏ và các ống góp vùng tủy thận.
5. Sự gia tăng tính thấm nước ở các phân đoạn xa của nephron làm tăng sự tái hấp thu nước và đào thải một lượng nhỏ nước tiểu cô đặc.

Do đó, nước được bảo tồn trong cơ thể trong khi natri và các chất hòa tan khác tiếp tục được bài xuất trong nước tiểu. Điều này gây ra sự pha loãng của các chất tan trong dịch ngoại bào, do đó điều chỉnh lại dịch ngoại bào cô đặc quá mức ban đầu.

Các chuỗi sự kiện đối lập xảy ra khi dịch ngoại bào trở nên quá pha loãng (nhược trương). Ví dụ, với sự ăn uống quá nhiều nước và một sự suy giảm áp suất thẩm thấu dịch ngoại bào, ít ADH được hình thành, các ống thận giảm tính thấm nước của chúng, ít nước được tái hấp thu, và một khối lượng lớn nước tiểu pha loãng được hình thành. Điều này sẽ cô đặc các dịch cơ thể và trả lại áp suất thẩm thấu huyết tương về bình thường.

SỰ TỔNG HỢP ADH Ở CÁC NHÂN SUPRAOPTIC VÀ PARAVENTRICULAR CỦA VÙNG DƯỚI ĐỒI VÀ SỰ GIẢI PHÓNG ADH TỪ THÙY SAU TUYẾN YÊN

Hình 29-10 cho thấy giải phẫu thần kinh của vùng dưới đồi và tuyến yên, nơi ADH được tổng hợp và giải phóng. Vùng dưới đồi bao gồm hai loại neuron magnocellular (lớn) tổng hợp ADH trong các nhân supraoptic và paraventricular của vùng dưới đồi, khoảng 5/6 các nhân supraoptic và khoảng 1/6 các nhân paraventricular. Cả hai nhân này có phần mở rộng sợi trục đến thùy sau tuyến yên. Khi ADH được tổng hợp, nó được vận chuyển xuống các sợi trục của các neuron đến các đầu mút của chúng, kết thúc ở thùy sau tuyến yên. Khi các nhân supraoptic và paraventricular được kích thích bởi sự gia tăng áp suất thẩm thấu hoặc các yếu tố khác, các xung động thần kinh truyền xuống các dây thần kinh, làm thay đổi tính thấm màng tế bào của chúng và làm tăng sự nhập canxi. ADH lưu trữ trong các hạt tiết (còn gọi là các túi) của các dây thần kinh được giải phóng để đáp ứng với sự tăng nhập canxi. Sự giải phóng ADH sau đó được mang đi khỏi máu mao mạch của tuyến yên sau vào hệ thống tuần hoàn.

Sự bài tiết ADH để đáp ứng với một kích thích thẩm thấu là nhanh chóng, vì vậy nồng độ ADH huyết tương có thể tăng nhiều lần trong vòng vài phút, do đó cung cấp một phương thức nhanh chóng để thay đổi sự bài xuất qua thận của nước.

Một khu vực thần kinh quan trọng thứ hai trong việc kiểm soát áp suất thẩm thấu và sự bài tiết ADH nằm dọc theo vùng anteroventral của não thất ba, gọi là vùng AV3V. Ở phần trên của khu vực này là một cấu trúc được gọi là cơ quan subfornical, và ở phần dưới là một cấu trúc khác gọi là vasculosum organum của phiến mỏng terminalis. Nằm giữa 2 cơ quan này là hạt nhân preoptic giữa, trong đó có nhiều mối liên kết thần kinh với hai cơ quan, cũng như với các hạt nhân supraoptic và các trung tâm kiểm soát huyết áp trong vùng tủy não. Các tổn thương của vùng AV3V gây ra nhiều sự thiếu hụt trong việc kiểm soát sự bài tiết ADH, sự khát nước, sự khao khát natri, và huyết áp. Sự kích thích điện của khu vực này hoặc sự kích thích bởi angiotensin II có thể làm tăng sự bài tiết ADH, sự khát nước, và sự khao khát natri.

Trong vùng lân cận của khu vực AV3V và các nhân supraoptic là những tế bào thần kinh được kích thích bởi sự gia tăng nhỏ trong áp suất thẩm thấu dịch ngoại bào; do đó, thuật ngữ osmoreceptors đã được sử dụng để mô tả các tế bào thần kinh này. Các tế bào này gửi các tín hiệu thần kinh đến các hạt nhân supraoptic để kiểm soát sự nóng lên của chúng và sự bài tiết ADH. Nó cũng có khả năng là chúng gây ra sự khát nước để đáp ứng với sự gia tăng áp suất thẩm thấu dịch ngoại bào.

Cả hai cơ quan subfornical và vasculosum organum của phiến mỏng terminalis có những nguồn cung cấp mạch máu thiếu hàng rào máu não điển hình để ngăn cản sự khuếch tán của hầu hết các ion từ máu vào mô não. Đặc điểm này làm cho nó có thể cho các ion và các chất tan khác đi qua giữa máu và dịch kẽ cục bộ trong khu vực này. Kết quả là, các osmoreceptors nhanh chóng đáp ứng với những thay đổi trong áp suất thẩm thấu của dịch ngoại bào, gây ra sự kiểm soát mạnh hơn sự bài tiết ADH và sự khát nước, sẽ được thảo luận sau.

SỰ KÍCH THÍCH CỦA SỰ GIẢI PHÓNG ADH BỞI SỰ GIẢM HUYẾT ÁP ĐỘNG MẠCH VÀ/HOẶC SỰ GIẢM THỂ TÍCH MÁU

Sự giải phóng ADH cũng được kiểm soát bởi các phản xạ tim mạch, chúng đáp ứng với sự giảm huyết áp và/hoặc thể tích máu, bao gồm (1) các phản xạ của bộ phận nhận cảm áp lực động mạch và (2) các phản xạ tim phổi, cả hai đều đã được thảo luận trong Chương 18. Những con đường phản xạ này bắt nguồn từ các vùng áp suất cao của hệ tuần hoàn, chẳng hạn như cung động mạch chủ và xoang động mạch cảnh, và các vùng áp suất thấp, đặc biệt là trong tâm nhĩ. Những kích thích hướng tâm được truyền đến bởi các dây thần kinh phế vị và thiệt hầu với các synap trong các hạt nhân của tractus solitarius. Những sự lập kế hoạch từ những hạt nhân này chuyển tiếp các tín hiệu đến các hạt nhân vùng dưới đồi để kiểm soát sự tổng hợp và sự bài tiết ADH.

Vì vậy, ngoài việc tăng áp suất thẩm thấu, hai kích thích khác làm tăng tiết ADH: (1) sự giảm huyết áp động mạch và (2) sự giảm thể tích máu. Bất cứ khi nào huyết áp và lượng máu bị giảm, chẳng hạn như xảy ra trong xuất huyết, sự tăng tiết ADH dẫn đến tăng sự tái hấp thu dịch bởi thận, giúp khôi phục huyết áp và lượng máu về bình thường.

TẦM QUAN TRỌNG ĐỊNH LƯỢNG CỦA ÁP SUẤT THẨM THẤU VÀ CÁC PHẢN XẠ TIM MẠCH TRONG SỰ KÍCH THÍCH BÀI TIẾT ADH

Như thể hiện trong hình 29-11, hoặc một sự giảm có ảnh hưởng đến thể tích máu hoặc một sự gia tăng áp suất thẩm thấu dịch ngoại bào kích thích sự bài tiết ADH. Tuy nhiên, ADH nhạy cảm đáng kể hơn với những thay đổi nhỏ trong áp suất thẩm thấu so với những thay đổi với tỷ lệ phần trăm tương tự trong thể tích máu. Ví dụ, một sự thay đổi trong áp suất thẩm thấu huyết tương của chỉ 1% là đủ để làm tăng nồng độ ADH. Ngược lại, sau khi mất máu, nồng độ ADH huyết tương không thay đổi đáng kể cho đến khi khối lượng máu bị giảm khoảng 10%. Với sự giảm hơn nữa trong thể tích máu, nồng độ ADH nhanh chóng tăng lên. Như vậy, với mức giảm nghiêm trọng về thể tích máu, các phản xạ tim mạch đóng một vai trò quan trọng trong việc kích thích sự bài tiết ADH.

Sự điều chỉnh thường dùng hàng ngày của sự bài tiết ADH trong tình trạng mất nước đơn giản được thực hiện chủ yếu bởi những thay đổi trong áp suất thẩm thấu huyết tương. Sự giảm thể tích máu, tuy nhiên, làm tăng cao sự phản ứng của ADH để làm tăng áp suất thẩm thấu.

NHỮNG KÍCH THÍCH KHÁC CHO SỰ BÀI TIẾT ADH

Sự bài tiết ADH cũng có thể được tăng lên hoặc giảm xuống bởi những kích thích khác đến hệ thống thần kinh trung ương, cũng như bởi các thuốc khác nhau và các hormone, như thể hiện trong Bảng 29-2. Ví dụ, sự buồn nôn là một kích thích mạnh cho sự giải phóng ADH, chúng có thể tăng lên tới 100 lần bình thường sau khi nôn. Ngoài ra, các loại thuốc như nicotin và morphine kích thích sự giải phóng ADH, trong khi một số loại thuốc, chẳng hạn như rượu, ức chế sự giải phóng ADH. Qúa trình đi tiểu rõ ràng xảy ra sau khi uống rượu là một phần do sự ức chế giải phóng ADH.

TẦM QUAN TRỌNG CỦA SỰ KHÁT NƯỚC TRONG KIỂM SOÁT ÁP SUẤT THẨM THẤU DỊCH NGOẠI BÀO VÀ NỒNG ĐỘ NATRI

Thận giảm đến mức tối thiểu sự mất dịch khi ở tình trạng thiếu nước thông qua hệ thống feedback osmoreceptor-ADH. Đủ lượng dịch vào, tuy nhiên, là cần thiết để làm cân bằng đối trọng với bất cứ sự mất dịch nào xảy ra thông qua sự thoát mồ hôi và sự thở và qua đường tiêu hóa. Lượng dịch vào được điều hòa bởi cơ chế khát nước, nó cùng với cơ chế osmoreceptor-ADH, duy trì sự kiểm soát chính xác của áp suất thẩm thấu dịch ngoại bào và nồng độ natri.

Nhiều yếu tố trong số các yếu tố tương tự nhau gây kích thích sự bài tiết ADH cũng làm tăng sự khát nước, nó được định nghĩa là ý thức rõ ràng sự mong muốn nước.

CÁC TRUNG TÂM HỆ THẦN KINH TRUNG ƯƠNG CỦA SỰ KHÁT NƯỚC

Xem lại hình 29-10, cùng một khu vực dọc theo thành anteroventral của não thất ba đẩy mạnh sự giải phóng ADH, chúng cũng kích thích sự khát nước.Nằmở anterolaterally trong nhân preoptic là một khu vực nhỏ khác, khi kích thích điện, gây ra sự uống ngay lập tức tiếp tục đến những kích thích cuối cùng. Tất cả những khu vực đó được gọi chung là trung tâm khát.

Các neuron của trung tâm khát đáp ứng với những thuốc tiêmcủa các dung dịch muối ưu trương bằng cách kích thích hành vi uống. Những tế bào này gần như chắc chắn có chức năng giống như các osmoreceptor để kích hoạt cơ chế khát nước, với cùng cách mà các osmoreceptor kích thích sự giải phóng ADH.

Sự gia tăng áp suất thẩm thấu của dịch não tủy trong não thất ba về cơ bản có tác dụng tương tự để thúc đẩy sự uống. Nó có vẻ thích hợp với organum vasculosum của phiến mỏng terminalis, nằm trực tiếp bên dưới bề mặt não thất ở phần thấp đoạn cuối của khu vực AV3V, liên quan mật thiết vào trung gian phản ứng này.

NHỮNG TÁC NHÂN KÍCH THÍCH SỰ KHÁT NƯỚC

Bảng 29-3 tóm tắt một số tác nhân kích thích đã biết của sự khát nước. Một trong những tác nhân quan trọng nhất là sự gia tăng áp suất thẩm thấu dịch ngoại bào, chúng gây mất nước nội bào ở các trung tâm khát, từ đó kích thích cảm giác khát. Ý nghĩa của phản ứng này là rõ ràng: nó giúp pha loãng các dịch ngoại bào và trả lại áp suất thẩm thấu về bình thường.

Sự giảm thể tích dịch ngoại bào và áp lực động mạch cũng kích thích cơn khát bằng một con đường độc lập với một kích thích bằng cách tăng áp suất thẩm thấu huyết tương. Như vậy, mất khối lượng máu do xuất huyết kích thích sự khát mặc dù có thể không làm thay đổi áp suất thẩm thấu huyết tương. Sự kích thích này hầu như chắc chắn xảy ra bởi vì đầu vào thần kinh từ các bộ phận nhận cảm áp tim phổi và các bộ phận nhận cảm áp hệ động mạch trong tuần hoàn.

Một tác nhân kích thích quan trọng thứ ba của sự khát là angiotensin II. Các nghiên cứu trên các động vật đã chỉ ra rằng angiotensin II hoạt động trên cơ quan subfornical và trên vasculosum organum của phiến mỏng terminalis. Những vùng này nằm ngoài hàng rào máu não, và các peptide như angiotensin II khuếch tán vào các mô. Bởi vì angiotensin II cũng được kích thích bởi các yếu tố liên quan đến sự giảm thể tích tuần hoàn và huyết áp thấp, ảnh hưởng của nó trên sự khát giúp khôi phục khối lượng máu và huyết áp về bình thường, cùng với các hoạt động khác của angiotensin II trên thận làm giảm sự bài xuất dịch.

Sự khô của miệng và niêm mạc thực quản có thể gợi ra cảm giác khát. Do vậy, một người khát nước có thể nhận được sự cứu trợ từ sự khát nước gần như ngay lập tức sau khi uống nước, mặc dù nước chưa được hấp thu qua đường tiêu hóa và chưa có ảnh hưởng đến áp suất thẩm thấu dịch ngoại bào.

Các kích thích dạ dày-ruột và các kích thích hầu ảnh hưởng đến sự khát. Ở những động vật mà có một khe mở thực quản ở bên ngoài để nước không bao giờ được hấp thu vào máu, sự cứu trợ một phần cơn khát xảy ra sau khi uống nước, mặc dù sự cứu trợ này chỉ là tạm thời. Ngoài ra, sự chướng bụng có thể phần nào làm giảm bớt cơn khát; ví dụ, sự thổi phồng đơn giản của một quả bóng trong dạ dày có thể làm dịu cơn khát. Tuy vậy, sự dịu đi của các cảm giác khát nước thông qua các cơ chế dạ dày-ruột hoặc các cơ chế hầu là ngắn hạn; sự mong muốn uống nước là hoàn toàn thỏa mãn chỉ khi áp suất thẩm thấu huyết tương và / hoặc khối lượng máu trở về bình thường.

Khả năng của các loài động vật và con người để “đo” lượng dịch vào là quan trọng vì nó ngăn chặn sự quá nhiều nước. Sau khi một người uống nước, 30-60 phút có thể được yêu cầu đưa nước được tái hấp thu và phân phối khắp cơ thể. Nếu cảm giác khát nước không tạm thời thuyên giảm sau khi uống nước, người đó sẽ tiếp tục uống nhiều hơn nữa, cuối cùng dẫn đến sự quá nhiều nước và sự pha loãng quá mức của các dịch cơ thể. Các nghiên cứu thực nghiệm đã chứng minh nhiều lần rằng các động vật uống nước gần như chính xác số lượng cần thiết để đưa áp suất thẩm thấu huyết tương và khối lượng trở về bình thường.

NGƯỠNG KÍCH THÍCH THẨM THẤU CỦA SỰ  UỐNG

Thận phải liên tục bài xuất một lượng nước bắt buộc ,thậm chí ở một người mất nước, ra khỏi cơ thể các chất hòa tan dư thừa mà đã được ăn vào hoặc được sản xuất bởi sự trao đổi chất. Nước cũng bị mất bởi sự bay hơi từ phổi và đường tiêu hóa và bởi sự bay hơi và sự đổ mồ hôi từ da. Vì vậy, luôn luôn có một xu hướng mất nước, với kết quả làm tăng nồng độ natri dịch ngoại bào và áp suất thẩm thấu.

Khi nồng độ natri tăng chỉ khoảng 2 mEq / L cao hơn bình thường, cơ chế khát được kích hoạt, dẫn đến một mong muốn uống nước. Đây được gọi là ngưỡng cho sự uống. Như vậy, thậm chí sự gia tăng nhỏ trong áp suất thẩm thấu huyết tương thường được theo sau bởi lượng nước vào, từ đó phục hồi áp suất thẩm thấu dịch ngoại bào và khối lượng về bình thường. Bằng cách này, áp suất thẩm thấu dịch ngoại bào và nồng độ natri được kiểm soát một cách chính xác.

HỢP NHẤT CÁC ĐÁP ỨNG CỦA CÁC CƠ CHẾ OSMORECEPTOR-ADH VÀ CƠ CHẾ KHÁT TRONG KIỂM SOÁT ÁP SUẤT THẨM THẤU DỊCH NGOẠI BÀO VÀ NỒNG ĐỘ NATRI

Ở một người khỏe mạnh, các cơ chế osmoreceptor-ADH và cơ chế khát làm việc song song để điều chỉnh một cách chính xác áp suất thẩm thấu dịch ngoại bào và nồng độ natri, bất chấp những thách thức liên tục của tình trạng mất nước. Ngay cả với những thách thức thêm vào, chẳng hạn như lượng muối vào cao, các hệ thống feedback này có năng lực giữ độ thẩm thấu huyết tương hợp lý không đổi. Hình 29-12 cho thấy rằng một sự gia tăng lượng natri vào cao bằng 6 lần bình thường chỉ có một ảnh hưởng nhỏ đến nồng độ natri huyết tương trong khi các cơ chế ADH và cơ chế khát đều hoạt động bình thường.

Khi 1 trong 2 cơ chế hoặc cơ chế ADH hoặc cơ chế khát thất bại, thì cơ chế còn lại thông thường vẫn có thể kiểm soát áp suất thẩm thấu ngoại bào và nồng độ natri với hiệu quả hợp lý, miễn là có đủ lượng dịch vào để cân bằng với khối lượng nước tiểu bắt buộc hàng ngày và sự mất nước gây ra bởi sự hô hấp, sự ra mồ hôi, hoặc đường tiêu hóa. Tuy nhiên, nếu cả hai cơ chế ADH và cơ chế khát thất bại đồng thời, thì nồng độ natri huyết tương và áp suất thẩm thấu khó được khó kiểm soát; do đó, khi lượng natri vào tăng lên sau khi ngăn chặn toàn bộ hệ thống ADH-khát, thì có những thay đổi tương đối lớn trong nồng độ natri huyết tương xảy ra. Trong trường hợp không có các cơ chế ADH-khát, thì không có cơ chế feedback khác có khả năng điều chỉnh thỏa đáng nồng độ natri huyết tương và áp suất thẩm thấu.

VAI TRÒ CỦA ANGIOTENSIN II VÀ ALDOSTERON TRONG KIỂM SOÁT ÁP SUẤT THẨM THẤU DỊCH NGOẠI BÀO VÀ NỒNG ĐỘ NATRI

Như đã thảo luận trong chương 28, cả angiotensin II và aldosterone đóng một vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh sự tái hấp thu natri bởi các ống thận. Khi lượng natri vào thấp, làm tăng nồng độ của các hormone này kích thích sự tái hấp thu natri bởi thận và do đó ngăn ngừa sự mất mát lớn natri, mặc dù lượng natri vào có thể giảm xuống thấp tới 10% so với bình thường. Ngược lại, với lượng natri vào cao, làm giảm sự hình thành của các hormone này cho phép thận bài xuất một lượng lớn natri

Bởi vì tầm quan trọng của angiotensin II và aldosteron trong việc điều chỉnh sự bài xuất natri bởi thận, một người có thể suy luận sai lầm rằng chúng cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh nồng độ natri dịch ngoại bào. Mặc dù các hormone này làm tăng một lượng natri trong dịch ngoại bào, chúng cũng làm tăng thể tích dịch ngoại bào bằng cách gia tăng sự tái hấp thu nước cùng với natri. Do đó, angiotensin II và aldosteron có ít ảnh hưởng đến nồng độ natri, ngoại trừ dưới những điều kiện khắc nghiệt.

Sự không quan trọng tương đối này của aldosterone trong việc điều chỉnh nồng độ natri dịch ngoại bào được thể hiện bởi thí nghiệm trong hình 29-13. Hình này cho thấy sự ảnh hưởng lên nồng độ natri huyết tương của những thay đổi lượng natri vào nhiều hơn gấp sáu lần với hai điều kiện: (1) dưới các điều kiện bình thường và (2) sau khi hệ thống feedback aldosterone bị chặn lại bằng cách loại bỏ các tuyến thượng thận và truyền cho các động vật aldosterone ở một tốc độ không đổi sao cho nồng độ huyết tương không thể tăng hoặc giảm. Lưu ý rằng khi lượng natri vào đã tăng gấp sáu lần, nồng độ huyết tương thay đổi chỉ khoảng 1-2% trong cả hai trường hợp. Sự phát hiện này cho thấy rằng thậm chí không có một hệ thống feedback chức năng aldosterone, nồng độ natri huyết tương có thể được điều chỉnh tốt. Các thí nghiệm cùng loại đã được tiến hành sau khi ngăn chặn sự hình thành angiotensin II, cho kết quả tương tự.

Có hai lý do chính giải thích tại sao những thay đổi của angiotensin II và aldosteron không có một ảnh hưởng lớn đến nồng độ natri huyết tương. Thứ nhất, như đã thảo luận trước đó, angiotensin II và aldosteron làm tăng cả sự tái hấp thu natri và sự tái hấp thu nước bởi các ống thận, dẫn đến làm tăng khối lượng dịch ngoại bào và số lượng natri nhưng ít thay đổi nồng độ natri. Thứ hai, miễn là cơ chế ADH-khát có chức năng, bất cứ khuynh hướng nào thiên về gia tăng nồng độ natri huyết tương được đền bù bằng cách gia tăng lượng nước vào hoặc gia tăng sự bài tiết ADH huyết tương, điều đó có xu hướng pha loãng dịch ngoại bào trở về bình thường. Hệ thống ADH-khát làm lu mờ nhiều các hệ thống angiotensin II và aldosteron trong điều hoà nồng độ natri dưới những điều kiện bình thường. Ngay cả ở những bệnh nhân cường aldosteron nguyên phát, những người có mức aldosterone vô cùng cao, nồng độ natri huyết tương thường xuyên tăng chỉ khoảng 3-5 mEq/L trên mức bình thường.

Dưới những điều kiện khắc nghiệt gây ra bởi sự mất hoàn toàn của sự bài tiết aldosterone giống như kết quả của sự cắt bỏ tuyến thượng thận hoặc ở các bệnh nhân bị bệnh Addison (suy giảm nghiêm trọng sự bài tiết hoặc thiếu toàn bộ aldosterone), có sự mất mát to lớn natri qua thận, điều đó có thể dẫn đến sự suy giảm nồng độ natri huyết tương. Một trong những lý do cho điều này là sự mất mát lớn này của natri cuối cùng gây ra sự suy kiệt nghiêm trọng thể tích dịch và làm giảm huyết áp, điều này có thể kích hoạt cơ chế khát thông qua các phản xạ tim mạch. Sự kích hoạt này dẫn đến một sự pha loãng hơn nữa của nồng độ natri trong huyết tương, mặc dù sự gia tăng lượng nước vào giúp giảm đến mức tối thiểu sự sụt giảm thể tích dịch cơ thể trong những điều kiện này.

Do đó, những tình huống cực độ là tồn tại trong đó nồng độ natri huyết tương có thể thay đổi đáng kể, ngay cả với một cơ chế chức năng ADH-khát. Mặc dù vậy, cơ chế ADH-khát cho đến nay là hệ thống feedback mạnh mẽ nhất trong cơ thể trong kiểm soát áp suất thẩm thấu dịch ngoại bào và nồng độ natri.

CƠ CHẾ THÈM MUỐI TRONG KIỂM SOÁT NỒNG ĐỘ NGOẠI BÀO VÀ THỂ TÍCH DỊCH NGOẠI BÀO

Sự duy trì thể tích dịch ngoại bào và nồng độ natri bình thường đòi hỏi một sự cân bằng giữa sự bài xuất natri và lượng natri vào. Trong những nền văn minh hiện đại, lượng natri vào là hầu như luôn luôn lớn hơn mức cần thiết cho sự cân bằng nội môi. Trong thực tế, lượng natri vào trung bình cho một người trong các nền văn hóa công nghiệp hóa, người ăn các thực phẩm đã chế biến, thường khoảng giữa 100 và 200 mEq / ngày, mặc dù con người có thể tồn tại và hoạt động bình thường trong khi sự nhập vào chỉ 10 đến 20 mEq / ngày. Vì vậy, hầu hết mọi người ăn quá nhiều natri hơn mức cần thiết cho sự cân bằng nội môi, và bằng chứng chỉ ra rằng lượng natri vào cao thường xuyên của chúng ta có thể góp phần vào các rối loạn tim mạch như cao huyết áp.

Sự thèm muối là do một phần trong thực tế các loài động vật và con người thích muối và ăn nó bất kể họ có thiếu muối hay không. Sự thèm muối cũng có một thành phần điều hoà trong đó có một đợt vận động hành vi để thu được muối khi một sự thiếu hụt natri tồn tại trong cơ thể. Sự vận động hành vi này là đặc biệt quan trọng trong các động vật ăn cỏ, chúng vốn ăn một chế độ ăn ít natri, nhưng sự thèm muối cũng có thể quan trọng ở những người có một sự thiếu hụt nghiêm trọng natri, chẳng hạn như xảy ra trong bệnh Addison. Trong trường hợp này, có một sự thiếu hụt bài tiết aldosterone, điều đó gây ra sự mất mát quá mức natri trong nước tiểu và dẫn đến giảm thể tích dịch ngoại bào và giảm nồng độ natri; cả những thay đổi này gợi ra sự thèm muối.

Nói chung, các kích thích chính làm tăng sự thèm muối có liên quan với sự thiếu hụt natri và sự giảm thể tích máu hay sự giảm huyết áp liên quan đến sự suy tuần hoàn.

Cơ chế thần kinh cho sự thèm muối tương tự với cơ chế khát. Một số trong những trung tâm thần kinh tương tự nhau ở khu vực AV3V của não bộ dường như có liên quan bởi vì những tổn thương trong khu vực này thường xuyên ảnh hưởng đến cả sự khát nước và sự thèm muối đồng thời ở động vật. Ngoài ra, các phản xạ tuần hoàn được gợi ra bởi huyết áp thấp hoặc sự giảm khối lượng máu ảnh hưởng đến cả sự khát nước và sự thèm muối tại cùng một thời điểm.

Bài viết được dịch từ sách: Guyton and Hall text book of Medical and Physiology