[Sinh lý] Sinh lý bài tiết nước tiểu

Hai thận nằm hai bên cột sống, ngoài phúc mạc, ở hố thắt lưng. Nếu bổ dọc thận từ phía ngoài và nhìn vào mặt cắt thấy thận được chia làm hai vùng rõ rệt: vùng vỏ (màu đỏ) và vùng tuỷ (màu trắng). Vùng vỏ còn được chia thành hai vùng nhỏ hơn đó là vùng vỏ ngoài và vùng vỏ trong (còn gọi là vùng cận tuỷ). Vùng tuỷ cũng được chia thành hai vùng nhỏ hơn đó là vùng tuỷ ngoài (còn gọi là vùng cận vỏ) và vùng tuỷ trong. Sự phân chia này có liên quan tới chức năng cơ bản của nephron: nephron ngoài và nephron trong (còn gọi là nephron cận tuỷ).
Tổ chức thận gồm các đơn vị thận (ống sinh niệu), các ống góp và ống nối, bộ máy cận tiểu cầu, các mạch máu, thần kinh thực vật cùng các tổ chức liên kết.

Thận có nhiều chức năng quan trọng như: Điều hoà hằng tính nội môi bằng cách điều hoà thể tích và thành phần dịch ngoại bào và điều hoà thăng bằng acid – base thông qua chức năng bài tiết nước tiểu; Điều hòa sản sinh hồng cầu do bài tiết erythropoietin, tham gia điều hoà huyết áp do tác dụng của renin; Thận còn tham gia vào quá trình chuyển hoá vitamin D₃ và chuyển hoá glucose.

Hệ thống tiết niệu gồm hai thận, hai niệu quản, bàng quang và niệu đạo.

Thận bài tiết nước tiểu, qua hệ thống niệu quản, nước tiểu được dự trữ trong bàng quang rồi được đào thải ra khỏi cơ thể qua niệu đạo.

Quá trình bài tiết nước tiểu bao gồm: Lọc, tái hấp thu, bài tiết và bài xuất.

1. Cấu trúc – Chức năng của thận

• Vị trí, hình thể ngoài

Người bình thường có hai thận nằm ở phía sau trên khoang bụng từ đốt sống ngực 12 đến thắt lưng 3. Mỗi thận nặng khoảng 150 gam, kích thước (12x6x3 cm), hình quả đậu, bề mặt bên ngoài – lồi; ở giữa – lõm (rốn thận).

• Tuần hoàn thận

Động mạch chủ bụng > Động mạch thận > động mạch gian thùy > động mạch cung > động mạch gian tiểu thùy , tiểu động mạch đến > mao mạch cầu thận > tiểu động mạch đi > tĩnh mạch gian tiểu thùy > tĩnh mạch cung > tĩnh mạch gian thùy > Tĩnh mạch thận > tĩnh mạch chủ > Tim

• Mô học

Chia làm ba vùng: Vùng vỏ, vùng tủy, đài –bể thận và có khoảng 1 triệu đơn vị chức năng của thận là nephron .

a. Đơn vị thận ( nephron )

Đơn vị thận (nephron) gồm cầu thận và các ống thận cùng với mạch máu liên quan.85% số nephron nằm ở phần vỏ thận, số còn lại nằm ở nơi phần vỏ tiếp giáp với phần tuỷ thận.

• Cầu thận gồm:

– Bọc Bowman là một túi lõm thông với ống lượn gần, bao quanh búi mao mạch.

– Búi mạch gồm khoảng 20 – 40 mao mạch xuất phát từ tiểu động mạch đến cầu thận và ra khỏi cầu thận bằng tiểu động mạch đi. Tiểu động mạch đi có đường kính nhỏ hơn của tiểu động mạch đến.

• Các ống thậnlà những đoạn tiếp nối với bọc Bowman, theo thứ tự gồm:

+ Ống lượn gần.

+ Quai Henle: Gồm nhánh xuống của quai Henle mảnh, phần chóp, đoạn đầu nhánh lên mảnh và đoạn cuối dày.

+ Ống lượn xa.

+ Ống góp.

Chiều dài một nephron là 35 – 50 mm. Mỗi thận co khoảng 1 triệu nephron nên tổng chiều dài của toàn bộ nephron của hai thận có thể lên tới 70 – 100 km và tổng diện tích mặt trong là 5 – 8 mét vuông.

• Cấu tạo màng lọc ở cầu thận gồm 3 lớp :

– Lớp tế bào nội mô mao mạch, tạo những lỗ thủng (fenestra) có đường kính là 160A

– Màng đáy là một mạng lưới collagen và proteoglycan tạo các lỗ đường kính 110A, tích điện âm

– Lớp tế bào biểu mô (lá trong) của bao Bowman là một lớp tế bào biểu mô có chân, giữa các tua nhỏ có các khe nhỏ có đường kính khoảng 70 – 75A.

– Màng lọc là một màng có tính thấm chọn lọc rất cao. Những chất có đường kính < 70A (trọng lượng phân tử ~ 15.000 Dalton) đi qua được màng; những chất có đường kính và có trọng lượng phân tử lớn hơn 80.000 Dalton như globulin không đi qua được màng. Các phân tử có kích thước trung gian mà mang điện tích âm (ví dụ, albumin) khó đi qua màng. Các chất gắn với protein không qua được màng. Các chất bám vào màng sẽ bị thực bào.

 

• Cấu trúc tế bào biểu mô ống lượn gần

– Tế bào trụ đơn, có nhiều vi nhung mao nên còn có tên là tế bào diềm bàn chải, có tính thấm cao với nước và chất hòa tan.

• Cấu trúc quai Henle

– Tế bào ở phần mỏng quai Henle (ngành xuống).

– Biểu mô đơn có tính thấm cao với nước nhưng không thấm với các chất tan.

– Tế bào ở phần dày quai Henle (ngành lên).

– Biểu mô trụ đơn, giống ống lượn gần : Có tính thấm cao với chất hòa tan, không thấm nước.

• Cấu trúc tế bào biểu mô ống lượn xa

– Tế bào vuông đơn, có ít vi nhung mao, tái hấp thu nước, Na+, bài tiết K+.

• Ống góp

– Kích thước lớn, tế bào vuông đơn ở đoạn đầu chuyển dần thành trụ đơn đoạn sau. Tái hấp thu nước, ure, vận chuyển tích cực các ion natri, kali dưới tác dụng của aldosteron

• Bộ máy cạnh cầu thận.

– Các tế bào biểu mô đoạn dày của quai Henle, phần đầu ống lượn xa đi qua góc giữa tiểu động mạch đến và tiểu động mạch đi biến đổi cấu trúc tạo thành macula densa.

– Chỗ tiếp xúc với macula densa, các tế bào cơ trơn thành tiểu động mạch đến và tiểu động mạch đi lại nở to và chứa các hạt renin ở dạng chưa hoạt động gọi là tế bào cạnh cầu thận

– Bộ máy cạnh cầu thận gồm các tế bào của macula densa và các tế bào cạnh cầu thận vừa có chức năng nhận cảm vừa có chức năng bài tiết các chất điều hòa lưu lượng máu thận

b. Mạch máu thận

– Động mạch thận ngắn và xuất phát từ động mạch chủ, chia nhánh dần và nhánh nhỏ nhất chia thành các tiểu động mạch đến.

– Mao mạch thận có hai mạng mao mạch ở cầu thận và ống thận.

– Búi mao mạch nằm giữa tiểu động mạch đến và tiểu động mạch đi, trong bọc Bowman dinh dưỡng cho vùng vỏ và quyết định áp suất lọc

– Mạng lưới mao mạch bao quanh các ống thận có chức năng dinh dưỡng và trao đổi chất.

– Các tiểu động mạch đi của các nephron tuỷ tạo thành các mạch thẳng (vasa recta) chạy theo quai Henle vào tuỷ thận rồi lại quay lại vùng cầu thận. Trên đường đi, các mạch này tạo nhiều mạng mao mạch bao quanh quai Henle.

– Tĩnh mạch thận được tạo thành từ các mao mạch quanh ống thận, ra khỏi thận ở rốn thận và đổ vào tĩnh mạch chủ. Giữa các tĩnh mạch có nhiều chỗ nối thông nhau.

c. Cấp máu cho thận:

– Lúc nghỉ ngơi, lưu lượng máu thận chiếm khoảng 20% lưu lượng tim.

– Khi vận động, lượng máu tới thận giảm do co mạch thận, tăng cấp máu tới cơ vân .

d. Bộ máy cầu thận

e. Thần chi chi phối thận

– Hệ thần kinh giao cảm chi phối lớp cơ của mạch máu thận.

2. Lọc ở cầu thận

a. Màng lọc ở cầu thận:

• Dịch từ trong lòng mạch đi vào trong bọc Bowman phải qua màng lọc gồm ba lớp:

– Lớp tế bào nội mô mao mạch
– Màng đáy
– Lớp tế bào biểu mô có chân của bao Bowman

• Đặc điểm:

– Màng lọc là một màng có tính thấm chọn lọc rất cao phụ thuộc vào kích thước và sự tích điện các lỗ lọc.
– Tổn thương màng lọc gây xuất hiện albumin, protein niệu, giảm áp suất keo, phù
– Tổn thương cấp gây đái máu
– Tổn thương nặng gây rối loạn đông máu, miễn dịch.

b. Áp suất lọc

Nước tiểu trong bọc Bowman (được gọi là nước tiểu đầu hoặc dịch lọc cầu thận) có thành phần các chất hoà tan giống như của huyết tương.

Quá trình lọc là quá trình thụ động, phụ thuộc vào các áp suất. Cụ thể là:

– Áp suất thuỷ tĩnh máu (BHP) có tác dụng đẩy nước và các chất hoà tan ra khỏi mạch. Bình thường, BHP là 60 mm Hg ở đầu vào.

– Áp suất keo của huyết tương (COP) có tác dụng giữ các chất hoà tan và nước. COP là 28 mmHg (ở đầu vào) và 34 mmHg (ở đầu ra), trung bình là 32 mmHg.

– Áp suất thuỷ tĩnh của bọc (BCP) có tác dụng cản nước và các chất hoà tan đi vào bọc, có giá trị bằng 18 mmHg.

Như vậy, quá trình lọc phụ thuộc vào sự chênh lệch giữa các yếu tố có tác dụng đẩy nước ra khỏi mạch máu (BHP, CP) và các yếu tố giữ nước lại trong mạch (COP).

Sự chênh lệch về áp suất này tạo thành áp suất lọc ( NFP)

NFP= BHP- (COP + BCP)

Thay các trị số cụ thể vào công thức trên, ta có:

NFP= 60  – (32 + 18) = 60 – 50  = 10 mmHg

Như vậy để lọc được thì áp suất lọc (P_L) =10 mmHg, nếu P_L< 10 mmHg thì sẽ gây thiểu niệu, P_L=0 thì vô niệu.

c. Các chỉ số đánh giá chức năng lọc của thận

– Hệ số lọc (Filtration coeficient, K_L) của cầu thận là lượng dịch lọc trong 1 phút  12,5 ml/phút/ mmHg.

– Lưu lượng lọc cầu thận (Glomerular Filtration Rate, GFR) là số ml dịch lọc được tạo thành trong một phút; GFR = hệ số lọc x áp lực lọc của cầu thận. Mỗi ngày có khoảng 180 lít dịch được lọc ở cầu thận, GFR = 12,5 x 10 = 125 ml/phút.

– Phân số lọc của cầuthận (Filtration fraction,F_F) là tỷ số % giữa lưu lượng dịch lọc (ml) và lượng huyết tương qua thận (ml) trong một phút. Bình thường, tỷ số này bằng 19-21% tức là trong một phút có khoảng 20% lượng huyết tương qua thận được lọc vào bọc Bowman.

F_F =  125 ml/650 ml = 19% hoặc 1/5

d. Các yếu tố ảnh hưởng lên quá trình lọc

– Lưu lượng máu thận:

Lưu lượng máu tới thận tăng làm tăng áp suất mao mạch cầu thận do đó làm tăng lưu lượng lọc.

Lưu lượng máu thận phụ thuộc huyết áp động mạch vòng đại tuần hoàn, có nghĩa là phụ thuộc vào thể tích máu toàn thân và hoạt động của tim. Nếu mất máu hoặc suy tuần hoàn, huyết áp toàn thân thấp thì huyết áp động mạch thận cũng thấp làm áp suất lọc giảm, thận lọc ít (thiểu niệu) hoặc vô niệu nếu áp suất lọc bằng 0. Ngược lại, huyết áp tăng cao thì lượng nước tiểu cũng tăng (lợi tiểu do huyết áp).

– Tình trạng tiểu động mạch đến

Co tiểu động mạch đến làm giảm lượng máu đến thận và làm giảm áp suất trong mao mạch cầu thận nên làm giảm lưu lượng lọc. Giãn tiểu động mạch đến gây tác dụng ngược lại.

– Tình trạng tiểu động mạch đi

Co tiểu động mạch đi cản trở máu ra khỏi mao mạch nên làm tăng áp suất mao mạch cầu thận. Nếu co nhẹ thì làm tăng áp suất lọc. Nếu co mạnh giảm lưu lượng lọc .

Điều hòa lưu lượng lọc cầu thận

– Cơ chế tự điều hoà: Khi huyết áp tăng gây phản xạ co cơ trơn thành mạch, duy trì lưu lượng lọc ở mức bình thường

– Cơ chế tự điều hòa cầu thận-ống thận: Khi huyết áp trung bình trong động mạch thấp hơn 70 mmHg, lưu lượng lọc giảm thấp làm cho sự tái hấp thu natri và clo ở quai Henle tăng, làm nồng độ các ion này ở macula densa giảm và kích thích các tế bào macula densa phát tín hiệu làm giãn tiểu động mạch đến, máu đến cầu thận nhiều, lưu lượng lọc tăng lên. Đồng thời, các tế bào cạnh cầu thận giải phóng renin. Renin xúc tác quá trình tạo angiotensin II là chất có tác dụng làm co tiểu động mạch đi, kết quả cũng làm tăng áp suất mao mạch thận và tăng lưu lượng lọc.

Thần kinh giao cảm.

– Thần kinh giao cảm chi phối tiểu động mạch đến, tiểu động mạch đi và một phần của ống thận.

– Bình thường tác dụng không rõ bằng cơ chế tự điều hòa.

– Khi stress mạnh hoặc mất máu nặng sẽ kích thích rất mạnh giao cảm thận làm co rất mạnh các tiểu động mạch đến và lưu lượng lọc có thể bằng 0. Tác dụng: Ưu tiên cấp máu cho các chức năng sống còn khác, điều hòa thể tích dịch ngoại bào. Nếu kích thích vẫn kéo dài thì lưu lượng lọc dần dần trở về mức bình thường trong vòng 20-30 phút.

Hormon

– Khi bị mất máu cơ thể tăng tiết các adrenalin, noradrenalin, angiotensin II, adenosin. gây co mạch do đó làm giảm máu tới thận và giảm lưu lượng lọc cầu thận nhằm giữ lại nước cho cơ thể.

– Các prostaglandin PGE2 và prostacyclin (PGI2) có tác dụng tăng lưu lượng máu do làm giãn tiểu động mạch đi và tiểu động mạch đến. Trong suy thận, hoạt động các chất này giảm có thể là nguyên nhân gây tăng huyết áp.

e. Kết quả quá trình lọc ở cầu thận

– Dịch lọc từ huyết tương vào trong bọc Bowman được gọi là nước tiểu đầu-dịch lọc cầu thận được tạo ra bởi sự chênh lệch của các áp suất tại cầu thận.

– Màng lọc cầu thận có 3 lớp với các lỗ lọc có kích thước nhỏ dần tạo ra tính thấm cao nhưng thấm có chọn lọc.

– Dịch lọc cầu thận đẳng trương so với huyết tương chỉ gồm nước và chất hòa tan có kích thước nhỏ.

– Lưu lượng lọc cầu thận khoảng 180L/ngày (125mL/phút) chịu ảnh hưởng trực tiếp của huyết áp, lưu lượng máu đến thận, tình trạng co-giãn của mao mạch cầu thận được điều hòa bởi các cơ chế tự điều hòa của cơ trơn mạch máu thận, bộ máy cạnh cầu thận.

Trong stress nặng, mất máu cấp, hệ giao cảm co mạch hoạt hóa, có tác dụng điều hòa lưu lượng máu, lưu lượng lọc mạnh hơn cả cơ chế tự điều hòa, nhằm ưu tiên cấp máu cho các chức năng sống còn khác và giữ lại nước cho cơ thể.

3. Tái hấp thu và bài tiết ở ống thận

a. Tái hấp thu và bài tiết ở ống lượn gần

Tại ống lượn gần, 70-85% natri, clo, bicarbonat, nước; hầu như toàn bộ ion kali, mono acid phosphat và các acid amin trong nước tiểu đầu được tái hấp thu.

– Tái hấp thu ion Na: Theo hai cơ chế:

+ Ở đỉnh tế bào, natri được vận chuyển theo cơ chế đồng vận chuyển (khuếch tán được thuận hoá) cùng với glucose hoặc acid amin vào trong tế bào ống lượn gần. Sau đó, natri được vận chuyển qua màng đáy vào khoảng kẽ nhờ bơm Na+ – K+ – ATPase (vận chuyển tích cực).

+ Một phần natri còn lại được tái hấp thu thụ động qua khoảng kẽ giữa các tế bào ống lượn gần và vào khoảng kẽ do khuếch tán theo bậc thang điện hoá và đi theo nước.

– Tái hấp thu glucose:

Khi nồng độ glucose máu thấp hơn ngưỡng glucose của thận (1,8 gam/lít) thì 100% glucose được tái hấp thu theo cơ chế vận chuyển tích cực thứ phát cùng chất mang với natri. Khi nồng độ glucose máu cao hơn ngưỡng glucose của thận thì glucose không được tái hấp thu hết sẽ bị đào thải qua nước tiểu.

– Tái hấp thu protein và acid amin:

Protein phân tử lượng nhỏ và acid amin được tái hấp thu hoàn toàn ở ống lượn gần. Protein được chuyển vào trong tế bào ống thận theo cơ chế “ẩm bào”. Các protein trong “túi” bị các enzym thuỷ phân thành acid amin. Các acid amin này được vận chuyển qua màng đáy vào dịch gian bào theo cơ chế khuếch tán có chất mang. Các acid amin tự do trong lòng ống lượn được vận chuyển tích cực nhờ protein mang đặc hiệu qua màng. Mỗi ngày, thận tái hấp thu tới 30 g protein.

– Tái hấp thu ion Bicarbonat:

Trong 24 giờ có 4000 mEq ion bicarbonat bị lọc theo dịch lọc nhưng chỉ có 1 – 2 mEq ion này bị thải ra ngoài và có tới 99,9% bicarbonat được tái hấp thu. Ion bicarbonat được tái hấp thu chủ yếu ở ống lượn gần, một phần ở ống lượn xa theo cơ chế vận chuyển tích cực, có liên quan chặt chẽ với enzym carbonic anhydrase (CA). Một phần ion bicarbonat được tái hấp thu theo cơ chế khuếch tán thụ động.

Trong lòng ống lượn gần xảy ra phản ứng:

CO₂ khuếch tán vào trong tế bào ống lượn gần và kết hợp với nước, tạo thành H2CO3 dưới tác dụng của carbonic anhydrase,  H₂CO₃ phân ly thành ion hydro (H+) và ion bicarbonat (HCO₃^–).

Ion hydro được vận chuyển tích cực vào lòng ống lượn còn ion bicarbonat được chuyển vào dịch gian bào cùng với natri. Như vậy, ion bicarbonat được tái hấp thu theo cơ chế vận chuyển tích cực thông qua sự khuếch tán của CO₂ được tạo thành từ ion bicarbonat ở lòng ống.

– Tái hấp thu kali, clo và một số ion khác: Ion kali được tái hấp thu hoàn toàn ở ống lượn gần theo cơ chế vận chuyển tích cực. Ion clo được tái hấp thu theo bậc thang điện tích. Một số gốc sulphat, phosphat, nitrat… được tái hấp thu theo cơ chế vận chuyển tích cực.

– Tái hấp thu urê: Nước được tái hấp thu làm cho nồng độ urê trong ống lượn gần trở nên cao hơn nồng độ urê trong dịch gian bào. Vì vậy, urê khuếch tán (tới 50-60%) vào dịch kẽ, rồi vào máu theo bậc thang nồng độ.

– Tái hấp thu nước: Tái hấp thu nước là kết quả của tái hấp thu các chất có lực thẩm thấu cao: Natri, kali, clo, bicarbonat… để duy trì cân bằng áp lực thẩm thấu. 75 – 89% nước do cầu thận lọc được tái hấp thu ở ống lượn gần. Sự tái hấp thu nước ở ống lượn gần không làm thay đổi áp suất thẩm thấu. Nước tiểu đi khỏi ống lượn gần là đẳng trương với huyết tương.

– Bài tiết creatinin: Creatinin được lọc ở cầu thận và không được tái hấp thu. Hơn nữa, tế bào ống lượn gần còn bài tiết creatinin nên nồng độ chất này cao trong nước tiểu.

b. Trao đổi chất ở quai Henle

– Quai Henle gồm nhánh xuống và nhánh lên có cấu tạo khác nhau. Nhánh xuống và phần đầu nhánh lên mỏng; phần cuối nhánh lên dày. Nhánh xuống cho nước và urê qua, nhưng lại không cho natri thấm qua. Nhánh lên quai Henle tái hấp thu ion natri (phần đầu tái hấp thu thụ động, phần cuối tái hấp thu tích cực) mà không tái hấp thu nước do đó làm dịch gian bào quanh quai Henle rất ưu trương, nhất là vùng chóp quai Henle. Nhánh xuống đi vào vùng có áp lực thẩm thấu cao, nên nước được tái hấp thu thụ động từ lòng ống vào dịch kẽ rồi vào mạch máu. Vai trò của urê ở đây là làm tăng độ thẩm thấu ở nhánh xuống của quai Henle nên làm tăng tái hấp thu nước và làm tăng nồng độ NaCl ở trong lòng quai.

– Do hiện tượng trên, nước tiểu đi vào quai Henle là đẳng trương, nhưng càng đi xuống quai Henle thì càng ưu trương và ở chóp quai là ưu trương nhất. Chính sự ưu trương này làm cho natri  được tăng tái hấp thu ở nhánh lên. Do natri được tái hấp thu ở nhánh lên nên độ ưu trương của nước tiểu giảm dần, trở nên đẳng trương, rồi trở thành nhược trương khi đến phần cuối của nhánh lên. Đến đầu ống lượn xa nước tiểu rất nhược trương. Khả năng tái hấp thu của quai Henle rất lớn: Tái hấp thu  tới 25% natri và   15% nước. Người ta gọi hiện tượng này là hiện tượng “ nhân nồng độ ngược dòng”.

– 15 – 20% natri được tái hấp thu tích cực ở đoạn dày của quai Henle. Lượng nước được tái hấp thu ở quai Henle chỉ vào khoảng 15% lượng nước đã được lọc.

c. Tái hấp thu và bài tiết ở ống lượn xa

Ở ống lượn xa có sự tái hấp thu một số chất từ dịch lọc vào máu và bài tiết một số chất vào nước tiểu để được đào thải ra ngoài. Tái hấp thu và bài tiết ở ống lượn xa phụ thuộc vào nhu cầu của cơ thể.

– Tái hấp thu ion Na:

Tái hấp thu natri ở ống lượn xa theo cơ chế vận chuyển tích cực, chịu tác dụng của aldosteron. Aldosteron làm tăng tái hấp thu natri đồng thời làm tăng bài tiết ion kali. Cơ chế tác dụng của aldosteron là làm hoạt hoá hệ gen dẫn đến tăng tổng hợp protein ở tế bào ống lượn xa. Protein được tổng hợp là protein mang và protein enzym tham gia vào sự vận chuyển tích cực ion natri và ion kali ở ống lượn xa. Khoảng 5% natri được tái hấp thu ở ống lượn xa.

– Tái hấp thu ion bicarbonate:

Ion bicarbonat được tái hấp thu theo cơ chế như ở ống lượn gần.  Ở ống lượn xa, tái hấp thu bicarbonat  quan hệ chặt chẽ với sự đào thải ion hydro.

– Tái hấp thu nước:

Nước tiểu đến ống lượn xa là dịch nhược trương. Trung bình cứ một phút có 20 ml nước tiểu qua ống lượn xa; trong đó chỉ cần 2ml đã đủ để hoà tan các chất có trong nước tiểu. Số còn lại 18ml không tham gia vào hoà tan vật chất. Phần nước này (được gọi là nước “không tham gia thẩm thấu”) sẽ được tái hấp thu chủ yếu ở ống lượn xa và một phần ở ống góp. Nước ở ống lượn xa được tái hấp thu theo cơ chế chủ động nhờ tác dụng của hormon chống lợi niệu (Antidiuretic Hormone – ADH). ADH làm tăng tái hấp thu nước ở ống lượn xa và phần đầu ống góp. Cơ chế tác dụng của ADH là thông qua AMP vòng, hoạt hoá enzym hyaluronidase trong phản ứng thuỷ phân acid hyaluronic để mở rộng lỗ màng trong quá trình vận chuyển nước. Nhờ cơ chế tái hấp thu nước nên nước tiểu được cô đặc lại khi qua ống lượn xa và ống góp.

– Bài tiết ion hydro

Trong lúc pH máu là 7,36 -7,40 thì pH niệu là 4,5- 6,0 nghĩa là nước tiểu acid hơn rất nhiều so với máu. Sở dĩ như vậy là vì ống thận đã bài tiết một lượng ion hydro vào lòng ống. Quá trình này xảy ra như sau: Quá trình chuyển hoá tế bào tạo ra nhiều CO2. CO2 khuếch tán vào máu rồi vào tế bào ống lượn. Trong tế bào xảy ra phản ứng

Ion hydro được vận chuyển qua màng tế bào vào lòng ống lượn, còn natri được tái hấp thu đồng thời vào máu. Trong ống lượn ion hydro kết hợp với ion mono acid phosphat, với ammoni, với các gốc acid hữu cơ yếu hoặc với các gốc khác để được thải ra ngoài. Ion hydro còn kết hợp với ion bicarbonat để tạo ra H₂CO₃ và H₂CO₃ lại phân ly thành CO₂ và H₂O. CO₂ được vận chuyển vào trong tế bào để tạo ra ion bicarbonat rồi được hấp thu vào máu.

– Bài tiết ammoni ( NH3 )

NH₃ được tạo thành ở ống lượn xa chủ yếu do glutamin bị khử amin dưới tác dụng của glutaminase. NH₃ dễ dàng khuếch tán qua màng tế bào vào lòng ống lượn. Ở đây NH₃ được kết hợp với  ion H⁺ tạo thành NH₄⁺ và được thải ra ngoài dưới dạng muối ammoni.

– Bài tiết ion Kali:

Ion K+ đã được tái hấp thu hoàn toàn ở ống lượn gần. Ống lượn xa bài tiết ion K+ dưới tác dụng của aldosteron. Dưới tác dụng của aldosteron, ion Na+ được tái hấp thu còn ion K+ được vận chuyển theo cơ chế vận chuyển tích cực vào lòng ống.

– Bài tiết một số chất khác:

Tế bào ống lượn xa còn bài tiết phenol, para-amino hippuric acid (PAH), creatinin, các acid mạnh, các sản phẩm của thuốc đưa từ ngoài vào, các chất độc lạ sinh ra trong quá trình chuyển hoá hoặc từ bên ngoài vào cơ thể theo nhiều đường khác nhau.

d. Trao đổi chất ở ống góp

Ống góp nằm ở vùng tuỷ thận ưu trương, thuận lợi cho sự tái hấp thu nước. Sự tái hấp thu nước ở ống góp chịu tác dụng của ADH. Nước được tái hấp thu ở ống góp  (khoảng trên 9% lượng nước được lọc ở cầu thận) vào khoảng kẽ ở vùng tuỷ nên lượng nước tiểu giảm, nước tiểu được cô đặc. Ống góp tái hấp thu khoảng 2-3% natri. Một ít urê được tái hấp thu ở ống góp nhưng phần lớn chất này  được tái hấp thu ở quai Henle, tới ống lượn xa rồi xuống ống góp và được thải ra ngoài theo nước tiểu. Ống góp cũng bài tiết ion hydro theo cơ chế vận chuyển tích cực như ở ống lượn xa.

4. Khả năng vận chuyển tối đa của ống thận

– Khả năng vận chuyển tối đa của một chất bởi ống thậnlà lượng tối đa của chất đó được ống thận vận chuyển trong một phút. Khả năng tái hấp thu tối đa được ký hiệu là Tm hoặc Tr; khả năng bài tiết tối đa được ký hiệu là Tm hoặc Ts. Các chất được tái hấp thu nhờ chất mang và có Tm (hay Tr) là ion mono acid phosphat, sulphat, glucose và các monosaccharid, các acid amin, acid uric, albumin, acetoacetat, beta hydroxybutyrat, alpha cetoglutarat. Các chất được bài tiết có Tm (hay Ts) là para-amino-hippuric (PAH), salicylat, một số thuốc lợi niệu, vitamin B1 (thiamin), penicillin. Nồng độ ngưỡng của mỗi chất là nồng độ trong huyết tương của chất đó mà nếu vượt quá thì chất đó xuất hiện trong nước tiểu.

Acid uric và kali là các chất vừa được tái hấp thu, vừa được bài tiết ở thận. Kali và natri không có Tm.

Khả năng vận chuyển (tái hấp thu và bài tiết) của một chất được đo một cách gián tiếp qua lượng được lọc và lượng được đào thải của chất đó.

– Khả năng lọc của ống thận với một chất là lượng chất đó đi vào ống thận mỗi phút. Lượng này bằng tích của lưu lượng lọc ở cầu thận (GFR) và nồng độ chất đó trong huyết tương (P_X):

Khả năng lọc = GFR x Px= mg/phút

Trong thực tế, vì GFR bằng độ thanh thải của inulin (C_IN) nên được tính theo C_IN x P_X.

– Tốc độ bài tiết của một chất là lượng chất đó có trong nước tiểu trong một phút. Lượng này bằng tích của lưu lượng nước tiểu (V) và nồng độ chất đó trong nước tiểu (U_X):

Khả năng bài tiết = U_X x V = mg/ml

Nếu tốc độ bài tiết lớn hơn khả năng lọc hoặc clearance của chất đó lớn hơn C

_IN thì chất đó được ống thận bài tiết. Nếu khả năng lọc của một chất lớn hơn tốc độ bài tiết thì chất đó rõ ràng được tái hấp thu.

– Khả năng vận chuyển tối đa của một chất (Tr hoặc Ts) là hiệu số của khả năng lọc (C_IN . P_X) và tốc độ bài tiết (U_X . V):

Tr = C_IN . P_X  – U_X . V (mg/phút)
Ts = U_X . V – C_IN . P_X (mg/phút)

5. Nguyên lý một số thăm dò chức năng thận thường dùng

a. Thăm dò chức năng lọc cầu thận bằng phép đo độ thanh thải

Phân tích nước tiểu

Thông số	Bình thường	Bất thường	Nguyên nhân
Thể tích	1 – 2 L/24giờ
Tỷ trọng	1,001 – 1,005
pH	6,0	<4,6 hoặc >8,0	Chế độ ăn, uống
Màu sắc	Vàng	Đỏ	Bệnh chuyển hóa
Độ trong	Trong	Đục	Viêm, sỏi
Albumin	Âm tính	Dương tính	Tổn thương cầu thận
Glucose	Âm tính	Dương tính	Đái đường
Hồng cầu	Ít	Dương tính	Sỏi, chấn thương, u thận
Bạch cầu	Ít	Xuất hiện nhiều	Nhiễm trùng
Billirubin		Tăng	Billirubin niệu

Xét nghiệm máu
Ure máu
Creatinin máu

Xét nghiệm nước tiểu

Thể tích: 1-2L/24 giờ
Màu sắc: Vàng, trong. Đục có nhiều protein, xác bạch cầu.

Độ thanh thải (clearance) của một chất X là hiệu quả lọc sạch một chất khỏi huyết tương cho biết bao nhiêu ml huyết tương qua thận được lọc sạch trong 1 phút, được tính theo công thức: 

Trong đó:

C_X là clearance của một chất (ml/phút)
U_X là nồng độ chất đó trong nước tiểu (mg/ml)
P_X là nồng độ chất đó trong huyết tương (mg/ml)
V là lượng nước tiểu trong một phút (ml/phút)

Độ thanh thải inulin: Inulin là chất không được tái hấp thu, không bài tiết, được lọc hoàn toàn ra khỏi cơ thể

Giá trị bình thường: C_inulin = GFR = 125ml/phút

Độ thanh thải creatinin

Đo độ thanh thải creatinin nội sinh là chất sinh ra từ creatinin phosphat, được lọc ở thận, ống thận có thể bài tiết một lượng rất nhỏ. Xét nghiệm này hay sử dụng do không cần tiêm chất lạ vào cơ thể nhưng không phát hiện sớm tổn thương thận vì thận có khả năng bù rất lớn. Phải mất đi 50 -70% diện tích lọc của cầu thận thì  mới làm giảm độ thanh thải creatinin.

– Giá trị bình thường với diện tích da là 1,73 m² là 100-120 ml/phút. Phụ thuộc vào giới, tuổi.

– Người ta cho rằng cho đến 30 ml/phút thì thận bị suy vừa phải. Giữa 15 và 30 ml/phút thì suy thận nặng. Giữa 10 và 15 ml/phút thì cần phải lọc máu.

– Độ thanh thải của một chất phụ thuộc 3 yếu tố: Khả năng lọc của cầu thận; Mức độ tái hấp thu và bài tiết ở ống thận.

– Giá trị clearance đo được của một chất cho phép đánh giá mức độ đào thải chất đó của thận. Một số thuốc có C cao phải dùng liều cao, nhiều lần trong ngày để duy trì nồng độ tác dụng của thuốc.

Nếu     C_x<GFR_{inulin hoặc creatinin}: X được lọc và được tái hấp thu
            C_x= GFR_{inulinx hoặc creatinin}: X chỉ được lọc
            C_x>GFR_{inulin hoặc creatinin}: X được lọc và được bài tiết

b.Thăm dò chức năng ống thận

– Đo tỷ lệ đào thải natri: Đo tỷ lệ đào thải natri so với độ thanh thải creatinin cho biết về chức năng của ống thận. Tỷ lệ % đào thải natri được tính theo công thức:

Tỷ lệ đào thải natri dưới 1% là dấu hiệu tăng nitơ trước thận. Giá trị trên 3%  gợi ý có hoại tử ống thận.

– Đo lưu lượng máu thận: Lưu lượng máu thận là tỷ lệ lưu lượng tim được dành cho hệ mạch của thận (bình thường, tỷ lệ này là từ 1/4 đến 1/5 lưu lượng tim lúc nghỉ ngơi). Có thể xác định lưu lượng máu thận từ độ thanh thải acid para-aminohippuric(PAH) là một chất được thận đào thải hoàn toàn (nếu nồng độ trong máu không quá cao). ứng dụng nguyên lý Fick

Với bất kỳ nồng độ PAH nào trong huyết tương thì lượng PAH được đào thải trong một phút cũng lớn hơn lượng PAH được lọc (U_PAH x V  >  C_IN x P_PAH). Nếu P_PAH thấp thì tất cả PAH không được lọc sẽ bị bài tiết và toàn bộ PAH được đào thải nhờ quá trình lọc và quá trình bài tiết. Nếu P_PAH lớn hơn 20 mg/100 ml thì sự bài tiết là tối đa và đạt được Tm_PAH. Khi đã đạt được Tm_PAH, lượng PAH được bài tiết trong một phút là hằng định và không phụ thuộc vào P_PAH nữa. Khi quá Tm_PAH thì C_PAH phụ thuộc vào sự lọc ở cầu thận, vì vậy lượng PAH được bài tiết chỉ chiếm một phần nhỏ trong tổng số PAH được đào thải.

PAH cũng còn được sử dụng để đánh giá cấp máu thận.

c. Chẩn đoán hình ảnh thận

– Chụp X quang: chụp X quang ổ bụng không chuẩn bị, chụp đường tiết niệu tiêm thuốc cản quang, chụp mạch thận.

– Siêu âm.

– Chụp CT-Scan, cộng hưởng từ hạt nhân…

---

Tài liệu tham khảo: Sinh lý học ( NXB ĐH Y HN ) ; yhoctructuyen.com