SINH LÝ BÀI TIẾT NƯỚC TIỂU

Thận có nhiều chức năng quan trọng. Thận tham gia 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. Thận còn có vai trò nội tiết vì bài tiết hormon renin tham gia điều hoà huyết áp và sản xuất erythropoietin có tác dụng làm tuỷ xương tăng sản xuất hồng cầu khi oxy mô giảm. Thận còn tham gia vào quá trình chuyển hoá vitamin D3 và chuyển hoá glucose từ các nguồn không phải hydrat carbon trong trường hợp bị đói ăn lâu ngày và bị nhiễm acid hô hấp mạn tính.

Quá trình bài tiết nước tiểu bao gồm: Lọc, tái hấp thu, bài tiết và bài xuất ( hình 12.2).

1.   CẤU TRÚC - CHỨC NĂNG CỦA THẬN

1.1. Đơn vị thận (nephron). Người bình thường có hai thận nằm ở phía sau trên khoang bụng. Mỗi thận nặng khoảng 150 gam và có khoảng 1 triệu đơn vị chức năng của thận là nephron . Chỉ cần 25% số nephron hoạt động bình thường cũng đảm bảo được chức năng của thận. Mỗi nephron gồm cầu thận và các ống thận  ( hình 12.1).

 

Hình 12.1. Sơ đồ các thành phần của nephron.            

 

1.1.1. Cầu thận   (hình 12.3 ) gồm:

- Bọc Bowman là một túi lõm trong có búi mạch. Bọc Bowman thông với ống lượn gần.

- Búi mạch gồm các mao mạch (khoảng 20 - 40) xuất phát từ tiểu động mạch đến cầu thận và ra khỏi bọc Bowman bằng tiểu động mạch đi. Tiểu động mạch đi có đường kính nhỏ hơn của tiểu động mạch đến. Biểu mô cầu thận dẹt, dày khoảng 4 micromét (1 mm = 10 -6 m).

 

1.1.2. Các ống thận gồm:

-     Ống lượn gần là đoạn tiếp nối với bọc Bowman, có một đoạn cong và một đoạn thẳng (part recta).

-     Quai Henle là phần tiếp theo ống lượn gần. Nhánh xuống của quai Henle mảnh, đoạn đầu nhánh lên mảnh và đoạn cuối dày.

-     Ống lượn xa tiếp nối quai Henle

-     Ống góp.

Chiều dài một nephron là 35 – 50 mm. 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 m 2.

Người ta chia nephron thành 2 loại:

-     Nephron vỏ: Có cầu thận nằm ở phần vỏ thận, có quai Henle ngắn và cắm vào phần ngoài của tuỷ thận. Khoảng 85% số nephron là nephron loại này.

-     Nephron cận tuỷ: Có cầu thận nằm ở nơi phần vỏ tiếp giáp với phần tuỷ thận, có quai Henle dài và cắm sâu vào vùng tuỷ thận. Các nephron này rất quan trọng đối với việc cô đặc nước tiểu nhờ hệ thống nhân nồng độ ngược dòng.

1.2. Mạch máu thận  (hình 12.2). 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. Thận có hai mạng mao mạch nối tiếp. Mạng thứ nhất nằm giữa tiểu động mạch đến và tiểu động mạch đi (tức là búi mạch nằm trong bọc Bowman). Mạng thứ hai xuất phát từ tiểu động mạch đi, tạo thành mạng mao mạch bao quanh các ống thận. Mạng thứ nhất có áp suất cao có ảnh hưởng lên sự cấp máu cho vùng vỏ và quyết định áp suất lọc. Mạng thứ hai có chức năng dinh dưỡng và trao đổi chất. Ở người lớn bình thường, áp suất máu trong tiểu động mạch đến vào khoảng 100 mmHg, trong mao mạch cầu thận là 60 mmHg, trong mao mạch quanh ống thận chỉ còn 13 mmHg.

Mỗi tiểu động mạch đến tạo thành một búi mao mạch nằm trong bọc Bowman. Nội mạc mao mạch là nội mạc có cửa sổ và có màng đáy không hoàn toàn, do đó mao mạch có sức cản yếu (dễ cho huyết tương đi qua) và có tác dụng như một màng sàng lọc (giữ lại các protein và huyết cầu). Các mao mạch trong bọc Bowman hợp lại và tạo thành tiểu động mạch đi. Sau khi ra khỏi bọc Bowman một đoạn ngắn, các tiểu động mạch đi lại phân chia và tạo thành các mao mạch bao quanh nhiều đoạn của các ống thận. Các mao mạch quanh ống thận xuất phát từ tiểu động mạch đi của nephron vỏ nối thông với mao mạch của nephron khác nhau, tạo thành một mạng lưới mao mạch có chức năng hấp thu nước và các chất hoà tan khuếch tán từ các ống thận. Các mao mạch thận có tính thấm cao (hơn mao mạch cơ xương tới 50 lần) nên sự trao đổi chất ở thận xảy ra rất nhanh. 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.

Mỗi phút có khoảng 1200 ml máu tới thận (420 ml/100 gam mô/phút). Lúc nghỉ ngơi, lưu lượng máu thận chiếm khoảng 20% lưu lượng tim. Khi vận động, lượng máu tới thận giảm do mạch thận co lại và máu tới cơ vân tăng. Ngoài việc cung cấp oxy và chất dinh dưỡng cho thận, máu tới thận còn cần thiết để đảm bảo quá trình lọc nhằm đào thải các sản phẩm chuyển hoá. Thận tiêu thụ nhiều oxy chỉ sau tim (xấp xỉ                   6 ml/100 gam/ phút). Mức tiêu thụ oxy của thận thay đổi tỷ lệ thuận với lưu lượng máu thận, liên quan chặt chẽ với sự hấp thu tích cực natri, đào thải hydro. Lưu lượng máu thận giảm làm giảm phân số lọc dẫn đến giảm lượng natriclorua (NaCl) được lọc và được tái hấp thu. Mức độ tiêu thụ oxy của thận chủ yếu phụ thuộc vào tái hấp thu natri ở ống thận nên khi máu tới thận giảm thì nhu cầu oxy cũng bị giảm theo. Lượng máu đến vùng vỏ và đến vùng tuỷ khác nhau. Phần tuỷ chiếm 20 – 25% trọng lượng thận còn vùng vỏ chỉ nhận khoảng 8 % lượng máu tới thận.

1.4. Bộ máy cận cầu thận. Các ống lượn xa  của mỗi nephron đi qua góc giữa tiểu động mạch đến và tiểu động mạch đi. Tại nơi tiếp xúc với thành  mạch, các tế bào biểu mô của ống lượn xa biến đổi cấu trúc, dày hơn ở chỗ khác, tạo thành  macula densa. Các tế bào của macula densa có chức năng bài tiết về phía động mạch đến. Ngoài ra, ở chỗ tiếp xúc với macula densa, các tế bào cơ trơn ở thành tiểu động mạch đến và tiểu động mạch đi lại nở to và chứa các hạt renin ở dạng chưa hoạt động. Các tế bào này được gọi là tế bào cận cầu thận. Macula densa và các tế bào cận cầu thận tạo thành  bộ máy cận cầu thận. Đây là các tế bào được biệt hoá, vừa có chức năng nhận cảm vừa có chức năng bài tiết các chất vào máu động mạch đến và đi khỏi cầu thận  (hình 12.4). 

 

 

 

1.5. Thần kinh chi phối thận. Hệ thần kinh giao cảm có các tận cùng chi phối lớp cơ của mạch máu thận nên tham gia điều hoà lưu lượng tuần hoàn thận. Ở thận không có sợi phó giao cảm.

2.   LỌC Ở CẦU THẬN

2.1. Màng lọc ở cầu thận  (hình 12.3 ) . Dịch từ trong lòng mạch đi vào trong bọc Bowman phải qua màng lọc gồm ba lớp: (1) Lớp tế bào nội mô mao mạch; trên tế bào này có những lỗ thủng (fenestra) có đường kính là 160 ; (2) Màng đáy, là một mạng lưới sợi collagen và proteoglycan, có các lỗ nhỏ đường kính 110 , tích điện âm và (3) 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 - 75 . Màng lọc là một màng có tính thấm chọn lọc rất cao. Những chất có đường kính < 70  (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 hơn là các phân tử không mang điện tích. Các chất gắn với protein không qua được màng. Các chất bám vào màng sẽ bị thực bào.

2.2. Áp suất lọc. Nước tiểu trong bọc Bowman (được gọi là nước tiểu đầu) có thành phần các chất hoà tan giống như của huyết tương, trừ các chất hoà tan có phân tử lượng lớn. Nước tiểu đầu được hình thành nhờ quá trình lọc huyết tương ở tiểu cầu thận. Quá trình lọc là quá trình thụ động, phụ thuộc vào các áp suất. Cụ thể là:

2.1.1. Các áp suất trong mạch máu:

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

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

2.2.2. Các áp suất trong bọc Bowman: Áp suất keo của bọc (PKB) có tác dụng kéo nước vào bọc, áp suất thuỷ tĩnh của bọc (PB) có tác dụng cản nước và các chất hoà tan đi vào bọc. Bình thường, PKB bằng 0 (protein không qua được mao mạch để vào bọc Bowman); PB 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 (PH), yếu tố kéo nước vào bọc Bowman (PKB) và các yếu tố giữ nước lại trong mạch (PK), yếu tố cản nước vào bọc Bowman (PB). Sự chênh lệch về áp suất này tạo thành  áp suất lọc ( Filtration Pressure PL):

                                                PL = PH  – (PK + PB)

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

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

Như vậy để lọc được thì PL=10 mmHg, nếu PL<10 mmHg thì sẽ gây thiểu niệu, PL=0 thì vô niệu.

2.3.1.  Hệ số lọc (Filtration coeficient, KL) của cầu thận phụ thuộc vào diện tích của mao mạch và tính thấm của màng lọc. Hệ số lọc được biểu thị bằng ml/phút/mmHg. Tổng diện tích mao mạch thận vào khoảng 1,6 m 2, trong đó 2 – 3% có vai trò lọc; như vậy diện tích lọc là 320 – 480 cm 2. Trị số bình thường là 12,5 ml/phút/ mmHg, cao hơn ở mao mạch cơ vân 50 – 100 lần.

2.3.2.  Lưu lượng lọc  cầu thận (Glomerular Filtration Rate, GFR) là số ml dịch lọc được tạo thành trong một phút; được tính bằng tích của hệ số lọc nhân với áp lực lọc của cầu thận. Mỗi ngày có khoảng 180 lít dịch được lọc ở cầu thận, lớn hơn nhiều so với lượng dịch được lọc ở các mao mạch vòng đại tuần hoàn (20 lít/ngày). Bình thường, người lớn có diện tích thân thể khoảng 1,7 m 2 có GFR = 12,5 x 10 = 125 ml/phút.

2.3.3.  Phân số lọc của cầu thận (Filtration fraction,  FF) 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.

                                                            FF =  125 ml/650 ml = 19% hoặc 1/5

Mọi nguyên nhân làm thay đổi một hoặc nhiều áp suất dẫn đến thay đổi áp suất lọc sẽ dẫn đến làm thay đổi lượng nước tiểu đầu.

2.4.1.  Lưu lượng máu thận. Lưu lượng máu tới thận tăng làm tăng áp suất mao mạch cầu thận do đó làm tăng phân số lọc. Nếu lưu lượng máu qua thận bình thường thì có khoảng 20% huyết tương được lọc khiến cho nồng độ protein huyết tương trong tiểu động mạch đi tăng và cản trở sự lọc. Lượng máu qua thận tăng sẽ bù cho lượng huyết tương được lọc nên nồng độ protein và áp suất keo không thay đổi mấy. Như vậy, ngay cả khi áp suất mao mạch cầu thận không đổi thì lưu lượng máu qua thận tăng làm lưu lượng lọc tăng. 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, vào 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).

2.4.2. Áp suất keo của huyết tương. Áp suất keo trong huyết tương giảm làm áp suất lọc tăng. Nồng độ protein trong máu giảm quá thấp gây phù (phù dinh dưỡng).

2.4.3.  Ảnh hưởng của co 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

2.4.4. Ảnh hưởng của co 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, huyết tương bị giữ lại một thời gian dài trong cầu thận do vậy huyết tương được lọc nhiều và không được bù nên áp suất keo tăng, kết quả là lưu lượng lọc giảm mặc dù áp suất trong mao mạch thận vẫn cao.

2.4.5.1. Cơ chế tự điều hoà huyết áp tại thận. Cơ chế tự điều hoà này chỉ xảy ra ở thận khi huyết áp trung bình trong động mạch thấp hơn 70 mmHg nhằm tự điều hoà phân số lọc. Cơ chế này xảy ra ở bộ máy (phức hợp) cạnh cầu thận nên vẫn còn ở thận bị cắt bỏ dây thần kinh, ở thận cô lập, thận được ghép, ở người bị cắt bỏ tuỷ thượng thận. Khi lưu lượng lọc giảm thấp, sự tái hấp thu natri và clo  ở quai Henle tăng, làm nồng độ các ion này ở macula densa giảm. Các tế bào macula densa phát tín hiệu làm giãn tiểu động mạch đến, máu đến cầu thận nhiều, lưu lượng lọc tăng lên. Cơ chế này cũng giúp cho điều hòa lưu lượng máu thận. Đồng thời, do natri và clo ở macula densa giảm, 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. Giãn tiểu động mạch đến và co tiểu động mạch đi xảy ra đồng thời, góp phần duy trì lưu lượng lọc ở mức không đổi trong phạm vi huyết áp động mạch 75 – 160 mmHg.

2.4.5.2.  Thần kinh giao cảm. Thần kinh giao cảm chi phối tiểu động mạch đến, tiểu động mạch đi và một phần của ống thận. Kích thích nhẹ giao cảm thận không gây tác dụng vì cơ chế tự điều hòa mạnh hơn kích thích thần kinh. Kích thích rất mạnh giao cảm thận làm co rất mạnh các tiểu động mạch đến và lưu lượng lọc có thể bằng 0. Nếu kích thích vẫn kéo dài thì lưu lượng lọc dần dần trở về mức bình thường do lượng noradrenalin được sợi giao cảm bài tiết giảm, do tác dụng của các hormon và do sự thay đổi nồng độ các ion trong thận.

- Các hormon gây co mạch do đó làm giảm máu tới thận và giảm lưu lượng lọc cầu thận: Adrenalin, noradrenalin, angiotensin II, adenosin. Khi bị mất máu, các hormon này làm giảm lượng máu tới thận nhằm giữ lại nước cho cơ thể. Noradrenalin làm co mạnh cả tiểu động mạch đi và tiểu động mạch đến. Kích thích hệ giao cảm làm giải phóng noradrenalin và angiotensin II, gây co mạch. Với nồng độ thấp, angiotensin II chủ yếu gây co tiểu động mạch đi còn với nồng độ cao thì làm co cả tiểu động mạch đến và tiểu động mạch đi.

- Các hormon gây giãn mạch do đó làm tăng máu tới thận và tăng lưu lượng lọc cầu thận: 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. Các chất này chỉ hoạt động trong trường hợp bất thường.

2.4.5.3. Cân bằng chức năng cầu thận – ống thận. Ở thận có cơ chế nội tại đảm bảo cho sự tái hấp thu chất (chủ yếu là natri) ở ống thận được điều chỉnh phù hợp với sự thay đổi lưu lượng lọc cầu thận nhằm đảm bảo thể tích dịch ngoại bào. Khi thể tích dịch giảm, ống lượn gần tăng tái hấp thu natri và nước. 

2.5. Kết quả của quá trình lọc ở cầu thận. Dịch lọc từ huyết tương vào trong bọc Bowman được gọi là nước tiểu đầu. Trong nước tiểu đầu không có các chất có phân tử lượng trên 80.000, không có các thành phần hữu hình của máu. Dịch lọc đẳng trương so với huyết tương và có pH bằng pH của huyết tương. Các protein phân tử lượng thấp có thể đi qua màng lọc, nhưng rất ít (chỉ bằng 1/240 lượng protein huyết tương). Do có sự chênh lệch về nồng độ protein giữa huyết tương và dịch lọc (chênh lệch điện tích âm) nên trong dịch lọc sẽ có nồng độ ion clo và bicarbonat (HCO3 - ) cao hơn 5% so với huyết tương để giữ cân bằng về điện tích (cân bằng Donnan). Các thành phần hoà tan khác trong huyết tương và dịch lọc có nồng độ ngang nhau. Bình thường, lượng dịch được lọc trong một ngày trung bình là 170 – 180 lít.

Trong 24 giờ có khoảng 170 –180 lít huyết tương được lọc nhưng chỉ có 1,2 đến 1,5 lít nước tiểu được thải. Như vậy, hơn 99% lượng nước và các chất đã được tái hấp thu ở các ống thận. Có những chất được tái hấp thu hoàn toàn, có những chất được tái hấp thu một phần, có những chất không được tái hấp thu. Quá trình tái hấp thu diễn ra trên toàn bộ chiều dài của ống thận. Tại ống lượn gần, 70-85% natri, clo, bicarbonat, nước; hầu như toàn bộ ion kali, mono acid phosphat (HPO4 2-) và các acid amin trong nước tiểu đầu được tái hấp thu.

3.1.1. Tái hấp thu ion natri. Natri được tái hấp thu ở ống lượn gần bằng cơ chế phức tạp, vừa tích cực, vừa thụ động. Thoạt tiên, 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). Nhờ vậy, nồng độ natri trong tế bào thấp và natri trong lòng ống lại đi vào trong tế bào nhờ cơ chế thụ động. Dòng ion này được duy trì nhờ mức chênh lệch điện hoá cao của natri giữa lòng ống và tế bào và chính sự chênh lệch này huy động các “chất mang” đưa ion hydro vào lòng ống và vận chuyển glucose và acid amin vào tế bào.  Khoảng 67% natri được tái hấp thu ở ống luợn gần là theo cơ chế này. Số 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. 

3.1.2.  Tái hấp thu glucose : Glucose chỉ đuợc tái hấp thu ở ống lượn gần. Khi nồng độ glucose máu thấp hơn 1,8 gam/lít, glucose được tái hấp thu hoàn toàn theo cơ chế vận chuyển tích cực thứ phát ở ống lượn gần (đồng vận chuyển với natri nhờ chất mang) và có giới hạn. Mức glucose máu 1,8 gam/lít được gọi là “ngưỡng glucose của thận”. Nồng độ glucose máu tăng thì thận tăng tái hấp thu nhưng khả năng này (Tm:  Transit maxima) cũng có giới hạn nên khi nồng độ glucose máu cao hơn ngưỡng glucose của thận thì glucose không được tái hấp thu hoàn toàn và một phần glucose sẽ bị đào thải qua nước tiểu.

3.1.3. 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 theo cơ chế vận chuyển tích cực. 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.

3.1.4. Tái hấp thu ion bicarbonat  (hình 12.5)

 

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:

HCO3 - + H + ® H2CO3  ® CO2 + H2O.

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 -).

CO2 + H2O         CA       H2CO3             HCO3 - + H +.

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.

3.1.5.  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.

3.1.6. 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.

3.1.7.  Tái hấp thu nước : Tái hấp thu nước là hậu 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.

3.1.8. 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.

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.

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.

3.3.1. Tái hấp thu ion natri:  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.

3.3.2. Tái hấp thu ion bicarbonat:  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.

3.3.3.  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.

3.3.4. Bài tiết ion hydro   (hình 12.6).

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 .

3.3.5. Bài tiết ammoni (NH3) ( h ình 12.7)

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.

 

3.4. 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.

4.1. Khả năng vận chuyển tối đa của một chất bởi ống thận là 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 (SO4 2-), glucose và các monosaccharid, các acid amin, acid uric, albumin, acetoacetat, b hydroxybutyrat, a 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 một chất là nồng độ trong huyết tương của chất đó mà nếu vượt quá thì chất đó xuất hiện trong nước tiểu. Mỗi chất có ngưỡng riêng.

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.

4.2. Khả năng lọc của ống 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 (PX):

                                    Khả năng lọc = GFR x PX= mg/phút

Trong thực tế, vì GFR bằng độ thanh thải của inulin (CIN) nên được tính theo CIN x PX

4.3.  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 (UX):

                                    Khả năng bài tiết = UX x V = mg/ml

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

4.4.  Khả năng vận chuyển tối đa (Tr hoặc Ts) là hiệu số của khả năng lọc (CIN . PX) và tốc độ bài tiết (UX . V):

                                    Tr = CIN . PX  - UX . V (mg/phút)

                                    Ts = UX . V – CIN . PX (mg/phút)

5.1.1. Định nghĩa:  Độ thanh thải (clearance) của một chất X là thể tích huyết tương được thận lọc sạch chất đó trong một phút, tức là hiệu quả lọc sạch một chất khỏi huyết tương. Clearance của một chất được tính theo công thức:

                                                             (ml/phút)

Trong đó:

                        CX là clearance của một chất (ml/phút)

                        UX là nồng độ chất đó trong nước tiểu (mg/ml)

                        PX là nồng độ chất đó trong huyết tương (mg/ml)

V là lượng nước tiểu trong một phút (ml/phút)

Creatinin nội sinh là chất có nguồn gốc từ creatinin của cơ, do cầu thận lọc. Bình thường thì lượng do ống thận bài tiết rất nhỏ. Do vậy, đo độ thanh thải creatinin là một phương pháp đơn giản và đáng tin cậy để đánh giá sự lọc ở cầu thận. Tuy vậy, xét nghiệm này không giúp nhiều trong việc phát hiện sớm tổn thương thận do các cầu thận lành phì đại để hoạt động bù. Phải mất đi 50 -70% diện tích lọc của cầu thận thì  mới làm giảm độ thanh thải creatinin. Ngoài ra, khi lọc ở cầu thận thấp, các ống thận tăng bài tiết nên có thể làm kết quả bị sai lạc. Giá trị bình thường (với diện tích da là 1,73 m 2): 100-120 ml/phút. Với phụ nữ, phải nhân kết quả với 0,85. Sau 30 tuổi, cứ 10 tuổi lại trừ đi 6,5 ml/phút. Cần phải mất ít nhất 50 -70% thì độ thanh thải creatinin mới bắt đầu bị giảm. 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. Dưới 10ml/phút thì độ thanh thải creatinin cho các giá trị cao hơn thực và người ta có thể điều chỉnh bằng độ thanh thải urê. Độ thanh thải urê - ngược lại - đánh giá thấp tình trạng suy thận ở giai đoạn cuối.

5.1.3. Độ thanh thải PAH. PAH là một acid hữu cơ yếu, lạ với cơ thể, không được giữ lại, không được chuyển hoá, được ống lượn gần bài tiết (có Ts). PAH được đào thải  theo nước tiểu dưới dạng nguyên vẹn. Nếu chưa đạt đến TmPAH (khoảng 80 mg/phút ở người trưởng thành) thì chỉ một lần qua thận là máu được lọc sạch PAH . Do có gần 10% PAH gắn vào protein huyết tương nên không phải tất cả PAH đều được lọc dễ dàng và nồng độ PAH trong huyết tương cao hơn trong dịch lọc. Tuy vậy, lượng PAH gắn protein không làm giảm nhiều sự bài tiết của ống thận. Vì TmPAH tương đối hằng định nên PAH được dùng để đánh giá chức năng bài tiết của ống thận (Ts).

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 (UPAH x V  >  CIN x PPAH). Nếu PPAH 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 PPAH lớn hơn 20 mg/100 ml thì sự bài tiết là tối đa và đạt được TmPAH. Khi đã đạt được TmPAH, lượng PAH được bài tiết trong một phút là hằng định và không phụ thuộc vào PPAH nữa. Khi quá TmPAH thì CPAH 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 (ứng dụng nguyên lý Fick).

5.1.4. Độ thanh thải inulin: Là phương pháp chuẩn để đo mức lọc cầu thận nhưng được dành cho các phòng xét nghiệm chuyên khoa do kỹ thuật khó. Giá trị bình thường (với diện tích da là 1,73 m 2) là 80-160 ml/phút ở nam và 90-140 ml/phút ở nữ.

5.1.5. Độ thanh thải EDTA được đánh dấu bằng crôm 51: Cho phép đánh giá mức lọc cầu thận mà không cần phải thu nước tiểu. Đây là phương pháp theo dõi suy thận dành cho chuyên khoa.

5.1.6. Định lượng urê huyết: Bình thường, nồng độ urê trong huyết tương thấp hơn  8,2 mmol/l. Nồng độ urê phụ thuộc vào mức lọc cầu thận, vào lưu lượng nước tiểu, vào sự tạo thành urê từ thoái hoá protid mà mức độ thoái hoá lại phụ thuộc vào sự cung cấp protid. Do vậy, tăng urê huyết vừa phải có thể là do giảm lọc ở cầu thận, hoặc do các yếu tố khác như thiếu nước, mất nước do thuốc lợi niệu hay do chế độ ăn có nhiều protein.

5.2.1. Nghiệm pháp cô đặc và pha loãng nước tiểu: Khả năng pha loãng nước tiểu sau khi uống nhiều nước hoặc cô đặc nước tiểu khi bị thiếu nước phụ thuộc phần lớn vào chức năng của ống thận. Trong suy thận,  nghiệm pháp hạn chế nước (nhịn uống) là nguy hiểm và không có ích.

5.2.2. Test với vasopressin: Tiêm vasopressin ngoại sinh gây tác dụng như khi hạn chế nước, tức là làm giảm bài niệu và tăng độ thẩm thấu của nước tiểu.

5.2.3. 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:                       

                                                (Natri nước tiểu / Natri máu)

                                    Creatinin niệu/Creatinin huyết tương)     

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.

5.2.4. Định lượng vết lithium: Độ thanh thải lithium là một chỉ báo tốt về tái hấp thu natri ở ống thận. Tuy nhiên, vì đưa lithium ngoại sinh vào cơ thể làm rối loạn chức năng của ống thận nên người ta đã dùng phương pháp xác định độ thanh thải lithium bằng cách định lượng lithium nội sinh nhờ phép đo quang phổ hấp phụ nguyên tử (được thực hiện tại một số phòng thí nghiệm chuyên khoa). Phương pháp này hữu ích để phát hiện tăng tái hấp thu natri ở ống lượn gần trong cao huyết áp và để chẩn đoán phân biệt suy trước thận với hoại tử ống thận cấp.

5.2.5. Nghiệm pháp acid hoá nước tiểu: Cho phép xác định khả năng thận làm giảm độ pH của nước tiểu bằng cách đào thải các acid cố định và phân biệt nhiễm acid do ống lượn gần với nhiễm acid do ống lượn xa.

5.2.6. 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). Độ thanh thải PAH thể hiện lưu lượng máu thận; nếu tính toán có dựa vào hematocrit thì cho biết lưu lượng máu của thận.

Các chẩn đoán hình ảnh có tác dụng phát hiện các bất thường về hình thái của thận và đường dẫn nước tiểu (nang, sỏi, hẹp, tắc, viêm, khối u …) và phần nào cho biết sơ bộ chức năng thận (ứ nước, tình trạng ngấm thuốc, đọng thuốc cản quang…). Có nhiều phương pháp chẩn đoán hình ảnh thận bằng X quang (chụp điện quang ổ bụng không chuẩn bị, chụp đường tiết niệu qua tĩnh mạch, chụp niệu quản - bể thận ngược dòng, chụp bàng quang ngược dòng,  chụp mạch thận, chụp động mạch số hoá …), chụp siêu âm cắt lớp, chụp hình bằng cộng hưởng từ hạt nhân … Sự phát triển của chẩn đoán hình ảnh đã thay thế dần cho các phương pháp chẩn đoán bằng chất đồng vị phóng xạ.

6.1. Thuốc lợi niệu thẩm thấu là chất được lọc nhưng không được hoặc ít được tái hấp thu nên làm cho áp suất thẩm thấu trong ống thận cao, giữ nước lại trong lòng ống nên làm tăng lượng nước tiểu. Ví dụ, mannitol, sucrose.

6.2. Thuốc lợi niệu có tác dụng tại quai Henle (ví dụ furosemid): Ức chế tái hấp thu clo và natri ở nhánh lên của quai Henle, ngoài ra cũng có tác dụng ở ống lượn gần. Do nồng độ clo  và natri trong nước tiểu cao nên áp suất thẩm thấu trong ống thận cao, giữ nước lại trong lòng ống nên làm tăng lượng nước tiểu.