214
BÀI 12. SINH LÝ BÀI TIẾT NƯỚC TIỂU
Mục tiêu học tập: Sau khi học xong bài này, sinh viên có khả năng:
1. Trình bày được quá trình lọc ở cầu thận.
2. Trình bày được hiện tượng tái hấp thu và bài tiết ở từng phần ống thận.
3. Trình bày được các yếu tố ảnh hưởng đến sự tạo thành nước tiểu.
3. Nêu được nguyên tắc, ýư nghĩa của một số phương pháp thăm dò chức năng thận.
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.
215
Hình 12.2. Quá trình tạo nước tiểu
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 m = 10-6 m).
Hình 12.3. C
ấu tạo m
àng l
ọc cầu thận.
216
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 m2.
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.
1.3. Cấp máu cho thận.
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
217
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 th
ụ 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).
Hình 12.4. Cấu trúc bộ máy cận cầu thận.
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
218
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 o
A
; (2) Màng đáy, là một mạng
lưới sợi collagen và proteoglycan, có các lỗ nhỏ đường kính 110 o
A
, 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 o
. Màng lọc là một màng có
tính thấm chọn lọc rất cao. Những chất có đường kính < 70 o
A
(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. Các chỉ số đánh giá chức năng lọc của thận
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 m2, trong đó 2 – 3% có vai trò lọc; như
vậy diện tích lọc là 320 – 480 cm2. Trị số bình thường là 12,5 ml/phút/ mmHg, cao
hơn ở mao mạch cơ vân 50 – 100 lần.