Thận có nhiệm vụ tạo nước tiểu, để thực hiện hai chức năng chính là bài xuất phần lớn những sản phẩm cuối cùng của chuyển hóa trong cơ thể, và điều hòa nồng độ các thành phần của dịch cơ thể, giữ hằng định nội môi .
1.Giải phẫu sinh lý cản thận
Thận được cấu tạo bởi những Đơn vị cơ bản, gọi là nephron, mỗi nephron là một đơn vị giải phẫu và chức năng, có khả năng tạo nước tiểu độc lập đối với nhau. Hai thận chứa khoảng trên hai triệu nephron .
1.1.Cấu tạo của nephron
Mỗi nephron được tạo thành từ một tiểu cầu thận, trong đó dịch được lọc từ máu, và một ống dài, trong đó dịch được biến đổi để thành nước tiểu, rồi đổ vào bể thận.
– Tiểu cầu thận (glomerulus): đường kính khoảng 200 microns, được cấu tạo bởi một chùm mao mạch, đưa vào đầu tận cùng
của nephron, phần này gọi là bao Bowman (Bowmans capsule). Mỗi tiểu cầu thận có chừng 50 quai mao mạch, xuất phát từ một tiểu động mạch vào (afferent arteriole), và các mao mạch tập trung lại thành một tiểu động mạch ra (efferent arteriole), có đường kính hơi nhỏ hơn, Có hai lớp tế bào phân cách giữa máu trong mao mạch và dịch lọc tiểu cầu trong bao Bowman: tếbăĩổ hội mô của mao mạch và tế bào biểu mô của bao .
Dưới kính hiển vi điện tử, tế bào nội mô (en- dothelial cells) như bị đục thủng thành các cửa sổ, các chân của các tế bào biểu mô tạo thành các khía xẻ dọc vách mao mạch, hai lớp tế bào là màng đáy, và diện tích toàn phần của nội mô mao mạch tiểu cầu, qua dó diễn ra quá; trình lọc là khoảng l,5m2ở người .
– Ống thận. Có thể chia làm ba đoạn, lần lượt là ống lượn gần (proximal tubule), quai llenle (Henles 100p), và ống lượn xa (distal tubule), ống lượn gần khoảng 45 milimét chiều dài và 55 micromét đường kính, vách của nó được lót bởi một lớp tế
bào biểu mô, có phân ngón về phía bờ tiếp với màng đáy, còn bờ phía lòng ông có nhiều vi nhung mao, nên được gọi là bờ. bàn chải .
Tiếp theo ống lượn gần là quai Henle quai này có hai cành, cành xuống và cành lên. Vách của cành xuống và đoạn dưới của cành lên thì rất mảnh, có một lớp tế bào biểu mô đẹp, nền được gọi là đoạn mảnh của quai (thin limb). Còn đoạn trên của cành lên của quai có tế bào biểu mô cao hơn, như các phần khác của hệ thống ống, nên gọi là đoạn dày của cành lên của quai (thick limb) .
Tiếp quai Henle là ống lượn xa, tế bào biểu
mô của ống lượn xạ thì
thấp hơn ống lượn gần,
mặc dầu nó có một ít vi
nhung mao, nhưng không thành bờ bàn chải. Có khoảng
tám ống lượn xa đổ vào một ống góp nhỏ rồi đi xuống vùng tủy thận. Những ống góp
nhỏ hợp lại thành ống góp lớn hơn, rồi đi qua toàn bộ tủy thận song song với các quai Henlẹ .
Ông góp lớn nhất thì đổ vào trong bể thận (pelvis), qua đỉnh của tháp thận (pyramid)i mỗi thận có khoảng 250 ống góp (collecting duct) lớn nhất, mỗi ống tập hợp nước tiểu từ khoảng 4000 nephron .
Những nephrons nằm ở vùng ngoài của vỏ thận, được gọi là những nephrons vỏ (su- perficial nephron), chứng chiếm phần lớn nephron, khoảng 80 phần trăm .
Những nephron với tiểu cầu thận nằm ở vùng vỏ sát tủy, có quai Henle dài, thọc sâu vào tủy thận, có khi tới tận đỉnh của tháp thận, được gọi là những nephron cận tủy (juxtamedullary nephron), chúng chiêm khoảng 20 phần trăm tổng số nephron .
1.2. Mạch máu và thần kinh thận
– Mạch máu thận. Thận có khá nhiều máu, khoảng một phần tư cung lượng tim .
Động mạch thận xuất phát từ động mạch chủ bụng, vào rốn thận, rồi chia thành các nhánh gian thùy (interlobar artery), từ đó chia thành các nhánh bán cung (arcuate artery), đi men theo đường ranh giới vỏ tủy. Từ động mạch bán cung xuất phát những động mạch gian tiểu thùy (interlobular artery), chạy thẳng góc với động mạch bán cung ra đến tận cùng vỏ ngoài của thận .
Tiểu động mạch tiểu cầu là ngành thẳng và ngắn của động mạch gian tiểu thùy. Tiểu động mạch ra tỏa ra một màng lưới mào mạch thứ hai, xoắn xuýt quanh ống thận, gọi là lưới mao mạch quanh ông (perịtubular capillaries). Từ đó máu sẽ theo tĩnh mạch bán cung, rồi tĩnh mạch gian thùy mà đổ vào tĩnh mạch thậ n. Tiểu động mạch ra nằm giữa hai lưới mao mạch, nên được gọi là hệ mạch gánh, hay mạch cửa, vàllứới mao mạch tiểu cầu chỉ là máo mạch chức năng, có nhiệm vụ lọc máu, còn lưới mao mạch quanh ống là mao mạch dinh dưỡng, nuôi thận .
Riêng, các tiểu động mạch ra của các nephron cận tủy không tỏa thành mạng lưới mạo mạch quanh ống; mà lại tạo thành quai hình kẹp. tóc, chọc thẳng vào tủy thận, gọi là động mạch thẳng (vasa recta). Các mao mạch thẳng này chạy song song với các cành của quai Henle của những nephron cận tủy, cùng vào đến tủy trong gần nhú tháp, rồi quay trở lên đổ vào tĩnh mạch gian tiểu thủy .
– Mạch bạch huyết. Thận có mạng lưới mạch bạch huyết phong phú, đổ vào ống ngực .
Thận có mạng lưới mạch bạch huyết phong phú, đổ vào ống ngực .
– Thần kinh thận. Thần kinh thận là những sợi giao cảm, khi vào thận đi dọc theo các mạch máu của thận, đặc biệt được phân phối tới. các tiểu động mạch vào và rã của tiểu cầu thận. Chúng cũng tới các tế bào ông thận và lớp phức hợp cận tiểu cầu. Những sợi giao cảm gâ-y, co mạch thận làm giảm dòng máu vào các tiểu cầu thận.
Bao thận là một tổ chức mỏng nhưng dài và chắc, bao quanh thận. Nếu thận bị phù viêm, bao giới hạn sự phình ra của thận, làm áp suất khoảng kẽ thận tang lên, do đó làm; giảm mức lọc tiểu cầu, và được coi là một trong những yếu tố làm tăng và kéo dài thiểu niệu, vô niệu .
1.3.Phúc hợp tiểu cầu
Phức hợp cận tiểu cầu (juxtaglome rular apparatus) là phần đầu của ống lượn xa tiếp xực với tiểu cầu của cùng một nephron, ở đây, tế bào biểu mô của ống lượn xa, nơi tiếp xúc với tiểu động mạch vào tiểu cầu thận thì dày đặc hơn so với các tế bào biểu mô ống khác, chúng được gọi là vết đặc (macula densa). Bộ máy Golgi, một cơ quan bài tiết của các tế bào này, hướng về tiểu động mạch vào, chứ không hướng về lòng ống như các tế bào biểu mô ống khác, có lể chúng bài tiết các chất vào thành của tiểu động mạch vào, nơi có các tế bào cận tiểu cầu .
Mặt khác các tế bào cơ trơn của thành tiểu động mạch vào, tiếp xúc chặt chề với vết đặc, thì có khác so với các tế bào cùng loại của tiểu động mạch. Chúng, phình lên và chứa các hạt động đặc,..đó là tiền chất của renin không hoạt động,;.chúng dược gọi là các tế bào cận tiểu cầu.
-.Tất cả các tổ chức trên, bao gồm vết đặc và các tế bào cận tiểu cầu, được gọi là phức hợp cận tiểu cầu. Chúng có vai trò quan trọng trong sự tạo thành hệ thống renin-angiotensin, điều hòa dòng máu qua thận, và hệ erythropoi- etin, điều hòa sự sinh hồng cầu của tủy xương
2.Tuần hoàn thận
2.1.Dòng máu thận
Dòng máu qua cả hai thận ở một người lớn bình thường là khoảng 1200mL/phút, chừng trên 20 phần trăm của cung lượng tim .
Dòng máu trong vỏ thận, nơi có các nephron, thì lớn hơn nhiều so với dòng máu trong tủy thận, nói chung dòng máu tủy chỉ bằng 1/10 dòng máu thận toàn phần, Chỉ có khoảng 1 đến 2. phần trăm dòng máu thận chảy qua vasa recta, số còn lại một phần nhỏ lọc qua tiểu cầu thận còn một phần lớn chây, trong lưới mao mạch quanh ống tróm-lại dòng máu trọng vỏ thận thì nhiều và nhanh, còn dòng máu trong tủy thận thì ít và chậm.
2.2.Các áp suất trong tuần hoàn thận
Áp suất máu trọng map.mạch tiểu cầu thận thì cao hơn áp suất máu ở các mao mạch khác của cơ thể, vì tiểu động mạch vào tiểu cầu thận là ngành thẳng và ngắn của tiểu động mạch gian thùy, và mạch dưới dòng .
Tiểu động mạch ra, có đường kính nhỏ hơn tiểu động mạch vào, nên có một cản tương đối lớn Áp suất này vào khoảng 60mmHg, thuận lợi cho sự lọc của tiểu cầu thận.
Áp suất máu của mao mạch quạnh ống bị giảm đi nhiều, khi máu từ mao mạch tiểu cầu thận quạ tiểu động mạch ra tới mao mạch quanh ống, nó chỉ còn khoảng 13 mmHg, còn áp suất kẹp của huyết tương thì cao, vì protein không lọc qua tiểu cầu thận, Hai yếu tố trên thuận lợi cho việc tái hấp thu dịch vào trong hệ mao mạch, tức là tái hấp thu ống, Áp suất máu trong tiểu tĩnh mạch gian tiểu thùy chỉ còn 8 mmHg .
2.3.Áp suất trong thận và áp suất của dịch kẽ thận
Thận được bọc trong một bao xơ, nên trong tổ chức thận có một áp suất vào khoảng 12mmHg .
Còn áp suất của dịch kẽ thận có giá trị trung bình khoảng 6mmHg.
3.Sự lọc của tiểu cầu thận
3.1.Màng lục tiểu cầu thận và tính thẩm của tiểu cầu thận
Màng lọc tiểu cầu thận là màng mà qua độ huyết tương từ mao mạch tiểu cầu thận được lọc qua để vào bao Bowman.
Màng có ba lớp là lớp tể bào nội mô
của mao mạch tiểu cầu thận (capillary
endothe- lium), màng
đáy (basal membrane), và lớp tế bào biểu mô của bao
Bowman (visceral epithelium).
Mặc dầu thế,
tính thậm của mao mạch tiểu cầu thận mạnh gấp hàng trăm lần tính thấm của các
mao mạch khác của cơ thể, tính thấm cao của màng lọc là do câu trục đặc biệt
của nó. Tế bào nội mô của mao mạch tiểu cầu thận không xếp sát nhau, mà có
những khe hở như cửa sổ với đường kính khoảng
160 angstroms (Ậ). Phía ngoài của tế bào
nội mô là màng đáy, câu tạo chủ yếu bởi collagen và
các sợi proteoglycan, màng cũng có những lỗ lọc
đường kính chừng 110 , nhưng không quan sát thấy dưới kính hiển vi điện tử. Lớp
cuối cùng là tế bào biểu mộ của bao Bowman, lớp
tế bào này không phủ hết màng đáy, mà phân ngón thành những chân bám vào mặt
ngoài của màng đáy. Những “ngón chân” này hình
thành những rãnh là những lỗ lọc với đường kính khoảng 70 . Như vậy dịch lọc tiểu
cầu thận phải qua ba lớp khác nhau trước khi vào bao Bowman, .
Sự thấm qua màng lọc phụ thuộc vào trọng lượng phân tử của một số chật. Báng sau đây là thí dụ : Như vậy là nếu trọng lượng phân tử của inulin là 5.200, chất hòa tan được lọc qua 100 phần trăm, còn albumin có trọng lượng phân tử 69 000 chỉ có 0.5 phần trăm được lọc qua. Lỗ lọc của màng chỉ cho qua các phân tử chất có đường kính dưới 70 , thực tế phân tử albumin đường kính chỉ là 60 ,nhưng nó không qua được với số lượng lớn, vì màng đáy được tạo bởi phức hợp proteoglycans, có tích điện âm rất mạnh, nên nó đẩy các phân tử protein,
3.2.Thành phần của dịch lọc tiểu cầu
Dịch lọc tiểu cầu thận có thành phần giống như dịch kẽ tế bào, dịch này không chứa các tế bào máu, và lượng protein rất thấp, chỉ có khoảng 0,03 phần trăm của pro-tein huyết tương .
Màng lọc tiểu cầu thận ngăn tất cả các phân tử có đường kính trên 70 angstroms, tương đương với kích thước protein có trọng lượng phân tử 70.000. Khi bị tán huyết, he- moglobin với trọng lượng phân tử 64.450 xuất hiện trong huyết tương và được lọc qua tiểu cầu thận khoảng 5 phần trăm nồng độ huyết tương .
Do thiếu protein tích điện âm trong dịch lọc, nên gây ra tác dụng thăng bằng Donnan, một số ions âm như Cl- và HCO,- (bicarbo- nate) qua dịch lọc để thay thế, làm cho nồng độ cao hơn khoảng 5 phần trăm so với huyết tương, còn nồng độ các ion dương hóa trị một trong dịch lọc là nhỏ hơn khoảng 5 phần trăm so với huyết tương. Ngoài ra, nồng độ của các chất không ion hóa như: urê, creatinin, và glucoz (glucose) được tăng lên 4 phần trăm, trong tình trang hầu như không có pro-tein .
3.3.Mức loc tiểu cầu
Số lượng dịch lọc qua tiểu cầu trong một phút của cả hai thận được gọi là mức lọc tiểu cầu (GFR: glomerular filtration rate) .
Ớ người bình thường nó khoảng chừng là 125 ml/phút tức là khoảng 180 l/24giờ, nhưng hơn 99 phần trăm dịch lọc được tái hấp thu trong ông thận, số còn lại, khoảng trên 11/24 giờ thành nước tiểu .
Dòng huyết tương qua tiểu cầu bình thường
là 650mL/phi1t, nếu mức lọc tiểu cầu 236
thận là 125mL/phút, thì tỷ lệ lọc tiểu cầu (filtration fraction) bình thường sẽ là 125/ 650, bằng khoảng 19 phần trăm. Tỷ lệ
này thay đổi nhiều trong một số trang thái sinh lý và bệnh lý .
3.4.Động học của sự lọc tiểu cầu
Sự lọc tiểu cầu hoàn toàn phụ thuộc vào các áp suất trong tiểu cầu thận, đó là áp suất thủy tĩnh (hydrostatic pressure) của mao mạch tiểu cầu, thuận lợi cho sự lọc; áp suất keo (oncotic pressure) của máu trong mao mạch; và áp suất thủy tĩnh của bao Bowman, hai áp suất này chông lại sự lọc. Lượng pro-tein trong dịch lọc là rất nhỏ, nên áp suất keo ở đây không đáng kể. Áp suất thủy tĩnh của mao mạch tiểu cầu chính là huyết áp mao mạch, có tác dụng đẩy dịch qua màng lọc sang bao Bowman, trị số trung bình của nó vào khoảng 60mmHg .
Áp suất keo của máu trong m.ao mạch do protein máu quyết định, nó có tác dụng giữ nước lại trong mao mạch, tức là chống lại áp suất lọc, Trị số trung bình của nó là 32 mmHg, trong khi áp suất keo của protein máu động mạch trong cơ thể chỉ Ịà 25 mmHg,.vì 20 phần trăm lượng huyết tương qua tiểu cầu được lọc, mà protein không qua mạng lọc; do đó nồng độ protein tăng lên chừng 20 phần trăm khi máu qua mao mạch tiểu cầu .
Áp suất thủy tĩnh trong bao Bowman chính là áp suất thủy tĩnh của dịch lọc tiểu cầu, nó cũng chông lại áp suất lọc. Trị số trung bình của nó là 18 mmHg .
Áp suất lọc của tiểu cầu (ultrafiltration pressure) là áp suất đẩy dịch qua màng lọc tiểu cầu vào bao Bowman. Nó là hiệu của áp suất thủy tĩnh mao mạch tiểu cầu với tổng các áp suất keo của máu mao mạch và áp suất thủy tĩnh của bao Bowman .
Áp suất lọc bình thường vào khoảng 10
mmHg (60 – [32 + 18] = 10)1 M
Hệ số lọc Kf (ultrafiltration coefficient) là mức lọc tiểu cầu đôi với 1 mmHg áp suất lọc. Do đó mức lọc tiểu cầu lý
thuyết bằng áp suất lọc nhân với hệ số
lọc, hay hệ số lọc bằng mức lọc tiểu cầu chia cho áp suất lọc .
Hệ số lọc Kf bình thường là 12,5 mL/phút/ mmHg áp suất lọc. (Kf = 125 mL/phút/10 mrnHg) .
3.5.Các yếu tố ảnh hưởng đến mức lọc cầu thận
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến mức lọc tiểu cầu, hay áp suất lọc tiểu cầu .
3.5.1.Các áp suất ở tiểu cầu thận
Áp suất thủy tĩnh của mao mạch tiểu cầu tăng, làm mức lọc tăng và ngược lại. Khi dòng máu thận tăng làm tăng mức lọc, vì nó làm tăng áp suất thủy tĩnh của tiểu cầu .
Áp suất keo của protein huyết tương tăng giảm mức lọc và ngược lại.
Áp suất thủy tĩnh của bao Bowman ít thay đổi, nên không ảnh hưởng. Nhưng trong trường hợp tắc ống thận hay niệu quản, hoặc phù thận, áp suất bao Bowman tăng lên và mức lọc giảm .
3.5.2.Sự co gỉãn tiểu động mạch tiểu cầu
Giãn tiểu động mạch vào làm tăng dòng máu thận và lọc tăng, ngược lại, khi co tiểu động mạch vào làm giảm lọc .
3.5.3.Sự co tiểu động mạch ra
Sự co tiểu động mạch ra làm tăng sức cản của mạch, do đó lâm lăng áp suất thủy tĩnh tiểu cầu và tăng lọc. Nhưng nếu co mạnh và co lâu, sẽ làm giảm lọc, vì thời gian lưu lại của huyết tương lâu, nó sẽ lọc nhiều, và pro-tein ứ lại sẽ tăng áp suất keo, chông lại áp suất lọc .
3.5.4.Kích thích thần kinh giao cảm thận
Kích thích giao cảm với cường độ vừa phải làm tiểu động mạch vào co lại vù mức lọc giảm. Khi kích thích mạnh, dòng máu thận bị giảm mạnh, có thể dẫn đến ngừng lọc tạm thời .
3.5.5.Áp suất động mạch hệ thống (huyết áp)
Khi áp suất động mạch tăng làm tăng áp suất thủy tĩnh mao mạch tiểu cầu và mức lọc tăng. Tuy nhiên không có sự tăng cân xứng, do hiện tượng gọi là điều hòa tự động dòng máu thận, nghĩa là khi áp suất động mạch tăng, sẽ có các cơ chế làm co tiểu động mạch vào tiểu cầu một cách tự động, giới hạn dồng máu vào tiểu cầu ồ ạt, quá mức .
Thí dụ khi áp suất động mạch tăng lên gấp đôi, mức lọc tiểu cầu chỉ tăng khoảng 15 phần trăm. Tuy nhiên cũng cần biết rằng, khi mức lọc tiểu cầu chỉ tăng lên một ít, đủ làm lưu lượng nước tiểu tăng lên nhiều .
3.6.Điều hòa mức lọc tiểu cầu thận
Mức lọc tiểu cầu luôn giữ tương dối hằng định, nếu thay đổi nhiều sẽ ảnh hưởng đến cơ thể: Nếu lọc ít, dịch xuống ống.ít, thì.sự thải các sản phẩm chuyển hóa và những chất thừa cũng sẽ giảm đi, chúng sẽ ứ lại trong dịch cơ thể .
Nêu lọc nhiều, dịch qua nhanh, ông không kịp tái hấp thu, cơ thể sẽ mất nhiều chất cần thiết.
3.6.1.Cơ chế điều hòa mức lọc tiểu cầu – Điều hòa ngược cầu-ống
Có hai cơ chế điều hòa tự động mức lọc tiểu cầu: (1) cơ chế điều hòa ngược giãn tiểu động mạch vào, (2) cơ chế điều hòa ngược co tiểu động mạch ra. Kết hợp hai cơ chế này gọi là điều hòa ngược cẩu – ổng (tubuloglomerular feedback), quá trình này có sự tham gia của phức hợp cận tiểu cầu.
- Cơ chế điều hòa ngược giặn tiểu động mạch vào .
Khi mức lọc tiểu cầu giảm thấp, sẽ làm tăng tái hấp thu Na” và C1 ở cành lên của quai Henle, và làm giảm nồng độ ỉon ở vết dặc (macula dẹnsa). Sự giảm.nồng độ ion này kích thích macula densa gây giậỊỊ.tịặu động mạch vào, làm tăng lượng máu vào tiếu cầu, và tặng mức lọc tiêu cầu .
- Cơ chế điều hòa ngược co tiểu động mạch ra .
Khi có rất ít ion Na+ và Cbđến vết đặc, làm tế bào cận tiểu cầu tiết ra renin, dẫn đến sự tạo thành angiotensin II*chấtnày ,l,ạm co tiểu động mạch ra vì nó mẫn câm,cao với angiotensin, điều đó làm tăng áp suất ở tiểu cầU; và tặng mức lọc tiểu cầu .
Khi cả hai cơ chế này phối hợp với nhau, mức lọc tiểu cầu sẽ tăng lên và trở về bình thường, hay chỉ tăng thêm một ít phần trăm, dù áp suất động mạch hệ thống có thể thay đổi từ 75 tới 160 mmHg .
3.6.2.Điều hòa tự dộng dòng máu thận
Dòng máu thận được giữ tương đôi hằng định khoảng 1200mL/phút, mặc dù huyết áp toàn phần Cỗ thay đổi lớn (từ 75 -160 mmHg) .
Trước hết đó là do cơ chế
điều hòa tự động (autoregulation) mức lọc tiểu cầu làm giãn tiểu động mạch vào.
Khi dòng máu thận giảm, nó sẽ làm giảm mức lọc tiểu cầu, điều đó sẽ gây
điều hòa ngược cầu ống làm giãn tiểu
động mạch vào cho phép tăng dòng máu trong tiểu cầu. Như vậy cả hai, dòng máu thận
và mức lọc tiểu cầu, đều được tăng lên và trở về mức bình thường .
Ngoài ra còn một cơ chế khác điều hòa dòng máu thận, đó là cơ chế co cơ trơn thành tiểu động mạch vào (myogenic mechanism) .
Khi áp suất động mạch tăng lên, làm căng vách của tiểu động mạch vào, nó sẽ phản ứng bằng cách co lại, làm giảm dòng máu thận về bình thường. Ngược lại khi áp suất động mạch giảm, tiểu động mạch vào sẽ giãn ra làm tăng dòng máu thận. Tuy nhiên cơ chế này chỉ là giả thiết, chưa được chứng minh .
3.6.3.Tác dụng của áp suất động mạch trên lưụ lượng nước tiểu
Sự thay đổi áp suất động mạch chỉ làm thay đổi nhẹ dòng máu thận và mức lọc tiểu cầu, nhưng làm thay đổi đáng kể lưu lượng nước tiểu. Nếu áp suất động mạch giảm từ 100 mmHg xuông mức 50 mmHg, làm ngừng hoàn toàn sự bài xuất nước tiểu, còn khi áp suất động mạch tăng lên gấp đôi (khoảng 200 mmHg), làm tăng lượng nước tiểu lên gấp từ 7 đến 8 lần so với bình thường. Lý do là khi áp suất động mạch tăng, làm tăng mức lọc tiểu cầu, nhưng không làm tăng tái hấp thu ống, do đó phần dịch ống tăng sẽ thải qua nước tiểu .
