Việc duy trì một thể tích tương đối hằng định và các thành phần tương đối ổn định của các dịch cơ thể là điều thiết yếu đối với sự hằng định nội môi. Một số trong số các vấn đề thường gặp và quan trọng nhất trong y học lâm sàng nổi lên do các bất thường trong các hệ thống kiểm soát mà giúp duy trì tính tương đối hằng định này của các dịch cơ thể. Trong loạt bài viết này và trong các loạt bài viết tiếp theo về thận, chúng ta sẽ bàn luận về sự điều hòa tổng quan của thể tích dịch cơ thể, các thành phần của dịch ngoại bào, sự thăng bằng acid-base và sự kiểm soát việc trao đổi dịch giữa các thành phần ngoại bào và nội bào.
Lượng dịch hấp thu và lượng dịch bài tiết được cân bằng trong các điều kiện ổn định
Tính hằng định tương đối của các dịch cơ thể là rất đáng chú ý bởi vì luôn có một sự trao đổi liên tục của dịch và các chất tan với môi trường ngoài, cũng như là bên trong các thành phần dịch cơ thể khác nhau. Ví dụ, dịch được bổ sung vào trong cơ thể thì thay đổi rất nhiều và phải được cân bằng một cách chính xác bởi lượng nước bài tiết khỏi cơ thể để ngăn chặn việc các thể tích dịch cơ thể tăng lên hoặc giảm đi.
Lượng nước hấp thu hằng ngày
Nước được bổ sung vào cơ thể bởi hai nguồn chính: (1) nó được tiêu hóa ở dạng các chất lỏng hay nước trong thức ăn, mà cùng với nhau chúng bình thường sẽ bổ sung khoảng 2100 ml/ngày vào các dịch cơ thể; và (2) nó được tổng hợp trong cơ thể bởi sự oxy hóa của carbohydrates, bổ sung thêm khoảng 200 ml/ngày. Các cơ chế này cung cấp tổng lượng nước hấp thu là khoảng 2300 ml/ngày (Bảng 1). Tuy nhiên, lượng nước hấp thụ thì rất thay đổi ở những người khác nhau, phụ thuộc vào khí hậu, thói quen và mức độ hoạt động thể chất.
Sự mất nước hằng ngày
Mất nước không cảm nhận được (insensible water loss). Một số sự mất nước không thể được điều hòa một cách chính xác. Ví dụ, con người mất nước liên tục qua hơi nước từ đường hô hấp và sự khuếch tán qua da, cả hai cơ chế này chiếm khoảng 700 ml/ngày lượng nước mất dưới các điều kiện bình thường. Sự mất nước này được gọi là mất nước không cảm nhận được (insensible water loss) bởi vì chúng ta không ý thức được nó mặc dù nó xảy ra một cách liên tục ở những người đang sống.
Mất nước không cảm nhận được qua da xảy ra một cách không phụ thuộc vào sự chảy mồ hôi và xuất hiện ở cả những người được sinh ra mà không có các tuyến mồ hôi; lượng nước mất trung bình bởi sự khuếch tán qua da là khoảng 300 đến 400 ml/ngày. Sự mất nước này được giảm tối thiểu bởi lớp sừng hóa chứa đầy cholesterol của da, điều này giúp tạo ra một hàng rào ngăn cản sự mất nước quá mức bởi sự khuếch tán. Khi lớp sừng hóa bị mất đi, như xảy ra với các vết bỏng lớn, thì tốc độ bay hơi nước có thể tăng đến 10 lần, lên đến 3 đến 5 L/ngày. Vì lý do này, những người có các vết bỏng phải được truyền các lượng dịch lớn, thường là truyền tĩnh mạch, để cân bằng lượng dịch bị mất.
Mất nước không cảm nhận được qua đường hô hấp bình thường trung bình là khoảng 300 đến 400 ml/ngày. Khi không khí đi vào trong đường hô hấp, nó trở nên bão hòa với hơi ẩm đến một áp suất hơi là khoảng 47 mm Hg trước khi nó được đẩy ra ngoài. Bời vì áp suất hơi của không khí hít vào thường dưới 47 mm Hg nên nước liên tục mất qua các phổi theo quá trình hô hấp. Trong thời tiết lạnh, áp suất hơi khí quyển giảm xuống gần 0, gây ra một sự mất nước thậm chí còn lớn hơn từ các phổi khi nhiệt độ giảm xuống. Quá trình này giải thích tại sao có cảm giác khô trong đường hô hấp khi thời tiết lạnh.
Mất dịch trong mồ hôi. Lượng nước mất bởi việc chảy mồ hôi thì rất thay đổi, phụ thuộc vào hoạt động thể chất và nhiệt độ môi trường. Thể tích mồ hôi bình thường là khoảng 100 ml/ngày, nhưng trong thời tiết rất nóng hoặc trong suốt quá trình gắng sức nặng, dịch mất trong mồ hôi đôi khi tăng đến 1 đến 2 L/giờ. Sự mất dịch này sẽ nhanh chóng làm cạn kiệt dịch của cơ thể nếu như lượng dịch hấp thụ cũng không tăng lên bằng cách hoạt hóa cơ chế khát, như sẽ được nói đến trong các bài viết sau.
Sự mất nước trong phân. Chỉ một lượng nước nhỏ (100 ml/ngày) bình thường bị mất trong phân. Sự mất nước này có thể tăng đến một vài lít một ngày ở những người mà mắc tiêu chảy nặng. Vì thế, tiêu chảy nặng có thể đe dọa tính mạng nếu như không được xử lý trong vòng một vài ngày.
Mất nước bởi các thận. Sự mất nước khỏi cơ thể còn lại xảy ra ở dạng nước tiểu được bài tiết bởi các thận. Nhiều cơ chế kiểm soát tốc độ bài tiết nước tiểu.
Các phương tiện quan trọng nhất mà bằng cách đó cơ thể duy trì sự cân bằng giữa lượng nước hấp thụ và lượng nước bài tiết, cũng như là một sự cân bằng giữa lượng hấp thụ và bài tiết của hầu hết các chất điện giải trong cơ thể, là bằng cách kiểm soát tốc độ mà các thận bài tiết các chất này. Ví dụ, thể tích nước tiểu có thể thấp đến mức 0.5 L/ngày ở những người bị mất nước hoặc cao đến mức 20 L/ngày ở những người uống các lượng nước lớn.
Sự thay đổi trong lượng nước hấp thụ này cũng đúng cho hầu hết các chất điện giải của cơ thể, như natri, clo và kali. Ở một số người, lượng natri hấp thu có thể thấp ở mức 20 mEq/ngày, ngược lại, ở những người khác, lượng natri hấp thu có thể cao đến 300 đến 500 mEq/ngày. Các thận có nhiệm vụ điều chỉnh tốc độ bài tiết nước và các chất điện giải để phù hợp với lượng hấp thụ của các chất này một cách chính xác, cũng như là đền bù cho các sự mất dịch và các chất điện giải quá mức mà xảy ra trong một số tình trạng bệnh lý nhất định. Trong các loạt bài viết tiếp theo, chúng ta sẽ bàn luận đến các cơ chế mà cho phép các thận thực hiện các nhiệm vụ đặc biệt này.
Các thành phần dịch của cơ thể
Tổng lượng dịch của cơ thể được phân bố chủ yếu giữa hai nơi, dịch ngoại bào (extracellular fluid) và dịch nội bào (intracellular fluid) (Hình 1). Dịch ngoại bào được chia thành dịch kẽ (interstitial fluid) và huyết tương (plasma).
Có một thành phần dịch nhỏ khác mà được gọi là dịch xuyên bào (transcellular fluid). Thành phần dịch này bao gồm dịch trong các khoang hoạt dịch, khoang phúc mạc, khoang ngoại tâm mạc và khoang nội nhãn cầu, cũng như là dịch não tủy; nó thường được xem như là một loại dịch ngoại bào đặc biệt, mặc dù trong một số trường hợp thì thành phần của nó có thể khác đáng kể so với huyết tương hoặc dịch kẽ. Tất cả dịch xuyên bào cùng với nhau sẽ chiếm khoảng 1 đến 2 lít dịch cơ thể.
Ở một người đàn ông trưởng thành nặng 70 kg thì tổng thể tích nước cơ thể là khoảng 60% trọng lượng cơ thể, hay khoảng 42 lít. Phần trăm này phụ thuộc vào tuổi, giới tính và mức độ béo phì. Khi một người già đi, phần trăm của tổng trọng lượng cơ thể mà dịch chiếm dần dần giảm đi. Sự giảm này một phần là do sự lão hóa thường liên quan với một sự tăng lên trong phần trăm trọng lượng cơ thể là mỡ, thành phần mà làm giảm phần trăm của nước trong cơ thể.
Bởi vì phụ nữ thường có một phần trăm mỡ cơ thể lớn hơn so với nam giới nên tổng lượng nước trong cơ thể của họ trung bình là khoảng 50% của trọng lượng cơ thể. Ở những đứa trẻ sinh non và sơ sinh, tổng lượng nước trong cơ thể thay đổi từ 70% đến 75% trọng lượng cơ thể. Vì thế, khi bàn đến các thành phần dịch cơ thể trung bình, chúng ta thường hiểu rằng các sự thay đổi sẽ xuất hiện, phụ thuộc vào tuổi, giới tính và phần trăm mỡ của cơ thể.
Ở nhiều quốc gia, trọng lượng cơ thể trung bình (và khối lượng mỡ) tăng lên nhanh trong 30 năm qua. Trọng lượng cơ thể trung bình đối với nam giới trưởng thành trên 20 tuổi ở Hoa Kỳ được thống kê là gần 88.8 kg (khoảng 196 pounds) và đối với phụ nữ trưởng thành là 77.4 kg (khoảng 170 pounds). Vì thế, dữ liệu đã được bàn đến đối với một người đàn ông trung bình nặng 70 kg ở trong bài viết này và các loạt bài viết khác sẽ cần được điều chỉnh theo khi xem xét các thành phần dịch của thể ở hầu hết mọi người.
Thành phần dịch nội bào
Khoảng 28 lít trong số 42 lít dịch trong cơ thể là ở bên trong hàng ngàn tỷ tế bào và được gọi chung là dịch nội bào (intracellular fluid). Vì thế, dịch nội bào chiếm khoảng 40% tổng trọng lượng cơ thể ở một người “trung bình”.
Dịch của mỗi tế bào chứa hỗn hợp riêng rẽ của các thành phần khác nhau, nhưng các nồng độ của các thành phần này là tương tự nhau. Trong thực tế, thành phần của các dịch tế bào thì tương tự nhau một cách đáng kể, ngay cả là ở những động vật khác nhau, từ các vi sinh vật sơ khai nhất cho đến con người. Vì lý do này, dịch nội bào của tất cả các tế bào khác nhau cùng được xem là một thành phần dịch lớn.
Thành phần dịch ngoại bào
Tất cả dịch bên ngoài các tế bào được gọi chung là dịch ngoại bào (extracellular fluid). Cùng với nhau, các dịch này chiếm khoảng 20% trọng lượng cơ thể, hay khoảng 14 lít ở một người nam giới nặng 70 kg. Hai thành phần dịch lớn nhất của dịch ngoại bào là dịch kẽ (interstitial fluid), là thành phần dịch tạo nên hơn 3/4 (11 lít) dịch ngoại bào và huyết tương (plasma), là thành phần tạo nên gần 1/4 thể tích dịch ngoại bào, hay khoảng 3 lít. Huyết tương là phần không phải tế bào của máu; nó trao đổi các chất một cách liên tục với dịch kẽ qua các lỗ của các màng mao mạch. Các lỗ này thì thấm mạnh với hầu hết tất cả các chất tan trong dịch ngoại bào, ngoại trừ các proteins. Vì thế, các dịch ngoại bào thì luôn luôn được trộn lẫn, vì thế, huyết tương và dịch kẽ có thành phần gần giống nhau, ngoại trừ các proteins, thành phần mà có nồng độ cao hơn trong huyết tương.
Thể tích máu
Máu chứa dịch ngoại bào (dịch trong huyết tương) và dịch nội bào (dịch trong các tế bào hồng cầu). Tuy nhiên, máu được xem là một thành phần dịch riêng biệt bởi vì nó được chứa trong một buồng của riêng nó, là hệ thống tuần hoàn. Thể tích máu thì đặc biệt quan trọng trong sự kiểm soát động lực học của hệ thống tim mạch.
Thể tích máu trung bình của người trưởng thành là khoảng 7% trọng lượng cơ thể, hay khoảng 5 lít. Khoảng 60% lượng máu này là huyết tương và 40% là các tế bào hồng cầu, nhưng các phần trăm này có thể thay đổi một cách đáng kể ở những người khác nhau, phụ thuộc vào giới tính, trọng lượng và các yếu tố khác.
Hematocrit (thể tích tế bào hồng cầu nén). Hematocrit là phần trăm của máu được tạo thành từ các tế bào hồng cầu, như được xác định bằng cách ly tâm máu trong một ống hematocrit cho đến khi các tế bào trở nên được nén ở đáy của ống. Bởi vì ly tâm không hoàn toàn nén các tế bào hồng cầu cùng với nhau nên khoảng 3% đến 4% huyết tương vẫn bị giữ lại giữa các tế bào và hematocrit thực sự là chỉ khoảng 96% của hematocrit đo được.
Ở nam giới, hematocrit đo được bình thường là khoảng 0.40 và ở nữ giới, nó là khoảng 0.36. Ở những người thiếu máu nặng, hematocrit có thể giảm xuống thấp đến 0.10, một giá trị mà hầu như không đủ để duy trì sự sống. Ngược lại, ở những người mà mắc một số tình trạng bệnh lý, sự sản xuất quá mức các tế bào hồng cầu xảy ra, gây ra tình trạng đa hồng cầu (polycythemia). Ở những người này, hematocrit có thể tăng đến 0.65.
Các thành phần của các dịch ngoại bào và nội bào
Các sự so sánh về thành phần của dịch ngoại bào, bao gồm dịch huyết tương và dịch kẽ, và dịch nội bào được thể hiện trong Hình 2, Hình 3 và Bảng 2.
Thành phần ion tương tự của huyết tương và dịch kẽ
Bởi vì dịch huyết tương và dịch kẽ được phân tách chỉ bởi các màng mao mạch có tính thấm cao nên thành phần ion của chúng là tương tự nhau. Sự khác biệt quan trọng nhất của hai thành phần dịch này là nồng độ protein cao hơn nhiều trong huyết tương; bởi vì các mao mạch có một tính thấm thấp đối với các protein huyết tương nên chỉ các lượng nhỏ proteins được thoát vào trong các khoảng kẽ trong hầu hết các mô.
Do hiệu ứng Donnan, nồng độ các ion tích điện dương (các cation) thì hơi lớn hơn (khoảng 2%) trong huyết tương so với trong dịch kẽ. Các protein huyết tương có một tích điện âm toàn phần và vì thế có khuynh hướng liên kết với các cation như các ion kali và natri, do vậy giữ thêm các lượng cation này trong huyết tương, cùng với các protein huyết tương. Ngược lại, các ion tích điện âm (các anion) có khuynh hướng có một nồng độ hơi cao hơn trong dịch kẽ so với huyết tương bởi vì các sự tích điện âm của các protein huyết tương làm đẩy các anion tích điện âm. Tuy nhiên, về mặt thực tiễn, các nồng độ của các ion trong dịch kẽ và huyết tương được xem là gần bằng nhau.
Xem lại Hình 25-2, chúng ta có thể thấy rằng dịch ngoại bào, bao gồm huyết tương và dịch kẽ, chứa các lượng lớn ion natri và chloride và các lượng tương đối lớn ion bicarbonate nhưng chỉ chứa các lượng nhỏ kali, canxi, magie, photphat và các ion acid hữu cơ. Thành phần của dịch ngoại bào được điều hòa một cách kỹ lưỡng bởi nhiều cơ chế khác nhau, nhưng đặc biệt là bởi các thận, như sẽ được bàn luận đến sau. Sự điều hòa này cho phép các tế bào liên tục được giữ ở trong một dịch mà chứa nồng độ thích hợp của các chất điện giải và các chất dinh dưỡng cho chức năng tế bào tối ưu.
Các thành phần dịch nội bào
Dịch nội bào được phân tách với dịch ngoại bào bởi một màng tế bào mà có tính tấm cao với nước nhưng không thấm với hầu hết các chất điện giải trong cơ thể. Ngược lại với dịch ngoại bào, dịch nội bào chỉ chứa các lượng nhỏ ion natri và chloride và hầu như không có ion canxi. Thay vào đó, nó chứa các lượng lớn ion kali và phosphate, cùng với các lượng trung bình của ion magie và sulfate, tất cả chúng đều có các nồng độ thấp trong dịch ngoại bào. Ngoài ra, các tế bào cũng chứa các lượng lớn protein – gần 4 lần so với trong huyết tương.
Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết. Hẹn gặp lại các bạn trong các bài viết tiếp theo nhé !!!
