Tầm quan trọng của khát trong kiểm soát nồng độ thẩm thấu và nồng độ natri dịch ngoại bào
Các thận làm giảm thiểu sự mất dịch trong suốt các quá trình thiếu hụt nước thông qua hệ thống phản hồi thụ cảm thể thẩm thấu-ADH (osmoreceptor-ADH feedback system). Tuy nhiên, hấp thu đủ dịch thì cần thiết để đối kháng lại bất cứ sự mất dịch nào mà xảy ra thông qua đổ mồ hôi, thở và đường tiêu hóa. Sự hấp thu dịch được điều hòa bởi cơ chế khát, là cơ chế mà cùng với cơ chế thụ cảm thể thẩm thấu-ADH, duy trì sự kiểm soát nồng độ thẩm thấu và nồng độ natri dịch ngoại bào một cách chính xác.
Nhiều trong số các yếu tố mà kích thích sự bài tiết ADH thì cũng làm tăng cơn khát, được định nghĩa là sự thèm muốn có ý thức đối với nước.
Các trung tâm hệ thống thần kinh trung ương của khát
Xem lại Hình 2, phần 4, cùng một vùng dọc theo thành trước-dưới của não thất thứ ba mà làm tăng cường sự giải phóng ADH thì cũng kích thích khát. Nằm ở phía trước-ngoài trong nhân trước thị là một vùng nhỏ khác mà khi được kích thích điện, sẽ gây ra sự uống nước ngay lập tức và sẽ tiếp tục miễn là kích thích còn kéo dài. Tất cả các vùng này cùng với nhau được gọi chung là trung tâm khát (thirst center).
Các neuron của trung tâm khát đáp ứng với các sự truyền các dung dịch nước ưu trương bằng cách kích thích hành vi uống nước. Các tế bào này hầu như chắc chắn thực hiện chức năng như là các thụ cảm thể thẩm thấu để hoạt hóa cơ chế khát giống như các thụ cảm thể thẩm thấu kích thích sự giải phóng ADH.
Tăng nồng độ thẩm thấu của dịch não tủy trong não thất thứ ba về bản chất có cùng tác động trong việc thúc đẩy sự uống nước. Dường như là bộ phận mạch của lá tận cùng (organum vasculosum of the lamina terminalis), mà nằm ngay bên dưới bề mặt não thất ở đầu dưới của vùng AV3V, thì liên quan mật thiết trong điều hòa đáp ứng này.
Các kích thích đối với cơn khát
Bảng 1 tóm tắt một số kích thích đã biết đối với cơn khát.
1. Một trong số các kích thích quan trọng nhất là tăng nồng độ thẩm thấu dịch ngoại bào, mà gây ra sự mất nước nội bào trong các trung tâm khát, bằng cách đó, kích thích cảm giác khát nước.
Giá trị của đáp ứng này là rõ ràng: nó giúp pha loãng các dịch ngoại bào và đưa nồng độ thẩm thấu về giá trị bình thường.
2. Các sự giảm trong thể tích dịch ngoại bào và áp suất động mạch cũng kích thích cơn khát bằng một con đường mà độc lập với con đường được kích thích bởi tăng nồng độ thẩm thấu huyết tương.
Vì thế, sự mất thể tích máu bởi sự mất máu sẽ kích thích cơn khát, mặc dù có thể không có sự thay đổi trong nồng độ thẩm thấu huyết tương. Kích thích này dường như xảy ra do tín hiệu thần kinh đi vào từ các thụ cảm thể sức căng tim-phổi và động mạch hệ thống trong hệ thống tuần hoàn.
3. Một kích thích quan trọng thứ ba đối với khát là angiotensin II.
Các nghiên cứu trên động vật đã chứng minh rằng angiotensin II đóng vai trò trên bộ phận dưới vòm và bộ phận mạch của lá tận cùng. Các vùng này thì nằm ngoài hàng rào máu não và các peptides như angiotensin II khuếch tán vào trong các mô. Bởi vì angiotensin II cũng được kích thích bởi các yếu tố liên quan với giảm thể tích máu và huyết áp thấp nên tác động của nó lên cơn khát giúp hồi phục thể tích máu và huyết áp về mức bình thường cùng với các hoạt động khác của angiotensin II trên các thận để làm giảm sự bài tiết dịch.
4. Khô miệng và các màng niêm mạc của thực quản có thể kích thích cảm giác khát.
Kết quả, một người đang khát có thể giải tỏa cơn khát gần như ngay lập tức sau khi uống nước, mặc dù nước chưa được hấp thu từ đường tiêu hóa và vẫn chưa có tác động lên áp suất thẩm thấu dịch ngoại bào.
5. Các kích thích đường tiêu hóa và họng hầu tác động lên cơn khát.
Ở những động vật mà có một lỗ thực quản ở bên ngoài sao cho nước không bao giờ được hấp thụ vào bên trong máu, sự giải tỏa một phần cơn khát xảy ra sau khi uống nước, mặc dù sự giải tỏa chỉ là tạm thời. Ngoài ta, sự giãn nở của đường tiêu hóa cũng có thể làm giảm khát một phần; ví dụ, bơm một bóng trong dạ dày có thể giảm giải tỏa khát. Tuy nhiên, sự giải tỏa cảm giác khác thông qua các cơ chế dạ dày hay họng hầu thì tồn tại ngắn hạn; cảm giác thèm uống nước thì chỉ hoàn toàn được đáp ứng khi nồng độ thẩm thấu huyết tương và/hoặc thể tích máu quay trở về mức bình thường.
Khả năng của động vật và con người “đo lường” được lượng dịch hấp thu thì quan trọng bởi vì nó ngăn cản sự hydrate hóa quá mức. Sau khi một người uống nước, 30 đến 60 phút có thể được cần đến để nước được tái hấp thu và phân bố trên khắp cơ thể. Nếu như cảm giác khát không được giải tỏa tạm thời sau khi uống nước thì một người sẽ tiếp tục uống ngày càng nhiều nước, cuối cùng dẫn đến sự hydrate hóa quá mức và pha loãng quá mức dịch cơ thể. Các nghiên cứu thực nghiệm đã cho thấy một kết quả lặp lại là các động vật uống gần như chính xác lượng nước cần để đưa nồng độ thẩm thấu huyết tương và thể tích về mức bình thường.
Ngưỡng kích thích thẩm thấu cho sự uống nước
Các thận phải bài tiết liên tục một lượng nước bắt buộc, ngay cả ở một người mất nước, để loại bỏ khỏi cơ thể các chất tan dư thừa mà được tiêu hóa hoặc được sản xuất bởi sự chuyển hóa. Nước bị mất bởi sự bay hơi khỏi các phổi và đường tiêu hóa và bởi sự bay hơi và đổ mồ hôi từ da. Vì thế, luôn có một khuynh hướng mất nước, với kết quả là sự tăng nồng độ natri dịch ngoại bào và nồng độ thẩm thấu dịch ngoại bào.
Khi nồng độ natri tăng chỉ khoảng 2 mEq/L trên mức bình thường thì cơ chế khát được hoạt hóa, gây ra cảm giác muốn uống nước. Đây được gọi là ngưỡng uống nước (threshold for drinking). Vì thế, ngay cả các sự tăng lên nhỏ trong nồng độ thẩm thấu huyết tương thì bình thường được theo sau bởi sự hấp thu nước, điều mà sẽ giúp hồi phục nồng độ thẩm thấu và thể tích dịch ngoại bào về mức bình thường. Theo cách này, nồng độ thẩm và nồng độ natri dịch ngoại bào được kiểm soát một cách chính xác.
Các rối loạn khát và sự hấp thu nước. Như được bàn luận trước đây, tăng cảm giác khát trong các rối loạn y khoa khác nhau liên quan với thể tích nước tiểu tăng lên và các sự giảm trong thể tích dịch ngoại bào như đái tháo đường kiểm soát kém hay đái tháo nhạt. Trong các trường hợp này, tăng lượng nước hấp thu đóng vai trò như là một đáp ứng đền bù đối với tăng nồng nồng độ thẩm thấu huyết tương và/hoặc giảm thể tích dịch ngoại bào. Chứng uống nhiều nước (polydipsia), hay khát quá mức, đôi khi xảy ra trong sự vắng mặt của các kích thích khát sinh lý đã biết. Ví dụ, chứng uống nhiều tâm sinh (psychogenic polydipsia) có thể được gây ra bởi bệnh tâm thần như tâm thần phân liệt hay rối loạn ám ảnh cưỡng chế và có thể dẫn đến hạ natri máu đáng kể. Ngược lại, chứng không biết khát (adipsia), sự vắng mặt của cảm giác khát ngay cả khi có tăng natri máu hay giảm thể tích, thì hiếm gặp nhưng thường là do tổn thương đến các trung tâm khát hạ đồi được gây ra bởi tổn thương, nhiễm khuẩn hay phẫu thuật. Sự suy giảm một phần của cơ chế khát, gây ra sự hấp thụ nước không đầy đủ (chứng giảm khát [hypodipsia]), hay một sự mất khả năng đánh giá lượng dịch có thể xảy ra ở những bệnh nhân mà bị đột quỵ, ở những bệnh nhân lớn tuổi mắc suy giảm nhận thức, hoặc ở những bệnh nhân bệnh nặng. Trong tình trạng không hấp thụ nước đầy đủ, mất nước và tăng natri máu xảy ra, mặc cho các sự tăng lên nhiều trong các mức ADH.
Các đáp ứng phối hợp của các cơ chế thụ cảm thể thẩm thấu-ADH và khát
Ở một người khỏe mạnh, các cơ chế thụ cảm thể thẩm thấu và khát hoạt động song song để điều hòa áp suất thẩm thấu và nồng độ natri dịch ngoại bào một cách chính xác, mặc cho các thách thức mất nước hằng định. Ngay cả với các thách thức nhiều hơn, như ăn nhiều muối, thì các hệ thống phản hồi này thường có thể giữ nồng độ thẩm thấu huyết tương hằng định một cách phù hợp. Hình 1 cho thấy một sự tăng lên trong lượng natri ăn vào cao đến 6 lần so với bình thường chỉ có một tác động nhỏ lên nồng độ natri huyết tương miễn là các cơ chế ADH và khát đều thực hiện chức năng một cách bình thường.
Khi cơ chế ADH hay khát không thực hiện chức năng, thông thường cơ chế còn lại vẫn có thể kiểm soát nồng độ thẩm thấu và nồng độ natri dịch ngoại bào với tính hiệu quả phù hợp miễn là có đủ lượng dịch hấp thu để cân bằng với thể tích nước tiểu bắt buộc và lượng nước mất được gây ra bởi hô hấp, đổ mồ hơn hay mất qua đường tiêu hóa. Tuy nhiên, nếu như cả cơ chế ADH và cơ chế khát đều không thể thực hiện chức năng một cách đồng thời thì nồng độ natri và nồng độ thẩm thấu huyết tương sẽ được kiểm soát kém. Vì thế, khi lượng natri ăn vào được tăng lên sau khi chặn hoàn toàn hệ thống ADH-khát thì các sự thay đổi tương đối lớn trong nồng độ natri huyết tương xảy ra. Trong sự vắng mặt của các cơ chế ADH-khát, không có cơ chế phản hồi khác có khả năng điều hòa đầy đủ nồng độ natri và nồng độ thẩm thấu của huyết tương.
Vai trò của angiotensin II và aldosterone trong kiểm soát nồng độ thẩm thấu và nồng độ natri dịch ngoại bào. Như được nói đến trong loạt bài viết trước, cả angiotensin II và aldosterone đều đóng một vai trò quan trọng trong điều hòa sự tái hấp thu natri bởi các ống thận khi lượng natri ăn vào thấp, các mức tăng lên của các hormones này kích thích sự tái hấp thu natri bởi các thận và ngăn cản các sự mất natri nhiều, mặc dù lượng natri ăn vào có thể được giảm xuống thấp đến 10% so với bình thường. Ngược lại, với lượng natri ăn vào nhiều, sự giảm hình thành của các hormones này cho phép các thận bài tiết các lượng lớn natri.
Nhờ tầm quan trọng của angiotensin II và aldosterone trong điều hòa sự bài tiết natri bởi các thận nên chúng ta có thể nhầm lẫn cho rằng chúng cũng đóng vai trò quan trọng trong điều hòa nồng độ natri ngoại bào. Mặc dù các hormones này làm tăng lượng natri trong dịch ngoại bào nhưng chúng cũng làm tăng thể tích dịch ngoại bào bằng cách làm tăng sự tái hấp thu nước cùng với natri. Vì thế, angiotensin II và aldosterone có ít tác động lên nồng độ natri, trừ khi dưới các tình trạng khắc nghiệt.
Sự tương đối không quan trọng của aldosterone trong điều hòa nồng độ natri dịch ngoại bào được thể hiện bởi thực nghiệm được trình bày trong Hình 2. Hình này cho thấy tác động lên nồng độ natri huyết tương của việc thay đổi lượng natri ăn vào nhiều hơn sáu lần dưới hai điệu kiện: (1) dưới các điều kiện bình thường; và (2) sau khi hệ thống phản hồi aldosterone bị chặn bằng cách loại bỏ các tuyến thượng thận và truyền aldosterone vào trong động vật ở một mức hằng định sao cho các mức trong huyết tương không thể tăng hoặc giảm. Chú ý rằng khi lượng natri ăn vào được tăng lên sáu lần, nồng độ natri huyết tương thay đổi chỉ 1% đến 2% trong cả hai trường hợp. Phát hiện này chỉ ra rằng ngay cả không có hệ thống phản hồi aldosterone đang thực hiện chức năng thì nồng độ natri huyết tương vẫn có thể được điều hòa tốt. Cùng loại thực nghiệm được thực tiến hành sau khi chặn sự hình thành của angiotensin II, với kết quả tương tự.
Có hai nguyên nhân chủ yếu mà tại sao các sự thay đổi trong angiotensin II và aldosterone không có các tác động lớn lê nồng độ natri huyết tương. Đầu tiên, như được nói đến trước đây, angiotensin II và aldosterone làm tăng cả sự tái hấp thu natri và nước bởi các ống thận, dẫn đến các sự tăng lên trong thể tích dịch ngoại bào và lượng natri nhưng ít có sự thay đổi trong nồng độ natri. Thứ hai, miễn là cơ chế ADH-khát còn thực hiện chức năng thì bất cứ khuynh hướng nào hướng đến việc nồng độ natri huyết tương tăng lên thì đều được đền bù bởi tăng lượng nước tiêu thụ hoặc tăng sự bài tiết ADH trong huyết tương, việc mà có khuynh hướng làm loãng dịch ngoại bào về mức bình thường. Hệ thống ADH-khát thì làm “lu mờ” đi nhiều các hệ thống angiotensin II và aldosterone trong điều hòa nồng độ natri dưới các điều kiện bình thường. Thậm chí ở những bệnh nhân mắc cường aldosterone nguyên phát (primary aldosteronism), những người là có mức aldosterone cực kỳ cao thì nồng độ natri huyết tương cũng thường chỉ tăng khoảng 3 đến 5 mEq/L trên mức bình thường.
Dưới các tình trạng khắc nghiệt được gây ra bởi sự mất hoàn toàn sự bài tiết aldosterone do cắt tuyến thượng thận hoặc ở những bệnh nhân mắc bệnh Addison (suy giảm bài tiết nghiêm trọng hoặc hoàn toàn thiếu hụt aldosterone), có một sự mất nhiều natri bởi các thận, điều mà có thể dẫn đến một sự giảm đáng kể trong nồng độ natri huyết tương. Một nguyên nhân cho điều này là các sự mất nhiều natri cuối cùng sẽ gây ra sự suy giảm thể tích nghiêm trọng và giảm huyết áp, điều mà có thể hoạt hóa cơ chế khát thông qua các phản xạ tim mạch. Sự hoạt hóa này dẫn đến một sự pha loãng nhiều hơn của nồng độ natri huyết tương, mặc dù lượng nước hấp thu tăng lên giúp làm giảm thiểu sự giảm trong các thể tích dịch cơ thể dưới các tình trạng này.
Vì thế, có các trường hợp cực kỳ khắc nghiệt trong đó nồng độ natri huyết tương có thể thay đổi đáng kể, ngay cả với một cơ chế ADH-khát thực hiện chức năng. Thậm chí là vậy, cơ chế ADH-khát là hệ thống phản hồi mạnh mẽ nhất trong cơ thể đối với việc kiểm soát nồng độ thẩm thấu và nồng độ natri dịch ngoại bào.
Cơ chế thèm muối trong kiểm soát nồng độ natri và thể tích dịch ngoại bào
Sự duy trì một thể tích và nồng độ natri dịch ngoại bào bình thường cần một cân bằng giữa sự bài tiết natri và sự hấp thu natri. Đồng thời, lượng natri ăn vào hầu như luôn luôn lớn hơn lượng cần cho hằng định nội môi. Trong thực tế, lượng natri ăn vào trung bình đối với những người có “văn hóa công nghiệp”, những người mà ăn thức ăn đã chế biến sẵn, thường thay đổi giữa 100 và 200 mEq/ngày, mặc dù con người có thể sống sót và thực hiện chức năng một cách bình thường khi tiêu thụ chỉ ở khoảng 10 đến 20 mEq/ngày. Vì thế, hầu hết mọi người ăn nhiều natri hơn nhiều so với lượng cần cho cân bằng nội môi và bằng chứng cho thấy rằng lượng natri ăn vào cao thông thường có thể đóng góp vào các rối loạn tim mạch như tăng huyết áp.
Thèm ăn muối một phần là do sự thật là các động vật và con người thích muối và ăn nó, bất kể liệu họ có thiếu muối hay không. Thèm ăn muối cũng có một thành phần điều hòa mà trong đó có một xu hướng hành vi ăn muối khi một sự thiếu hụt natri tồn tại trong cơ thể. Xu hướng hành vi này thì đặc biệt quan trọng ở những động vật ăn thực vật, các động vật mà tự nhiên ăn một chế độ ăn ít natri nhưng thèm ăn muối cũng có thể quan trọng ở người, đặc biệt là ở những người mà có một sự thiếu hụt natri cực kỳ, như xảy ra ở những người mắc bệnh Addison. Trong trường hợp này, có một sự thiếu hụt bài tiết aldosterone, điều mà gây ra sự mất quá mức natri trong nước tiểu và dẫn đến giảm thể tích dịch ngoại bào và giảm nồng độ natri; cả hai sự thay đổi này đều kích thích sự thèm muối.
Nhìn chung, các kích thích chủ yếu mà làm tăng cảm giác thèm muối là các kích thích mà liên quan với các sự thiếu hụt natri và giảm thể tích máu hoặc giảm huyết áp mà liên quan với tình trạng thiểu năng hệ thống tuần hoàn.
Cơ chế thần kinh đối với cảm giác thèm muối thì tương tự với cơ chế khát. Một số trung tâm thần kinh tương tự trong vùng AV3V của não dường như là có liên quan bởi vì các tổn thương trong vùng này thường ảnh hưởng đến cả cơn khát và sự thèm muối một cách đồng thời ở động vật. Ngoài ra, các phản xạ tuần hoàn được khởi mào bởi huyết áp thấp hay thể tích máu giảm đều ảnh hưởng đến cả cơn khát và sự thèm muối cùng lúc.
Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết. Hẹn gặp lại các bạn trong các bài viết tiếp theo nhé !!!
