Sự điều hòa tái hấp thu của ống thận
Bởi vì cần thiết để duy trì một cân bằng chính xác giữa sự tái hấp thu của ống thận và sự lọc cầu thận nên có nhiều cơ chế kiểm soát thần kinh, hormone và cục bộ mà giúp điều hòa sự tái hấp thu của ống thận, cũng giống như là các cơ chế kiểm soát sự lọc cầu thận. Một đặc điểm quan trọng của sự tái hấp thu ống thận là sự tái hấp thu của một số chất tan có thể được điều hòa một cách độc lập so với các chất tan khác, đặc biệt là thông qua các cơ chế kiểm soát hormone.
Thăng bằng cầu thận-ống thận – mức tái hấp thu tăng trong đáp ứng với tăng tải ống thận
Một trong số các cơ chế cơ bản nhất để kiểm soát sự tái hấp thu ống thận là khả năng nội tại của các ống thận trong việc tăng mức tái hấp thu trong đáp ứng với tăng tải ống thận (tăng dòng vào của ống thận). Hiện tượng này được gọi là thăng bằng cầu thận – ống thận (glomerulotubular balance). Ví dụ, nếu như GFR tăng từ 125 lên 150 ml/phút thì mức tái hấp thu tuyệt đối của ống lượn gần cũng tăng từ khoảng 81 ml/phút (65% của GFR) đến khoảng 97.5 ml/phút (65% của GFR). Vì thế, thăng bằng cầu thận – ống thận liên quan đến việc tổng mức tái hấp thu tăng lên khi tải lọc tăng lên, mặc dù phần trăm của GFR được tái hấp thu trong ống lượn gần vẫn tương đối hằng định, ở khoảng 65%.
Một ít mức độ của thăng bằng cầu thận – ống thận cũng xảy ra ở trong các đoạn ống thận khác, đặc biệt là quai Henle. Các cơ chế chính xác chịu trách nhiệm cho điều này thì không được hiểu hoàn toàn nhưng có thể một phần là do các sự thay đổi trong các lực vật lý trong ống thận và khoảng kẽ thận xung quanh, sẽ được bàn đến sau. Rõ ràng rằng là các cơ chế cho cân bằng cầu thận-ống thận có thể xảy ra một cách độc lập với các hormones và có thể được biểu hiện trong các thận được phân lập hoàn toàn hoặc thậm chí trong các đoạn ống lượn gần được phân lập hoàn toàn.
Thăng bằng cầu thận – ống thận giúp ngăn cản sự quá tải của các đoạn ống lượn xa khi mà GFR tăng lên. Thăng bằng cầu thận – ống thận đóng vai trò như là một hàng phòng ngự nữa để “đệm” cho các tác động của các sự thay đổi tự phát trong GFR lên lưu lượng nước tiểu. (Hàng phòng ngự khác, đã được nói đến trước đây, bao gồm các cơ chế tự điều hòa của thận, đặc biệt là phản hồi ống thận – cầu thận (tubuloglomerular feedback), mà giúp ngăn cản các sự thay đổi lớn trong GFR). Khi hoạt động cùng với nhau, các cơ chế tự điều hòa và thăng bằng cầu thận – ống thận giúp ngăn cản các sự thay đổi lớn trong lưu lượng dịch trong các ống lượn xa khi áp suất động mạch thay đổi hoặc khi có các rối loạn khác mà làm rối loạn cân bằng nội môi natri và thể tích.
Các lực vật lý của mao mạch quanh ống thận và dịch kẽ thận
Các lực thủy tĩnh và thẩm thấu keo giúp kiểm soát mức độ tái hấp thu qua các mao mạch quanh ống thận, giống như cách chúng kiểm soát sự lọc trong các mao mạch cầu thận. Các sự thay đổi trong sự tái hấp thu của mao mạch quanh ống thận cuối cùng có thể ảnh hưởng đến áp suất thủy tĩnh và áp suất thẩm thấu keo của khoảng kẽ thận và cuối cùng, là sự tái hấp thu của nước và chất tan từ các ống thận.
Các giá trị bình thường cho các lực vật lý và mức tái hấp thu. Khi dịch lọc cầu thận đi qua các ống thận, hơn 99% nước và hầu hết các chất tan được tái hấp thu một cách bình thường. Dịch và các chất điện giải được tái hấp thu từ các ống thận vào trong khoảng kẽ của thận và từ đó vào trong các mao mạch quanh ống thận. Mức độ tái hấp thu của mao mạch quanh ống thận bình thường là khoảng 124 ml/phút.
Sự tái hấp thu qua các mao mạch quanh ống thận có thể được tính toán như sau:
Mức tái hấp thu = Kf x Lực tái hấp thu toàn phần
Lực tái hấp thu toàn phần biểu diễn cho tổng của các lực thủy tĩnh và thẩm thấu keo mà tạo điều kiện hoặc đối kháng sự tái hấp thu qua các mao mạch quanh ống thận. Các lực này bao gồm: (1) áp suất thủy tĩnh bên trong các mao mạch quanh ống thận (áp suất thủy tĩnh quanh ống thận [Pc], mà đối kháng lại sự tái hấp thu); (2) áp suất thủy tĩnh trong khoảng kẽ (Pif) bên ngoài các mao mạch, tạo điều kiện cho sự tái hấp thu; (3) áp suất thẩm thấu keo của các proteins huyết tương trong mao mạch quanh ống thận (πc), mà tạo điều kiện cho sự thái hấp thu; và (4) áp suất thẩm thấu keo của các proteins trong khoảng kẽ của thận (πif), mà đối kháng lại sự tái hấp thu.
Hình 1 cho thấy các lực bình thường gần đúng mà tạo điều kiện hoặc đối kháng lại sự tái hấp thu quanh ống thận. Bởi vì áp suất mao mạch quanh ống thận bình thường trung bình là khoảng 13 mm Hg và áp suất thủy tĩnh dịch kẽ của thận trung bình là khoảng 6 mm Hg nên có một gradient áp suất thủy tĩnh dương từ mao mạch quanh ống thận đến dịch kẽ là khoảng 7 mm Hg, áp suất này sẽ đối kháng lại sự tái hấp thu dịch. Áp suất chống lại sự tái hấp thu dịch này thì bị đối kháng lại nhiều hơn bởi các áp suất thẩm thấu keo mà tạo điều kiện cho sự tái hấp thu. Áp suất thẩm thấu keo của huyết tương mà tạo điều kiện cho sự tái hấp thu, là khoảng 32 mm Hg, và áp suất thẩm thấu keo của khoảng kẽ, mà đối kháng lại sự tái hấp thu là 15 mm Hg, gây ra một lực thẩm thấu keo toàn phần là 17 mm Hg, mà tạo điều kiện cho sự tái hấp thu. Vì thế, trừ đi các lực thủy tĩnh toàn phần mà đối kháng lại sự tái hấp thu (7 mm Hg) bởi các lực thẩm thấu keo toàn phần mà tạo điều kiện cho sự tái hấp thu (17 mm Hg) thì sẽ cho ra một lực tái hấp thu toàn phần là khoảng 10 mm Hg. Giá trị này thì cao, tương tự với giá trị được tìm thấy trong các mao mạch cầu thận nhưng ở chiều ngược lại.
Yếu tố khác mà đóng góp vào mức tái hấp thu dịch cao trong các mao mạch quanh ống thận là một hệ số lọc lớn (Kf) nhờ hệ số thấm (độ dẫn thủy lực) cao và diện tích bề mặt lớn của các mao mạch. Bởi vì mức tái hấp thu bình thường là khoảng 124 ml/phút và áp suất tái hấp thu toàn phần là 10 mm Hg nên Kf bình thường là khoảng 12.4 ml/phút mỗi mm Hg.
Sự điều hòa của các lực vật lý của mao mạch quanh ống thận. Hai yếu tố quyết định sự tái hấp thu của mao mạch quanh ống thận mà trực tiếp bị ảnh hưởng bởi các sự thay đổi huyết động của thận là áp suất thủy tĩnh và áp suất thẩm thấu keo của các mao mạch quanh ống thận. Áp suất thủy tĩnh của mao mạch quanh ống thận bị tác động bởi áp suất động mạch và sức cản của các tiểu động mạch đến và đi như sau:
1. Các sự tăng lên trong áp suất động mạch có khuynh hướng làm tăng áp suất thủy tĩnh mao mạch quanh ống thận và làm giảm mức tái hấp thu. Tác động này được “đệm” đến một mức độ nào đó bởi các cơ chế tự điều hòa mà giúp duy trì lưu lượng máu thận tương đối hằng định, cũng như là các áp suất thủy tĩnh tương đối hằng định trong các mạch máu thận.
2. Một sự tăng lên trong sức cản của các tiểu động mạch đến hoặc đi sẽ làm giảm áp suất thủy tĩnh mao mạch quanh ống thận và có khuynh hướng làm tăng mức tái hấp thu. Mặc dù sự co các tiểu động mạch đi làm tăng áp suất thủy tĩnh mao mạch cầu thận nhưng nó sẽ làm giảm áp suất thủy tĩnh mao mạch quanh ống thận.
Yếu tố quyết định chính thứ hai của sự tái hấp thu của mao mạch quanh ống thận là áp suất thẩm thấu keo của huyết tương trong các mao mạch này; tăng áp suất thẩm thấu keo làm tăng sự tái hấp thu của mao mạch quanh ống thận. Áp suất thẩm thấu keo của các mao mạch quanh ống thận được xác định bởi các yếu tố sau đây: (1) áp suất thẩm thấu keo huyết tương hệ thống (tăng nồng độ protein huyết tương của máu hệ thống có khuynh hướng làm tăng áp suất thẩm thấu keo của mao mạch quanh ống thận, bằng cách đó, làm tăng sự tái hấp thu); và (2) phân số lọc – phân số lọc càng cao thì phần huyết tương được lọc qua các mao mạch cầu thận càng lớn và cuối cùng, proteins càng được cô đặc trong huyết tương còn lại. Vì thế, tăng phân số lọc cũng có khuynh hướng làm tăng mức tái hấp thu của mao mạch quanh ống thận. Bởi vì phân số lọc được định nghĩa là tỷ số của GFR/RPF nên một phân số lọc tăng lên có thể xảy ra do tăng GFR hoặc giảm RPF. Một số yếu tố co mạch, như angiotensin II, làm tăng sự tái hấp thu của mao mạch quanh ống thận bằng cách làm giảm RPF và làm tăng phân số lọc, sẽ được nói đến sau đây.
Các sự thay đổi trong Kf của mao mạch quanh ống thận cũng có thể tác động lên mức tái hấp thu bởi vì Kf là một định lượng của độ thấm và điện tích bề mặt của các mao mạch. Các sự tăng lên trong Kf sẽ làm tăng sự tái hấp thu, ngược lại, các sự giảm trong Kf sẽ làm giảm sự tái hấp thu của mao mạch quanh ống thận. Kf vẫn tương đối hằng định trong hầu hết các tình trạng sinh lý. Bảng 1 tóm tắt các yếu tố mà có thể tác động lên mức tái hấp thu của mao mạch quanh ống thận.
Áp suất thủy tĩnh và áp suất thẩm thấu keo của khoảng kẽ thận. Cuối cùng, các sự thay đổi trong các lực vật lý của mao mạch quanh ống thận sẽ ảnh hưởng đến sự tái hấp thu của ống thận bằng cách làm thay đổi các lực vật lý trong khoảng kẽ thận xung quanh các ống thận. Ví dụ, một sự giảm trong lực tái hấp thu qua các màng mao mạch quanh ống thận, được gây ra bởi áp suất thủy tĩnh mao mạch quanh ống thận tăng lên hoặc áp suất thẩm thấu keo của mao mạch quanh ống thận giảm xuống, sẽ làm giảm sự hấp thu dịch và các chất tan từ dịch kẽ vào trong các mao mạch quanh ống thận. Hoạt động này cuối cùng sẽ làm tăng áp suất thủy tĩnh dịch kẽ và làm giảm áp suất thẩm thấu keo của dịch kẽ do sự loãng đi của các proteins trong dịch kẽ thận. Các sự thay đổi này sau đó làm giảm sự tái hấp thu toàn phần của dịch từ các ống thận vào trong khoảng kẽ, đặc biệt là trong ống lượn gần.
Các cơ chế mà bằng cách đó, các sự thay đổi trong áp suất thủy tĩnh và áp suất thẩm thấu keo dịch kẽ tác động lên sự tái hấp thu của ống thận có thể được hiểu bằng cách xem xét các con đường mà qua đó chất tan và nước được tái hấp thu (Hình 2). Một khi các chất tan đi vào trong vào trong các kênh gian bào hay khoảng kẽ thận bởi sự vận chuyển chủ động hay sự khuếch tán thụ động, thì nước được kéo từ lòng ống thận vào trong khoảng kẽ bởi sự thẩm thấu. Hơn thế nữa, một khi nước và các chất tan trong các khoảng kẽ, chúng có thể được đưa vào trong các mao mạch quanh ống thận hoặc khuếch tán ngược trở lại thông qua các liên kết của tế bào biểu mô vào trong lòng ống. Các liên kết được gọi là liên kết chặt (tight junctions) giữa các tế bào biểu mô của ống lượn gần thực chất rất dễ rò rỉ, vì thế, các lượng đáng kể natri có thể khuếch tán theo cả hai hướng qua các liên kết này. Với mức độ tái hấp thu của mao mạch quanh ống thận cao, sự di chuyển toàn phần của nước và các chất tan là vào trong mao mạch quanh ống thận, với một ít thoát quay trở lại vào trong lòng ống thận. Tuy nhiên, khi sự tái hấp thu của mao mạch quanh ống thận bị giảm xuống, có một sự tăng áp suất thủy tĩnh dịch kẽ và một khuynh hướng cao hơn cho các lượng lớn chất tan và nước thoát quay trở lại vào trong lòng ống thận, bằng cách đó, làm giảm mức tái hấp thu toàn phần (xem Hình 2).
Điều ngược lại thì đúng khi sự tái hấp thu của mao mạch quanh ống thận tăng lên trên mức bình thường. Một sự tăng lên ban đầu trong sự tái hấp thu bởi các mao mạch quanh ống thận có khuynh hướng làm giảm áp suất thủy tĩnh của dịch kẽ và làm tăng áp suất thẩm thấu keo của dịch kẽ. Cả hai lực này đều sẽ tạo điều kiện cho sự di chuyển của dịch và các chất tan ra khỏi lòng ống thận và vào trong khoảng kẽ, vì thế, sự thoát ngược lại của nước và các chất tan vào trong lòng ống thận được giảm xuống và sự tái hấp toàn phần thu của ống thận sẽ được tăng lên.
Vì thế, thông qua các sự thay đổi trong áp suất thủy tĩnh và áp suất thẩm thấu keo của khoảng kẽ thận, sự hấp thu nước và các chất tan bởi các mao mạch quanh ống thận thì được liên quan một cách chặt chẽ với sự tái hấp thu toàn phần của nước và các chất tan từ lòng ống thận vào trong khoảng kẽ. Nhìn chung, các lực mà làm tăng sự tái hấp thu của mao mạch quanh ống thận cũng sẽ làm tăng sự tái hấp thu từ các ống thận. Ngược lại, các thay đổi huyết động mà ức chế sự tái hấp thu của mao mạch quanh ống thận cũng sẽ ức chế sự tái hấp thu của ống thận đối với nước và các chất tan.
Tác động của áp suất động mạch lên lưu lượng nước tiểu – lợi niệu natri áp suất và lợi niệu áp suất
Ngay cả các sự thay đổi nhỏ trong áp suất động mạch cũng có thể gây ra các sự tăng lên đáng kể trong sự bài tiết natri và nước trong nước tiểu, hiện tượng này được gọi là lợi niệu natri áp suất (pressure natriuresis) và lợi niệu áp suất (pressure diuresis). Do các cơ chế tự điều hòa đã được mô tả trong các bài viết trước, tăng áp suất động mạch giữa các giới hạn 75 và 160 mm Hg thường chỉ có một tác động nhỏ lên lưu lượng máu thận và GFR. Sự tăng lên nhẹ trong GFR đóng góp một phần vào trong tác động của tăng áp suất động mạch lên lưu lượng nước tiểu. Khi sự tự điều hòa GFR bị suy giảm, như thường xảy ra trong bệnh thận, thì các sự tăng lên trong áp suất động mạch có thể gây ra các sự tăng lên lớn hơn trong GFR.
Một tác động thứ hai của tăng áp suất động mạch thận mà làm tăng lưu lượng nước tiểu chính là nó làm giảm phần trăm tải lọc natri và nước mà được tái hấp thu bởi các ống thận. Mặc dù các cơ chế chịu trách nhiệm cho tác động này thì không hoàn toàn được hiểu rõ nhưng chúng bao gồm nhiều các yếu tố vật lý, cũng như là các tác động cận tiết và hormone. Tăng áp suất động mạch gây ra một sự tăng lên nhẹ trong áp suất thủy tĩnh mao mạch quanh ống thận, đặc biệt là trong các mạch thẳng (vasa recta) của tủy thận và một sự tăng kế tiếp trong áp suất thủy tĩnh dịch kẽ của thận. Như được nói đến trước đây, một sự tăng lên trong áp suất thủy tĩnh dịch kẽ của thận làm tăng cường sự thoát trở lại của natri vào trong lòng ống thận, bằng cách đó, làm giảm sự tái hấp thu toàn phần của natri và nước và làm tăng mức lưu lượng nước tiểu nhiều hơn khi áp suất động mạch thận tăng lên.
Một yếu tố thứ ba mà đóng góp vào lợi niệu natri áp suất và lợi niệu áp suất là giảm sự hình thành của angiotensin II. Chính angiotensin II làm tăng sự tái hấp thu natri bởi các ống thận và kích thích sự bài tiết aldosterone, hormone mà làm tăng sự tái hấp thu natri nhiều hơn nữa. Vì thế, giảm sự hình thành angiotensin II đóng góp vào sự giảm tái hấp thu natri của ống thận mà xảy ra khi áp suất động mạch được tăng lên.
Một yếu tố thứ tư mà có thể đóng góp vào lợi niệu natri áp suất là sự nội hóa của các proteins vận chuyển natri (internalization of sodium transporter proteins) từ các màng đỉnh vào trong bào tương của các tế bào ống thận, bằng cách đó làm giảm lượng natri mà có thể được vận chuyển qua các màng tế bào. Tác động này của tăng áp suất động mạch có thể được điều hòa, một phần, bởi sự giảm hình thành angiotensin II và các tín hiệu autacoid hay các tín hiệu cận tiết khác.
Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết. Hẹn gặp lại các bạn trong các bài viết tiếp theo nhé !!!
