Quá trình lọc máu và hình thành nước tiểu là quá trình quan trọng diễn ra trong cơ thể chúng ta. Thận đóng vai trò quan trọng trong việc lọc máu và tạo ra nước tiểu.
Quá trình lọc máu tại cầu thận
Quá trình lọc máu diễn ra tại cầu thận thông qua màng lọc cầu thận. Áp suất chênh lệch giữa bên trong cầu thận và áp suất từ lực đẩy các chất qua màng lọc. Các tế bào và protein có kích thước lớn hơn lỗ lọc sẽ được giữ lại trong cơ thể. Các chất qua màng tạo nên nước tiểu đầu được chuyển đến ống thận.
Mỗi phút, hơn 1 lít máu lưu thông qua thận của người trưởng thành. Sau 1 giờ, thận có thể lọc được 60 lít máu và tạo ra 7,5 lít dịch lọc. Con người có khoảng 5 lít máu, trong 24 giờ, máu có thể lưu thông qua thận 288 lần, tương đương với mỗi 5 phút máu lọc qua thận 1 lần. Do đó, thận cần lượng oxy rất lớn, chiếm tới 9% tổng lượng oxy cung cấp cho cơ thể.
Quá trình lọc máu qua cầu thận phụ thuộc vào hai yếu tố: lỗ lọc của màng và áp suất lọc.
- Lỗ lọc ở màng lọc cầu thận rất nhỏ, chỉ cho phép các vật rất nhỏ đi qua, các vật lớn hơn phải dựa vào áp suất lọc.
- Áp suất lọc là sự chênh lệch giữa huyết áp trong mao mạch (khoảng 75mmHg) và áp suất keo loại trong huyết tương (khoảng 30mmHg) cộng với áp suất thuỷ tĩnh trong xoang Bowman (khoảng 6mmHg).
Thành phần của nước tiểu đầu tương đồng với huyết tương, bao gồm các chất như đường glucose, acid amin, Na+, K+, HCO3-, Cl-, và ít protein hơn huyết tương từ 300 đến 400 lần vì các protein có kích thước lớn không thể lọt qua màng lọc.
Quá trình tái hấp thu tại ống thận
Nước tiểu đầu sau khi được lọc ở cầu thận vẫn còn nhiều chất dinh dưỡng, do đó sẽ được tái hấp thu tại ống thận. Mỗi ngày, khoảng 170-180 lít nước tiểu đầu được tạo ra, nhưng sau quá trình tái hấp thu, chỉ có khoảng 1-2 lít nước tiểu thực sự được hình thành. Quá trình tái hấp thu tại ống thận diễn ra qua ống lượn gần, quai Henle, ống lượn xa và ống góp.
Tại ống lượn gần
Tại ống lượn gần, hầu hết các chất dinh dưỡng, nước và chất điện giải được tái hấp thu:
- Glucose được hấp thu hoàn toàn thông qua quá trình vận chuyển tích cực. Glucose được vận chuyển qua phía đối diện của tế bào biểu mô của thành ống để đổ vào máu. Nếu đường huyết cao hơn mức bình thường, quá trình tái hấp thu glucose sẽ không diễn ra hoàn toàn, dẫn đến tiểu đường.
- Protein được tái hấp thu ngay ở đầu ống lượn gần bằng phương thức ẩm bào.
- Acid amin được gắn vào chất mang trên màng, khi tách khỏi chất mang, chúng được khuếch tán vào dịch ngoại tế bào và vào máu.
- Một số chất dinh dưỡng khác như vitamin cũng được hấp thu tại đây.
- Ion Na+ được tái hấp thu thông qua quá trình vận chuyển tích cực, gắn vào vật tải và bơm vào dịch ngoại tế bào. Khoảng 90% Na+ được tái hấp thu ở ống lượn gần và mang theo 1 lượng Ion Cl- tương đương.
- Ion K+ cũng được tái hấp thu hoàn toàn ở ống lượn gần bằng cơ chế tích cực giống như Na+.
- HCO3- được tái hấp thu gián tiếp thông qua khí CO2.
- Nước được tái hấp thu 85 – 90% tại đây thông qua các cơ chế như protein lớn bị giữ lại trong máu, tăng áp suất thẩm thấu hút nước vào máu, và tính thấm của tế bào biểu mô ống lượn gần với nước.
Tại quai Henle
Tại quai Henle, chủ yếu là quá trình tái hấp thu nước và Na+:
- Ở nhánh xuống, chỉ cho nước thấm qua, còn Na+ bị giữ lại hoàn toàn, làm tăng nồng độ Na+ trong dịch lọc khi đi qua đáy chữ U sang nhánh lên.
- Ở nhánh lên, ngược lại, Na+ được thấm ra còn nước thì không. Đây được gọi là hiện tượng nhân nồng độ ngược dòng.
- Quai Henle, cùng với mạch thẳng và ống góp, nằm song song với nhau, một phần ở lớp vỏ, một phần ở lớp tuỷ. Áp suất thẩm thấu của dịch ngoại tế bào càng gần lớp tuỷ càng cao. Ở lớp tuỷ, áp suất thẩm thấu của dịch ngoại tế bào gấp 4 lần so với dịch ngoại tế bào của lớp vỏ. Điều này tạo điều kiện cho việc tái hấp thu nước ở nhánh xuống và Na+ ở nhánh lên.
Tại ống lượn xa
- Ở phần đầu của ống lượn xa, Cl- được bơm ra dịch ngoại tế bào và kéo theo các ion khác như Na+, K+, Ca++, Mg++. Các ion này được tái hấp thu nhiều làm cho dịch lọc ở đầu ống lượn xa bị loãng hơn. Đây được gọi là đoạn pha loãng. Quá trình này tạo điều kiện để tái hấp thu nước ở đoạn sau.
- Ở phần sau của ống lượn xa, nước được tái hấp thu do dịch lọc bị loãng, nên áp suất thẩm thấu của dịch lọc thấp hơn nhiều so với áp suất thẩm thấu của dịch ngoại tế bào. Kết quả là nước dễ dàng đi ra khỏi dịch ngoại tế bào và vào máu.
- Na+ và Cl- được tái hấp thu nhờ hormon aldosteron của phần vỏ tuyến thượng thận. Na+ được tái hấp thu theo cơ chế tích cực và Cl- được hấp thu theo Na+ như ở ống lượn gần.
- Một số chất như K+, NH3, H+ được chuyển từ tế bào thành biểu mô của ống lượn xa vào ống góp nằm ở tuỷ thận để đi qua.
Tại ống góp
Tại ống góp, còn tái hấp thu thêm Na+, K+, Ca++, nước. Một lượng NH3 từ huyết tương tới tế bào biểu mô của thành ống lượn xa để bài tiết. Vào dịch lọc, NH3 kết hợp với H+ để tạo ra NH4 để thải ra theo nước tiểu, điều này đã điều chỉnh được độ pH của dịch lọc.
Sự hình thành nước tiểu chính thức
Sau quá trình tái hấp thu tại ống thận, dịch lọc chuyển thành nước tiểu tập hợp tại bể thận rồi qua niệu quản xuống bàng quang. Khi bàng quang đầy, nước tiểu sẽ được bài tiết ra ngoài thông qua niệu đạo.
Thành phần của nước tiểu chính thức bao gồm nước, các chất cặn bã như acid uric, creatinin, ure, các sản phẩm chuyển hóa của thuốc, các ion điện giải như K+, H+,…