Bài giảng chủ đề HOÁ SINH THẬN

Bài giảng
HÓA SINH THẬN
B.S. Nguyễn Thu Uyển

1.ĐẠI CƯƠNG
Cấu tạo nephron
Thận là cơ quan có vai
trò quan trọng nhất trong
việc đào thải các chất cặn
bã có hại hoặc không cần
thiết ra ngoài cơ thể thông
qua việc bài xuất nước
tiểu.
* Cấu trúc thận
* Chức năng thận
Về cấu trúc vi thể, mỗi
thận chứa khoảng một
triệu đơn vị thận gọi là
nephron. Mỗi nephron
gồm cầu thận , ống lượng
gần, quai Henle, ống lượn
xa và ống góp. Cuối cùng
đổ vào đài thận, bể thận…
Ngoài ra thận còn đóng vai trò quan trọng trong
việc duy trì cân bằng nội môi và chức năng nội tiết

Hàng ngày có khoảng 1.000-1.500 lít máu qua thận, 10% lượng máu đó làm
NV dinh dưỡng cho thận còn 90% làm nhiệm vụ bài tiết, tức là tạo nước tiểu
(NT). Có 2 giai đoạn tạo thành NT là:
+ Giai đoạn lọc ở cầu thận

+ Giai đoạn tái hấp thu và bài tiết ở ống thận
Đối với sự tạo thành NT có 3 chức năng của thận cần được nghiên cứu là: chức
năng lọc của cầu thận, chức năng tái hấp thu và chức năng bài tiết của ống thận.
2. CÁC HOẠT ĐỘNG CHỨC NĂNG CỦA THẬN.

2.1. Lọc huyết tương ở tiểu cầu thận
Bước đầu tạo nước tiểu là lọc huyết tương ở tiểu cầu thận, tạo ra dịch siêu lọc
trong khoang Bawman, bình thường 1 phút có khoảng 1 lít máu(650ml HT) được lọc
và có khoảng 120 ml dịch lọc được tạo thành.
Sự lọc ở tiểu cầu thận là một hiện tượng vật lý (siêu lọc) , quá trình siêu lọc phụ
thuộc chủ yếu vào áp lực lọc. áp lực lọc được tính theo công thức:
P
L
= P
M
- (P
K
+ P
B
)
P
L
: áp lực lọc.
P
M
: áp lực thủy tĩnh trong tiểu cầu thận (P
M
=1/2 huyết áp).
P
K

: áp lực keo của máu.
P
B
: áp lực thủy tĩnh ở khoang Bawman.
Bình thừơng P
M
= 50 mmHg, P
K
= 25mmHg, P
B
= 5 mmHg.
P
L
= 20mmHg.
•
P
L
có thể giảm do: + Giảm P
M
: khi V máu giảm, suy tim, co tiểu ĐM đến
+ Tăng P
K
: máu bị cô đặc.
+ Tăng P
B
tắc ống dẫn niệu (viêm, sỏi, chèn ép, )
•
P
L
có thể tăng do:

+ Tăng PM ở tiểu cầu thận khi đưa quá nhiều nước vào cơ thể
+ Giảm P
K
của máu do máu bị pha loãng, mất nhiều protein


Kích thước của phân tử được lọc:
+ Kích thước phân tử được lọc càng lớn thì càng khó qua MLCT.
+ Các phân tử protein TLPT > 70.000 bình thường không qua được MLCT.
+ Các dextran có đường kính 20 Å qua MLCT dễ dàng, hệ số lọc bằng 1. Với
dextran đường kính 42 Å có hệ số lọc gần bằng 0.

Tình trạng huyết động cục bộ hay lưu lượng máu:
+ Lưu lượng máu qua thận lớn thì áp suất của máu lên thành mao mạch lớn
và làm giảm clearance của các phân tử lớn trung bình.
+ Sự giảm lưu lượng máu thì ngược lại. Khi truyền angiotensin II vào chuột
gây giảm lưu lượng máu vào thận thấy có sự tăng độ thanh thải albumin và
gây protein niệu. Điều này cũng giải thích protein niệu do tăng huyết áp.
Các yếu tố ảnh hưởng đến sự lọc của cầu thận:


Sự tích điện của phân tử protein:
+ ở pH sinh học, albumin gần như một polyanion
+ Bề mặt và trong lớp màng cơ bản có những điện tích âm thuộc 2 loại:
* Các glycoprotein chứa nhiều gốc acid sialic.
*Các proteoglycan có nhiều nhóm sulphat như heparin sulphat
glycosaminglycan là thành phần mang điện tích âm chính trong màng cơ
bản, những tế bào nội mô,biểu mô phủ đầy mucoproytein giau acid sialic.
+ Kết luận: lớp polyanion là lực cản đối với các protein mang điện tích âm.
Các yếu tố ảnh hưởng đến sự lọc của cầu thận:


Vai trò của hình dáng phân tử:
Những phân tử có cấu trúc mềm dẻo trong dung dịch được lọc qua ML dễ
dàng hơn.

2.2. Tái hấp thu ở ống thận
Thành phần của nước tiểu rất khác với thành phần của NT ban đầu.
Đó là kết quả của hoạt động của ống thận. Bằng cách tái hấp thu hoặc bài tiết,
ống thận làm thay đổi thành phần NT ban đầu, tạo nước tiểu cuối cùng.
Các chất được tái hấp thu ở ống thận rất khác nhau
- Chất không được tái hấp thu: inulin, manitol, natri hyposulfit→ đo độ thanh
thải của các chất này để đánh giá mức độ tổn thương của cầu thận.
- Tái hấp thu hoàn toàn (glucose)
- Tái hấp thu 99% (nước) Nước được tái hấp thu ở ống lượn gần, ống lượn
xa, quai Helle và ống góp. ở ống lượn gần nước được tái hấp thu 80%, ở quai
Helle và ống lượn xa 90% lượng nước còn lại được tái hấp thu, phụ thuộc vào
ADH, một hormon chống bài niệu.
- Tái hấp thu phần lớn (natri, clo, urê): ở ống lược gần 70% muối được tái hấp
thu, đòi hỏi năng lượng lớn
Clo được tái hấp thu thụ động song song với natri.
Urê được tái hấp thu đến 40 –50%
- Chất được bài tiết ở cầu thận, ống thận và tái hấp thu ở ống thận: acid uric.
- Tái hấp thu protein: 99% albumin lọc qua cầu thận được tái hấp thu ở ống
lượn gần. Các protein có TLPT nhỏ (các chuỗi nhẹ lamda, kappa, lysozym, β2
– microglobulin, hormon) cũng được tái hấp thu hầu hết ở ống lượn gần

Dịch lọc cầu thận tính ra khoảng 160L/24h, sự THT của ống thận xảy ra tích cực kết
quả là lượng NT bài xuất 1 ngày chỉ là 1,0-1,5L.
•
THT có thể thụ động (chênh lệch nđ), có thể chủ động (tiêu hao năng lượng).

•
2 nhóm các chất được THT:
1- các chất không có ngưỡng THT.
2- có ngưỡng THT: có ngưỡng THT tối đa (glucose, a.a, acid uric)
khả năng THT phụ thuộc nđ của chất đó trong dịch lọc CT
+ Tái hấp thu glucose:
Glucose được tái hấp thu gần như hoàn toàn ở ống lượn gần; là chất có
ngưỡng thận cao (10 mmol/l). Glucose được tái hấp thu theo cơ chế vận chuyển
tích cực, kèm theo sự tái hấp thu Na
+
.
+ Tái hấp thu amino acid:
A.a cũng được tái hấp thu gần như hoàn toàn, theo cơ chế vận
chuyển TC.

+ THT NA
+
, H
2
O cùng với HCO
3
-

* Các yếu tố ảnh hưởng đến tái hấp thu ở ống thận:
+Tình trạng tế bào ống thận:
tế bào ống thận tổn thương, tái hấp thu giảm gây đa niệu; tái hấp thu tăng gây thiểu
niệu hoặc có khi vô niệu.
+ Hormon:
-Aldosteron: làm tăng tái hấp thu Na
+

và bài tiết K
+
. Thiếu aldosteron có thể làm giảm
tái hấp thu Na
+
và nước, làm cơ thể mất một lượng lớn Na
+
, đồng thời làm giảm bài
tiết K
+
, nồng độ K
+
huyết tương có thể tăng.
-ADH: Có tác dụng tới cơ chế tái hấp thu nước không bắt buộc; thiếu ADH có thể gây
đái nhạt.
+ áp suất thẩm thấu huyết tương:
-áp suất thẩm thấu huyết tương giảm, như đưa một lúc vào cơ thể một lượng nước lớn,
máu sẽ bị pha loãng, làm tăng dịch lọc cầu thận, giảm tái hấp thu nước không bắt
buộc.
-Khi áp suất thẩm thấu huyết tương tăng, dịch lọc cầu thận giảm, đồng thời ADH sẽ
tiết ra nhiều, làm tăng tái hấp thu nước không bắt buộc.
+ Cân bằng acid-base:
•
-Cơ thể bị nhiễm kiềm sẽ làm giảm tái hấp thu Na+ và HCO3- .
-Cơ thể bị nhiễm acid, ngược lại, tái hấp thu Na+ và HCO3- sẽ tăng.

2.3. Bài tiết ở ống thận:
+ Bài tiết K
+
:

Tế bào ÔLXvận chuyển K
+
từ dịch gian bào vào trong lòng ống thận để thay thế Na
+

di chuyển theo chiều ngược lại. Sự trao đổi giữa Na
+
và K
+
được thực hiện theo cùng
một cơ chế và được điều hòa bởi aldosteron. Aldosteron thúc đẩy sự trao đổi giữa
Na
+
và K
+
; thiếu aldosteron có nguy cơ mất Na
+
và tích tụ K
+
do giảm bài tiết K
+
ở
ống thận.
+ Bài tiết H
+
:
Cơ chế bài tiết H+ của tế bào ống thận giống như bài tiết H+ ở tế bào niêm mạc dạ
dày.
Khi được bài tiết vào lòng ống thận , nếu ở ống lượn gần sẽ có phản ứng:
H

+
+ HCO
3
-
↔ H
2
O + CO
2

ở ống lượn xa sẽ có phản ứng:
H
+
+ HPO
4
2-
↔ H2PO
4
-
H
+
+ NH
3
↔ NH
4
+
H
+
phản ứng với NH
3
ngay trong tế bào ống thận ; NH

4
+
được hình thành sẽ khuyếch
tán vào lòng ống thận . Sự cạnh tranh và bù trừ cũng xảy ra trong quá trình bài tiết ở
ống thận. Ví dụ K
+
và H
+
, khi nồng độ K
+
huyết tương tăng, K
+
sẽ được bài tiết
nhiều làm giảm bài tiết H
+
, nước tiểu sẽ kiềm hơn và ngược lại.

* Một số yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động baì tiết của tế bào ống thận:
+ Tình trạng tế bào ống thận : tế bào ống thận bị tổn thương, bài tiết thay đổi.
+ ảnh hưởng của hormon: Aldosteron tăng bài tiết K+, thiếu aldosteron gảm bài tiết K
+
, H
+
bài tiết
tăng lên, nước tiểu sẽ acid hơn.
+ Tình trạng cân bằng acid-base trong cơ thể: Nhiễm acid, enzym glutaminase hoạt động tăng,
NH
3
sinh ra nhiều, kết hợp với nhiều H
+

để tạo NH
4
+
và được bài xuất ra theo nước tiểu.
+ Một số enzym ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình bài tiết ở ống thận:
Carbonic anhydrase (CA) xúc tác phản ứng:

CA bị ức chế (dẫn chất sulfamid), bài tiết H
+
giảm, nồng độ Na
+
, K
+
và HCO
3
-
nước tiểu tăng,
H2PO
4
-
và NH
4
+
nước tiểu giảm, NT lúc này kiềm hơn.
Glutaminase : xúc tác phản ứng tạo NH
3
NH
3
kết hợp với H
+

giúp cho thận đào thải H
+
duy trì cân bằng acid-base.
Bài tiết ở ốg thận đã đào thải mộ số chất, chất ngoại lai đưa vào cơ thể ; tham gia vào cân bằng nội
môi.
Để đánh giá hoạt động bài tiết của ống thận, có thể dùng các thử nghiệm thanh lọc PAH (para
amino hippurat), bài xuất PSP (phenolsulfophtalein).
H
H O
CO
HCO
2
2
3
+
+
-
+
CA
3
+
Glutamin
Glutaminase
Acid glutamic
NH



Chuyển hóa chất xảy ra ở thận rất mạnh nhằm cung cấp năng lượng cho thận
họat động (thận sử dụng 10% oxy của toàn cơ thể).Thận giàu enzym của chu trình

Krebs, thoái biến G và L chiếm ưu thế.

Chuyển hoá G: chủ yếu là con đường đường phân, các hexoseP và trioseP có thể
bị khử P nhờ phosphatase, thận có khả năng tân tạo đường, tạo glu tự do (G6Pase
đặc hiệu), chu trình pentose xảy ra không mạnh.

Chuyển hoá L: các lecithin được khử phosphat nhờ glycerophosphatase, các chất
cetonic được thoái hoá hoàn toàn.

Chuyển hoá P: thận có nhiều hệ thống enzym khử amin như D-amino acid
oxidase, L amino acid oxidase, xúc tác phản ứng khử acid amin tạo ra các ∝
cetonic acid tương ứng, giải phóng NH
3
dưới dạng NH
4
+.
3. ĐẶC ĐIỂM CHUYỂN HÓA CỦA THẬN


4.2. Vai trò của thận trong thăng bằng acid – base
- Thận đào thải các acid không bay hơi: acid lactic, thể
cetonic, acid sulfuric, acid phosphoric,
- Thận tái hấp thu bicarbonat.
- Thận tân tạo ion bicarbonat
- Thận bài tiết ion H
+
dưới dạng muối amon
4. CÁC CHỨC NĂNG CỦA THẬN
4.1. CHỨC NĂNG ĐÀO THẢI
Nhờ các hoạt động chức năng, thận đào thải các chất chuyển hóa, đặc biệt là

các gốc acid vô cơ (SO4-, HPO42- , PO43-, ), các chất ngoại lai (thuốc )
Mỗi ngày thận đào thải ra khỏi cơ thể 1 mmol H+/kg thể trọng; bằng cách liên
kết với NH3:
H
+
+ NH
3
= NH
4
+

hoặc liên kết với HPO
4
2-
:
H
+
+ HPO
4
2-
= H2PO
4
-
Thận là cơ quan duy nhất bài tiết H+ theo cơ chế trên.

Thận còn có vai trò điều hằng định nội môi, thăng bàng
nước, điện giải, và huyết áp thông qua hệ thống Renin –
angiotensin – aldosteron.
4.3.1. Hệ thống Renin – angiotensin – aldosteron
Hệ thống bên cạnh cầu thận tổng hợp bài tiết ra một protein enzym

là renin, có tác dụng thuỷ phân protein. Renin có trọng lượng phân
tử 40.000.
* Sự điều hoà bài tiết và giải phóng renin:
- Hệ thống thần kinh giao cảm và catecholamin điều hoà giải
phóng renin qua trung gian của chất cảm thụ beta adrenergic (chất
giải phóng adrenalin). Hệ giao cảm bị kích thích gây tăng bài xuất
renin.
- Thay đổi áp suất tiểu động mạch: hạ huyết áp, lưu lượng máu
đến thận giảm làm tăng sự bài tiết renin.
- Tăng nồng độ Na
+
ở tế bào ống thận làm giảm bài tiết renin và
ngược lại.
- Angiotensin II ức chế ngược lại sự bài tiết renin, có vai trò quan
trọng trong điều hoà hệ thống renin – angiotensin

4.3. Chức phận nội tiết

Angiotensinogen
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe-His-Leu-Leu-Val-Tyr-Ser-R

Renin
Angiotensin I 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe-His-Leu
Enzym chuyển
Angiotensin II 1 2 3 4 5 6 7 8
asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe

Amino peptidase

Angiotensin III 2 3 4 5 6 7 8
Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe
Angiotensinase
Sản phẩm không hoạt động
3 4 5 6 7 8
Val-Tyr Ile-His-Pro-Phe

Hình 18.5. Sự hình thành và thoái hoá Angiotensin I,II và III.


Kích thích hệ giao cảm

Angiotensinogen ↓ (-) Tăng Natri tế bào ống thận
(+) ↓ ←

↓
←
Angiotensin RENIN ← (+) Hạ HA
→
↓
Angiotensin II (-) (+) Hạ Natri tế bào ống thận

Hình 18.6. Cơ chế điều hoà bài suất Renin



* Sự điều hoà tổng hợp và bài tiết aldosteron
- Nồng độ Na
+
máu: tổng hợp aldosteron ↑ khi nồng độ natri máu hạ.

Khi natri máu hạ hơn 10mEq/l, aldosteron ↑ bằng cách chuyển
corticosteron thành aldosteron.
- Nồng độ kali máu: Kali máu ↑ kích thích sự chuyển cholesterol
thành pregnenolon để thành aldosteron.
- Nồng độ natri trong máu ↑ (áp suất thẩm thấu khu vực ngoài tế bào
↑ (→ vùng dưới đồi) gây ↑ bài suất ADH→ ↑ tái hấp thu nước ở ống
thận, tác dụng trở lại với sự bài tiết renin
Corticosteron Cholesterrol
Tăng Na
+
/máu Hạ Na
+
/máu → → ←
←Tăng K
+
↓ ↓ ↓ ↓

↑ADH →// Renin Aldosteron↑
↓ ↑
Angiotensin II → →

Hình 18.7. Điều hoà bài tiết aldosteron


4.3.2. Sự tổng hợp yếu tố tạo hồng cầu của thận
Khi thiếu oxy, tế bào cạnh tiểu cầu thận tiết ra REF, giúp tạo chất
tạo hồng cầu (erythropoietin – Ep), có tác dụng kích thích tế bào
tiền hồng cầu phát triển thành hồng cầu
GAN →
α

-Globulin 1
(tiền Ep) → Ep
↑ HUYẾT TƯƠNG
REF
↑
REF
Protein kinase (+)
↑ ADP THẬN
ATP ↑
PGE2 → ↓ ATP
AMPv →↑ Tiền REF
Protein kinase(
_
)
Hình18. 8. Tổng hợp yếu tố tạo hồng cầu của thận REF (renal
erythropoietin factor) và chất tạo hồng cầu (erythropoietin – Ep)



4.3.3. Prostaglandin
- Có ba typ prostaglandin được sx ở thận là PGE2, PGI2, TXA2
- PGE2, PGI2 có tác dụng giãn mạch, chống lại tác dụng co mạch
của angiotensin II, làm ↓ đào thải Na
+
. PGE2 còn có tác dụng lên
sự tổng hợp REF bằng hoạt hoá adenyl cyclase (AC) để tạo cAMP.
- TXA2 là yếu tố co mạch.
4.3.4. Vitamin D3
- Vitamin D3 (cholecalciferol) là tiền hormon phụ thuộc vào tia tử
ngoại. Vit D3 được tạo thành từ da tới huyết tương, vận chuyển

bởi D3- binding protein tới gan rồi được oxy hoá thành 25-OH-D3,
chất này được chuyển tới thận nhờ 25-OH-D3 binding protein.
-Tại thận được oxy hoá thành 1, 25-(OH)2-D3 hay calcitriol, có tác
dụng tăng cường hấp thu calci ở ruột và tái hấp thu calci ở thận.
4.3.5. Yếu tố bài niệu natri của tâm nhĩ (Atrio natrinuretic
factor ANF)
- ANF là sản phẩm của tế bào tâm nhĩ, có thể cả tâm thất.
- ANF gây tăng bài suất Na
+
qua sự lọc Na
+
ở cầu thận và tái hấp
thu ở ống lượn gần.


5. N íc tiÓu
Nước tiểu là dịch bài xuất quan trọng nhất chứa phần lớn
các chất cặn bã của cơ thể. Những thay đổi về các chỉ số
hoá lý và thành phần hoá học của nước tiểu phản ánh các
rối loạn chuyển hoá
5.1. Tính chất chung của nước tiểu
5.1.1. Thể tích nước tiểu
Thể tích nước tiểu trung bình ở người lớn trong 24h khoảng
1.000- 1.400mL, thay đổi theo điều kiện sinh lý, bệnh lý, có
thể >2500mL/24h trong đái tháo đường, đái nhạt; thiểu niệu,
vô niệu khi viêm cầu thận, ống thận cấp, ngộ độc, mất máu,
bỏng nặng.


5.1.2. Tính chất vật lý của nước tiểu

* Màu sắc
Nước tiểu có màu vàng nhạt, ở bệnh gan mật có màu nâu vàng
của bilirubin, có thể hồng do máu, có thể đục do dưỡng chấp.
* Độ sánh
Độ sánh của nước tiểu thường cao hơn nước một chút. Khi có
máu, mủ, protein, dưỡng chấp nước tiểu sánh hơn và có nhiều
bọt.
* Mùi
Nước tiểu có mùi đặc biệt, để lâu có mùi khai do urê biến thành
NH
3
. Có thể mùi ceton, mùi hôi (sốt cao, K thận, K bàng quang).
* Sức căng bề mặt của nước tiểu
Sức căng bề mặt của nước tiểu là 64 – 69 dyne/cm
2
(của H
2
O là
72). Trong viêm gan, tắc mật, muối mật làm sức căng bề mặt giảm.
* Tỷ trọng
Tỷ trọng nước tiểu thay đổi trong ngày: 1,005 – 1,030, đái đường
tỷ trọng 1,03 – 1,04 , đái nhạt tỷ trọng thấp.
* pH
pH của nước tiểu hơi acid (5 – 6). Có thể acid do sự có acid
acetoacetic, acid uric, phosphat acid hoặc thể cetonic. Viêm bể
thận, bàng quang, pH kiềm do phản ứng lên men amoniac.


5.1.3. Thành phần hoá học của nước tiểu
* Các chất vô cơ

- Cl
-
: trong viêm thận, nhiễm trùng Cl
-
nước tiểu giảm
- Phosphat: bài suất phosphat tăng trong bệnh nhuyễn xương, ưu
năng tuyến giáp và thiểu năng cận giáp trạng.
* Các chất hữu cơ
- Urê: chiếm 80 – 85% nitơ toàn phần của nước tiểu. Nồng độ urê
nước tiểu ↑ khi ăn giàu đạm, sốt cao, đái tháo đường, ưu năng
tuyến thượng thận, nhiễm độc asenic và phospho. Nồng độ urê
nước tiểu ↓do tổn thương biểu mô ống thận do nhiễm độc
- Creatinin: bài suất creatinin trung bình ở người là 20 – 25mg/kg
thân trọng. Bài xuất ↑ khi teo cơ, thoái hoá cơ, ưu cận giáp trạng.
- Acid uric: ăn nhiều đạm, lượng acid uric ↑. Viêm thận, bệnh bạch
cầu, acid uric nước tiểu ↑.
- Acid amin: Nước tiểu chứa tất cả acid amin.
- Các hormon, vitamin, enzym: trong nước tiểu có amylase, có các
vitamin B1, PP, C, có các hormon sinh dục nam, sinh dục nữ, vỏ
thượng thận dưới dạng glucoro liên hợp.


5.2. Các chất bất thường trong nước tiểu
Các chất được gọi là bất thường là những chất chỉ xuất hiện
trong các trường hợp bệnh lý.
5.2.1. Glucid
Xuất hiện trong đái tháo đường, cũng có thể do khả năng tái
hấp thu ống thận giảm. Rối loạn enzym bẩm sinh có thể xuất
hiện galactose, fructose.
5.2.2. Protein

Nước tiểu bình thường có một lượng nhỏ protein khoảng 50
– 100 mg/24h, >150 mg/24h là bệnh lý, xuất hiện trong các
trường hợp: sốt cao, đái tháo đường có microalbuminurie,
trong viêm đa động mạch, xơ cứng bì, suy tim và đặc biệt
trong các bệnh về thận.
5.2.3. Các chất cetonic
Xuất hiện trong đói lâu ngày, đái tháo đường
Xuất hiện trong