ความเข้มข้นและออสโมลาริตีสูงสุดของปัสสาวะ

ปัสสาวะมีความเข้มข้นได้สูงสุดจำกัด โดยกำหนดจากออสโมลาริตีสูงสุดที่ไขกระดูกชั้นในสามารถทำได้ ซึ่งในผู้ใหญ่ที่มีสุขภาพดีจะสอดคล้องกับออสโมลาริตีสูงสุดของปัสสาวะที่สูงกว่าพลาสมามาก เนื่องจากต้องมีการขับถ่ายสารละลายในแต่ละวันในปริมาณที่แน่นอน ขีดจำกัดนี้จึงกำหนดปริมาณน้ำขั้นต่ำที่จำเป็นซึ่งต้องออกจากร่างกายทางปัสสาวะด้วย

Definition

ออสโมลาริตีสูงสุดของปัสสาวะคือความเข้มข้นสูงสุดที่ไตสามารถเพิ่มปัสสาวะได้ ซึ่งกำหนดโดยออสโมลาริตีสูงสุดของเนื้อเยื่อคั่นระหว่างเซลล์ในไขกระดูกชั้นในที่ของเหลวในท่อรวมปัสสาวะปรับสมดุลภายใต้การทำงานสูงสุดของฮอร์โมนต้านการขับปัสสาวะ (antidiuretic hormone); ร่วมกับปริมาณสารละลายที่ต้องขับออกในแต่ละวัน จะเป็นตัวกำหนดปริมาณปัสสาวะที่จำเป็น

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงปัจจัยที่กำหนดออสโมลาริตีสูงสุดของปัสสาวะที่ทำได้ แนวคิดของการสูญเสียน้ำที่จำเป็นซึ่งเป็นผลมาจากสิ่งนี้ และขีดจำกัดตรงข้ามของการเจือจางสูงสุด โดยจะรวมหัวข้อเกี่ยวกับเกรเดียนต์ หลอดเลือดฝอยรอบห่วงเฮนเล (vasa recta) และยูเรียเข้ากับการทำงานโดยรวมของไตในการทำให้ปัสสาวะเข้มข้น นี่คือสรีรวิทยาอ้างอิง ไม่ใช่แนวทางปฏิบัติทางคลินิก

Core questions

• อะไรเป็นตัวกำหนดขีดจำกัดสูงสุดของออสโมลาริตีของปัสสาวะ?
• การทำให้ปัสสาวะเข้มข้นสูงสุดเปลี่ยนไปเป็นปริมาณปัสสาวะขั้นต่ำที่จำเป็นได้อย่างไร?
• อะไรเป็นตัวกำหนดปัสสาวะที่เจือจางที่สุดที่ไตสามารถสร้างได้?
• ปัจจัยใดบ้างที่ลดความเข้มข้นสูงสุดที่ทำได้?

Key concepts

• ขีดจำกัดสูงสุดของออสโมลาริตีของปัสสาวะ
• การปรับสมดุลของของเหลวในท่อรวมปัสสาวะกับเนื้อเยื่อคั่นระหว่างเซลล์ในไขกระดูกชั้นใน
• การสูญเสียน้ำที่จำเป็น
• ปริมาณสารละลายที่ต้องขับออกในแต่ละวันและปริมาณปัสสาวะขั้นต่ำ
• การเจือจางปัสสาวะสูงสุด
• ปัจจัยกำหนดความสามารถในการทำให้ปัสสาวะเข้มข้น (เกรเดียนต์, ยูเรีย, วาโซเพรสซิน, aquaporin-2)

Mechanisms

ภายใต้การทำงานสูงสุดของฮอร์โมนต้านการขับปัสสาวะ ท่อรวมปัสสาวะจะมีความสามารถในการซึมผ่านของน้ำสูงผ่าน aquaporin-2 ที่ปลายยอดจำนวนมาก และของเหลวที่ออกจากท่อจะปรับสมดุลออสโมติกกับเนื้อเยื่อคั่นระหว่างเซลล์ในไขกระดูกชั้นใน ดังนั้นออสโมลาริตีสูงสุดของปัสสาวะจึงไม่สามารถเกินออสโมลาริตีสูงสุดของเนื้อเยื่อคั่นระหว่างเซลล์ ซึ่งถูกกำหนดโดยการเพิ่มความเข้มข้นแบบทวนกระแส (countercurrent multiplication) การรีไซเคิลยูเรีย และการรักษาโดยหลอดเลือดฝอยรอบห่วงเฮนเล เนื่องจากต้องมีการขับถ่ายสารละลายในปริมาณที่ค่อนข้างคงที่ในแต่ละวัน การหารปริมาณสารละลายนั้นด้วยออสโมลาริตีสูงสุดจะให้ปริมาณปัสสาวะขั้นต่ำหรือที่จำเป็นซึ่งไตไม่สามารถลดลงไปได้ การทำให้ปัสสาวะเข้มข้นที่ไม่มีประสิทธิภาพจะเพิ่มปริมาณที่จำเป็นนี้ ในทางตรงกันข้าม เมื่อไม่มีฮอร์โมนต้านการขับปัสสาวะ ท่อรวมปัสสาวะจะยังคงไม่สามารถซึมผ่านน้ำได้ ในขณะที่แขนขาขึ้นยังคงกำจัดสารละลาย ดังนั้นปัสสาวะจึงสามารถทำให้มีความเข้มข้นต่ำกว่าออสโมลาริตีของพลาสมาได้อย่างชัดเจน ซึ่งกำหนดขีดจำกัดการเจือจางของไต ปัจจัยใดก็ตามที่ลดเกรเดียนต์ในไขกระดูก ลดการแทรก aquaporin-2 หรือลดปริมาณยูเรีย จะทำให้ออสโมลาริตีสูงสุดที่สามารถทำได้ลดลง

Clinical relevance

ความสามารถในการทำให้ปัสสาวะเข้มข้นสูงสุดและความต้องการน้ำที่จำเป็นที่เกิดขึ้น อธิบายว่าทำไมสมดุลของสารละลายและน้ำจึงเชื่อมโยงกัน และความสามารถในการทำให้ปัสสาวะเข้มข้นที่ลดลงเป็นลักษณะที่ได้รับการยอมรับในภาวะทางสรีรวิทยาและโรคหลายอย่างที่กล่าวถึงในวิชาไตวิทยาทางคลินิก ข้อมูลนี้อธิบายถึงสรีรวิทยาและไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษา

Evidence & guidelines

ข้อมูลนี้อ้างอิงจากการทบทวนทางสรีรวิทยาของการทำให้ปัสสาวะเข้มข้น การทบทวน aquaporins ในไต และตำราสรีรวิทยามาตรฐาน ค่าตัวเลขสำหรับออสโมลาริตีสูงสุดแตกต่างกันไปตามวิธีการและชนิดของสิ่งมีชีวิต และให้ไว้ในเชิงคุณภาพที่นี่

History

เมื่อกลไกการทวนกระแสได้อธิบายว่าเกรเดียนต์ในไขกระดูกสร้างขึ้นได้อย่างไร ความสนใจก็หันไปที่สิ่งที่จำกัดเกรเดียนต์และดังนั้นความเข้มข้นสูงสุดของปัสสาวะ และแนวคิดที่เกี่ยวข้องของปริมาณปัสสาวะขั้นต่ำที่จำเป็นในการขับสารละลายในแต่ละวัน การค้นพบและลักษณะของ aquaporin-2 ในภายหลังได้ให้คำอธิบายระดับโมเลกุลของความสามารถในการซึมผ่านของน้ำที่ถูกควบคุม ซึ่งช่วยให้ของเหลวในท่อรวมปัสสาวะปรับสมดุลกับเนื้อเยื่อคั่นระหว่างเซลล์ในไขกระดูกระหว่างการต้านการขับปัสสาวะสูงสุด

Key figures

• Jeff M. Sands
• Harold E. Layton
• Mark A. Knepper
• Søren Nielsen

Seminal works

• sands-2009
• nielsen-2002

Frequently asked questions

อะไรเป็นตัวจำกัดความเข้มข้นของปัสสาวะ?

ออสโมลาริตีสูงสุดของปัสสาวะไม่สามารถเกินออสโมลาริตีสูงสุดของเนื้อเยื่อคั่นระหว่างเซลล์ในไขกระดูกชั้นในที่ของเหลวในท่อรวมปัสสาวะปรับสมดุลภายใต้การทำงานสูงสุดของฮอร์โมนต้านการขับปัสสาวะ; จุดสูงสุดของเนื้อเยื่อคั่นระหว่างเซลล์นั้นถูกกำหนดโดยการเพิ่มความเข้มข้นแบบทวนกระแส การรีไซเคิลยูเรีย และการแลกเปลี่ยนของหลอดเลือดฝอยรอบห่วงเฮนเล

การสูญเสียน้ำที่จำเป็นคืออะไร?

เนื่องจากต้องมีการขับถ่ายสารละลายในแต่ละวันในปริมาณที่ค่อนข้างคงที่ และปัสสาวะสามารถทำให้เข้มข้นได้สูงสุดถึงออสโมลาริตีสูงสุดเท่านั้น จึงมีปริมาณปัสสาวะขั้นต่ำที่ต้องสูญเสียไปเพื่อขับสารละลายนั้น; ปริมาณขั้นต่ำนี้คือการสูญเสียน้ำที่จำเป็น