การควบคุมสมดุลกรด-ด่างของไต

ไตเป็นหนึ่งในสองอวัยวะร่วมกับปอด ที่ทำหน้าที่รักษาสมดุลกรด-ด่างของร่างกาย โดยดำเนินการในสองแนวทางหลัก: การดูดซึมไบคาร์บอเนตที่ถูกกรองเกือบทั้งหมดกลับคืนเพื่อไม่ให้สูญเสียไป และการสร้างไบคาร์บอเนตใหม่พร้อมกับการขับกรดคงที่ที่เกิดขึ้นในแต่ละวันออกไปในรูปของกรดที่สามารถไทเทรตได้และแอมโมเนียม กระบวนการเหล่านี้ช่วยรักษาสารสำรองบัฟเฟอร์ของร่างกายให้คงอยู่

Definition

การควบคุมสมดุลกรด-ด่างของไตคือชุดของกระบวนการในท่อไตที่ไตใช้ในการดูดซึมไบคาร์บอเนตที่ถูกกรองกลับคืน และขับกรดสุทธิที่เกิดขึ้นในแต่ละวันออกไป ซึ่งส่วนใหญ่เป็นในรูปของแอมโมเนียมและกรดที่สามารถไทเทรตได้ ซึ่งเป็นการสร้างไบคาร์บอเนตใหม่เพื่อรักษาสมดุลกรด-ด่างของระบบ

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมบทบาทของไตในการรักษาสมดุลกรด-ด่างของร่างกาย: การดูดซึมไบคาร์บอเนตกลับคืน, การขับกรดสุทธิผ่านกรดที่สามารถไทเทรตได้และการสร้างแอมโมเนีย, และพื้นฐานของหน้าที่เหล่านี้ในแต่ละส่วนของไต เนื้อหานี้เป็นข้อมูลอ้างอิงทางสรีรวิทยาและไม่ได้ให้เกณฑ์สำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษาความผิดปกติของสมดุลกรด-ด่าง

Core questions

• ไตดูดซึมไบคาร์บอเนตจำนวนมากที่ถูกกรองได้อย่างไร?
• มีการสร้างไบคาร์บอเนตใหม่เพื่อทดแทนส่วนที่ถูกใช้ไปในการบัฟเฟอร์กรดเมตาบอลิกได้อย่างไร?
• กรดที่สามารถไทเทรตได้และแอมโมเนียมมีบทบาทอย่างไรในการขับกรดสุทธิ?
• ไตปรับการขับกรดเพื่อตอบสนองต่อภาวะเลือดเป็นกรดได้อย่างไร?

Key concepts

• การดูดซึมไบคาร์บอเนตกลับคืน (ท่อไตส่วนต้น)
• การขับกรดสุทธิ
• กรดที่สามารถไทเทรตได้ (เช่น การบัฟเฟอร์ด้วยฟอสเฟต)
• การสร้างแอมโมเนียและการขับแอมโมเนียม
• การหลั่งไฮโดรเจนไอออน
• คาร์บอนิกแอนไฮเดรส
• การชดเชยของไตสำหรับความผิดปกติของระบบทางเดินหายใจ

Mechanisms

ท่อไตส่วนต้นดูดซึมไบคาร์บอเนตที่ถูกกรองกลับคืนเป็นส่วนใหญ่: ไฮโดรเจนไอออนที่หลั่งออกมาจะรวมตัวกับไบคาร์บอเนตในท่อไตเพื่อสร้างคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ (ปฏิกิริยานี้เร่งโดยคาร์บอนิกแอนไฮเดรส) ซึ่งจะถูกดูดซึมและสร้างไบคาร์บอเนตขึ้นใหม่ภายในเซลล์เพื่อกลับเข้าสู่กระแสเลือด เพื่อขับกรดเมตาบอลิกที่เกิดขึ้นในแต่ละวัน ไตจะหลั่งไฮโดรเจนไอออนซึ่งจะถูกบัฟเฟอร์ในปัสสาวะโดยฟอสเฟตและบัฟเฟอร์อื่นๆ (กรดที่สามารถไทเทรตได้) และที่สำคัญคือสร้างและขับแอมโมเนียม; การสร้างแอมโมเนียจากกลูตามีนในท่อไตส่วนต้นจะให้ไบคาร์บอเนตใหม่แก่เลือด ในภาวะเลือดเป็นกรด การสร้างแอมโมเนียจะเพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นการเพิ่มการขับกรดสุทธิและการสร้างไบคาร์บอเนต ซึ่งเป็นกลไกการปรับตัวหลักของไตและเป็นองค์ประกอบที่ช้ากว่าของการชดเชยร่วมกับปอด (Hamm 2015; Curthoys 2014; Adrogué 1998; Guyton & Hall 2020)

Clinical relevance

การจัดการสมดุลกรด-ด่างของไตอธิบายว่าไตคงรักษาสารบัฟเฟอร์ไบคาร์บอเนตของร่างกายได้อย่างไร และชดเชยความผิดปกติของสมดุลกรด-ด่างเรื้อรังได้อย่างไร และความผิดปกติของกระบวนการเหล่านี้เป็นสาเหตุของภาวะเลือดเป็นกรดจากท่อไต (renal tubular acidoses) ข้อมูลนี้อธิบายสรีรวิทยาปกติเพื่อเป็นข้อมูลอ้างอิงและไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการจัดการความผิดปกติของสมดุลกรด-ด่างในแต่ละบุคคล

Evidence & guidelines

กลไกที่สรุปไว้ในที่นี้ได้มาจากบทความทบทวนทางสรีรวิทยาและตำราอ้างอิง เนื้อหานี้เป็นเชิงพรรณนาและไม่ได้นำเสนอการจัดการทางคลินิกของความผิดปกติของสมดุลกรด-ด่างในลักษณะของคำแนะนำ

History

โรเบิร์ต พิตต์สและคณะได้ค้นพบในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 ว่าไตขับกรดในรูปของกรดที่สามารถไทเทรตได้และแอมโมเนียม และดูดซึมไบคาร์บอเนตที่ถูกกรองกลับคืน ซึ่งเป็นการกำหนดการขับกรดสุทธิ งานวิจัยต่อมาได้ระบุตำแหน่งของตัวขนส่งและเอนไซม์ต่างๆ เช่น คาร์บอนิกแอนไฮเดรส, วิถีกลูตามีนในท่อไตส่วนต้น ที่ทำหน้าที่ในการดูดซึมไบคาร์บอเนตและการสร้างแอมโมเนีย (Hamm 2015; Curthoys 2014)

Key figures

• Robert Pitts
• L. Lee Hamm
• Norman Curthoys
• Donald Seldin

Seminal works

• hamm-2015
• curthoys-2014
• adrogue-1998

Frequently asked questions

ไตแตกต่างจากปอดอย่างไรในการรักษาสมดุลกรด-ด่าง?

ปอดปรับสถานะกรด-ด่างได้อย่างรวดเร็วโดยการเปลี่ยนการขับคาร์บอนไดออกไซด์ออกไป ในขณะที่ไตจะทำงานช้ากว่า โดยการดูดซึมไบคาร์บอเนตที่ถูกกรองกลับคืนและขับกรดเมตาบอลิกคงที่ออกไปพร้อมกับการสร้างไบคาร์บอเนตใหม่ ซึ่งทั้งสองอวัยวะทำงานร่วมกันเพื่อให้เกิดการควบคุมที่รวดเร็วและยั่งยืน

เหตุใดการขับแอมโมเนียมจึงมีความสำคัญ?

การสร้างแอมโมเนียมจากกลูตามีนช่วยให้ไตสามารถขับกรดออกไปได้ในปริมาณมาก และในกระบวนการนี้ยังเพิ่มไบคาร์บอเนตใหม่เข้าสู่กระแสเลือด วิถีนี้จะถูกกระตุ้นให้ทำงานมากขึ้นในภาวะเลือดเป็นกรด และเป็นวิธีหลักที่ไตใช้ในการเพิ่มการขับกรดสุทธิ