การขับกรดออกทางไตและแอมโมเนีย

ไตทำหน้าที่รักษาสมดุลกรด-ด่างโดยการดูดกลับไบคาร์บอเนตที่ถูกกรอง และขับกรดสุทธิที่เกิดขึ้นจากการเผาผลาญในแต่ละวันออกไป โดยการหลั่งไฮโดรเจนไอออนที่ถูกบัฟเฟอร์ในปัสสาวะในรูปของกรดที่สามารถไทเทรตได้ และที่สำคัญที่สุดคือในรูปของแอมโมเนียม พร้อมทั้งสร้างไบคาร์บอเนตที่ถูกใช้ไปในการบัฟเฟอร์ในระบบกลับคืนมา

Definition

การขับกรดออกทางไตคือกระบวนการที่ไตคงรักษาสมดุลกรด-ด่าง โดยการดูดซึมไบคาร์บอเนตที่ถูกกรองเกือบทั้งหมดกลับคืน หลั่งไฮโดรเจนไอออนเข้าสู่ของเหลวในท่อไต และขับกรดสุทธิในรูปของกรดที่สามารถไทเทรตได้และแอมโมเนียม พร้อมทั้งสร้างไบคาร์บอเนตกลับคืนมา โดยแอมโมเนีย (ในรูปของแอมโมเนียม) เป็นองค์ประกอบหลักและที่สามารถปรับเปลี่ยนได้มากที่สุด

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมการดูดซึมไบคาร์บอเนตส่วนต้น การหลั่งไฮโดรเจนไอออนส่วนปลาย รูปแบบการขับกรดสุทธิสองชนิด (กรดที่สามารถไทเทรตได้และแอมโมเนียม) การสังเคราะห์และการขนส่งแอมโมเนียในไต และวิธีการที่การขับกรดสุทธิปรับตัวตามความต้องการกรด-ด่าง โดยเน้นที่สรีรวิทยามากกว่าคำแนะนำทางคลินิก

Core questions

• ไบคาร์บอเนตที่ถูกกรองถูกดูดซึมกลับอย่างไร และเหตุใดการดูดซึมนี้จึงไม่สามารถขับกรดออกไปได้ด้วยตัวเอง?
• กรดที่สามารถไทเทรตได้และแอมโมเนียมคืออะไร และเหตุใดแอมโมเนียมจึงเป็นองค์ประกอบหลักที่สามารถปรับเปลี่ยนได้?
• แอมโมเนียถูกสังเคราะห์ หลั่ง และขนส่งไปตามหน่วยไตได้อย่างไร?
• การขับกรดสุทธิเพิ่มขึ้นเพื่อตอบสนองต่อภาวะกรดได้อย่างไร?

Key concepts

• การดูดซึมไบคาร์บอเนต
• การหลั่งไฮโดรเจนไอออน
• กรดที่สามารถไทเทรตได้
• การขับแอมโมเนียม
• การสร้างแอมโมเนียในไต
• การขับกรดสุทธิ
• การสร้างไบคาร์บอเนตกลับคืน

Key theories

แบบจำลองการขับกรดสุทธิ

นิยามการมีส่วนร่วมของไตในการรักษาสมดุลกรด-ด่างว่าเป็นการรวมกันของกรดที่สามารถไทเทรตได้ในปัสสาวะบวกกับแอมโมเนียม ลบด้วยไบคาร์บอเนตที่ถูกขับออกไป โดยการผลิตแอมโมเนียมเป็นกลไกหลักที่ทำให้การขับกรดสุทธิเพิ่มขึ้นเมื่อเผชิญกับภาวะกรด

Mechanisms

ท่อไตส่วนต้นดูดซึมไบคาร์บอเนตที่ถูกกรองส่วนใหญ่กลับคืนโดยการหลั่งไฮโดรเจนไอออนที่รวมตัวกับไบคาร์บอเนตในท่อไต ซึ่งเป็นขั้นตอนที่ช่วยรักษาสารที่เป็นด่างแต่ไม่ได้กำจัดกรดออกจากร่างกายโดยตรง ไบคาร์บอเนตใหม่จะถูกสร้างขึ้นก็ต่อเมื่อไฮโดรเจนไอออนที่ถูกหลั่งถูกบัฟเฟอร์ด้วยฟอสเฟตในปัสสาวะ (กรดที่สามารถไทเทรตได้) หรือด้วยแอมโมเนีย แอมโมเนียถูกสังเคราะห์ในเซลล์ท่อไตส่วนต้น ส่วนใหญ่มาจากกลูตามีน หลั่งเข้าสู่ท่อไต และถูกนำกลับมาใช้ใหม่และเข้มข้นขึ้นในไขกระดูกไตก่อนที่จะถูกกักเก็บในรูปของแอมโมเนียมในท่อรวมและถูกขับออกไป สำหรับแอมโมเนียมแต่ละโมเลกุลที่ถูกขับออก ไบคาร์บอเนตหนึ่งโมเลกุลจะถูกส่งกลับเข้าสู่กระแสเลือด เนื่องจากการสร้างแอมโมเนียสามารถเพิ่มขึ้นได้หลายเท่าในช่วงภาวะเลือดเป็นกรด การขับแอมโมเนียมจึงเป็นวิธีหลักที่ไตเพิ่มการขับกรดสุทธิเพื่อรับมือกับภาวะกรดที่คงอยู่ ในขณะที่กรดที่สามารถไทเทรตได้ถูกจำกัดด้วยบัฟเฟอร์ที่ถูกกรองที่มีอยู่

Clinical relevance

การทำงานของไตในการขับกรดบกพร่องเป็นสาเหตุของภาวะเลือดเป็นกรดเมตาบอลิกในโรคไตเรื้อรังและภาวะเลือดเป็นกรดจากท่อไต และการประมาณค่าแอมโมเนียมในปัสสาวะถูกนำมาใช้ในการประเมินความผิดปกติเหล่านี้ บทความนี้อธิบายสรีรวิทยาพื้นฐานและไม่ได้ให้คำแนะนำเกี่ยวกับการให้ยาหรือการรักษาเฉพาะบุคคล

Evidence & guidelines

กลไกการดูดซึมไบคาร์บอเนต การขับกรดสุทธิ และเมแทบอลิซึมของแอมโมเนียในไตได้รับการยืนยันอย่างดีในบทความและตำราทางสรีรวิทยา (Weiner and Verlander, 2013; Hamm and colleagues, 2015; Berend and colleagues, 2014) เนื้อหาในที่นี้เป็นสรีรวิทยาเชิงพรรณนาและไม่ใช่ระเบียบปฏิบัติทางคลินิก

History

การรับรู้ว่าการขับแอมโมเนียมมากกว่าการขับไฮโดรเจนไอออนอิสระเป็นสาเหตุหลักของการกำจัดกรดออกจากไตนั้นเกิดขึ้นจากการศึกษาการสร้างแอมโมเนียในไตและการบัฟเฟอร์ในปัสสาวะในช่วงศตวรรษที่ 20 งานวิจัยในภายหลังได้ระบุตัวขนส่งเฉพาะ รวมถึงไกลโคโปรตีน Rh (Rhesus glycoproteins) ที่เคลื่อนย้ายแอมโมเนียผ่านเยื่อบุผิวของไต ซึ่งช่วยปรับปรุงภาพรวมระดับโมเลกุลของวิธีการควบคุมการขับกรดสุทธิ

Key figures

• I. David Weiner
• Jill W. Verlander
• L. Lee Hamm

Seminal works

• weiner-verlander-2013
• hamm-2015

Frequently asked questions

เหตุใดแอมโมเนียมจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการขับกรดออกทางไต?

เนื่องจากการผลิตแอมโมเนียสามารถเพิ่มขึ้นได้หลายเท่าในช่วงภาวะเลือดเป็นกรด การขับแอมโมเนียมจึงเป็นเส้นทางหลักที่สามารถปรับเปลี่ยนได้ซึ่งไตใช้ในการเพิ่มการขับกรดสุทธิและสร้างไบคาร์บอเนตกลับคืนมา ในขณะที่กรดที่สามารถไทเทรตได้ถูกจำกัดด้วยบัฟเฟอร์ที่มีอยู่

การดูดซึมไบคาร์บอเนตที่ถูกกรองกลับคืนเป็นการขับกรดออกไปหรือไม่?

ไม่ใช่ การดูดซึมไบคาร์บอเนตที่ถูกกรองกลับคืนเป็นการรักษาสารที่เป็นด่างที่มีอยู่เท่านั้น ไบคาร์บอเนตใหม่จะถูกสร้างขึ้น และกรดจะถูกกำจัดออกไป ก็ต่อเมื่อไฮโดรเจนไอออนที่ถูกหลั่งถูกบัฟเฟอร์ในรูปของกรดที่สามารถไทเทรตได้หรือแอมโมเนียม และถูกขับออกทางปัสสาวะ