Độ thẩm thấu và nồng độ nước tiểu tối đa

Có một giới hạn trên về mức độ cô đặc của nước tiểu, được thiết lập bởi độ thẩm thấu cao nhất mà tủy trong có thể đạt được; ở người trưởng thành khỏe mạnh, điều này tương ứng với độ thẩm thấu nước tiểu tối đa cao hơn nhiều so với huyết tương. Vì một lượng chất tan cố định hàng ngày phải được bài tiết, giới hạn này cũng xác định một thể tích nước tối thiểu, bắt buộc phải rời khỏi cơ thể qua nước tiểu.

Definition

Độ thẩm thấu nước tiểu tối đa là nồng độ cao nhất mà thận có thể làm tăng nước tiểu, được thiết lập bởi độ thẩm thấu đỉnh của mô kẽ tủy trong mà dịch ống góp cân bằng dưới tác động tối đa của hormone chống bài niệu; cùng với lượng chất tan hàng ngày, nó xác định thể tích nước tiểu bắt buộc.

Scope

Chủ đề này bao gồm những yếu tố quyết định độ thẩm thấu nước tiểu tối đa có thể đạt được, khái niệm về sự mất nước bắt buộc phát sinh từ đó, và cực đoan đối lập của sự pha loãng tối đa. Nó tích hợp các chủ đề về gradient, mạch thẳng (vasa recta) và urê vào hiệu suất cô đặc tổng thể của thận. Đây là sinh lý học tham khảo, không phải hướng dẫn lâm sàng.

Core questions

• Điều gì đặt ra giới hạn trên cho độ thẩm thấu nước tiểu?
• Sự cô đặc tối đa chuyển thành thể tích nước tiểu tối thiểu bắt buộc như thế nào?
• Điều gì xác định nước tiểu loãng nhất mà thận có thể tạo ra?
• Những yếu tố nào làm giảm nồng độ tối đa có thể đạt được?

Key concepts

• Giới hạn độ thẩm thấu nước tiểu tối đa
• Sự cân bằng của dịch ống góp với mô kẽ tủy trong
• Mất nước bắt buộc
• Lượng chất tan hàng ngày và thể tích nước tiểu tối thiểu
• Sự pha loãng nước tiểu tối đa
• Các yếu tố quyết định khả năng cô đặc (gradient, urê, vasopressin, aquaporin-2)

Mechanisms

Dưới tác động tối đa của hormone chống bài niệu, ống góp trở nên rất thấm nước thông qua aquaporin-2 phong phú ở đỉnh, và dịch rời khỏi ống cân bằng thẩm thấu với mô kẽ tủy trong; do đó, độ thẩm thấu nước tiểu tối đa không thể vượt quá độ thẩm thấu mô kẽ đỉnh, bản thân nó được thiết lập bởi cơ chế nhân dòng ngược (countercurrent multiplication), tái chế urê và được duy trì bởi mạch thẳng (vasa recta). Vì một lượng chất tan gần như cố định phải được bài tiết mỗi ngày, việc chia lượng chất tan đó cho độ thẩm thấu tối đa sẽ cho ra một thể tích nước tiểu tối thiểu hoặc bắt buộc mà thận không thể giảm xuống dưới mức đó; sự cô đặc kém hiệu quả hơn sẽ làm tăng thể tích bắt buộc này. Ở cực đối lập, khi không có hormone chống bài niệu, ống góp vẫn không thấm nước trong khi nhánh lên tiếp tục loại bỏ chất tan, do đó nước tiểu có thể trở nên giảm thẩm thấu rõ rệt, xác định giới hạn pha loãng của thận. Bất kỳ yếu tố nào làm giảm gradient tủy, giảm sự chèn aquaporin-2 hoặc giảm lượng urê sẵn có đều làm giảm độ thẩm thấu tối đa có thể đạt được.

Clinical relevance

Khả năng cô đặc tối đa và yêu cầu nước bắt buộc phát sinh giải thích tại sao cân bằng chất tan và nước lại liên quan với nhau, và khả năng cô đặc giảm là một đặc điểm được công nhận của một số trạng thái sinh lý và bệnh lý được thảo luận trong thận học lâm sàng; mục này mô tả sinh lý học và không phải là cơ sở để chẩn đoán hoặc điều trị.

Evidence & guidelines

Tài liệu này dựa trên các đánh giá sinh lý về sự cô đặc nước tiểu, các đánh giá về aquaporin thận và các sách giáo khoa sinh lý học tiêu chuẩn; các giá trị số cho độ thẩm thấu tối đa thay đổi tùy theo phương pháp và loài và được đưa ra một cách định tính ở đây.

History

Khi cơ chế nhân dòng ngược giải thích cách gradient tủy được hình thành, sự chú ý chuyển sang những gì giới hạn gradient và do đó là nồng độ nước tiểu tối đa, và ý tưởng liên quan về một thể tích nước tiểu tối thiểu bắt buộc cần thiết để loại bỏ lượng chất tan hàng ngày. Việc phát hiện và đặc trưng hóa aquaporin-2 sau đó đã cung cấp một giải thích phân tử về tính thấm nước được điều hòa cho phép dịch ống góp cân bằng với mô kẽ tủy trong trong quá trình chống bài niệu tối đa.

Key figures

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

Seminal works

• sands-2009
• nielsen-2002

Frequently asked questions

Điều gì giới hạn mức độ cô đặc của nước tiểu?

Độ thẩm thấu nước tiểu tối đa không thể vượt quá độ thẩm thấu đỉnh của mô kẽ tủy trong mà dịch ống góp cân bằng dưới tác động tối đa của hormone chống bài niệu; đỉnh mô kẽ đó được thiết lập bởi cơ chế nhân dòng ngược, tái chế urê và trao đổi mạch thẳng (vasa recta).

Mất nước bắt buộc là gì?

Vì một lượng chất tan hàng ngày gần như cố định phải được bài tiết và nước tiểu chỉ có thể được cô đặc đến độ thẩm thấu tối đa, nên có một thể tích nước tiểu tối thiểu phải mất đi để mang chất tan đó; mức tối thiểu này là sự mất nước bắt buộc.