Điều hòa cân bằng axit-bazơ ở thận

Thận là một trong hai cơ quan — cùng với phổi — bảo vệ cân bằng axit-bazơ của cơ thể. Thận thực hiện điều này trên hai phương diện: tái hấp thu gần như toàn bộ bicarbonate đã lọc để không bị mất đi, và tạo ra bicarbonate mới đồng thời bài tiết lượng axit cố định hàng ngày dưới dạng axit có thể chuẩn độ và amoni. Các quá trình này giúp duy trì nguồn dự trữ đệm của cơ thể.

Definition

Điều hòa cân bằng axit-bazơ ở thận là tập hợp các quá trình ở ống thận mà qua đó thận thu hồi bicarbonate đã lọc và bài tiết lượng axit ròng hàng ngày — chủ yếu dưới dạng amoni và axit có thể chuẩn độ — từ đó tạo ra bicarbonate mới để duy trì cân bằng axit-bazơ toàn thân.

Scope

Chủ đề này bao gồm sự đóng góp của thận vào cân bằng nội môi axit-bazơ: tái hấp thu bicarbonate, bài tiết axit ròng thông qua axit có thể chuẩn độ và quá trình tạo amoni, và cơ sở phân đoạn của các chức năng này. Đây là một tài liệu tham khảo sinh lý học và không cung cấp các tiêu chí để chẩn đoán hoặc điều trị các rối loạn axit-bazơ.

Core questions

• Thận tái hấp thu lượng lớn bicarbonate đã lọc như thế nào?
• Bicarbonate mới được tạo ra như thế nào để thay thế lượng đã tiêu thụ để đệm axit chuyển hóa?
• Axit có thể chuẩn độ và amoni đóng vai trò gì trong bài tiết axit ròng?
• Thận điều chỉnh bài tiết axit như thế nào để đáp ứng với tình trạng nhiễm toan?

Key concepts

• Tái hấp thu bicarbonate (ống lượn gần)
• Bài tiết axit ròng
• Axit có thể chuẩn độ (ví dụ: đệm phosphat)
• Tạo amoni và bài tiết amoni
• Bài tiết ion hydro
• Carbonic anhydrase
• Bù trừ của thận đối với các rối loạn hô hấp

Mechanisms

Ống lượn gần tái hấp thu phần lớn bicarbonate đã lọc: các ion hydro được tiết ra kết hợp với bicarbonate trong lòng ống để tạo thành carbon dioxide và nước (một phản ứng được xúc tác bởi carbonic anhydrase), sau đó được hấp thu và tái tạo bicarbonate nội bào để trở lại máu. Để bài tiết lượng axit chuyển hóa hàng ngày, thận tiết ra các ion hydro được đệm trong nước tiểu bởi phosphat và các chất đệm khác (axit có thể chuẩn độ) và, quan trọng hơn, tạo ra và bài tiết amoni; quá trình tạo amoni từ glutamin ở ống lượn gần tạo ra bicarbonate mới cho máu. Trong tình trạng nhiễm toan, quá trình tạo amoni được điều hòa tăng lên, làm tăng bài tiết axit ròng và tạo bicarbonate, đây là phản ứng thích nghi chính của thận và là thành phần chậm hơn của sự bù trừ cùng với phổi (Hamm 2015; Curthoys 2014; Adrogué 1998; Guyton & Hall 2020).

Clinical relevance

Sự điều hòa axit-bazơ của thận giải thích cách thận duy trì hệ đệm bicarbonate của cơ thể và bù trừ cho các rối loạn axit-bazơ mạn tính, và các rối loạn của các quá trình này là cơ sở của các bệnh toan hóa ống thận. Mục này mô tả sinh lý học bình thường để tham khảo và không phải là cơ sở để chẩn đoán hoặc quản lý các rối loạn axit-bazơ ở một cá nhân.

Evidence & guidelines

Các cơ chế được tóm tắt ở đây được rút ra từ các bài đánh giá sinh lý học và các tài liệu tham khảo. Mục này mang tính mô tả và không trình bày việc quản lý lâm sàng các rối loạn axit-bazơ dưới dạng khuyến nghị.

History

Robert Pitts và các đồng nghiệp đã xác định vào giữa thế kỷ XX rằng thận bài tiết axit dưới dạng axit có thể chuẩn độ và amoni, đồng thời tái hấp thu bicarbonate đã lọc, định nghĩa bài tiết axit ròng. Các công trình sau này đã lập bản đồ các chất vận chuyển và enzyme — carbonic anhydrase, con đường glutamin ở ống lượn gần — thực hiện quá trình tái hấp thu bicarbonate và tạo amoni (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

Thận khác phổi như thế nào trong việc bảo vệ cân bằng axit-bazơ?

Phổi điều chỉnh trạng thái axit-bazơ nhanh chóng bằng cách thay đổi bài tiết carbon dioxide, trong khi thận hoạt động chậm hơn, tái hấp thu bicarbonate đã lọc và bài tiết lượng axit chuyển hóa cố định đồng thời tạo ra bicarbonate mới; cùng nhau chúng cung cấp sự điều hòa nhanh chóng và bền vững.

Tại sao bài tiết amoni lại quan trọng?

Việc tạo amoni từ glutamin cho phép thận bài tiết một lượng lớn axit và, trong quá trình đó, bổ sung bicarbonate mới vào máu; con đường này được điều hòa tăng lên trong tình trạng nhiễm toan và là cách chính mà thận tăng bài tiết axit ròng.