Sự cô đặc và pha loãng nước tiểu
Sự cô đặc và pha loãng nước tiểu là khả năng của thận trong việc thay đổi áp suất thẩm thấu của nước tiểu được bài tiết trong một phạm vi rộng trong khi vẫn bảo tồn hoặc loại bỏ nước, để áp suất thẩm thấu của huyết tương duy trì gần như không đổi mặc dù lượng nước đưa vào cơ thể dao động lớn. Thận đạt được điều này bằng cách tạo ra một môi trường kẽ ưu trương ở tủy thận và sau đó điều hòa lượng nước mà ống góp trả lại cho cơ thể, chủ yếu dưới sự kiểm soát của hormone chống bài niệu.
Definition
Sự cô đặc và pha loãng nước tiểu đề cập đến sự điều chỉnh có kiểm soát áp suất thẩm thấu cuối cùng của nước tiểu, được thực hiện bởi một gradient thẩm thấu vỏ-tủy được tạo ra thông qua cơ chế nhân dòng ngược trong quai Henle và bởi sự tái hấp thu nước thay đổi, được kiểm soát bởi hormone dọc theo ống góp.
Scope
Lĩnh vực này định hướng cho người đọc về cách thận của động vật có vú sản xuất nước tiểu có thể cô đặc hơn hoặc pha loãng hơn nhiều so với huyết tương. Nó bao gồm việc hình thành gradient thẩm thấu tủy thận bằng cơ chế nhân dòng ngược, việc duy trì gradient đó bởi mạch thẳng, sự đóng góp của chu trình urê, và các yếu tố quyết định nồng độ nước tiểu tối đa có thể đạt được. Đây là một tổng quan tham khảo về sinh lý học, không phải hướng dẫn lâm sàng.
Sub-topics
Core questions
- Làm thế nào một gradient thẩm thấu dốc được thiết lập và duy trì trong tủy thận?
- Làm thế nào thận tách biệt sự bài tiết nước khỏi sự bài tiết chất tan?
- Điều gì đặt ra giới hạn trên về mức độ cô đặc của nước tiểu?
- Làm thế nào hormone chống bài niệu chuyển thận giữa chế độ cô đặc và pha loãng?
Key concepts
- Gradient thẩm thấu vỏ-tủy
- Nhân dòng ngược
- Trao đổi dòng ngược bởi mạch thẳng
- Hiệu ứng đơn của nhánh lên dày
- Hormone chống bài niệu (vasopressin) và aquaporin-2
- Chu trình urê
- Độ thanh thải nước tự do
- Áp suất thẩm thấu nước tiểu tối đa và tối thiểu
Key theories
- Giả thuyết nhân dòng ngược
- Quai Henle hoạt động như một bộ nhân dòng ngược: sự tái hấp thu NaCl tích cực từ nhánh lên dày không thấm nước thiết lập một sự khác biệt thẩm thấu ngang nhỏ được nhân lên dọc theo chiều dài của tủy thận thành một gradient trục lớn, mà ống góp sau đó sử dụng để cô đặc nước tiểu.
Mechanisms
Hai quá trình liên kết làm nền tảng cho chức năng này. Thứ nhất, quai Henle xây dựng và duy trì một gradient áp suất thẩm thấu kẽ tăng dần từ vỏ thận về phía tủy thận trong: nhánh lên dày tái hấp thu NaCl một cách tích cực trong khi vẫn không thấm nước, và sự sắp xếp dòng ngược của nhánh xuống và nhánh lên nhân hiệu ứng đơn này thành một gradient trục dốc. Mạch thẳng duy trì gradient bằng cách hoạt động như các bộ trao đổi dòng ngược, và chu trình urê làm tăng áp suất thẩm thấu của tủy thận trong. Thứ hai, ống góp đi qua gradient này; khi có hormone chống bài niệu, các kênh nước aquaporin-2 được đưa vào màng đỉnh, nước chảy theo cơ chế thẩm thấu vào môi trường kẽ ưu trương, và kết quả là nước tiểu cô đặc, trong khi với nồng độ hormone thấp, ống góp vẫn tương đối không thấm nước và nước tiểu pha loãng được bài tiết.
Clinical relevance
Cơ chế cô đặc và pha loãng giải thích cách cơ thể bảo vệ áp suất thẩm thấu huyết tương và cân bằng nước, và những rối loạn của nó là cơ sở của một số kiểu rối loạn điều hòa nước được công nhận trong sinh lý học lâm sàng, chẳng hạn như các tình trạng suy giảm bảo tồn nước hoặc suy giảm bài tiết nước. Mục này mô tả sinh lý học mà các tình trạng đó làm xáo trộn và không phải là cơ sở để chẩn đoán hoặc điều trị.
Evidence & guidelines
Các cơ chế được tóm tắt ở đây được rút ra từ các bài tổng quan sinh lý học và sách giáo khoa tiêu chuẩn hơn là từ các thử nghiệm lâm sàng; các tổng hợp hiện đại chính là các bài báo tổng quan về cơ chế cô đặc nước tiểu và về aquaporin thận.
History
Giả thuyết dòng ngược xuất hiện vào giữa thế kỷ XX để giải thích cách thận có thể sản xuất nước tiểu cô đặc hơn nhiều so với huyết tương, và những thập kỷ sau đó đã làm rõ các đặc tính vận chuyển của từng đoạn nephron. Kỷ nguyên phân tử đã bổ sung việc nhân bản các kênh nước aquaporin và các chất vận chuyển urê, điều này đã cung cấp cơ sở phân tử cho các chuyển động nước và urê được điều hòa mà các mô hình cổ điển đã suy luận về mặt chức năng.
Key figures
- Jeff M. Sands
- Harold E. Layton
- Mark A. Knepper
- Søren Nielsen
- Peter Agre
Related topics
Seminal works
- sands-layton-2014
- nielsen-2002
Frequently asked questions
- Tại sao thận có thể làm cho nước tiểu cô đặc hơn máu?
- Bởi vì quai Henle xây dựng một môi trường kẽ tủy ưu trương bằng cơ chế nhân dòng ngược; nước sau đó rời khỏi ống góp theo cơ chế thẩm thấu vào môi trường kẽ đó khi hormone chống bài niệu làm cho ống góp thấm nước.
- Sự khác biệt giữa cô đặc và pha loãng nước tiểu là gì?
- Cả hai đều phụ thuộc vào cùng một gradient tủy. Sự cô đặc xảy ra khi hormone chống bài niệu làm cho ống góp thấm nước để nước được tái hấp thu; sự pha loãng xảy ra khi nồng độ hormone thấp, ống góp vẫn không thấm nước, và chất tan được loại bỏ bởi nhánh lên làm cho nước tiểu nhược trương.