C H A P T E R2 Mức lọc cầu thận, lưu lượng máu qua thận điều hòa phần gắn không lọc qua mao mạch cầu thận MỨC LỌC CẦU THẬN—BƯỚC ĐẦU TIÊN HÌNH THÀNH NƯỚC TIỂU Bước hình thành nước tiểu lọc số lượng lớn dịch qua mao mạch cầu thận khoang Bowman—khoảng 180l dịch ngày lọc qua thận , khoảng 1lit dịch thải Phần lớn dịch tái hấp dịch qua thận phụ thuộc vào dịch vào Mức lọc cầu thận cao cần tốc độ dòng chảy qua thận cao, đặc tính đặc biệt màng lọc Trong chương ta trao đổi yếu tố điịnh tốc độ lọc cầu thận (GFR) chế điều hòa GFR dòng chảy máu qua thận THÀNH PHẦN CỦA DỊCH LỌC CẦU THẬN Giống phần lớn mao mạch, mao mạch cầu thận protein không thấm nước, dịch lọc (gọi dịch lọc cầu thận) protein tự tế bào, gồm hồng cầu Dịch lọc cầu thận gồm chủ yếu muối phân tử hữu cơ, tương tự huyết Trừ số trường hợp ngoại lệ phân tử có trọng lượng phân tử thấp Canxi acid béo không lọc cách tự chúng gắn phần với protein huyết tương Ví dụ gần ½ Canxi huyết tương phần lớn acid béo gắn protein GFR IS ABOUT 20 PERCENT OF RENAL PLASMA FLOW GFR định (1) cân thủy tĩnh áp suất keo qua màng mao mạch (2) hệ số lọc cầu thận (K f ), phụ thuộc tính thấm mao mạch cầu thận diện tích Mao mạch cầu thận có tốc độ lọc cao mao mạch khác áp lực thủy tĩnh cao Kf lớn U N Người trưởng thành GFR trung bình khoảng 125 ml/min, tức 180l dịch huyết tương lọc qua thận,phân số lọc trung bình 0.2, nghĩa 20 %huyết tương qua thận lọc qua màng lọc cầu thận(Figure 27-1) Phân số lọc đươc tính sau: Phân số lọc = GFR/dòng huyết tương qua thận MÀNG MAO MẠCH CẦU THẬN Màng mao mạch cầu thận tương tự mao mạch khác, trừ gồm có lớp (bình thường có 2): (1) lớp nội mô ,(2) màng đáy, (3) lớp tế bào biểu mô(podocytes) bao quanh mặt màng đáy (Figure 27-2) lớp tạo nên hang rào lọc, lớp chúng lọc gấp hang trăm lần màng mao mạch bình thường Với tỉ lệ lọc cao màng mao mạch cầu thận ngăn cản protein huyết tương Tỉ lệ lọc cao cấu trúc đặc biệt Lớp nội mô có hang ngàn lỗ nhỏ, gọi fenestrae, ,tương tự mao mạch có lỗ tìm thấy gan, nhỏ lỗ gan Tuy lỗ tương đối rộng, tế bào nội mô lại mang nhiều thành phần điện tích âm cố định gắn vào nên ngăn chặn protein huyết tương qua Bao quanh nội mô màng đáy, gồm hộ thống collagen sợi pro teoglycan, không gian rộng lớn cho lượn lớn nước chất hòa tan lọc Mnangf đáy ngăn lọc protein huyết tương, phần điện tích âm mạnh lien quan đến proteoglycans Phần cuối lớp tế bào biểu mô, lót bề mặt cầu thận Những tế bào không lien tục mà phân ngón thành chân bám(podocytes) bám vào mặt màng đáy (see Figure 27-2) Những ngón chân ngăn cách lỗ nhỏ gọi slit pores RPF Glomerular capillaries Afferent arteriole Table 27-1 Filterability of Substances by Glomerular Capillaries Based on Molecular Weight Efferent arteriole Bowman's capsule GFR (125 ml/min) REAB (124 ml/min) Peritubular capillaries R ve (625 ml/min) Substance Molecular Weight Filterability Water 18 1.0 Sodium 23 1.0 Glucose 180 1.0 5500 1.0 Inulin Myoglobin 17,000 0.75 Albumin 69,000 0.005 cho dịch lọc qua Tế bào biểu mô có điện tích âm ngăn hạn chế lọc protein huyết tương, Do đó, tất lớp thành mao mạch cầu thận tạo hàng rào lọc vững protein huyết tương enal in Urinary excretion (1 ml/min) Figure 27-1 Average values for total renal plasma flow (RPF), glomerular filtration rate (GFR),eatubbsourlpartior n (REAB), and urine flow rate RPF is equal to renal blood flow × (1 – Hematocrit) Note that GFR averages about 20% of the RPF, while urine flow rate is less than 1% of the GFR Therefore, more than 99% of the fluid filtered is normally reabsorbed The filtration fraction is the GFR/RPF Khả lọc chất tan tỉ lệ ngịch với kích thước chúng Màng mao mạch cầu thận dày mao mạch khác, có nhiều lỗ nhỏ lọc dịch tốc độ cao Dù tốc độ lọc cao, hàng rào lọc lựa chọn phân tử lọc dựa vào kích thước điện tích Table 27-1 kích thước phân tử khả lọc khác Hệ số lọc 1.0 nghĩa chất lọc tự nước, hay 0,75 nghĩa chất lọc nhanh 75% tốc độ nước Lưu ý chất điện phân Natri thành phần nhỏ glucose lọc tự Các phân tử trọng lượng tương đương albumin, hệ số lọc giảm nhanh, xấp xỉ Proximal tubule Podocytes Basement membrane Capillary loops Endothelium Bowman's space Afferent arteriole Bowman's capsule Efferent arteriole A Slit pores Epithelium Phân tử lớn điện tích âm lọc khó phân tử Unit V The Body Fluids and điện tích dương kích cỡ Đường kính phân tử albumi n huyết B Fenestrations Figure 27-2 A, Basic ultrastructure of the glomerular capillaries B,oCssr section of the glomerular capillary membrane and its major components: capillary endothelium, basement membrane, and epi- thelium (podocytes) tương khoảng nanometers, lỗ mao mạch cầu thận khoảng nanometers (80 angstroms) Tuy Albumin bị hạn chế lọc mang điện tích âm lực đẩy tĩnh điện điện tích âm proteoglycans thành mao mạch cầu thận Figure 27-3 tác động điện tích đến lọc phân tử dextrans khác Dextrans polysaccharides phân tử trung tính mang điện tích âm mang điện tích dương Lưu ý phân tử mang điện tích dương lọc dễ dàng phân tử mang điện tích âm Dextrans trung tính lọc dễ dàng dextrans điện tích âm trọng lượng Do điện tích âm màng đáy tế bào biểu mô có chân giữ vai trò quan trọng để ngăn cản Relative filterabil ity U N Effective molecular radius (Å) Figure 27-3 Effect of molecular radius and electrical charge of dextran on its filterability by the glomerular capillaries A value of 1.0 indicates that the substance is filtered as freely as water, whereas a 1.0 Afferent arteriole 0.8 Glomerular Glomerular Efferent arteriole Polycationic dextran 0.6 hydrostatic colloid osmotic pressure pressure (60 mm Hg) (32 mm Hg) Neutral dextran 0.4 Polyanionic dextran 0.2 18 22 26 Chapter 27 Glomerular Filtration, Renal Blood Flow, and Their Control Bowman's capsule pressure (18 mm Hg) 30 34 38 42 value of indicates that it is not filtered Dextrans are polysaccharides that can be manufactured as neutral molecules or with negative or positive charges and with varying molecular weights Phân tử điện tích âm lớn, gồm protein huyết tương TÍNH GFR Trong bệnh thận đó, điện tích âm màng đáy bị trước thay đổi mô học thận, tình trạng nói đến minimal change nephropathy The Nguyên nhân gây việc điện tích âm không rõ rang, tin liên quan đến phản ứng miễn dịch với Tcell bất thường tiết cytokines làm giảm anions mao mạch cầu thận hay podocyte proteins Dẫn đến kết giảm điện tích âm màng đáy, số phân tử protein trọng lượng phân tử Net filtration = pressure (10 mm Hg) Glomerular hydrostatic – pressure (60 mm Hg) Bowman's capsule – pressure (18 mm Hg) Glomerular oncotic pressure (32 mm Hg) thấp, đặc biệt albumin, lọc xuất nước tiểu, tình trạng biết đến proteinuria or albuminuria Thay đổi nhỏ bệnh học thận phổ biến chủ yếu trẻ em diễn người lớn, đặc biệt người rối loạn miễn dịch GFR xác định (1) tổng áp lực thủy tĩnh áp suất keo qua màng lọc cầu thận, tạo áp lực lưới lọc (2) hệ số lọc Kf Theo toán học, GFR tích Kf áp lực lưới lọc: GFR = Kf × Net filtration pressure Áp lực lưới lọc kết tổng áp suất thủy tĩnh áp lực keo, hỗ trợ ngăn lọc qua mao mạch cầu thận (Figure 27-4) Áp lực gồm (1) áp suất thủy tĩnh mao mạch cầu thận (glomerular hydrostatic pres sure, PG), đẩy mạnh lọc; (2) áp lực thủy tĩnh khoang Bowman (P B) bên mao mạch, ngăn lọc; (3) áp suất keo tạo protein huyết tương mao mạch cầu thận (πG), ngăn cản lọc; (4) áp suất keo Figure 27-4 Summary of forces causing filtration by the glomerular capillaries The values shown are estimates for healthy humans proteins khoang Bowman (πB), đẩy mạnh lọc (Dưới điều kiện bình thường, nồng độ protein cầu thận rât thấp áp lực keo khoang Bowman’s coi 0.) GFR tính sau: GFR = Kf × (PG − PB − πG + πB ) Giá trị GFR bình thường không đo trực tiếp người, chúng ước lượng động vật chó hay chuột Dựa kết động vật, tin chúng xấp xỉ người (see Figure 27-4): Lực đẩy mạnh lọc (mm Hg) Áp suất thủy tĩnh cầu thận 60 Áp suất keo khoang Bowman Lực hạn chế lọc (mm Hg) Áp suất thủy tĩnh khoang Bowman 18 Áp suất keo cầu thận 32 Áp lực lưới lọc = 60 − 18 − 32 = +10 mm Hg Một số giá trị thay đổi tình trạng khác nhau, trao đổi TĂNG LỌC CẦU THẬN CÓ HIỆU QUẢ TĂNG GFR Kf phụ thuộc tính thấm mao mạch cầu thận diện tích bề mặt Kf không đo đươc trực tiếp, dựa phân chia tốc độ lọc cầu thận áp lực lưới lọc: Kf = GFR/Net filtration pressure Vì tổng GFR cho thận 125 ml/min áp lực lưới lọc 10 mm Hg, nên Kf 12.5 ml/min/mmHg Kf cho 100 grams trọng lượng thận, trung bình khoảng 4.2 ml/min/ m mHg gấp khoảng 400 lần so với Kf hệ mao mạch khác thể Kf nhiều mô thể trung bình khoảng 0.01 ml/ min/mm Hg 100 grams Kf cao phù hợp với tốc độ lọc cao mao mạch cầu thận Mặc dù tăng Kf éo theo tăng GFR giảm Kf Filtration fraction Normal Filtration fraction 40 38 36 34 Distance along glomerular capillary 32 30 Efferent end 28 Afferent end Làm giảm GFR, thay đổi Kf chắn không chế tiên phát cho việc điều chỉnh GFR hàng ngày bình thường Một số bệnh, Kf thấp giảm số lượng mao mạch cầu thận chức (làm giảm diện tích bề mặt lọc) hay giảm độ dày màng mao mạch cầu thận (làm giảm tính thấm.) Ví dụ bệnh mạn tính, tăng huyết áp không kiểm soát tiểu đường làm giảm K f giảm độ dày màng đáy thâm chí phá hủy mao mạch gây mao mạch chức TĂNG ÁP LỰC THỦY TĨNH KHOANG BOWMAN GIẢM GFR Đo trực tiếp, sử dụng micropipettes, áp lực thủy tĩnh khoang Bowman điểm khác ống gần động vật thí nghiệm ước lượng áp lực khonag Bowman người khoảng 18 mm Hg tình trạng bình thường Tăng áp lực thủy tĩnh khoang Bowman’s làm giảm GFR, ngược lại giảm áp lwucj làm tăng GFR Tuy nhiên, thay đổi áp lực khoang Bowman’s bình thường không tạo đáp ứng nguyên phát để điều chỉnh GFR Trong trạng tahsi bệnh liên quan đến cấu trúc đường tiểu, áp lực khoang Bowman’s tăng rõ rệt, gây giảm trầm trọng GFR Ví dụ, kết tủa calcium hay uric acid dẫn đến tạo “stones” nằm đường tiết niệu, thường niệu quản, tắc dòng chảy ra, tăng áo lực khoang Bowman’s Điều làm giảm GFR chí gây ứ nước thận hydronephrosis (căng giãn đài bể thận) tổn hại hay chí phá hủy thận không giải phóng chỗ tắc TĂNG ÁP LỰC KEO MAO MẠCH CẦU THẬN GIẢM GFR Máu qua thận từ tiểu động mạch đến mao mạch cầu thận sau đến tiểu động mạch Figure 27-5 Increase in colloid osmotic pressure in plasma flowing through the glomerular capillary Normally, about one fifth of the fluid in the glomerular capillaries filters into Bowman’s capsule, thereby concentrating the plasma proteins that are not filtered Increases in the filtration fraction (glomerular filtration rate/renal plasma flow) increase the rate at which the plasma colloid osmotic pressure rises along the glomerular capillary; decreases in the filtra- tion fraction have the opposite effect Nồng độ protein huyết tương tăng khoảng 20 % (Figure 27-5) Lý cho việc tăng 1/5 dịch lọc khoang Bowman, mà protein huyết tương không lọc qua cầu thận Aps suất keo huyết tương vào mao mạch cầu thận 28 mm Hg, giá trị thường lên đến khoảng 36 mm Hg máu đến đoạn cuối mao mạch Do đó, áp suất keo trung bình protein huyết tương mao mạch cầu thận khoảng 28 36 mm Hg, hay khoảng mm Hg Tiếp theo, hai yếu tố ảnh hưởng đến áp suất keo (1) áp suất keo huyết tương động mạch (2)phần huyết tương lọc cầu thận (phân số lọc cầu thận filtration fraction) Tăng áp suất keo huyết tương động mạch kéo theo tăng áp suất keo mao mạch cầu thận, quay trở lại làm giảm GFR Tăng phân số lọc cầu thận cô đặc protein huyết tương tăng áp suất keo cầu thận (see Figure 27-5) Vì phân số lọc định nghĩa GFR/lượng huyết tương qua thận, phânsốlọccóthể bị tăng tăng GFR hay giảm lượng huyết tương qua thận Ví dụ, giảm lượng huyết tương qua thận với giữ nguyên GFR dẫn đến tăng phấn số lọc cầu thận, làm tăng áp suất keo mao mạch cầu thận dẫn đến giảm GFR Với lý này, thay đổi lượng dòng chảy qua thận ảnh hưởng GFR không phụ thuộc thay đổi áp lực thủy tĩnh Với việc tăng lượng máu qua thận, phân số lọc thấp gây việc tăng chậm áp suất keo hạn chế tác động GFR Kết là, áp lực thủy tĩnh giữ nguyên, tốc độ lớn dòng máu chảy vào Glo mer ular coll oid osm otic pres Cầu thận dẫn đến tăng GFRvà tốc độ thấp dòng máu vào kéo theo giảm GFR TĂNG ÁP SUẤT THỦY TĨNH MAO MẠCH CẦU THẬN TĂNG GFR Áp suất thủy tĩnh mao mạch cầu thận ước tính khoảng 60 mm Hg tình trạng bình thường Thay đổi áp suất điều chỉnh GFR Tăng áp suất làm tăng GFR, ngược lại giảm áp suất làm giảm GFR Áp suất thủy tĩnh cầu thận xác định giá trị, (1) áp suất động mạch, (2) sức cản tiểu động mạch đến, (3) sức cản tiểu động mạch Tăng áp lwucj động mạch dẫn đến tăng áp suất thủy tĩnh cầu thận tăng GFR (Tuy nhiên , trao đổi sau, tác động chế điều chỉnh tự động trì áp lực cầu thận cố định áp lwucj máu dao động.) Tăng sức cản tiểu động mạch đến kéo theo giảm áp suất thủy tĩnh cầu thận giảm GFR (Figure 27-6) Ngược lại, giãn tiểu động mạch đến làm tăng áp suất thủy tĩnh GFR Co tiểu động mạch làm tăng sức cản dòng chảy từ mao mạch cầu thận Cơ chế làm tăng áp suất thủy tĩnh cầu thận long as the increase in efferent resistance does not reduce renal blood flow too much, GFR increases slightly (see Figure 27-6) However, because efferent arteriolar striction also reduces renal blood flow, filtration fraction Và áp suất keo, tăng sức cản tiểu động mạch Do đó, co tiểu động mạch dội (tăng nhiều gấp lần sức cản tiểu động mạch đi), tăng áp suất keo vượt áp suất thủy tĩnh mao mạch gây co tiểu động mạch Khi điều diễn ra, lọc thực giảm, làm giảm GFR Tiếp đến, co tiểu động mạch pha tác động GFR (Figure 27-7) Khi tiểu động mạch co vừa phải làm tăng nhẹ GFR, co mạnh GFR giảm Nguyên nhân gây giảm GFR do: Co tiểu động mạch mạnh làm nồng độ protein huyết tương tăng nhanh, làm tăng nhanh áp suất keo Tổng lại, co tiểu động mạch đến làm giảm GFR Tuy nhiên, tác động việc co tiểu động mạch phụ thuộc vào mức độ co, co vừa phải làm tăng GFR,nhưng co mạnh (nhiều gấp lần sức cản) làm giảm GFR Table 27-2 tổng yếu tố làm giảm GFR Glomerular 150 1400 50 800 200 filtration rate Normal Renal blood flow RA PG Renal blood flow GFR Efferent arteriolar resistance (¥ normal) Normal Glomerular filtration rate Renal blood flow 250 RE PG Renal blood flow GFR 2000 100 50 Glomerular 100 150 N 2000 100 U Glom Ren 1400 800 200 Afferent arteriolar resistance (¥ normal) Chapter 27 Glomerular Filtration, Renal Blood Flow, and Their Control Figure 27-6 Effect of increases in afferent arteriolar resistance (RA, top panel) or efferent arteriolar resistance (RE, bottom panel) on renal b, lood flow glomerular hydrostatic pressure (PG), and glomerular fil- tration rate (GFR) Figure 27-7 Effect of change in afferent arteriolar resistance or efferent arteriolar resistance on glomerular filtration rate and renal b lood flow Ren Unit V The Body Fluids and Table 27-2 Factors That Can Decrease the Glomerular Filtration Rate 3.0 Basal oxygen consumption 2.5 Physical Determinants* Physiological/Pathophysiological Causes 2.0 ↓Kf → ↓GFR 1.5 Renal disease, diabetes mellitus, hypertension ↑PB → ↓GFR 1.0 Urinary tract obstruction (e.g., kidney stones) ↑πG → ↓GFR O n on (ml/ 0g weig ↓ Renal blood flow, increased plasma proteins ↓PG → ↓GFR ↓AP → ↓PG 0.5 0 ↓ Arterial pressure only a small effect because 15 (has20 of autoregulation) 10 ↓RE → ↓PG ↓ Sodium Angiotensin II (drugs that block angiotensin II reabsorption (mEq/min per 100 g kidney weight) formation) *Opposite changes in the determinants usually increase GFR AP, systemic arterial pressure; GFR, glomerular filtration rate; Kf, glomerular filtration coefficient; PB,s Bowman’ capsule hydrostatic pressure; πG, glomerular capillary colloid osmotic pressure; PG, glomerular capillary hydrostatic pressure; RA,fearfent arteriolar resistance; RE,feerfent arteriolar resistance Figure 27-8 Relationship between oxygen consumption and sodium reabsorption in dog kidneys (From Kramer K, Deetjen P: Relation of renal oxygen consumption to blood supply and glomerular filtration during variations of blood pressure Pflugers Arch Physiol 271:782, 1960.) tan ống thận.Nếu dòng chảy qua thận GFR giảm lượng chất tan lọc hơn, DÒNG MÁU QUA THẬN Một người nặng 70kilogram, dòng máu chảy qua thận khoảng 1100 ml/min, hay khoảng 22 % lượng máu từ tim Ước lượng thận chiếm khoảng 0.4% tổng trọng lượng thể, rõ rang thấy chúng nhận lượng máu cao so với quan khác Như với mô khác, dòng máu cung cấp cho thận dinh dưỡng loại bỏ sản phẩm thải Tuy nhiên, lượng dòng chảy lớn qua thận vượt nhu cầu Mục đích dòng chảy cung cấp đủ huyết tương cho trình lọc tốc độ cao cầu thận, cần thiết để điều chỉnh thể tích dịch thể cô đặc chất tan Cơ chế điều chỉnh lượng máu qua thận liên kết với điều chỉnh GFR chức tiết thận DÒNG MÁU QUA THẬN VÀ SỰ TIÊU THỤ OXYGEN Trong gram trọng lượng bản, thận bình thường tiêu thụ oxygen tốc độ gấp đôi so với não có gấp lần dòng chảy não Do đó, lượng oxy đến thận vượt trao đổi cần thiết, hệ động-tĩnh mạch lấy oxy thấp mô khác Phân số lọc lớn tiêu thụ oxy thận liên quan đến tốc đọ cao hoạt động tái hấp thu chất Lượng chất tan tái hấp thu tiêu thụ oxy Do đó, gía trị tiêu thụ oxy tập trung vào việc tái hấp thu chất tan ống thận, liên quan đến GFR tốc độ lọc chất tan (Figure 27-8) Nếu lọc cầu thận hoàn toàn dừng, tái hấp thu chất tan dừng tiêu thụ oxy giảm đến khoảng 1/5 bình thường Phản xạ tiêu thụ oxy lại chuyển hóa cần thiết cho tế bào thận TÍNH DÒNG CHẢY QUA THẬN Dòng chảy qua thận xác định áp lực gradient qua mạch máu thận( áp lực thủy tĩnh khác động mạch tĩnh mạch thận), chia tổng sức cản mạch máu thận: (Áp lực động mạch thận − Áp lực tĩnh mạch thận) Tổng sức cản mạch máu thận Áp lực động mạch thận áp lực động mạch hệ thống, áp lực tĩnh mạch thận trung bình khoảng đến mm Hg tình trạng bình thường Tổng sức cản mạch máu qua thận xác định tổng sức cản mạch máu riêng rẽ, gồm động mạch, tiểu động mạch, mao mạch, tĩnh mạch (Table 27-3) Sức cản mạch thận gồm đoạn chính: động mạch gian thùy, tiểu động mạch đến, tiểu động mạch Sức cản mạch điều khiển hệ thần kinh giao cảm chế điều khiển chỗ bên thận trao đổi sau Tăng sức cản đoạn mạch thận dẫn đến giảm lượng máu qua thận Hormone or Autacoid Effect on GFR Norepinephrine ↓ Epinephrine ↓ Vessel Endothelin ↓ Pressure in Vessel (mm Hg) ↔ (prevents ↓) Beginning End Endothelial-derived nitric oxide ↑ Percent of Total Renal Vascular Resistance Prostaglandins ↑ Renal artery U Angiotensin II Những giá trị bị ảnh hưởng hệ thần kinh giao cảm, hormonesInterlobar, nộiarcuate, tiết, điềuarteries khiển and interlobular feedback khác bên thận N 100 100 ≈0 ≈100 85 ≈16 Afferent arteriole Table 27-3 Approximate Pressures and Vascular Resistances in the Circulation of a Normal Kidney Table 27-4 Hormones and Autacoids That Influence GFR Chapter 27 Glomerular Filtration, Renal Blood Flow, and Their Control Ngược lại, giảm sức cản mạch máu làm tăng dòng chảy qua thận áp lực động mạch tĩnh mạch trì không đổi MẶc dù thay đổi áp lực động mạch có ảnh hưởng lên dòng máu qua thận, the thậncó chế tácđộng để trì dòng máu qua thận GFR cố định với áp lực động mạch khoảng 80 170mmHg DÒNG MÁU TRONG MẠCH THẲNG TRONG TỦY THẬN CHẬM HƠN SO VỚI CHẢY TRONG VỎ THẬN ĐIỀU KHIỂN SỰ LỌC CẦU THẬN VÀ DÒNG MÁU THẬN Phần thận, vỏ thận nhận phần lớn dòng máu thận Dòng máu tủy thận số lượng chr khoảng 1-2% tổng lượng máu thận Máu chảy đến tủy thận hệ mao mạch đặc biệt gọi mạch thẳng TNhững mạch đến tủy song song với quai Henle móc với quai Henle quay trở lại vỏ trước đổ hệ tĩnh mạch Cái trao đổi chương 29, mạch thẳng có vai trò quan trọng việc cho phép thận cô đặc nước tiểu 85 60 ≈26 GFR có giá trị điều khiển gồm áp lực thủy tĩnh cầu thận áp lực keo cầu thận HỆ THẦN KINH GIAO CẢM HOẠT ĐỘNG MẠNH GIẢM GFR Tất mạch máu thận, gồm tiểu động mạch đến đi, giàu phân bố dây thần kinh hệ thần kinh giao cảm thần kinh giao cảm hoạt động mạnh làm co tiểu động mạch thận giảm dòng chảy qua thận GFR Kích thích vừa hay nhẹ hệ giao cảm ảnh hưởng chút lên dòng máu qua thận GFR Ví dụ, phản xạ hoạt động hệ giao cảm kết từ giảm vừa phải áp lực receptor xoang cảnh hay động mạch chủ gây ảnh hưởng phần lên dòng máu qua thận GFR HTuy nhiên, trao đổi chương 28, chí tăng nhẹ hoạt động giao cảm gây giảm chất tan nước tiết tăng tái hấp thu ống thận Chất co mạch khác, endothelin, peptide mà giải phóng tế bào mạch máu nội mô bị hư hại c thận, mô khác Vai trò tự nhiên nội tiết tố không hoàn toàn hiểu rõ Tuy nhiên, endothelin đóng góp để cầm máu (mất máu giảm đến mức tối thiểu) mạch máu bị cắt đứt, gây tổn thương nội mạc giải phóng co mạch mạnh nồng độ endothelin huyết tương tăng lên nhiều trạng thái bệnh liên quan tổn thương mạch máu, chẳng hạn nhiễm độc thai nghén thai kỳ, suy thận cấp, urê huyết mãn tính, đóng góp cho co mạch thận giảm GFR số điều kiện bệnh lý Angiotensin II ưu tiên co tiểu động mạch hầu hết điều kiện Một chất co mạch thận mạnh, angiotensin II, lưu ý xem đến khía cạnh hormone lưu hành nooitj tiết tố chỗ hình thành thận hệ tuần hoàn Thụ thể cho angiotensin II có mặt tất mạch máu thận Tuy nhiên, mạch máu trước cầu thận, đặc biệt tiểu động mạch đến, xuất yếu tố bảo vệ thắt mạch angiotensin II trung gian hầu hết điều kiện liên quan với hoạt hóa hệ thống renin angiotensin, chẳng hạn chế độ ăn uống muối thấp giảm áp lực tưới máu thận dẫn đến động mạch thận hẹp Sự bảo vệ giải phóng thuốc giãn mạch, đặc biệt oxit nitric prostaglandins, mà chống lại hiệu ứng co mạch angiotensin II mạch máu Các tiểu động mạch đi, nhiên, nhạy cảm với angiotensin II Bởi angiotensin II ưu tiên co tiểu động mạch hầu hết điều kiện sinh lý, tăng angiotensin II tăng áp lực thủy tĩnh cầu thận giảm lưu lượng máu thận Nó nên lưu ý tăng hình thành angiotensin II thường xảy trường hợp liên quan đến giảm áp lực động mạch giảm thể tích, mà có xu hướng giảm GFR Trong trường hợp này, mức tăng angiotensin II, cách thắt động mạch đi, giúp ngăn chặn giảm áp lực thủy tĩnh cầu thận GFR; lúc, nhiên, giảm tưới máu thận tiểu động mạch co góp phần để giảm chảy qua mao mạch quanh ống thận, làm tăng tái hấp thu natri nước, thảo luận chương 28 Thần kinh giao cảm thận dường quan trọng làm giảm GFR mạnh rối loạn cấp tính kéo dài vài phút tới vài thiếu máu não cục bộ, hay xuất huyết trầm trọng , HORMONAL VÀ ĐIỀU KHIỂN NỘI TIẾT CỦA TUẦN HOÀN THẬN hormones nội tiết ảnh hưởng GFRvà dòng máu thận, tổng hợp Table 27-4 Norepinephrine, Epinephrine, Endothelin co mạch máu thận giảm GFR Hor mones co tiểu động mạch đến đi, gây giảm GFR dòng máu thận, gồm norepinephrine epinephrine giải phóng từ tủy thận angiotensin II giúp co tiểu động mạch đi, tăng tái hấp thu nước natri làm tăng lượng máu huyết áp trở lại angiotensin II giúp “điều chỉnh tự động” GFR trao đổi chương sau Endothelial-nguồn gốc từ Nitric Oxide làm giảm sức cản mạch máu thận tăng GFR Một nội tiết tố làm giảm kháng lực mạch máu thận giải phóng tế bào nội mô mạch máu khắp thể endothelial có nguồn gốc từ nitric oxide Một mức độ sản xuất oxit nitric quan trọng cho trì giãn mạch thận cho phép thận tiết lượng bình thường natri nước Do đó, loại thuốc ức chế hình thành oxit nitric tăng sức đề kháng mạch máu thận giảm GFR tiết natri niệu, cuối gây huyết áp cao Ở số bệnh nhân tăng huyết áp bệnh nhân xơ vữa động mạch, tổn thương tế bào nội mô mạch máu khiến nitric oxide Sản Phẩm góp phần làm tăng co mạch thận huyết áp cao Prostaglandins Bradykinin làm giảm sức cản mạch thận dẫn đến tăng GFR Hormon nội tiết gây giãn mạch tăng lưu lượng máu thận GFR bao gồm cung cấp oxy chất dinh dưỡng mức độ bình thường để loại bỏ chất thải trình chuyển hóa, bất chấp thay đổi áp lực động mạch Trong thận, lưu lượng máu bình prostaglandin (PGE2 PGI2) bradykinin Những chất thảo luận Chương 17 Mặc dù thuốc giãn mạch dường tầm quan trọng lớn việc điều tiết lưu lượng máu thận hay GFR điều kiện bình thường, làm giảm tác dụng co mạch thận dây thần kinh giao cảm angiotensin II, đặc biệt tác động chúng đến hẹp tiểu động mạch hướng tâm Bằng cách chống lại co mạch động mạch đến, prostaglandin giúp ngăn ngừa giảm mức GFR lưu lượng máu thận Trong điều kiện căng thẳng, chẳng hạn suy giảm khối lượng sau phẫu thuật, thuốc kháng viêm không steroid aspirin, ức chế tổng hợp prostaglandin gây giảm đáng kể GFR ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG GFR VÀ MÁU QUA THẬN chế phản hồi nội đến thận bình thường trì lưu lượng máu thận GFR tương đối ổn định, huyết áp động mạch thay đổi Những chế hoạt động thận dù loại bỏ khỏi thể, độc lập Đây tự điều chỉnh GFR lưu lượng máu thận (Hình 27-9) Các chức dòng máu tự điều chỉnh thường cao nhiều so với yêu cầu cho chức Các chức tự điều chỉnh thận để trì GFR tương đối ổn định Chapter 27 Glomerular Filtration, Renal Blood Flow, and Their Control 1600 Renal 1200 800 Renal blood flow Glomerular filtration rate 160 120 80 400 40 0 Urine6 outpu t (ml/mi n) khoảng lít, thay đổi nhanh chóng cạn kiệt thể tích máu Trong thực tế, thay đổi áp lực động mạch thường gây nhiều ảnh hưởng đến khối lượng nước tiểu hai lý do: (1) tự điều chỉnh thận ngăn ngừa thay đổi lớn GFR mà không xảy ra, (2) có chế thích nghi bổ sung ống thận mà làm gia tăng tỷ lệ tái hấp thu chúng GFR tăng, tượng gọi cân cầu-ống thận (thảo luận Chương 28) Ngay với chế kiểm soát đặc biệt, thay đổi huyết áp có ảnh hưởng đáng kể tiết nước muối; gọi tiểu nhiều áp lực natriuresis áp lực, quan trọng việc điều tiết lượng chất lỏng thể huyết áp, thảo luận Chương 19 30 50 100 150 200 Mean arterial pressure (mm Hg) FEEDBACK ỐNG-CẦU THẬN VÀ TỰ ĐIỀU CHỈNH GFR Thận có chế phản hồi đặc biệt liên kết thay đổi nồng độ clorua natri tế bào Macula densa với kiểm soát sức Figure 27-9 Autoregulation of renal blood flow and glomerular filtration cản tiểu động mạch thận tự điều chỉnh GFR Thông tin rate but lack of autoregulation of urine flow during changes iennar l phản hồi giúp đảm bảo số cung cấp liên tục arterial pressure natri clorua vào ống lượn xa giúp ngăn ngừa biến động cho phép điều khiển tiết nước chất hoà tan giả tiết qua thận không xảy Trong nhiều hoàn Các GFR bình thường tự động điều chỉnh (có nghĩa là, cảnh, thông tin phản hồi tự động điều chỉnh lưu lượng máu tương đối không đổi) bất chấp biến động huyết áp thận GFR song song Tuy nhiên, chế trực tiếp đáng kể xảy trình hoạt động bình thường hướng tới ổn định natri clorua cung cấp đến ống lượn xa, người Ví dụ, giảm huyết áp xuống mức thấp 70-75 mm Hg trường hợp xảy GFR autoregulated chi phí tăng lên mức cao 160-180 mm Hg thường thay đổi việc thay đổi lưu lượng máu thận, ttự điều chỉnh thảo GFR thấp 10 phần trăm Nói chung, lưu lượng máu thận tự luận sau Trong trường hợp khác, chế thực gây động điều chỉnh song song với GFR, GFR hiệu thay đổi GFR để đáp ứng với thay đổi điều chỉnh tự động điều kiện định thận natri clorua ống tái hấp thu DIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG GFR LÀ QUAN TRỌNG TRONG CHỐNG LẠI SỰ THAY ĐỔI BÀI TIẾT THẬN Mặc dù chế tự động điều chỉnh thận không hoàn hảo, chúng làm ngăn ngừa thay đổi có tiềm lớn GFR tiết qua thận nước chất hoà tan mà xảy với thay đổi huyết áp Người ta hiểu tầm quan trọng định lượng tự điều chỉnh cách xem xét độ lớn tương đối lọc cầu thận, tái hấp thu ống thận, tiết qua thận thay đổi tiết qua thận xảy mà chế điều hòa tự động Thông thường, GFR khoảng 180 L / ngày ống thận tái hấp phụ 178,5 L / ngày, để lại 1,5 L / ngày chất lỏng tiết nước tiểu Trong trường hợp không tự điều chỉnh, tăng tương đối nhỏ huyết áp (100-125 mm Hg) gây gia tăng 25 phần trăm tương tự GFR (từ khoảng 180-225 L / ngày) Nếu ống thận tái hấp thu không đổi 178,5 L / ngày, lưu lượng nước tiểu tăng lên 46,5 L / ngày (chênh lệch GFR tái hấp thu ống) tổng mức tăng nước tiểu 30fold Bởi tổng thể tích huyết tương Cơ chế phản hồi ống-cầu thận có hai thành phần hành động để kiểm soát GFR: (1) chế phản hồi tiểu động mạch đến (2) chế phản hồi tiểu động mạch Các chế phản hồi phụ thuộc vào xếp giải phẫu đặc biệt khu phức hợp cầu thận (Figure 27-10) The juxtaglomerular complex consists of macula densa cells in the initial portion of the distal tubule and juxta- glomerular cells in the walls of the afferent and efferent arterioles The macula densa is a specialized group of epithelial cells in the distal tubules that comes in close contact with the afferent and efferent arterioles The macula densa cells contain Golgi apparatus, which are intracellular secretory organelles directed toward the arterioles, suggesting that these cells may be secreting a substance toward the arterioles Giảm Macula Densa Sodium Chloride gây giãn tiểu động mạch đến giảm giải phóng Renin Các tế bào macula densa cảm nhận thay đổi thể tích đến ống lượn xa cách tín hiệu không hiểu hoàn toàn Nghiên cứu thực nghiệm cho thấy GFR giảm chậm tốc độ dòng chảy quai Unit V The Body Fluids and GFR Renin Angiotensin II − − Efferent arteriolar resistance Afferent arteriolar resistance Proximal NaCl reabsorption Arterial pressure Glomerular hydrostatic pressure Macula densa NaCl Glomerular epithelium Juxtaglomerular cells Afferent arteriole Efferent arteriole Internal elastic lamina Macula densa Smooth muscle fiber Distal tubule Basement membrane Figure 27-10 Structure of the juxtaglomerular apparatus, demon- strating its possible feedback role in the control of nephron function Henle, gây tăng phần trăm tái hấp thu tỷ lệ ion natri clorua giao cung cấp cho quai Henle, làm giảm nồng độ natri clorua tế bào macula densa Giảm nồng độ natri clorua khởi tạo tín hiệu từ densa macula có hai tác dụng (Hình 27-11): (1) Nó làm giảm sức cản với lưu lượng máu tiểu động mạch đến, điều làm tăng áp lực thủy tĩnh cầu thận giúp GFR quay trở lại bình thường, (2) làm tăng giải phóng renin từ tế bào juxtaglomerular tiểu động mạch đến đi, nơi lưu trữ lớn renin Renin giải phóng từ tế bào sau có chức loại enzyme để tăng hình thành angiotensin I, chuyển thành angiotensin II Cuối cùng, Angio tensin II co tiểu động mạchđi, tăng áp lực thủy tĩnh cầu thận giúp GFR trở bình thường máy juxtaglomerular, cung cấp tín hiệu phản hồi cho tiểu động mạch đến đi, tự điều chỉnh hiệu GFR thay đổi huyết áp Khi hai chế chức hoạt động với nhau, GFR thay đổi vài phần trăm, chí với biến động lớn áp lực động mạch giới hạn 75 160 mm Hg Hai thành phần chế feedback cầu-ống thận, hoạt động với cách cấu trúc giải phẫu đặc biệt Chẹn Angiotensin II hình thành làm giảm GFR giảm tưới máu thận Figure 27-11 Macula densa feedback mechanism for autoregula- tion of glomerular hydrostatic pressure and glomerular filtration rate (GFR) during decreased renal arterial pressure TỰ ĐIỀU CHỈNH MYOGENIC CỦA LƯU LƯỢNG MÁU THẬN VÀ GFR Một chế khác đóng góp vào việc trì lưu lượng máu thận tương đối ổn định GFR khả mạch máu riêng lẻ để chống lại kéo dài áp lực động mạch tăng lên, tượng gọi chế myogenic Nghiên cứu mạch máu đơn (đặc biệt tiểu động mạch nhỏ) khắp thể chúng đáp ứng cách căngđộng thành mạch angiotensin II ưu tiên gâytăng co tiểu mạch giúp ngăn ngừa giảm nghiêm trọng áp lực thủy tĩnh cầu thận GFR áp lực tưới máu thận rơi mức bình thường loại thuốc ngăn chặn hình thành angiotensin II (các chất ức chế enzyme angiotensinconverting) ngăn chặn hành động angiotensin II (angiotensin II đối kháng thụ thể) gây giảm GFR nhiều bình thường áp lực động mạch thận rơi mức bình thường Vì vậy, biến chứng quan trọng việc sử dụng loại thuốc để điều trị bệnh nhân có tăng huyết áp hẹp động mạch thận (tắc nghẽn phần động mạch thận) giảm nghiêm trọng GFR, số trường hợp, gây suy thận cấp Tuy nhiên, angiotensin IIblocking thuốc hữu ích nhiều bệnh nhân bị tăng huyết áp, suy tim sung huyết, điều kiện khác, miễn bệnh nhân theo dõi để đảm bảo giảm nghiêm trọng GFR không xảy Chapter 27 Glomerular Filtration, Renal Blood Flow, and Their Control co trơn mạch máu Sự căng thành mạch máu cho phép tăng chuyển động ion canxi từ dịch ngoại bào vào tế bào, khiến chúng phải căng thông qua chế thảo luận Chương 8.Sự co ngăn chặn căng mức thành mạch thời gian, cách tăng kháng lực mạch máu , giúp ngăn chặn gia tăng mức lưu lượng máu thận GFR áp lực động mạch tăng lên Mặc dù chế myogenic hoạt động hầu hết tiểu động mạch khắp thể, tầm quan trọng lưu lượng máu thận GFR tự điều đề cập số nhà sinh lý chế áp lực nhạy cảm phương tiện trực tiếp phát thay đổi dòng máu thận hay GFR Mặt khác, chế quan trọng việc bảo vệ thận chấn thương, tăng huyết áp Để đáp ứng tăng huyết áp đột ngột, phản ứng co tiểu động mạch đến xảy vòng vài giây làm suy giảm truyền tải áp lực động mạch tăng lên đến mao mạch cầu thận Protein ingestion Amino acids U Proximal tubular NaCl reabsorption Macula densa NaCl Yếu tố khác làm tăng lưu lượng máu thận GFR: Tăng Protein giảm Glucose máu Mặc dù lưu lượng máu thận GFR tương đối ổn định hầu hết điều kiện, có trường hợp biến thay đổi đáng kể Ví dụ, lượng protein cao biết đến để tăng lượng máu thận GFR Với chế độ ăn uống protein cao lâu dài, chẳng hạn có chứa lượng lớn thịt, tăng GFR lưu lượng máu thận phần vào tăng trưởng thận Tuy nhiên, GFR lưu lượng máu thận tăng 20 đến 30 phần trăm vòng sau người ăn lượng lớn protein Một lời giải thích có khả cho GFR tăng là: Một bữa ăn highprotein tăng việc giải phóng axit amin vào máu, tái hấp thu ống lượn gần Bởi axít amin natri tái hấp thu lại với ống gần, tăng tái hấp thu acid amin kích thích tái hấp thu natri ống gần tái hấp thu natri giảm giao natri để macula densa (xem Hình 27-12), mà gợi phản hồi qua trung gian tubuloglomerular de nhăn kháng tiểu động mạch hướng tâm, thảo luận trước Việc giảm sức đề kháng tiểu động mạch đến sau làm tăng lưu lượng máu thận GFR Điều làm tăng GFR phép natri tiết trì mức độ gần bình thường tăng tiết sản phẩm chất thải trình chuyển hóa protein, urê Một chế tương tự giải thích gia tăng đánh dấu lưu lượng máu thận GFR xảy với gia tăng lớn mức độ glucose máu người bị bệnh tiểu đường không kiểm soát Bởi glucose, số axit amin, tái hấp thu với natri ống lượn gần, tăng giao glucose đến ống làm cho chúng hấp thu bớt natri dư thừa với glucose tái hấp thu natri dư thừa, lần lượt, giảm nồng độ natri clorua densa Proximal tubular arteriolar amino N Afferent acid resistance Macula densa feedback G Figure 27-12 Poolessible r of macula densa feedback in mediating increased glomerular filtration rate (GFR) after a high-protein meal mà có xu hướng tăng tái hấp thu natri clorua ống trước Macula densa có xu hướng tăng lưu lượng máu thận GFR, giúp trở lại giải phóng natri clorua ống lượn xa bình thường mà đạt tốc độ bình thường động mạch đến gia tăng dòng máu thận GFR Những ví dụ chứng minh lưu lượng máu thận GFR thân biến kiểm soát chế phản hồi tubuloglomerular Mục đích phản hồi để đảm bảo cung cấp liên tục natri clorua vào ống lượn xa, nơi xử lý cuối nước tiểu diễn Như vậy, rối loạn natri tiết nước trì (see Figure 27-12) Một trình tự ngược lại kiện xảy tái hấp thu ống gần giảm Ví dụ, ống gần bị hư hỏng (mà xảy kết ngộ độc kim loại nặng thủy ngân, liều lượng lớn loại thuốc, chẳng hạn tetracycline), khả chúng để tái hấp thu natri clorua giảm Như hệ quả, lượng lớn natri clorua gửi đến ống lượn xa bồi thường thích hợp, nhanh chóng gây giảm thể tích mức Một phản ứng bù quan trọng dường tubu loglomerular co mạch thận phản hồi qua trung gian xảy để đáp ứng với gia tăng cung cấp natri clorua vào densa macula trường hợp Những ví dụ lần chứng minh tầm quan trọng việc trở lại chế việc đảm bảo ống lượn xa nhận tỷ lệ thích hợp natri clorua, chất hoà tan ống khác, khối lượng chất lỏng ống để lượng thích hợp chất tiết nước tiểu Bibliography Bidani AK, Griffin KA, Williamson G, et al: Protective importance of the myogenic response in the renal circulation Hypertension 54(2):393, 2009 Bidani AK, Polichnowski AJ, Loutzenhiser R, Griffin KA: Renal micro- vascular dysfunction, hypertension and CKD progression Curr Opin Nephrol Hypertens 22:1, 2013 Braam B, Cupples WA, Joles JA, Gaillard C: Systemic arterial and venous determinants of renal hemodynamics in congestive heart failure Heart Fail Rev 17:161, 2012 Cowley AW Jr, Mori T, Mattson D, Zou AP: Role of renal NO produc- tion in the regulation of medullary blood flow Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 284:R1355, 2003 Cupples WA, Braam B: Assessment of renal autoregulation Am J Physiol Renal Physiol 292:F1105, 2007 Deen WN: What determines glomerular capillary permeability? J Clin Invest 114:1412, 2004 DiBona GF: Physiology in perspective: the wisdom of the body Neural control of the kidney Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 289:R633, 2005 Guan Z, Inscho EW: Role of adenosine 5′-triphosphate in regulating renal microvascular function and in hypertension Hypertension 58:333, 2011 Hall JE: Angiotensin II and long-term arterial pressure regulation: the overriding dominance of the kidney J Am Soc Nephrol 10(Suppl 12):s258, 1999 Hall JE, Brands MW: The renin-angiotensin-aldosterone system: renal mechanisms and circulatory homeostasis In: Seldin DW, Giebisch G (eds): The Kidney—Physiology and Pathophysiology, 3rd ed New York: Raven Press, 2000, pp 1009-1046 Hall ME, Carmo JM, da Silva AA, et al: Obesity, hypertension, and chronic kidney disease Int J Nephrol Renovasc Dis 7:75, 2014 Hansell P, Welch WJ, Blantz RC, Palm F: Determinants of kidney oxygen consumption and their relationship to tissue oxygen tension in diabetes and hypertension Clin Exp Pharmacol Physiol 40:123, 2013 Haraldsson B, Sörensson J: Why we not all have proteinuria? An update of our current understanding of the glomerular barrier News Physiol Sci 19:7, 2004 Loutzenhiser R, Griffin K, Williamson G, Bidani A: Renal autoregula- tion: new perspectives regarding the protective and regulatory roles of the underlying mechanisms Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 290:R1153, 2006 Navar LG, Kobori H, Prieto MC, Gonzalez-Villalobos RA: Intratubular renin-angiotensin system in hypertension Hypertension 57:355, 2011 O’Connor PM, Cowley AW Jr: Modulation of pressure-natriuresis by renal medullary reactive oxygen species and nitric oxide Curr Hypertens Rep 12:86, 2010 Schnermann J, Briggs JP: Tubular control of renin synthesis and secre- tion Pflugers Arch 465:39, 2013 Speed JS, Pollock DM: Endothelin, kidney disease, and hypertension Hypertension 61:1142, 2013