Tái hấp thu và bài tiết ở ống lượn gần

Tại ống lượn gần, 70-85% natri, clo, bicarbonat, nước; hầu như toàn bộ ion kali, mono acid phosphat và các acid amin trong nước tiểu đầu được tái hấp thu.

1. Tái hấp thu ion natri. Theo hai cơ chế:

- Ở đỉnh tế bào, natri được vận chuyển theo cơ chế đồng vận chuyển (khuếch tán được thuận hoá) cùng với glucose hoặc acid amin vào trong tế bào ống lượn gần. Sau đó, natri được vận chuyển qua màng đáy vào khoảng kẽ nhờ bơm Na+ - K+ - ATPase (vận chuyển tích cực).

- Một phần natri còn lại được tái hấp thu thụ động qua khoảng kẽ giữa các tế bào ống lượn gần và vào khoảng kẽ do khuếch tán theo bậc thang điện hoá và đi theo nước. 

2. Tái hấp thu glucose: Khi nồng độ glucose máu thấp hơn ngưỡng glucose của thận (1,8 gam/lít) thì 100% glucose được tái hấp thu theo cơ chế vận chuyển tích cực thứ phát cùng chất mang với natri. Khi nồng độ glucose máu cao hơn ngưỡng glucose của thận thì glucose không được tái hấp thu hết sẽ bị đào thải qua nước tiểu.

3. Tái hấp thu protein và acid amin: Protein phân tử lượng nhỏ và acid amin được tái hấp thu hoàn toàn ở ống lượn gần. Protein được chuyển vào trong tế bào ống thận theo cơ chế "ẩm bào". Các protein trong "túi" bị các enzym thuỷ phân thành acid amin. Các acid amin này được vận chuyển qua màng đáy vào dịch gian bào theo cơ chế khuếch tán có chất mang. Các acid amin tự do trong lòng ống lượn được vận chuyển tích cực nhờ protein mang đặc hiệu qua màng. Mỗi ngày, thận tái hấp thu tới 30 g protein.

4. Tái hấp thu ion bicarbonat (hình - Sự  tái hấp thu ion bicarbonat HCO₃^-)

    Hình - Sự  tái hấp thu ion bicarbonat (HCO₃^-)

Trong 24 giờ có 4000 mEq ion bicarbonat bị lọc theo dịch lọc nhưng chỉ có 1 - 2 mEq ion này bị thải ra ngoài và có tới 99,9% bicarbonat được tái hấp thu. Ion bicarbonat được tái hấp thu chủ yếu ở ống lượn gần, một phần ở ống lượn xa theo cơ chế vận chuyển tích cực, có liên quan chặt chẽ với enzym carbonic anhydrase (CA). Một phần ion bicarbonat được tái hấp thu theo cơ chế khuếch tán thụ động.

Trong lòng ống lượn gần xảy ra phản ứng:

CO₂ khuếch tán vào trong tế bào ống lượn gần và kết hợp với nước, tạo thành H2CO3 dưới tác dụng của carbonic anhydrase,  H₂CO₃ phân ly thành ion hydro (H+) và ion bicarbonat (HCO₃^-).

Ion hydro được vận chuyển tích cực vào lòng ống lượn còn ion bicarbonat được chuyển vào dịch gian bào cùng với natri. Như vậy, ion bicarbonat được tái hấp thu theo cơ chế vận chuyển tích cực thông qua sự khuếch tán của CO₂ được tạo thành từ ion bicarbonat ở lòng ống.

Tái hấp thu kali, clo và một số ion khác: Ion kali được tái hấp thu hoàn toàn ở ống lượn gần theo cơ chế vận chuyển tích cực. Ion clo được tái hấp thu theo bậc thang điện tích. Một số gốc sulphat, phosphat, nitrat... được tái hấp thu theo cơ chế vận chuyển tích cực.

Tái hấp thu urê: Nước được tái hấp thu làm cho nồng độ urê trong ống lượn gần trở nên cao hơn nồng độ urê trong dịch gian bào. Vì vậy, urê khuếch tán (tới 50-60%) vào dịch kẽ, rồi vào máu theo bậc thang nồng độ.

Tái hấp thu nước: Tái hấp thu nước là kết quả của tái hấp thu các chất có lực thẩm thấu cao: Natri, kali, clo, bicarbonat... để duy trì cân bằng áp lực thẩm thấu. 75 – 89% nước do cầu thận lọc được tái hấp thu ở ống lượn gần. Sự tái hấp thu nước ở ống lượn gần không làm thay đổi áp suất thẩm thấu. Nước tiểu đi khỏi ống lượn gần là đẳng trương với huyết tương.

Bài tiết creatinin. Creatinin được lọc ở cầu thận và không được tái hấp thu. Hơn nữa, tế bào ống lượn gần còn bài tiết creatinin nên nồng độ chất này cao trong nước tiểu.

Trao đổi chất ở quai Henle

Quai Henle gồm nhánh xuống và nhánh lên có cấu tạo khác nhau. Nhánh xuống và phần đầu nhánh lên mỏng; phần cuối nhánh lên dày. Nhánh xuống cho nước và urê qua, nhưng lại không cho natri thấm qua. Nhánh lên quai Henle tái hấp thu ion natri (phần đầu tái hấp thu thụ động, phần cuối tái hấp thu tích cực) mà không tái hấp thu nước do đó làm dịch gian bào quanh quai Henle rất ưu trương, nhất là vùng chóp quai Henle. Nhánh xuống đi vào vùng có áp lực thẩm thấu cao, nên nước được tái hấp thu thụ động từ lòng ống vào dịch kẽ rồi vào mạch máu. Vai trò của urê ở đây là làm tăng độ thẩm thấu ở nhánh xuống của quai Henle nên làm tăng tái hấp thu nước và làm tăng nồng độ NaCl ở trong lòng quai.

Do hiện tượng trên, nước tiểu đi vào quai Henle là đẳng trương, nhưng càng đi xuống quai Henle thì càng ưu trương và ở chóp quai là ưu trương nhất. Chính sự ưu trương này làm cho natri  được tăng tái hấp thu ở nhánh lên. Do natri được tái hấp thu ở nhánh lên nên độ ưu trương của nước tiểu giảm dần, trở nên đẳng trương, rồi trở thành nhược trương khi đến phần cuối của nhánh lên. Đến đầu ống lượn xa nước tiểu rất nhược trương. Khả năng tái hấp thu của quai Henle rất lớn: Tái hấp thu  tới 25% natri và   15% nước. Người ta gọi hiện tượng này là hiện tượng “ nhân nồng độ ngược dòng”.

15 – 20% natri được tái hấp thu tích cực ở đoạn dày của quai Henle. Lượng nước được tái hấp thu ở quai Henle chỉ vào khoảng 15% lượng nước đã được lọc.

Tái hấp thu và bài tiết ở ống lượn xa

Ở ống lượn xa có sự tái hấp thu một số chất từ dịch lọc vào máu và bài tiết một số chất vào nước tiểu để được đào thải ra ngoài. Tái hấp thu và bài tiết ở ống lượn xa phụ thuộc vào nhu cầu của cơ thể.

1. Tái hấp thu ion natri:Tái hấp thu natri ở ống lượn xa theo cơ chế vận chuyển tích cực, chịu tác dụng của aldosteron. Aldosteron làm tăng tái hấp thu natri đồng thời làm tăng bài tiết ion kali. Cơ chế tác dụng của aldosteron là làm hoạt hoá hệ gen dẫn đến tăng tổng hợp protein ở tế bào ống lượn xa. Protein được tổng hợp là protein mang và protein enzym tham gia vào sự vận chuyển tích cực ion natri và ion kali ở ống lượn xa. Khoảng 5% natri được tái hấp thu ở ống lượn xa.

2. Tái hấp thu ion bicarbonat: Ion bicarbonat được tái hấp thu theo cơ chế như ở ống lượn gần.  Ở ống lượn xa, tái hấp thu bicarbonat  quan hệ chặt chẽ với sự đào thải ion hydro.

3.  Tái hấp thu nước: Nước tiểu đến ống lượn xa là dịch nhược trương. Trung bình cứ một phút có 20 ml nước tiểu qua ống lượn xa; trong đó chỉ cần 2ml đã đủ để hoà tan các chất có trong nước tiểu. Số còn lại 18ml không tham gia vào hoà tan vật chất. Phần nước này (được gọi là nước "không tham gia thẩm thấu”) sẽ được tái hấp thu chủ yếu ở ống lượn xa và một phần ở ống góp. Nước ở ống lượn xa được tái hấp thu theo cơ chế chủ động nhờ tác dụng của hormon chống lợi niệu (Antidiuretic Hormone - ADH). ADH làm tăng tái hấp thu nước ở ống lượn xa và phần đầu ống góp. Cơ chế tác dụng của ADH là thông qua AMP vòng, hoạt hoá enzym hyaluronidase trong phản ứng thuỷ phân acid hyaluronic để mở rộng lỗ màng trong quá trình vận chuyển nước. Nhờ cơ chế tái hấp thu nước nên nước tiểu được cô đặc lại khi qua ống lượn xa và ống góp.

4. Bài tiết ion hydro  (hình - Bài tiết ion hydro).

Trong lúc pH máu là 7,36 -7,40 thì pH niệu là 4,5- 6,0 nghĩa là nước tiểu acid hơn rất nhiều so với máu. Sở dĩ như vậy là vì ống thận đã bài tiết một lượng ion hydro vào lòng ống. Quá trình này xảy ra như sau: Quá trình chuyển hoá tế bào tạo ra nhiều CO2. CO2 khuếch tán vào máu rồi vào tế bào ống lượn. Trong tế bào xảy ra phản ứng

Ion hydro được vận chuyển qua màng tế bào vào lòng ống lượn, còn natri được tái hấp thu đồng thời vào máu. Trong ống lượn ion hydro kết hợp với ion mono acid phosphat, với ammoni, với các gốc acid hữu cơ yếu hoặc với các gốc khác để được thải ra ngoài. Ion hydro còn kết hợp với ion bicarbonat để tạo ra H₂CO₃ và H₂CO₃ lại phân ly thành CO₂ và H₂O. CO₂ được vận chuyển vào trong tế bào để tạo ra ion bicarbonat rồi được hấp thu vào máu.

  Hình - Bài tiết ion hydro

5. Bài tiết ammoni (NH₃) (Hình - Sơ đồ bài tiết NH₃)

NH₃ được tạo thành ở ống lượn xa chủ yếu do glutamin bị khử amin dưới tác dụng của glutaminase. NH₃ dễ dàng khuếch tán qua màng tế bào vào lòng ống lượn. Ở đây NH₃ được kết hợp với  ion H⁺ tạo thành NH₄⁺ và được thải ra ngoài dưới dạng muối ammoni.

Hình - Sơ đồ bài tiết NH₃

6. Sự bài tiết ion kali. Ion K+ đã được tái hấp thu hoàn toàn ở ống lượn gần. Ống lượn xa bài tiết ion K+ dưới tác dụng của aldosteron. Dưới tác dụng của aldosteron, ion Na+ được tái hấp thu còn ion K+ được vận chuyển theo cơ chế vận chuyển tích cực vào lòng ống.

7. Bài tiết một số chất khác. Tế bào ống lượn xa còn bài tiết phenol, para-amino hippuric acid (PAH), creatinin, các acid mạnh, các sản phẩm của thuốc đưa từ ngoài vào, các chất độc lạ sinh ra trong quá trình chuyển hoá hoặc từ bên ngoài vào cơ thể theo nhiều đường khác nhau.