- Trang chủ
- Sách y học
- Bài giảng sinh lý bệnh
- Các yếu tố chính điều chỉnh sự bài tiết kali của thận
Các yếu tố chính điều chỉnh sự bài tiết kali của thận
Các yếu tố quan trọng nhất kích thích sự bài tiết kali của các tế bào chính bao gồm tăng nồng độ kali trong dịch ngoại bào, tăng aldosterone, và tăng tốc độ dòng chảy của ống thận.
Biên tập viên: Trần Tiến Phong
Đánh giá: Trần Trà My, Trần Phương Phương
Sự điều hòa bình thường của bài tiết kali xảy ra chủ yếu là kết quả của những thay đổi trong bài tiết kali của các tế bào chính của ống lượn xa và ống góp. Các yếu tố quan trọng nhất kích thích sự bài tiết kali của các tế bào chính bao gồm (1) tăng nồng độ kali trong dịch ngoại bào, (2) tăng aldosterone, và (3) tăng tốc độ dòng chảy của ống thận.
Một yếu tố làm giảm bài tiết kali là tăng nồng độ ion hydro (nhiễm toan).
Hình. Ảnh hưởng của nồng độ aldosteron huyết tương (vạch đỏ) và nồng độ ion kali ngoại bào (vạch đen) đến tốc độ bài tiết kali qua nước tiểu. Những yếu tố này kích thích sự bài tiết kali của các tế bào chính.
Tăng nồng độ kali trong dịch ngoại bào kích thích tiết kali
Tốc độ bài tiết kali ở các ống lượn xa và ống góp bị kích thích trực tiếp bởi nồng độ kali trong dịch ngoại bào tăng lên, dẫn đến tăng bài tiết kali, như trong hình. Tác dụng này đặc biệt rõ rệt khi nồng độ kali trong dịch ngoại bào tăng trên khoảng 4,1 mEq / L, thấp hơn một chút so với nồng độ bình thường. Do đó, tăng nồng độ kali huyết tương đóng vai trò là một trong những cơ chế quan trọng nhất để tăng bài tiết kali và điều chỉnh nồng độ ion kali trong dịch ngoại bào.
Tăng lượng kali trong khẩu phần ăn và tăng nồng độ kali trong dịch ngoại bào kích thích bài tiết kali theo bốn cơ chế:
1. Tăng nồng độ kali trong dịch ngoại bào khi kích thích bơm natri-kali ATPase, do đó làm tăng hấp thu kali qua màng đáy. Sự hấp thu kali tăng lên này đến lượt nó làm tăng nồng độ ion kali nội bào, làm cho kali khuếch tán qua màng tế bào vào ống thận.
2. Nồng độ kali ngoại bào tăng làm tăng gradien kali từ dịch kẽ thận đến bên trong tế bào biểu mô, làm giảm sự thấm ngược của ion kali từ bên trong tế bào qua màng đáy.
Hình. Ảnh hưởng của nồng độ ion kali dịch ngoại bào đến nồng độ aldosteron huyết tương. Lưu ý rằng những thay đổi nhỏ về nồng độ kali gây ra những thay đổi lớn về nồng độ aldosterone.
3. Lượng kali tăng lên sẽ kích thích tổng hợp các kênh kali và sự chuyển vị của chúng từ tế bào đến màng tế bào, do đó, làm tăng khả năng khuếch tán kali dễ dàng qua màng.
4. Nồng độ kali tăng lên sẽ kích thích sự bài tiết aldosterone của vỏ thượng thận, điều này tiếp tục kích thích bài tiết kali.
Aldosterone kích thích bài tiết kali
Aldosterone kích thích sự tái hấp thu tích cực các ion natri của các tế bào chính của ống lượn xa và ống góp. Hiệu ứng này được thực hiện thông qua bơm natri-kali ATPase vận chuyển natri ra ngoài qua màng đáy của tế bào và vào dịch kẽ thận cùng lúc bơm kali vào tế bào. Vì vậy, aldosterone cũng có tác dụng mạnh mẽ để kiểm soát tốc độ mà các tế bào chính tiết ra kali.
Tác dụng thứ hai của aldosterone là làm tăng số lượng kênh kali trong màng tế bào và do đó tăng tính thấm của nó đối với kali, làm tăng thêm hiệu quả của aldosterone trong việc kích thích bài tiết kali. Do đó, aldosterone có tác dụng tăng thải kali rất mạnh.
Tăng nồng độ ion kali ngoại bào kích thích tiết Aldosterone
Trong hệ thống điều khiển phản hồi tiêu cực, yếu tố được điều khiển thường có tác động phản hồi lên bộ điều khiển. Trong trường hợp hệ thống kiểm soát aldosterone-kali, tốc độ bài tiết aldosterone của tuyến thượng thận được kiểm soát mạnh mẽ bởi nồng độ ion kali trong dịch ngoại bào. Hình cho thấy sự gia tăng nồng độ kali huyết tương khoảng 3 mEq / L có thể làm tăng nồng độ aldosteron huyết tương từ gần 0 đến tới 60 ng / 100 ml, nồng độ gần như gấp 10 lần bình thường.
Hình. Cơ chế phản hồi cơ bản để kiểm soát nồng độ kali dịch ngoại bào bằng aldosterone (Ald).
Tác động của nồng độ ion kali để kích thích bài tiết aldosterone là một phần của hệ thống phản hồi mạnh mẽ để điều hòa bài tiết kali. Trong hệ thống phản hồi này, sự gia tăng nồng độ kali huyết tương sẽ kích thích bài tiết aldosterone và do đó, làm tăng nồng độ aldosterone trong máu (vòng 1). Sự gia tăng aldosterone máu sau đó gây ra sự tăng bài tiết kali qua thận (vòng 2). Việc tăng bài tiết kali sau đó làm giảm nồng độ kali trong dịch ngoại bào trở lại bình thường (vòng 3 và vòng 4). Do đó, cơ chế phản hồi này hoạt động hiệp đồng với tác động trực tiếp của việc tăng nồng độ kali ngoại bào để nâng cao bài tiết kali khi lượng kali tăng lên.
Hình. Cơ chế chính tăng bài tiết kali khi lượng kali cao. Lưu ý rằng nồng độ kali trong huyết tương tăng trực tiếp làm tăng bài tiết kali của các ống góp và gián tiếp làm tăng bài tiết kali bằng cách tăng nồng độ aldosteron huyết tương.
Phong tỏa hệ thống phản hồi Aldosterone làm giảm đáng kể việc kiểm soát nồng độ kali
Khi không tiết aldosterone, như xảy ra ở bệnh nhân mắc bệnh Addison, sự bài tiết kali ở thận bị suy giảm, do đó làm cho nồng độ kali trong dịch ngoại bào tăng lên mức cao nguy hiểm. Ngược lại, khi bài tiết aldosterone dư thừa (tăng tiết aldosteron nguyên phát), sự bài tiết kali sẽ tăng lên rất nhiều, gây mất kali qua thận và do đó dẫn đến hạ kali máu.
Ngoài tác dụng kích thích bài tiết kali ở thận, aldosterone cũng làm tăng sự hấp thu kali của tế bào, góp phần vào hệ thống phản hồi aldosterone-kali mạnh mẽ.
Tầm quan trọng đặc biệt của hệ thống phản hồi aldosterone trong việc kiểm soát nồng độ kali. Trong thí nghiệm này, lượng kali đã được tăng lên gần gấp bảy lần ở chó trong hai điều kiện: (1) trong điều kiện bình thường và (2) sau khi hệ thống phản hồi aldosterone bị chặn bằng cách cắt bỏ tuyến thượng thận và truyền aldosterone tốc độ cố định. Sao cho nồng độ aldosterone trong huyết tương được duy trì ở mức bình thường nhưng không thể tăng cũng không giảm do lượng kali bị thay đổi.
Hình. Ảnh hưởng của những thay đổi lớn về lượng kali nạp vào, nồng độ kali huyết tương ở điều kiện bình thường (đường màu đỏ) và sau khi phản hồi aldosterone bị chặn (đường màu xanh lam). Lưu ý rằng sau khi hệ thống aldosterone bị phong tỏa, việc điều chỉnh nồng độ kali đã bị suy giảm rất nhiều.
Lưu ý rằng ở động vật bình thường, lượng kali tăng gấp bảy lần chỉ làm tăng nhẹ nồng độ kali trong huyết tương, từ 4,2 đến 4,3 mEq / L.
Do đó, khi hệ thống phản hồi aldosterone hoạt động bình thường, nồng độ kali được kiểm soát chính xác, mặc dù lượng kali nạp vào có thay đổi lớn.
Khi hệ thống phản hồi aldosterone bị chặn, sự gia tăng lượng kali tương tự đã gây ra sự gia tăng nồng độ kali trong huyết tương lớn hơn nhiều, từ 3,8 đến gần 4,7 mEq / L. Do đó, việc kiểm soát nồng độ kali bị suy giảm rất nhiều khi hệ thống phản hồi aldosterone bị tắc nghẽn. Sự suy giảm điều hòa kali tương tự cũng được quan sát thấy ở người có hệ thống phản hồi aldosterone hoạt động kém, chẳng hạn như xảy ra ở bệnh nhân mắc chứng tăng aldosterone nguyên phát (quá nhiều aldosterone) hoặc bệnh Addison (quá ít aldosterone).
Hình. Liên quan giữa tốc độ dòng chảy trong ống góp với sự bài tiết kali và ảnh hưởng của sự thay đổi lượng kali đưa vào. Lưu ý rằng chế độ ăn uống nhiều kali sẽ làm tăng tác dụng của việc tăng tốc độ dòng chảy của ống thận để tăng bài tiết kali. Thanh tô bóng hiển thị tốc độ dòng chảy bình thường gần đúng của ống trong hầu hết các điều kiện sinh lý. Sự phụ thuộc dòng tiết K + trong các ống lượn xa của chuột.
Tăng tốc độ dòng chảy hình ống ở xa kích thích sự tiết Kali
Tốc độ dòng chảy của ống lượn xa tăng lên, xảy ra khi tăng thể tích, ăn nhiều natri hoặc điều trị bằng một số thuốc lợi tiểu, sẽ kích thích bài tiết kali. Ngược lại, giảm tốc độ dòng chảy của ống lượn xa, do cạn kiệt natri, làm giảm bài tiết kali.
Ảnh hưởng của tốc độ dòng chảy của ống dẫn đến sự bài tiết kali ở ống lượn xa và ống góp, bị ảnh hưởng mạnh bởi lượng kali đưa vào. Khi lượng kali nạp vào nhiều, tốc độ dòng chảy trong ống tăng lên có tác dụng kích thích bài tiết kali lớn hơn nhiều so với khi lượng kali ăn vào thấp.
Có hai tác động của tốc độ dòng chảy khối lượng lớn làm tăng bài tiết kali:
1. Khi kali được tiết vào dịch ống, nồng độ kali tăng lên, do đó làm giảm động lực khuếch tán kali qua màng tế bào. Với tốc độ dòng chảy của ống tăng lên, kali được tiết ra liên tục được xả xuống ống, do đó, sự gia tăng nồng độ kali trong ống trở nên giảm và sự bài tiết kali thực được tăng lên.
Hình. Ảnh hưởng của lượng natri cao đến bài tiết kali qua thận. Lưu ý rằng chế độ ăn nhiều natri làm giảm aldosterone huyết tương, có xu hướng làm giảm bài tiết kali của các ống góp ở vỏ não. Tuy nhiên, chế độ ăn nhiều natri đồng thời làm tăng sự cung cấp dịch đến ống góp, có xu hướng làm tăng bài tiết kali. Các tác động đối lập của chế độ ăn nhiều natri đối trọng lẫn nhau, do đó có rất ít thay đổi trong việc bài tiết kali.
2. Tốc độ dòng chảy trong ống cao cũng làm tăng số lượng kênh BK dẫn điện cao trong màng tế bào. Mặc dù các kênh BK bình thường không hoạt động, chúng trở nên tích cực để đáp ứng với sự gia tăng tốc độ dòng chảy, do đó làm tăng đáng kể độ dẫn của kali qua màng tế bào.
Tác động của việc tăng tốc độ dòng chảy qua ống thận là đặc biệt quan trọng trong việc giúp duy trì sự bài tiết kali bình thường trong quá trình thay đổi lượng natri. Ví dụ, với một lượng natri cao, làm giảm bài tiết aldosterone, tự nó sẽ có xu hướng làm giảm tốc độ bài tiết kali và do đó, làm giảm bài tiết kali qua nước tiểu. Tuy nhiên, tốc độ dòng chảy của ống lượn xa cao xảy ra với lượng natri cao có xu hướng làm tăng bài tiết kali. Do đó, hai tác động của việc hấp thụ nhiều natri - giảm bài tiết aldosteron và tốc độ dòng chảy của ống thận cao - đối trọng lẫn nhau, do đó có rất ít thay đổi trong bài tiết kali. Tương tự như vậy, với một lượng natri thấp, ít có sự thay đổi trong bài tiết kali vì tác dụng đối trọng của việc tăng bài tiết aldosteron và giảm tốc độ dòng chảy của ống đối với bài tiết kali.
Nhiễm toan cấp tính làm giảm tiết Kali
Nồng độ ion hydro của dịch ngoại bào tăng cấp tính (nhiễm toan) làm giảm bài tiết kali, trong khi giảm nồng độ ion hydro (nhiễm kiềm) làm tăng bài tiết kali. Cơ chế chủ yếu làm tăng nồng độ ion hydro ức chế bài tiết kali là do làm giảm hoạt động của bơm natri-kali ATPase. Sự giảm này đến lượt nó làm giảm nồng độ kali nội bào và tiếp theo là sự khuếch tán thụ động của kali qua màng tế bào vào ống. Nhiễm toan cũng có thể làm giảm số lượng kênh kali trong màng tế bào.
Với tình trạng nhiễm toan kéo dài hơn, kéo dài trong khoảng thời gian vài ngày, có sự gia tăng bài tiết kali qua nước tiểu. Cơ chế của tác dụng này một phần là do tác động của nhiễm toan mạn tính để ức chế tái hấp thu natri clorua và nước ở ống lượn gần, làm tăng phân phối thể tích, do đó kích thích bài tiết kali. Hiệu ứng này ghi đè tác dụng ức chế của các ion hydro trên bơm natri-kali ATPase.
Do đó, nhiễm toan mãn tính dẫn đến mất kali, ngược lại nhiễm toan cấp tính dẫn đến giảm đào thải kali.
Tác dụng có lợi của chế độ ăn giàu kali và hàm lượng natri thấp
Trong phần lớn lịch sử loài người, chế độ ăn điển hình là chế độ ăn ít natri và hàm lượng kali cao, so với chế độ ăn hiện đại điển hình. Ở những nhóm dân cư biệt lập chưa trải qua quá trình công nghiệp hóa, chẳng hạn như bộ tộc Yanomamo sống ở Amazon, miền Bắc Brazil, lượng natri tiêu thụ có thể thấp tới 10 đến 20 mmol / ngày trong khi lượng kali có thể cao tới 200 mmol / ngày. Lượng tiêu thụ này là do họ có một chế độ ăn uống có nhiều trái cây và rau quả và không có thực phẩm chế biến sẵn.
Dân số có kiểu ăn kiêng này thường không bị tăng huyết áp và các bệnh tim mạch liên quan đến tuổi tác. Với quá trình công nghiệp hóa và sự gia tăng tiêu thụ thực phẩm chế biến sẵn, thường có hàm lượng natri cao và hàm lượng kali thấp, đã làm tăng đáng kể lượng natri và giảm lượng kali. Ở hầu hết các nước công nghiệp phát triển, lượng kali tiêu thụ trung bình chỉ từ 30 đến 70 mmol / ngày, trong khi lượng natri tiêu thụ trung bình từ 140 đến 180 mmol / ngày.
Các nghiên cứu thực nghiệm và lâm sàng đã chỉ ra rằng sự kết hợp của lượng natri cao và lượng kali thấp làm tăng nguy cơ tăng huyết áp và các bệnh tim mạch và bệnh thận. Tuy nhiên, chế độ ăn giàu kali dường như bảo vệ khỏi những tác động xấu của chế độ ăn nhiều natri, làm giảm huyết áp và nguy cơ đột quỵ, bệnh mạch vành và bệnh thận. Tác dụng có lợi của việc tăng lượng kali hấp thụ đặc biệt rõ ràng khi kết hợp với chế độ ăn ít natri.
Các hướng dẫn về chế độ ăn uống được xuất bản bởi các tổ chức quốc tế khác nhau khuyến nghị giảm lượng natri clorua trong khẩu phần ăn xuống còn khoảng 65 mmol / ngày (tương ứng với 1,5 g / ngày natri hoặc 3,8 g natri clorua / ngày), đồng thời tăng lượng kali lên 120 mmol / ngày (4,7 g / ngày) cho người lớn khỏe mạnh.
Bài viết cùng chuyên mục
Ức chế (vô cảm) đau: hệ thống trong não và tủy sống
Mức độ mà con người phản ứng với cơn đau thì vô cùng đa dạng. Đây chủ yếu là kết quả của khả năng tự thân kiểm soát tín hiệu đau trong hệ thần kinh bằng cách hoạt hóa hệ thống ức chế đau, gọi là hệ thống vô cảm (analgesia system).
Hồng cầu: sản sinh biệt hóa và tổng hợp
Hầu hết hồng cầu được sản xuất tại các xương có màng như xương cột sống, xương ức, các xương sườn và các xương chậu. Thậm chí, các xương này cũng giảm sản xuất khi tuổi tăng lên.
Tứ chứng fallot: bệnh tim bẩm sinh shunt phải trái
Hầu hết máu giảm đi qua phổi, do đó máu động mạch chủ chủ yếu là máu tĩnh mạch chưa được oxy hóa. Trong tình trạng này, bốn bất thường của tim xảy ra đồng thời.
Bạch cầu ưa acid (bạch cầu ái toan): chống lại nhiễm kí sinh trùng và dị ứng
Bạch cầu ái toan cũng có xu hướng đặc biệt tập trung nhiều trong các mô có phản ứng dị ứng, như trong các mô quanh phế quản ở người bị hen phế quản và trong da sau khi có phản ứng dị ứng da.
Shock do giảm thể tích máu: shock mất máu
Giá trị đặc biệt của việc duy trì áp lực động mạch bình thường ngay cả khi giảm cung lượng tim là bảo vệ lưu lượng máu qua mạch vành và tuần hoàn não.
Rối loạn cân bằng glucose máu
Trong đói dài ngày, giảm glucose máu có biểu hiện lâm sàng trung bình sau khoảng 50 ngày (đối với người khỏe mạnh) do kiệt cơ chất cần cho sinh đường mới.
Tổn thương thận cấp tại thận: nguyên nhân do các bất thường tại thận
Tổn thương thận cấp tại thận có thể chia thành các nhóm sau: tình trạng tổn thương các mao mạch cầu thận hoặc các mạch nhỏ của thận, tình trạng tổn thương biểu mô ống thận, và tình trạng gây tổn thương kẽ thận.
Thuốc lợi tiểu: các loại và cơ chế tác dụng
Tác dụng lâm sàng chủ yếu của các thuốc lợi tiểu là làm giảm lượng dịch ngoại bào, đặc biệt trong những bệnh có kèm theo phù và tăng huyết áp.
Đặc tính của lympho T: hoạt hóa tế bào T và miễn dịch trung gian tế bào
Tế bào T đi vào tuần hoàn và được phân bố khắp cơ thể, đi qua thành mao mạch vào các khoảng gian bào, trở lại vào bạch huyết và máu một lần nữa, và tuần hoàn một lần nữa và một lần nữa trên khắp cơ thể.
Angiotensin II: vai trò trong việc kiểm soát bài tiết của thận
Khi lượng natri giảm xuống dưới mức bình thường, nồng độ Angiotensin II tăng lên gây giữ natri và nước, đồng thời chống lại việc giảm huyết áp động mạch nếu không xảy ra.
Giảm mức lọc cầu thận: tăng áp suất thẩm thấu keo mao mạch cầu thận
Tăng áp suất keo huyết tương động mạch kéo theo tăng áp suất keo mao mạch cầu thận, quay trở lại làm giảm mức lọc cầu thận.
Bệnh thận mạn: hoạt động của các nephron chức năng
Một phần của sự đáp ứng này xảy ra do tăng lượng máu đến và tăng mức loch cầu thận ở mỗi nephron còn lại, do sự phì đại của các mạch máu và cầu thận, cũng như thay đổi chức năng do giãn mạch.
Vỏ não thị giác sơ cấp: hậu quả của sự loại bỏ vỏ não
Để chẩn đoán mù ở các vị trí cụ thể của võng mạc, một bảng ghi lại sự đánh giá thị trường của mỗi mắt bằng một quá trình gọi là đo thị trường (perimetry).
Viêm dạ dày mãn tính có thể dẫn đến teo dạ dày và mất tuyến trong dạ dày
Việc mất khả năng tiết dịch vị trong teo niêm mạc dạ dày dẫn đến thiếu acid dịch vị, và đôi khi là thiếu máu ác tính.
Tiếng thổi của tim: được tạo ra bởi tổn thương của van
Các đồ thị chỉ ra cường độ của tiếng thổi thay đổi như thế nào trong suốt các phần khác nhau của thì tâm trương và thì tâm thu. Thời gian tương đối của mỗi tiếng thổi cũng là hiển nhiên.
Cử động vận nhãn: thần kinh chi phối cử động của mắt
Các cử động của mắt được phụ trách bởi ba nhóm cơ: cơ thẳng ngoài và cơ thẳng trong, cơ thẳng trên và cơ thẳng dưới, và cơ chéo trên và cơ chéo dưới.
Vận chuyển tích cực qua màng ống thận
Vận chuyển tích cực có thể di chuyển chất tan ngược chiều bậc thang điện hóa và đòi hỏi năng lượng sinh ra từ quá trình chuyển hóa.
Kiểm soát áp suất thẩm thấu và nồng độ natri: tầm quan trọng của sự khát nước
Nhiều yếu tố trong số các yếu tố tương tự nhau gây kích thích sự bài tiết ADH cũng làm tăng sự khát nước, nó được định nghĩa là ý thức rõ ràng sự mong muốn nước.
Chuyển hóa fibrinogen thành fibrin: hình thành cục máu đông
Cục máu đông là một mạng lưới sợi fibrin chạy theo mọi hướng và giam giữ các tế bào máu, tiểu cầu và huyết tương. Các sợi fibrin cũng gắn với bề mặt mạch máu bị tổn thương.
Các giai đoạn cầm máu: ngăn mất máu khi mạch máu bị tổn thương
Cơ chế tạo nút tiểu cầu cực kì quan trọng để sửa chữa hàng ngàn lỗ tổn thương xảy ra hàng ngày ở các mạch máu rất nhỏ, như trong quá trình tạo lớp tế bào nội mô mới sẽ xuất hiện nhiều lỗ tổn thương như thế.
Nguồn gốc của các dòng lympho: đề kháng của cơ thể trong nhiễm khuẩn
Đối với mỗi chức năng của T hoặc B được hình thành cuối cùng, các mã cấu trúc gen chỉ cho một kháng nguyên đặc hiệu. Tế bào trưởng thành sau đó trở thành T và B tế bào đặc hiệu cao được nhân lên và lan ra cuối mô bạch huyết.
Các chất qua hệ tiết niệu: lọc, tái hấp thu và bài tiết
Một số chất dinh dưỡng nhất định, chẳng hạn như axit amin và glucose, được tái hấp thu hoàn toàn từ ống thận và không xuất hiện trong nước tiểu mặc dù một lượng lớn được lọc bởi mao mạch cầu thận.
Đau đầu nguồn gốc trong sọ: các thể đau đầu trong sọ
Mô não hầu như hoàn toàn không nhạy cảm với đau. Thậm chi khi cắt hoặc khi kích thích điện những vùng nhạy cảm của vỏ não chỉ thỉnh thoảng gây đau.
Loại tế bào lympho T: chức năng khác nhau của chúng
Lympho T helper, tính đến nay, là tế bào có số lượng nhiều nhất trong các loại lympho bào T, các lympho T helper có chức năng giúp đỡ các hoạt động của hệ miễn dịch.
Viêm thận kẽ mạn: nguyên nhân do tổn thương kẽ thận
Tổn thương kẽ thận do nguyên nhân nhiễm khuẩn được gọi là viêm thận-bể thận. Tình trạng nhiễm khuẩn có thể do nhiều loại vi khuẩn khác nhau nhưng thường gặp nhất là E.coli do nhiễm khuẩn ngược dòng từ đường hậu môn.