Khuếch tán qua màng mao mạch: trao đổi nước và các chất giữa máu và dịch kẽ

2020-08-12 02:18 PM

Khuếch tán các phân tử nước và chất tan có chuyển động nhiệt di chuyển ngẫu nhiên theo hướng này rồi lại đổi hướng khác. Các chất hòa tan trong lipid khuếch tán trực tiếp qua các màng tế bào ở lớp nội mạc của các mao mạch.

Biên tập viên: Trần Tiến Phong

Đánh giá: Trần Trà My, Trần Phương Phương

Chức năng chính của vi tuần hoàn là vận chuyển các chất dinh dưỡng đến các mô và loại bỏ các chất thải của tế bào. Các tiểu động mạch nhỏ kiểm soát lưu lượng máu đến từng mô và tình trạng tại chỗ của mô, bằng cách kiểm soát đường kính của các tiểu động mạch. Như vậy, trong hầu hết các trường hợp, việc điều chỉnh dòng chảy của mỗi mô liên quan đến nhu cầu của riêng của nó.

Thành của các mao mạch rất mỏng và được cấu tạo bởi một lớp tế bào nội mô có tính thấm cao. Vì vậy, nước, chất dinh dưỡng tế bào và sản phẩm bài tiết của tế bào có thể trao đổi một cách nhanh chóng và dễ dàng giữa các mô và máu lưu thông.

Hệ tuần hoàn ngoại vi của cơ thể người có khoảng 10 tỷ mao mạch với tổng diện tích bề mặt ước tính là 500 đến 700 mét vuông (khoảng 1/8 diện tích bề mặt của một sân bóng đá). Như vậy bất kỳ tế bào hoạt động chức năng nào cũng có một mao mạch nuôi nó không cách xa quá 20-30 micromet.

Cho đến nay khuếch tán là phương thức quan trọng nhất của trao đổi chất giữa huyết tương và dịch kẽ.

Khuếch tán của các phân tử hòa tan

Hình: Khuếch tán của các phân tử hòa tan và các phân tử không hòa tan giữa mao mạch và khoảng kẽ

Hình minh họa quá trình này, cho thấy khi máu chảy dọc trong lòng mao mạch thì rất nhiều phân tử nước và các hạt hòa tan khuếch tán qua lại qua thành mao mạch, tạo nên một sự pha trộn liên tục giữa huyết tương và dịch kẽ. Hiện tượng khuếch tán các phân tử nước và chất tan có chuyển động nhiệt di chuyển ngẫu nhiên theo hướng này rồi lại đổi hướng khác.

Các chất hòa tan trong lipid khuếch tán trực tiếp qua các màng tế bào ở lớp nội mạc của các mao mạch

Nếu một chất hòa tan trong lipid, nó có thể khuyếch tán trực tiếp qua màng tế bào nội mô mà không cần phải đi qua các lỗ. Trong số này có oxy và carbon dioxide. Bởi vì các chất này có thể thâm nhập vào mọi vị trí của màng tế bào nội mô, tốc độ khuếch tán nhanh hơn nhiều lần so với các chất lipid không tan, như các ion natri và glucose (chỉ có thể đi qua các lỗ).

Khuếch tán chất hòa tan trong nước, các chất không hòa tan trong lipid qua các “Lỗ” trong màng tế bào nội mô

Nhiều chất cần thiết cho mô có thể hòa tan trong nước, nhưng không thể đi qua các màng lipid của tế bào nội mô; các chất này bao gồm các phân tử nước, các ion natri, ion clorua, và glucose.

Mặc dù chỉ có 1/1000 diện tích bề mặt của các mao mạch là khe gian bào giữa các tế bào nội mô, vận tốc của chuyển động nhiệt của các phân tử ở khe lớn đến nỗi mà ngay cả diện tích nhỏ này là đủ để cho phép khuếch tán một lượng lớn nước và nước chất hòa tan trong nước qua các khe- lỗ này. Tốc độ khuếch tán như vậy nhanh gấp 80 lần vận tốc di chuyển tuyến tính của huyết tương dọc lòng mao mạch. Nói cách khác, trong thời gian một giọt máu đi hết qua một mao mạch thì nước trong huyết tương chứa giọt máu đó với nước trong dịch kẽ đã đủ thì giờ khuếch tán vào nhau, pha trộn nhau, trao đổi chất cho nhau được 80 lần rồi.

Ảnh hưởng của kích thước phân tử đi qua các lỗ

Lỗ ở mao mạch, tức là khe gian bào có chiều rộng từ 6-7 nanomet, gấp khoảng 20 lần đường kính phân tử nước là phân tử nhỏ nhất đi qua lỗ. Đường kính của các phân tử protein huyết tương lớn hơn chiều rộng của các lỗ. Các chất khác, như ion natri, ion clorua, glucose, và urê, có đường kính trung gian. Do đó, tính thấm của lỗ mao mạch với các chất khác nhau tùy theo đường kính phân tử của chúng.

Bảng liệt kê mối liên quan của lỗ mao mạch trong cơ xương với các chất thường gặp.

Bảng. Mối liên quan của lỗ mao mạch trong cơ xương với các chất có kích thước khác nhau

Chất - Khối lượng phân tử - Tính thấm

Nước - 18 - 1.00

NaCl - 58.5 - 0.96

Urea - 60 - 0.8

Glucose - 180 - 0.6

Sucrose - 342 - 0.4

Inulin - 5000 - 0.2

Myoglobin - 17,600 - 0.03

Hemoglobin - 68,000 - 0.01

Albumin - 69,000 - 0.001

Qua đây ta thấy tính thấm với các phân tử glucose là 0,6 lần so với các phân tử nước, trong khi tính thấm cho các phân tử albumin rất thấp chỉ bằng 1/1000 lần các phân tử nước.

Cần biết rằng các mao mạch ở các mô khác nhau có tính thấm khác nhau. Ví dụ, lỗ mao mạch của các xoang mao mạch gan có tính thấm rất cao mà ngay cả protein huyết tương cũng vượt qua gần như dễ dàng như nước và các chất khác. Ngoài ra, tính thấm của màng cầu thận thận với nước và các chất điện giải cao gấp khoảng 500 lần so với tính thấm của mao mạch cơ, tuy nhiên màng này không để lọt protein huyết tương; các protein có tính thấm mao mạch là rất nhỏ, như trong các mô và các cơ quan khác.

Khi chúng ta nghiên cứu sự khác nhau của các cơ quan trong sách này, sẽ dễ dàng hiểu lý do tại sao một số mô đòi hỏi tính thấm mao mạch hơn so với các mô khác. Ví dụ, mức độ cao hơn của tính thấm mao mạch được yêu cầu cho gan để vận chuyển một lượng lớn các chất dinh dưỡng giữa các tế bào máu và nhu mô gan và thận để cho phép lọc một số lượng lớn dịch cho việc tạo thành nước tiểu.

Ảnh hưởng của hiệu nồng độ lên tốc độ khuếch tán chung qua màng tế bào nội mô

Thông qua các màng tế bào nội mô. Tốc độ khuếch tán thực của chất qua màng tế bào bất kỳ tỷ lệ thuận với hiệu nồng độ các chất giữa hai bên của màng tế bào. Đó là: hiệu nồng độ một chất càng lớn thì chất đó vận chuyển trực tiếp qua màng càng lớn. Ví dụ, nồng độ oxy trong máu mao mạch thường lớn hơn trong dịch kẽ. Do vậy, một lượng lớn oxy thường di chuyển từ máu vào các mô. Ngược lại, nồng độ carbon dioxide trong các mô hơn trong máu, tạo ra carbon dioxide dư thừa để di chuyển vào trong máu và được mang đi khỏi các mô.

Cấu trúc của khoảng kẽ

Hình. Cấu trúc của khoảng kẽ. Sợi proteoglycan ở mọi nơi trong không gian giữa các nhánh sợi collagen. Các túi dịch tự do và một lượng nhỏ dịch từ các kênh đôi khi xuất hiện

Tốc độ khuếch tán qua màng mao mạch của hầu hết các chất dinh dưỡng quan trọng nhất lớn đến nỗi chỉ hiệu nồng độ thấp cũng đủ để tạo ra nhiều sự vận chuyển hơn trong vận chuyển giữa huyết tương và dịch kẽ. Ví dụ, nồng độ oxy trong dịch kẽ ngay bên ngoài mao mạch là không nhiều hơn một vài phần trăm so với nồng độ của nó trong huyết tương của máu, nên chỉ cần sự chênh lệch nồng độ rất nhỏ cũng đủ oxy để cung cấp cho quá trình chuyển hóa các mô-thường nhiều như vài lít oxy mỗi phút trong trạng thái hoạt động nặng của cơ thể.

Bài viết cùng chuyên mục

Nguyên nhân gây ngoại tâm thu: rối loạn nhịp tim

Ngoại tâm thu thường xuyên gặp trong thông buồng tim, ngoại tâm thu cũng xảy ra khi đứa catheter vào trong buồng thất phải và chén ép nội tâm mạc.

Đặc điểm sinh lý cấu tạo bộ máy tiêu hóa

Thiết đồ cắt ngang, ống tiêu hóa cấu tạo gồm 8 lớp từ trong ra ngoài: niêm mạc, cơ niêm, lớp dưới niêm mạc, đám rối Meissner, cơ vòng

Chức năng của màng bào tương

Màng bào tương cho phép một số chất đi qua nhưng lại không cho hoặc hạn chế sự vận chuyển qua màng của một số chất khác, tính chất này được gọi là tính thấm chọn lọc.

Điều hòa gen trong cơ thể người

Ở động vật có nhiều loại tế bào, mô, cơ quan khác nhau, các điều hòa biểu hiện gen khác nhau cũng cho phép nhiều loại tế bào khác nhau trong cơ thể thực hiện các chức năng chuyên biệt của chúng.

Dẫn truyền âm thanh từ màng nhĩ đến ốc tai: phối hợp trở kháng bởi xương con

Các xương con của tai giữa được treo bởi các dây chằng trong đó xương búa và xương đe kết hợp để hoạt động như một đòn bẩy, điểm tựa của nó ở ranh giới của màng nhĩ.

Lưu lượng máu mạch vành bình thường

Lưu lượng mạch vành trái giảm trong thời kì tâm thu, khác với lại các mạch khác trong cơ thể. Bởi vì trong thời kì tâm thu, mạch vành bị nén lại mạnh mẽ tho co cơ tim của thất trái.

Kiểm soát lưu lượng máu đến cơ vân

Ngoài cơ chế giãn mạch mô cục bộ, các cơ xương còn được cung cấp các dây thần kinh co mạch giao cảm và (ở một số loài động vật) cũng như các dây thần kinh giãn mạch giao cảm.

Tốc độ cung cấp máu cho cơ

Sự thay đổi lưu lượng máu trong quá trình co cơ. Lưu lượng tăng và giảm với mỗi cơ. Ở cuối thời kì co cơ, tốc độ máu tăng cao một vài giây và quay trở lại trạng thái bình thường trong vài phút sau đó.

Ức chế thần kinh: thay đổi điện thế

Ngoài sự ức chế được tạo ra bởi synap ức chế ở màng tế bào thần kinh (được gọi là ức chế sau synap), có một loại ức chế thường xảy ra ở các cúc tận cùng trước synap trước khi tín hiệu thần kinh đến được các khớp thần kinh.

Chứng ngừng thở lúc ngủ: kiểm soát hô hấp

Ngừng thở khi ngủ có thể gây ra bởi tắc nghẽn đường hô hấp trên, đặc biệt là hầu hoặc do sự tự phát xung và dẫn truyền của trung tâm thần kinh bị suy giảm.

Bài tiết ion bicacbonat của tuyến tụy

Khi tuyến tụy bị kích thích để bài tiết ra một lượng dịch tụy dồi dào, nồng độ bicacbonat có thể lên cao tới khoảng 145 mEq/L, gấp khoảng 5 lần nồng độ ionbicacbonat trong huyết tương.

Nhĩ thu và thất thu với các sóng: điện tâm đồ bình thường

Trước khi co bóp của cơ có thể xảy ra, sự khử cực phải lan truyền qua cơ. Sóng P xảy ra vào lúc bắt đầu của co bóp của tâm nhĩ, và phức bộ QRS của các sóng xảy ra vào lúc bắt đầu co bóp của tâm thất.

Điện thế nhận cảm: sự chuyển đối kích thích cảm giác thành xung thần kinh

Khi điện thế nhận cảm tăng trên ngưỡng sẽ xuất hiện điện thế hoạt động trong sợi thần kinh gắn với receptor, từ đó, điện thế hoạt động sinh ra.

Áp lực thủy tĩnh mao mạch

Dịch đã được lọc vượt quá những gì được tái hấp thu trong hầu hết các mô được mang đi bởi mạch bạch huyết. Trong các mao mạch cầu thận, có một lượng rất lớn dịch.

Vai trò của hemoglobin trong vận chuyển và sự kết hợp của ô xy

Các phân tử O2 gắn lỏng lẻo và thuận nghịch với phần heme của hemoglobin. Khi PO2 cao, như trong các mao mạch phổi, O2 gắn với hemoglobin, nhưng khi PO2 thấp, như trong các mao mạch ở mô, O2 được giải phóng từ hemoglobin.

Áp lực hệ thống phổi: áp lực trong các buồng tim và mạch máu

Trong suốt tâm thu, áp lực trong động mạch phổi cơ bản bằng áp lực trong tâm thất phải. Sau khi van động mạch phổi đóng lại ở cuối tâm thu, áp lực tâm thất giảm nhanh chóng trong khi áp lực động mạch phổi giảm chậm hơn khi máu chảy qua các mao mạch phổi.

Thành phần dịch nội bào và dịch ngoại bào của cơ thể người

Sự khác biệt lớn nhất giữa nội ngoại bào là nồng độ protein được tập trung cao trong huyết tương, do mao mạch có tính thấm kém với protein chỉ cho 1 lượng nhỏ protein đi qua.

Sinh lý nội tiết tuyến thượng thận

Tuyến thượng thận gồm hai tuyến nhỏ úp trên hai thận, mỗi tuyến nặng khoảng 4g. Tuyến thượng thận gồm 2 phần riêng biệt : phần vỏ (80%) và phần tuỷ (20%). Chức năng tuỷ thượng thận, liên quan đến hoạt động hệ giao cảm.

Lắng đọng và tái hấp thu làm mới của xương

Tạo cốt bào được tìm thấy trên bề mặt ngoài của xương và trong các hốc xương. Xương liên tục tiêu hủy do sự có mặt của hủy cốt bào, là 1 loại tế bào lớn, có khả năng thực bào, đa nhân là các dẫn xuất của bạch cầu đơn nhân hoặc các tế bào giống bạch cầu đơn nhân hình thành trong tủy xương.

Áp suất thủy tĩnh của dịch kẽ

Trong hầu hết các hốc tự nhiên của cơ thể, nơi có dịch tự do ở trạng thái cân bằng động với chất lỏng xung quanh, những áp lực đo được là âm.

ACTH liên quan với hormon kích thích tế bào sắc tố, Lipotropin và Endorphin

Khi mức bài tiết ACTH cao, có thể xảy ra ở những người bệnh Addison, hình thành một số các hormon khác có nguồn gốc POMC cũng có thể được tăng.

Các kích thích: sự nhận định cường độ

Nguyên lý Weber-Fechner chỉ chính xác về số lượng cho những cường độ cao hơn của những thí nghiệm cảm giác về thị giác, thính giác và da và kém phù hợp với đa số các loại thí nghiệm cảm giác khác.

Huyết áp: đơn vị chuẩn và phép đo huyết áp

Huyết áp máu luôn luôn có đơn vị đo là milimet thuỷ ngân bởi vì các tài liệu tham khảo chuẩn để đo áp lực kể từ khi phát minh áp kế thuỷ ngân của Poiseuille.

Shock điện khử rung thất: điều trị rối loạn nhịp tim

Dòng điện khử rung được đưa đến tim dưới dạng sóng hai pha. Dạng dẫn truyền này về căn bản giảm năng lượng cần thiết cho việc khử rung, và giảm nguy cơ bỏng và tổn thương cơ tim.

Đặc điểm cấu trúc chức năng sinh lý của thận

Thận có hình hạt đậu nằm ở phía sau phúc mạc. Mỗi thận nặng khoảng 130g.  Trên mặt phẳng cắt dọc, thận chia làm 2 vùng riêng biệt có màu sắc và cấu tạo khác nhau.