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:

Vùng vỏ: nằm ở phía bờ lồi của thận, tiếp xúc với vỏ xơ, màu hồng đỏ có lấm tấm hạt. Đây là nơi chủ yếu tập trung cầu thận.

Vùng tủy: nằm ở phía bờ lõm, màu hồng nhạt có vân tua. Đây là nơi tập trung các ống thận.

Đơn vị cấu tạo cơ bản của thận là nephron.

Cấu tạo của nephron

Hình. Cấu trúc tế bào của nephron.

Nephron là đơn vị cấu tạo cũng như đơn vị chức năng của thận, chúng có khả năng tạo nước tiểu độc lập với nhau. Cả 2 thận có khoảng trên 2 triệu nephron.

Cầu thận

Cầu thận là nơi khởi đầu của nephron, nằm ở vùng vỏ thận. Cầu thận có chức năng lọc huyết tương để tạo thành dịch lọc cầu thận.

Mỗi cầu thận cấu tạo bởi 2 thành phần: tiểu cầu thận và bao Bowman.

Tiểu cầu thận (Tiểu cầu Malpighi)

Tiểu cầu thận là một mạng lưới trên 50 nhánh mao mạch song song xuất phát từ tiểu động mạch đến, các mao mạch này nối thông với nhau và được bọc trong bao Bowman. Sau đó, các mao mạch này tập trung lại thành tiểu động mạch đi có đường kính hơi nhỏ hơn tiểu động mạch đến và đi ra khỏi cầu thận.

Bao Bowman

Bao Bowman là một khoang rỗng chứa dịch lọc cầu thận và bao bọc tiểu cầu thận. Cấu tạo gồm có 2 lá:

Lá tạng: gồm những tế bào có chân (podocyte) áp sát với các mao mạch trong tiểu cầu thận. Những tế bào có chân này hợp cùng với màng đáy và tế bào nội mô mao mạch cầu thận tạo thành màng lọc cầu thận. Qua màng này, huyết tương từ trong máu mao mạch sẽ được lọc vào bao Bowman tạo nên dịch lọc cầu thận.

Lá thành: tiếp nối với ống lượn gần của ống thận.

Ống thận

Tiếp nối với cầu thận, ống thận có chức năng tái hấp thu và bài tiết một số chất để biến dịch lọc cầu thận thành nước tiểu.

Ống thận gồm có: ống lượn gần, quai Henle, ống lượn xa và ống góp.

Ống lượn gần

Tiếp nối với lá thành của bao Bowman. Thành của ống lượn gần được cấu tạo bởi một lớp tế bào biểu mô cao, hình lập phương, có diềm bàn chải ở phía lòng ống. Diềm bàn chải có tác dụng làm tăng diện tích tiếp xúc lên nhiều lần. Do trong bào tương chứa nhiều ty lạp thể, các phân tử protein mang và nhiều Na+- K+- ATPase nên tế bào ống lượn gần có hoạt động chuyển hóa cao và quá trình vận chuyển tích cực xảy ra ở đây rất mạnh.

Quai Henle

Tiếp theo với ống lượn gần và đi hướng vào vùng tủy thận. Các nephron vùng vỏ có quai Henle ngắn. Ngược lại, các nephron vùng gần tủy có quai Henle dài và thọc sâu vào vùng tủy thận.

Mỗi quai Henle gồm 2 nhánh hình chữ U nằm song song với nhau:

Nhánh hướng vào tủy thận gọi là nhánh xuống. Tế bào biểu mô của đoạn này dẹt nên thành nhánh xuống mỏng, không có diềm bàn chải, trong bào tương có ít ty lạp thể, không có protein mang. 

Nhánh hướng ra vỏ thận gọi là nhánh lên. Tế bào biểu mô ở đoạn đầu của nhánh lên dẹt nên thành cũng mỏng và có cấu tạo tương tự nhánh xuống nên gọi là nhánh lên mỏng. Ngược lại, tế bào biểu mô ở đoạn sau của nhánh lên dày hơn, hình lập phương, có nhiều ty lạp thể và protein mang nên gọi là nhánh lên dày.

Đoạn nối giữa nhánh xuống và nhánh lên gọi là chóp quai Henle.

Ống lượn xa

Tiếp theo nhánh lên của quai Henle và nằm ở vùng vỏ thận, hình dáng cong queo. Tế bào biểu mô của ống lượn xa hình lập phương, có ít vi nhung mao nên không thành diềm bàn chải, bào tương có nhiều ty lạp thể, các phân tử protein mang, nhiều Na+-K+-ATPase và H+-ATPase nên tế bào ống lượn xa cũng có quá trình vận chuyển tích cực khá mạnh.

Phần đầu của ống lượn xa hợp với tiểu động mạch đến tạo nên một cấu trúc đặc biệt gọi là tổ chức cạnh cầu thận. Tổ chức này có vai trò rất quan trọng trong quá trình điều hòa huyết áp.

Ống góp

Không hoàn toàn thuộc về nephron. Tại vùng vỏ thận, khoảng 8 ống lượn xa hợp lại thành ống góp vùng vỏ. Phần cuối của ống góp đi sâu vào vùng tủy thận và trở thành ống góp vùng tủy. Các thế hệ kế tiếp nhau của ống góp họp lại để tạo ra những ống góp lớn hơn đi suốt qua vùng tủy, song song với quai Henle và đổ vào bể thận.

Tổ chức cạnh cầu thận

Đây là một tổ chức có chức năng đặc biệt do tế bào biểu mô ống lượn xa và tế bào cơ trơn tiểu động mạch đến của cùng một nephron hợp lại tạo thành (hình).

Hình. Cấu trúc của tổ chức cạnh cầu thận.

Các tế bào biểu mô ở phần đầu ống lượn xa khi tiếp xúc với cầu thận nơi tiểu động mạch đến đi vào thì trở nên dày đặc hơn gọi là các tế bào dát đặc (macula densa cells). Những tế bào này chứa bộ máy Golgi và các cơ quan bài tiết này hướng vào lòng tiểu động mạch đến. Mặt khác, các tế bào cơ trơn lớp áo giữa của tiểu động mạch đến tiếp xúc chặt chẽ với các tế bào dát đặc này và thay đổi hình dạng: chúng phồng lên, trong bào tương chứa nhiều hạt mịn, đây là tiền chất của Renin.

Phức hợp cạnh cầu thận có vai trò quan trọng trong quá trình hình thành hệ Renin - Angiotensin - Aldosteron để điều hòa huyết áp.

Tuần hoàn của thận

Mạch máu thận

Động mạch thận xuất phát từ động mạch chủ bụng đi vào rốn thận chia thành các nhánh động mạch gian thùy, động mạch gian thùy chia thành các nhánh vòng cung đi men theo đường ranh giới giữa vỏ và tủy thận. Từ các động mạch vòng cung, có động mạch gian tiểu thùy cho ra tiểu động mạch đến đi vào cầu thận tạo thành mạng mao mạch tiểu cầu thận rồi tập hợp thành tiểu động mạch đi rời khỏi cầu thận, đó là hệ mao mạch thứ nhất.

Hệ mao mạch thứ hai do tiểu động mạch ra sau khi ra khỏi cầu thận tạo thành một mạng lưới mao mạch bao quanh ống thận và cuối cùng đổ vào tĩnh mạch gian tiểu thùy. Hệ mao mạch thứ hai này đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình tái hấp thu ở ống thận.

Riêng ở các nephron vùng gần tủy thì tiểu động mạch đi không tạo thành mạng lưới mao mạch bao quanh ống thận mà hướng vào tủy thận tạo thành mạch thẳng Vasa recta chạy bên cạnh quai Henle và quay ngược trở ra vỏ thận rồi đổ vào các tĩnh mạch vùng vỏ. Mạch thẳng Vasa recta đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình cô đặc nước tiểu của ống góp.

Lưu lượng máu đến thận

Lượng máu đi vào 2 thận ở người trưởng thành, lúc nghỉ khoảng 1.200 ml (tương đương 20% cung lượng tim). Đây là một lưu lượng rất lớn vì thận chỉ chiếm 0,4% trọng lượng cơ thể, điều này giúp cho quá trình lọc máu của thận xảy ra rất mạnh.

Tuy nhiên, lưu lượng máu ở vỏ thận và tủy thận hoàn toàn khác nhau: lưu lượng máu ở vỏ thận rất lớn, chiếm khoảng 98 - 99% còn ở tủy thận chỉ khoảng 1 - 2%. Vì vậy, máu chảy trong mạch thẳng Vasa recta của các nephron vùng gần tủy rất ít và rất chậm.

Áp lực mao mạch nephron

Aïp lực máu trong mao mạch cầu thận luôn ổn định và cao hơn nhiều so với các nơi khác trong cơ thể (khoảng 60 mm Hg), điều này rất thuận lợi cho quá trình lọc ở cầu thận. Ngược lại, ở mạng lưới mao mạch quanh ống thận, áp lực rất thấp (khoảng 13 mm Hg), điều này rất thuận lợi cho sự tái hấp thu ở ống thận. Sở dĩ áp lực máu trong mao mạch cầu thận luôn được giữ ổn định là nhờ có các cơ chế điều hòa tại thận.

Khi huyết áp giảm, tại thận sẽ có các cơ chế điều hòa sau đây để giữ cho áp lực máu trong mao mạch cầu thận không bị giảm xuống:

Tăng tiết Renin để tăng huyết áp.

Giãn tiểu động mạch đến.

Co tiểu động mạch đi.

Khi huyết áp tăng, các cơ chế điều hòa ngược lại:

Giảm tiết Renin làm giảm huyết áp.

Co tiểu động mạch đến.

Nhờ các cơ chế điều hòa đó, khi huyết áp hệ thống thay đổi trong khoảng 80-170mmHg, áp lực trong mao mạch cầu thận vẫn giữ được ổn định, bảo đảm cho hoạt động bình thường của thận. Tuy nhiên, khi huyết áp thay đổi ngoài mức trên, các cơ chế điều hòa này không có khả năng điều chỉnh được. Khi đó, áp lực mao mạch cầu thận sẽ thay đổi, ảnh hưởng đến chức năng thận.