Hấp thu nước và các ion ở ruột non

Hấp thu từ ruột non mỗi ngày chứa khoảng vài trăm gam đường, 100 hay nhiều hơn gam chất béo, 50-100 gam các amino acid, 50-100 gam chất điện giải, và 7-8 lít nước. Khả năng hấp thu của ruột non lớn hơn nhiều; mỗi ngày vài cân đường, 500 gam chất béo, 500-700 gam protein, và hơn 20 lít nước có thể hấp thu được. Ruột già vẫn có thể hấp thu nhiều nước và các ion, mặc dù hấp thu được rất ít chất dinh dưỡng.

Hấp thu nước đồng áp lực ở ruột non

Nước vận chuyển qua màng tế bào ruột hoàn toàn bằng cách khuếch tán. Hơn thế nữa, sự khuếch tán này thường tuân theo áp lực thẩm thấu. Do đó, khi nhũ trấp đủ loãng, nước được hấp thu qua niêm mạc ruột vào máu hầu như hoàn toàn bằng áp lực thẩm thấu.

Ngược lại, nước có thể vận chuyển được theo hướng ngược lại-từ huyết tương vào nhũ trấp. Loại vận chuyển này đặc biệt diễn ra khi dung dịch ưu trường từ dạ dày xuống tá tràng. Chỉ trong ít phút, nước được vận chuyển nhờ áp suất thẩm thấu đủ để tạo cân bằng áp suất thẩm thấu giữa nhũ trấp với huyết tương.

Hấp thu các ion ở ruột

Natri được vận chuyển tích cực qua màng tế bào ruột

20 đến 30 gam natri được bài tiết vào dịch ruột mỗi ngày. Ngoài ra, trung bình mỗi ngày ăn vảo 5-8 gam natri. Do đó, để tránh mất nhiều natri qua phân, ruột phải hấp thu 25 đến 35 gam natri mỗi ngày, chúng bằng khoảng 1/7 tổng lượng natri trong cơ thể.

Bất cứ khi nào mất một lượng đáng kể dịch ruột, như khi tiêu chảy nặng, nguồn dự trữ natri đôi khi bị cạn kiệt đến mức chết người chỉ trong vài giờ. Thông thường, tuy nhiên, ít hơn 0,5% lượng natri ruột bị mất qua phân mỗi ngày vì nó nhanh chóng được hấp thu qua niêm mạc ruột. Natri cũng thực hiện một vai trò quan trong trong hỗ trợ hấp thu đường và các amino acid.

Hình. Hấp thụ natri, clorua, glucose và axit amin qua biểu mô ruột. Cũng cần lưu ý đến sự hấp thụ thẩm thấu của nước (tức là nước “theo” natri qua màng biểu mô).

Nguyên lý của cơ chế này về bản chất cũng giống sự hấp thu natri ở túi mật và thận.

Hấp thu natri chịu ảnh hưởng bởi vận chuyển tích cực natri từ bên trong tế bào biểu mô qua màng đáy và thành bên của tế bào vào khoảng gian bào. Hoạt động vận chuyển tích cực này thường tuân theo quy luật: Nó cần năng lượng, và quá trình năng lượng được xúc tác bởi enzyme ATPase thích hợp trên màng tế bào. Một phần natri được hấp thu cùng với ion Cl-; trên thực tế, ion Chloride mang điện tích âm được chủ yếu được kéo thụ động bới các ion natri mang điện tích dương.

Hoạt động vận chuyển tích cực của natri qua màng đáy-bên của tế bào làm giảm nồng độ natri bên trong tế bào xuống mức thấp (≈50 mEq/L). Do nồng độ natri trong nhũ trấp thông thường khoảng 142mEq/L (khoảng vằng với huyết tương), natri di chuyển theo gradient điện-hóa từ nhũ trấp qua diềm bàn chải vào bào tương của tế bảo biểu mô. Natri cũng đồng vận chuyển qua màng diềm bàn chải bởi một số protein vận chuyển đặc biệt, bao gồm (1) đồng vận chuyển Na-glucose, (2) đồng vận chuyển Na-amino acid và (3) trao đổi Na-H (NHE). Chức năng của các transporter tương tự như các ống thận và cung cấp nhiều ion natri hơn được vận chuyển các tế bào biểu mô vào dịch kẽ và khoảng gian bào. Tại cùng thời điểm, chúng cũng hỗ trợ hấp thu thứ phát glucose và các amino acid, được cung cấp năng lượng bởi hoạt động bơm Na+-K+ ATPase trên màng đáy bên.

Áp suất thẩm thấu nước

Bước tiếp theo trong quá trình vận chuyển là áp suất thẩm thấu của nước bởi con đường xuyên màng và gian tế bào. Áp suất thẩm thấu này xuất hiện vì một lượng lớn gradient thẩm thấu được tạo ra bởi tăng nồng các ion trong khoảng gian bào. Phần lớn thẩm thấu này xuất hiện qua các liên kết vòng bịt giữa các viền đỉnh của các tế bào biểu mô (con đường gian tế bào), nhưng cũng diễn ra nhiều qua các tế bào (con đường xuyên bào). Vận chuyển nước nhờ áp lực thẩm thấu đưa dịch vào khoảng gian bào và, cuối cùng, vào tuần hoàn máu nhung mao.

Aldosterol nâng cao khả năng hấp thu natri

Khi một người bị mất nước, một lượng lớn aldosterol được bài tiết bởi vỏ tuyến thượng thận. Chỉ trong khoảng 1-3 tiếng, aldosterol sẽ gây tăng hoạt hóa enzyme và mọi cơ chế vận chuyển để hấp thu natri bởi niêm mạc ruột. Tăng hấp thu natri lần lượt gây tăng hấp thu thứ phát ion Cl-, nước và một số chất khác.

Chính ảnh hưởng này của aldosterol đặc biệt quan trong trong ruột bởi vì nó cho phép hầu như không mất NaCl qua phân và cũng chỉ một lượng nhỏ nước bị mất. Do vậy, chức năng của aldosterol lên ống tiêu hóa giống như tác động của aldosterol lên ống thận, chúng cũng giúp tiết kiệm NaCl và nước trong cơ thể khi một người bị cạn kiệt NaCl và mất nước.

Hấp thu ion Cl- ở ruột non

Ở phần trên của ruột non, hấp thu ion Cl- xảy ra nhanh chóng và diễn ra chủ yếu bởi sự khuếch tán (do hấp thu ion Na+ qua niêm mạc tạo điện tích âm trong nhũ trấp và điện tích dương trong khoảng gian bào). Ion Cl- sau đó di chuyển chùng với gradient điện thế theo các ion Na+. Ion Cl- cũng được hấp thu qua màng diềm bàn chải một phần ở hồi tràng và đại tràng bởi trao đổi Cl-/HCO3- ở màng diềm bàn chải. Cl- ra khỏi tế bào qua các kênh Cl- ở màng đáy.

Hấp thu ion HCO3- ở tá tràng và hỗng tràng

Thông thường lượng lớn ion HCO3- phải được tái hấp thu ở phần trên ruột non vì lượng lớn ion HCO3- được bài tiết vào tá tràng ở cả dịch tụy và dịch mật. Ion HCO3- được hấp thu trực tiếp theo các sau đây: Khi ion Na+ được hấp thu, một lượng vừa phải ion H+ được bài tiết vào lòng ruột để trao đổi với một số ion Na+. Ion H+ lần lượt kết hợp với ion HCO3- để hình thành acid carbonic (H2CO3), sau đó phân ly thành nước và carbon dioxide. Nước còn lại như là một phần của nhũ trấp trong ruột, nhưng carbon dioxide hấp thu dễ dàng vào máu và sau đó được thở ra qua phổi. Quá trình này còn được gọi là (Hấp thu tích cực ion HCO3-). Cơ chế tương tự xuất hiện trong các ống thận.

Bài tiết ion HCO3- và hấp thu ion Cl- ở hồi tràng và ruột già

Các tế bào biểu mô của bề mặt nhung mao ở hồi tràng, cũng như ở tất cả bề mặt ruột già, có một khả năng đặc biệt để bài tiết ion HCO3- trao đổi với sự hấp thu ion Cl-. Khả năng này là quan trọng bởi vì nó cung cấp các ion HCO3- kiềm để trung hòa các sản phẩm acid được hình thành bởi vi khuẩn trong ruột già.

Bài tiết nhiều ion Cl-, Na+, và nước từ biểu mô ruột già trong một số loại tiêu chảy. Các tế bào biểu mô còn non, liên tục phân chia thành các tế bào biểu mô mới được tìm thấy sâu trong khoảng giữa các nếp gấp biểu mô ruột. Các tế bào biểu mô mới lan ra bên ngoài đến bề mặt lòng ruột. Khi vẫn còn sâu trong nếp gấp, các tế bào biểu mô bài tiết Na+,Cl- và nước vào lòng ruột. Sự bài tiết này, lần lượt được tái hấp thu bởi các tế bào biểu mô già hơn bên ngoài nếp gấp, do đó tạo ra dòng nước cho ruột hấp thu các sản phẩm rắn.

Những chất độc của cholera và một số loại vi khuẩn gây tiêu chảy khác có thể kích thích các biểu mô nếp gấp bài tiết quá nhiều, sự bài tiết này vượt quá khả năng tái hấp thu, do đó thỉnh thoảng gây mất 5-10 lít nước và NaCl mỗi ngày khi bị tiêu chảy. Chỉ trong 1-5 ngày, nhiều bệnh nhân chịu ảnh hưởng nghiêm trọng chết chỉ vì mất dịch.

Tiêu chảy bài tiết được khởi phát bởi một tiểu đơn vị độc tố dịch tả đi vào các tế bào biểu mô. Tiểu đơn vị này kích thích hình thành quá nhiều AMP vòng (cAMP-cyclic adenosine monophosphate), chúng mở một số lượng lớn kênh Cl-, cho phép các ion Cl- nhanh chóng tuôn từ bên trong tế bào ra các hốc ruột. Lần lượt, hoạt động này được cho là do hoạt hóa bơm Natri để bơm các ion Na+ và các hốc, đi cùng với các ion Cl-. Cuối cùng, tất cả thêm nhiều ion Na+, Cl- trong lòng ruột gây thẩm thấu nước từ máu, do đó nhanh chóng tạo ra một lượng lớn dịch cùng với muối. Tất cả lượng dịch vượt quá này rửa trôi phần lớn vi khuẩn và có giá trị trong chống lại bệnh, nhưng quá nhiều của một thứ có lợi có thể gây chết người bởi vì mất nước nghiêm trọng của toàn cơ thể có thể xảy ra sau đó. Trong hầu hết các trường hợp, cuộc sống của một người bị cholera có thể được cứu sống bằng cách sử dụng một lượng lớn dịch NaCl để bù đắp cho lượng mất.

Hoạt động hấp thu Canxi, Sắt, Kali, Magiê, và Photpho

Các ion Canxi được hấp thu tích cực vào máu, đặc biệt từ tá tràng, và lượng ion canxi hấp thu được kiểm soát chính xác để cung cấp cho nhu cầu canxi hàng ngày của cơ thể. Một yếu tố quan trọng kiểm soát sự hấp thu canxi là hormone Parathyroid (PTH) được bài tiết bởi tuyến cận giáp, và hơn nữa là vitamin D. Hormone PTH hoạt hóa vitamin D, và vitamin D được hoạt hóa lần lượt tăng mạnh hấp thu canxi.

Ion Sắt cũng được hấp thu chủ động từ ruột non

Nguyên lý hấp thu và điều hòa sự hấp thu của nó phù hợp với nhu cầu sắt của cơ thể, đặc biệt để hình thành Hemoglobin.

Kali, Magiê, Photpho, và Photphat, và có lẽ vẫn còn các ion khác có thể được hấp thu chủ động qua niêm mạc ruột. Thông thường, các ion hóa trị một được hấp thu một cách dễ dàng và với số lượng lớn. Các ion hóa trị hai hấp thu thường chỉ một lượng nhỏ; ví dụ, hấp thu tối đa ion Ca2+ chỉ bằng 1/50 so với lượng hấp thu bình thường của ion Na+. May mắn là, bình thường nhu cầu cơ thể chỉ một lượng nhỏ ion hóa trị hai.