Hệ bài tiết

1Chương VIII: Hệ bài tiết 2HỆ BÀI TiẾT I. Khái quát về bài tiết 1. Các chất thải cần bài tiết 2. Các cơ quan tham gia bài tiết II. Các dạng thận 1. Nguyên đơn thận 2. Hậu đơn thận 3. Ống thận Malpighi 4. Thận ở động vật có xương sống II. Hệ tiết niệu ở động vật có vú (người) 1. Thận 2. Niệu quản 3. Bàng quang 4. Niệu đạo 3Khái quát về bài tiết  Qua quá trình trao đổi chất, nhiều sản phẩm dư thừa chưa được cơ thể dùng ngay có thể được biến thành dạng dự trữ.  Những sản phẩm dư thừa không sử dụng được hoặc những sản phẩm độc hại, vô ích cần được bài tiết ra khỏi cơ thể. 4Các chất thải cần bài tiết  Khí CO2 do quá trình hô hấp thải ra Các sản phẩm chứa nitơ: sự chuyển hóa acid amin và nucleotid tạo ra sản phẩm chứa nitơ có tính độc hại như amonia, urea, acid uric  Các sản phẩm dư thừa: các ion như Na+, K+, HCO3-, H+, Ca2+, Cl-, PO43-  H2O vào cơ thể bằng thức ăn, đồ uống, hoặc được tạo thành qua quá trình trao đổi chất khi dư thừa cũng cần được thải bớt  Các chất độc: Bilirubin, kháng sinh, thuốc trừ sâu…  Nước tiểu: là dịch bài tiết khỏi cơ thể qua đường tiết niệu 5Các cơ quan tham gia bài tiết  Da: bài tiết mồ hôi, qua đó bài tiết nhiệt, nước và các muối.  Phổi: bài tiết CO2 và nước cũng như một phần nhiệt  Lách và hạch bạch huyết: lọc sạch, dọn sạch máu và bạch huyết bằng phương thức thực bào; dọn sạch vi khuẩn, hồng cầu hỏng  Gan: khử độc và bài tiết các chất độc thông qua hệ tiết niệu  Thận: cơ quan đặc thù làm chức năng bài tiết. Thận cùng với các phần phụ như niệu quản, bàng quang và niệu đạo hình thành nên hệ tiết niệu có chức năng bài tiết nước tiểu và điều hòa cân bằng nội môi. 6Các dạng thận  Qua quá trình tiến hóa, người ta phân biệt các dạng thận:  Nguyên đơn thận (Protonephridia)  Hậu đơn thận (Metanephridia)  Ống thận Malpighi  Thận ở động vật có xương sống 7Nguyên đơn thận  Ví dụ: giun dẹp  Gồm một mạng lưới ống kín một đầu (không có lỗ mở vào trong cơ thể). Các ống nhỏ được phân nhánh khắp cơ thể và mỗi một nhánh nhỏ nhất được tận cùng bằng một tế bào được gọi là tế bào ngọn lửa. Tế bào ngọn lửa chứa một túm lông hướng vào lòng ống, túm lông này vận động như ngọn lửa. Sự chuyển động của túm lông làm cho nước và chất hòa tan trong dịch mô được lọc qua tế bào ngọn lửa để vào trong hệ thông ống. Khi dịch lọc (nước tiểu) đầy ống sẽ được thải qua lỗ bài tiết  Chức năng: điều hòa thẩm thấu và duy trì cân bằng nội môi 8Hậu đơn thận  Thường có ở đa số giun đốt, kể cả giun đất.  Là hệ thống ống bài tiết có lỗ mở vào dịch cơ thể để thu gom được nhiều dịch  Mỗi hậu đơn thận có phểu mở và phểu được bao đầy tiêm mao, được gọi là miệng thận. Dịch cơ thể đi qua miệng thận vào trong hệ thống ống thận và được tích trữ trong bóng đái và bài tiết ra ngoài qua lỗ thận.  Hậu đơn thận của giun đất có 2 chức năng: bài tiết và điều hòa thẩm thấu. 9Các ống thận Malpighi  Côn trùng và các loài chân khớp ở cạn khác có cơ quan bài tiết gọi là ống thận Malpighi có chức năng bài tiết sản phẩm nitơ cũng như chức năng điều hòa thẩm thấu  Các ống Malpighi mở thông với ống tiêu hóa, còn đầu kia bịt kín và nằm trong huyết dịch của cơ thể Thành phần của ống Malpighi được đưa đến ruột H2O mang acid uric, Na+ và K+ vào trong ống Malpighi Tại ruột sau và trực tràng, Na+ và K+ được tái hấp thu, H2O cũng đượctái hấp thu lại Acid uric không hòa tan được bài tiết ra ngoài cùng phân 10 Thận ở động vật có xương sống  Thận của động vật có xương sống được cấu tạo từ nhiều ống thận. Gồm có 3 dạng: tiền thận (phôi của cá, lưỡng cư); trung thận (cá, lưỡng cư; phôi của bò sát, chim, thú) và hậu thận (bò sát, chim, thú trưởng thành).  Ví dụ lấy thận người để nghiên cứu hệ tiết niệu của động vật có vú. 11 Hệ tiết niệu của người  Bao gồm:  2 quả thận  2 niệu quản  Bàng quang  Niệu đạo Kidney (Cross Section) Corte x Medulla Vein Artery Kidney Ureter Urinary bladder Urethra  Thận có 2 chức năng  Lọc máu tạo thành nước tiểu  Điều hòa thể tích, áp suất thẩm thấu, độ pH của máu và thể dịch 12 Cấu tạo của thận  Nằm sát phía lưng thành khoang bụng, 2 bên cột sống, khoảng từ đốt sống ngực XII đến thắt lưng III  Nặng khoảng 100 – 120 g  Kích thước 12 x 6 x 3 cm  Được bao phủ bởi một lớp mỡ và dính lỏng lẽo với thành lưng bằng mô liên kết. 13 Cấu tạo của thận  Trên lát bổ dọc thấy rõ 2 miền  Miền vỏ: màu đỏ thẩm, có chứa nhiều mao mạch và cầu thận  Miền tủy: màu nhạt hơn, là lớp hình tháp của thận (tháp Malpighi), đáy tháp bắt nguồn từ lớp vỏ, đỉnh hướng vào bể thận, đó là hệ thống các ống thận 14 Cấu tạo của thận  Bể thận (xoang thận): màu trắng, là nơi chứa nước tiểu do các ống góp ở tháp Malpighi đổ về  Từ bể thận, nước tiểu chảy qua niệu quản vào bàng quang và cuối cùng được thải ra ngoài qua niệu đạo  Mỗi thận cấu tạo bởi hơn 1 triệu đơn vị thận gọi là nephron (ống sinh niệu) 15 Đơn vị thận (Nephron)  Nephron là đơn vị chức năng của thận: lọc máu, tạo nước tiểu để thải ra ngoài.  Mỗi nephron có 2 phần:  Cầu thận  Ống thận 16 Đơn vị thận (Nephron)  Vị trí của nephron: 85% nephron nằm ở vùng vỏ, cầu thận nằm ở miền ngoài của vùng vỏ 15% nephron nằm ở vùng tủy, cầu thận nằm sâu bên trong vỏ gần với vùng tủy 17 Cầu thận  Bao gồm 2 phần : Nang Bowman và quản cầu thận  Nang Bowman: túi bao bọc quản cầu. Thành nang là lớp tế bào biểu mô, có các lỗ nhỏ  Quản cầu thận: gồm khoảng 50 mao mạch, các mao mạch xếp song song thành một khối cầu nằm trong nang Bowman 18 Ống thận  Ống lượn gần (Proximal tubule) nối với cầu thận  Quai Henlé (Loop ò Henle): hình chữ U, gồm nhánh xuống và nhánh lên  Ống lượn xa (Distal tubule): tiếp theo nhánh lên của quai Henlé, nối với ống góp 19 Ống lượn gần  Dài, cuộn, cấu tạo bởi các tế bào biểu mô vuông đơn có vi nhung tạo thành gờ bàn chải 20 Quai Henlé  Gồm nhánh xuống và nhánh lên  Đoạn mỏng (biểu mô dẹt đơn) của nhánh xuống cho nước thấm qua tự do  Đoạn dày (biểu mô vuông đơn) một phần hay tất cả nhánh lên, hoạt động vận chuyển NaCl 21 Ống lượn xa  Ống lượn xa giống nhánh lên dày (biểu mô vuông đơn), không có bờ bàn chải, không có các vi ống ở mặt đỉnh, tế bào có kích thước nhỏ hơn.  Trao đổi ion: hấp thụ Na+ và bài xuất K+ nếu aldosterol ở nồng độ cao  Tiết H+, amonium vào nước tiểu  duy trì cân bằng acid kiềm 22 Ống góp  Thu thập nước tiểu từ các ống lượn xa đổ vào.  Khi đi sâu vào vùng tủy, các tế bào ống góp cao dần trở thành tế bào trụ.  Được cấu tạo bởi tế bào biểu mô vuông đơn. 23 Sự tạo thành nước tiểu  Diễn ra ở các đơn vị chức năng của thận (nephron). Gồm các giai đoạn:  Sự lọc qua quản cầu: tạo ra dịch lọc (nước tiểu đầu) giống huyết tương máu  Tái hấp thu từ ống thận: chuyển chất tan có ích từ dịch lọc đến máu (chất dinh dưỡng, H2O, Na+, Cl- …)  Sự bài tiết tiếp qua ống thận: chuyển các chất cặn bã, chất thuốc, ion thừa từ máu đến dịch lọc 24 Màng lọc  Màng lọc có các lỗ nhỏ, tuy nhiên kích thước của các lỗ rất bé nên chỉ những vật thể cực nhỏ mới đi qua được (gọi là hiện tượng siêu lọc)  Những dạng kích thước lớn hơn phải nhờ áp suất lọc 25 Áp suất lọc Áp suất lọc là giá trị chênh lệch giữa áp suất (huyết áp) của máu trong mao mạch và áp suất keo loại + áp suất thủy tĩnh của nang Bowman. Áp suất lọc phải luôn dương thì quá trình lọc lọc mới xãy ra 26 Sự lọc qua quản cầu  Khi máu chảy qua quản cầu sẽ được lọc qua màng lọc của thành mao mạch vào nang Bowman  Dịch lọc qua quản cầu được gọi là dịch lọc quản cầu (nước tiểu đầu)  Trong 2 quả thận, 1 phút lọc tới 125ml dịch lọc, hay 180l dịch lọc/ngày  Sự lọc qua quản cầu không đòi hỏi tiêu phí năng lượng  Phụ thuộc vào màng lọc và áp suất lọc 27 Thành phần dịch lọc  Dịch lọc (nước tiểu đầu) có thành phần gần giống thành phần của huyết tương  Đa số các chất có hàm lượng tương đương giữa dịch lọc và huyết tương: glucose, acid amin, Na+, K+, HCO3-, Cl-.  Protein: phân tử nhỏ hơn lỗ lọc mới được lọc  hàm lượng protein dịch lọc nhỏ hơn khoảng 300 – 400 lần so với huyết tương 28 Tái hấp thu từ ống thận  99% các chất được tái hấp thu từ dịch lọc vào máu của mạng lưới mao mạch bao quanh ống; 1-2 lít nước tiểu chính thức được dẫn xuống bể thận rồi theo niệu quản xuống bàng quang  Nước, các ion và các chất dinh dưỡng được hấp thu lại vào máu  Quá trình tái hấp thu xãy ra ở cả 3 vùng ống và ở phần ống góp, nhiều nhất ở đoạn ống lượn gần  H2O được tái hấp thu do thẩm thấu, urea theo khuếch tán, các chất dinh dưỡng nhờ hoạt tải; các ion theo khuếch tán hoặc hoạt tải 29 Tái hấp thu tại ống lượn gần  Tái hấp thu phần lớn nước, ion Na+ và các chất khác  Tái hấp thu H2O: 85 – 90%  90% Na+ được tái hấp thu theo cơ chế vận tải tích cực, Cl- được hấp thụ theo Na+  K+ theo khuếch tán HCO3- được tái hấp thu gián tiếp qua CO2: HCO3 + H+  H2CO3 CO2 + H2O  Tái hấp thu protein, acid amin… 30 Tái hấp thu tại quai Henlé  Nhánh xuống: chỉ có H2O được tái hấp thu, trong khi Na+ hoàn toàn bị giữ lại trong dịch lọc  Nhánh lên: Chỉ có Na+ được thấm qua dịch ngoại bào, H2O bị giữ lại hoàn toàn 31 Tái hấp thu tại quai Henlé  Dịch lọc đi qua quai Henlé sang ống lượn xa trở nên nhược trương hơn Khi H2O được tái hấp thu từ dịch lọc, áp suất thẩm thấu trong dịch lọc tăng lên Khi NaCl được vận chuyển ra khỏi dịch lọc, áp suất thẩm thấu giảm xuống 32 Tái hấp thu tại ống lượn xa Ở phần đầu của ống lượn xa, quá trình tái hấp thu các chất giống như ở nhánh lên của quai Henlé  Ở phần sau của ống lượn xa, quá trình tái hấp thu nước và các chất xãy ra mạnh  Hormone chống bài niệu (ADH hay vasopressin) được giải phóng từ thùy sau tuyến yên có tác dụng thúc đẩy sự tái hấp thu H2O  Hormone aldosterol phần vỏ tuyến trên thận thúc đẩy sự tái hấp thu Na+ và Cl- 33 Tái hấp thu tại ống góp  Tái hấp thu H2O và urea là chính  Tái hấp thu H2O có sự tham gia của hormone ADH  urea trong dịch tăng lên, tạo điều kiện cho urea thấm qua thành vào dịch ngoại bào được dễ dàng  Cũng còn quá trình tái hấp thu thêm Na+, K+, Ca2+  Từ đây nước tiểu được hình thành và đổ vào bể thận 34 Sự bài tiết qua ống thận  Nhiều chất hóa học có trong máu (chất độc, chất lạ, các ion và chất quá thừa thải) không đi vào dịch lọc quản cầu, mà lại được bài xuất từ máu vào các phần ống qua hệ mạng lưới mao mạch bao quanh.  Các chất này được đưa vào dòng nước tiểu do dịch lọc tạo nên để bài tiết ra ngoài. 35 Bàng quang  Nước tiểu được hình thành liên tục, qua ống góp đổ vào bể thận  Nhờ cử động nhu động của 2 niệu quản, nước tiểu dồn xuống và tích tụ ở bàng quang  Bàng quang có sức chứa khoảng 500ml. Tuy nhiên, khi lượng nước tiểu đạt 250ml sẽ gây kích thích lên các thụ quan cảm giác định vị trong thành bàng quang  xung động truyền về tủy sống và não bộ  các cơ trơn thành bàng quang co rút tự động làm tăng áp suất, tự động bài xuất nước tiểu ra khỏi bàng quang. Đó là phản xạ tiểu tiện một cách tự động không theo ý muốn. 36 Bàng quang và niệu đạo nữ giới Cơ thắt phía trong niệu đạo Cơ thắt phía ngoài niệu đạo Vùng tam giác Lỗ niệu quản Niệu quản Cơ bàng quang Màng phúc mạc Niệu đạo 37 Niệu đạo ở nữ  Dài 3 – 4cm  Niệu đạo ngoài: nằm giữa lỗ âm đạo và âm vật  Có 2 vòng cơ thắt:  Cơ thắt trong: vòng cơ trơn dày, điều khiển không chủ ý  Cơ thắt ngoài: vòng cơ vân, điều khiển theo ý muốn Niệu đạo Cơ thắt trong Cơ thắt ngoài 38 Niệu đạo ở nam  Dài 18cm  Cơ thắt trong  Cơ thắt ngoài  Có 3 vùng  Niệu đạo tuyến tiền liệt  Niệu đạo màng: đi qua khoang chậu  Niệu đạo dương vật 39 Tuần hoàn thận ĐM thận ĐM phân nhánh ĐM gian thùy ĐM cung ĐM gian tiểu thùy ĐM hướng tâm Quản cầu thận Tiểu ĐM ly tâm Mao mạch quanh ống TM thận TM gian thùy TM cung TM giantiểu thùy Nephron vùng tủy 40  Các hệ thống sống dù ở mức độ nào cũng chỉ tồn tại và phát triển khi môi trường bên trong luôn ổn định và cân bằng.  Phần quan trọng có tính chất quyết định của nội môi là dịch thể  Sự điều hòa dịch thể (nội dịch) nhằm đảm bảo cho thể tích các chất hòa tan trong đó luôn luôn hằng định.  Vì vậy, điều hòa nội dịch chính là sự kiểm soát khối lượng nước và muối khoáng được cơ thể thu nhận và thải ra hàng ngày. Chức năng điều hòa nội dịch của thận 41 Sự điều hòa nước  Hai yếu tố tham gia điều hòa nước trong cơ thể là  Áp suất thẩm thấu  Áp lực thủy tĩnh của máu  Điều hòa nước:  Giảm khối lượng nước nội dịch  Tăng khối lượng nước nội dịch 42 Sự giảm khối lượng nước nội dịch  Cơ thể mất nước qua khí thở, thoát mồ hôi  giảm khối lượng nước của nội dịch, dẫn đến:  Tăng áp suất thẩm thấu  Giảm áp lực thủy tĩnh 43  Áp suất thẩm thấu tăng  kích thích thụ quan nhận cảm nằm ở vùng dưới đồi  một mặt làm tăng cảm giác khát, mặt khác kích thích thùy sau tuyến yên giải phóng ADH (Antidiuretic hormone hay Vasopressin). ADH kích thích ống thận làm tăng sự tái hấp thu nước.  Áp lực thủy tĩnh giảm  gây co động mạch thận  giảm lưu lượng máu đến thận  giảm sự lọc và tăng tái hấp thu nước  Kết quả cơ thể tăng cường uống nước, lượng nước tiểu hình thành ít và đặc. Sự giảm khối lượng nước nội dịch 44 Sự tăng khối lượng nước nội dịch  Làm giảm áp suất thẩm thấu và tăng áp lực thủy tĩnh  Áp suất thẩm thấu giảm: kích thích các thụ quan nhận cảm ở vùng dưới đồi, một mặt kích thích làm giảm sự bài tiết ADH, mặt khác làm giảm cảm giác khát do đó cơ thể giảm uống nước  giảm sự tái hấp thu nước ở ống thận  Áp lực thủy tĩnh tăng: gây giãn mạch đến thận tăng quá trình lọc  Kết quả cơ thể giảm nhu cầu uống nước và lượng nước tiểu nhiều, loãng được hình thành. 45 Sự điều hòa muối  NaCl là thành phần chủ yếu tạo nên áp suất thẩm thấu của máu. Do đó, điều hòa muối thực chất là điều hòa hàm lượng ion Na+.  Khối lượng nước nội dịch giảm đồng thời làm tăng hàm lượng ion Na+ của nó (tăng áp suất thẩm thấu)  Ngược lại, khối lượng nước tăng sẽ làm giảm hàm lượng ion Na+  Sự điều hòa muối trong thể dịch chịu sự kiểm soát của hormone aldosterone 46 Sự điều hòa muối -efferent arterioles Giảm thể tích máu và gây thiếu muối Lớp tế bào hạt vùng động mạch cầu thận Gan Phổi Vỏ tuyến trên thận Thận Vùng dưới đồi Khát và uống nước Sự co mạch Tiểu động mạch ly tâm Hệ tim mạch Tái hấp thu Na+,H2O Tăng thể tích máu 47 Điều hòa thận  Thông qua sự điều hòa nước và muối, thận đã tham gia quá trình điều hòa nhằm duy trì các hằng số của nội dịch  Điều hòa áp suất thẩm thấu  Điều hòa độ pH  Điều hòa thể tích máu  Điều hòa cảm giác khát 48 Thận nhân tạo