Một số khái niệm dễ gây nhầm lẫn trong rối loạn nước – điện giải. Phần 4: Osmolality và tonicity

by Linh H. Vo on Saturday, March 31, 2012 at 1:02pm(facebook)

Trong cơ thể, nước sẽ đi từ khoang dịch có áp suất thẩm thấu thấp đến khoang dịch có áp suất thẩm thấu cao. Hai khoang dịch quan trọng về mặt nước điện giải là khoang dịch nội bào và khoang dịch ngoại bào. Hai khoang dịch này cách nhau bởi một màng bán thấm là màng tế bào.

Các chất hòa tan trong một khoang dịch chỉ góp phần tạo ra áp suất thẩm thấu của khoang dịch đó chỉ khi nó không qua được màng tế bào. Khi đó, chất hòa tan đó chỉ nằm trong khoang dịch đó và tạo ra áp suất thẩm thấu.

Nếu chất hòa tan đó qua được màng tế bào, nó sẽ đi qua màng tế bào theo  độ chênh lệch (gradient) nồng độ cho đến khi đạt trạng thái bão hòa. Do đó, nó sẽ không  tạo ra áp suất thẩm thấu trong khoang dịch ban đầu.

Như vậy, một chất hòa tan không qua được màng tế bào một cách dễ dàng thì nó sẽ hữu hiệu trong việc tạo ra một áp suất thẩm thấu ngang qua màng tế bào. Những chất hòa tan di qua màng tế bào một cách dễ dàng sẽ không hữu hiệu trong việc tạo ra một áp suất thẩm thấu ngang qua màng tế bào. Chỉ có những chất hòa tan không thể đi qua màng ngăn hai khoang dịch mới tạo ra áp suất thẩm thấm hữu hiệu (effective osmotic pressure).

Do đó, có sự khác nhau giữa osmolality toàn phần và osmolality hữu hiệu (effective osmolality) của một dung dịch. Osmolality hữu hiệu còn được gọi là trương lực (tonicity),  được quyết định bởi các chất hòa tan hoạt động thẩm thấu (osmotically active solutes).

Trương lực luôn được định nghĩa trong mối liên quan với một màng đặc biệt, thường là màng hồng cầu. Trương lực là yếu tố quyết định sự di chuyển nước giữa các khoang trong cơ thể. 

Chúng ta nhìn lại các thành phần tạo áp suất thẩm thấu huyết tương

Calculated serum osmolality = 2 [Na] + [glucose] + [urea]  (urea và urea tính theo mmol/L)

Các ion huyết tương

Các ion huyết tương Na, Cl, K, Mg, Ca, không đi qua màng tế bào một cách dễ  dàng nên đóng vai trò là những chất hoạt động thẩm thấu tạo ra áp suất thẩm thấu hữu hiệu  cho huyết tương. Như vậy thành phần tạo trương lực huyết tương của các ion huyết tương là 2[Na]

Urea

Urea hiện diện trong huyết tương nên nó sẽ được đo như một phần của nồng độ thẩm thấu huyết tương bằng phương pháp điểm đông lạnh hay bay phương pháp bay hơi.

Tuy nhiên, urea là một chất tan trong lipid nên nó đó thể đi qua màng tế bào từ đó dễ dàng đi qua các khoang dịch cơ thể.  Khi nồng độ urea trong máu tăng cao, urea sẽ phân tán vào các khoang dịch cơ thể cho đến khi đạt trạng thái bão hòa. Do đó người ta nói urea không phải là chất góp phần tạo ra áp suất thẩm thấu hữu hiệu trong huyết tương.

Như đã nói, trương lực của một dung dịch luôn được mô tả đối với một loại màng cụ thể, thường là màng tế bào.

Đối với hàng rào máu-não (blood-brain barrier), urea đi qua màng này chậm hơn rất nhiều so với nước. Do đó, urea không tạo ra áp suất thẩm thấu hữu hiệu với màng tế bào nhưng lại hữu hiệu với hàng rào máu-não, làm nước đi chuyển từ não vào huyết tương. Đây là cơ sở cho việc dùng urea ưu trương (cũng như mannitol ưu trương) trong điều trị phù não.

Glucose

Bình thường, glucose có nồng độ thấp trong huyết tương (5mmol/L) và là một chất đi qua màng tế bào dễ dàng nhờ tác dụng của insulin. Khi đó, glucose cũng không đóng góp vào áp suất thẩm thấu hữu hiệu. Tuy nhiên, trong trường hợp thiếu hụt insulin, thí dụ trong diabetic ketoacidosis, màng tế bào trở nên không thấm với glucose kèm theo glusoe máu tăng cao nên glucose trong huyết tương trở thành một chất đóng góp đáng kể vào áp suất thẩm thấu hữu hiệu.

Như vậy, trong điều kiện bình thường, urea và glucose không đóng góp vào áp suất thẩm thấu hữu hiệu của huyết tương.  Trong điều kiện bình thường, áp suất thẩm thấu huyết tương được quyết định bởi các ion có trong huyết tương, chủ yếu là Na.

                                      Trương lực huyết tương = 2 [Na]         

Tóm tắt Phần 4

Trong trạng thái bình thường, urea và glucose dễ dàng đi qua màng tế bào nên hai chất này không tạo ra áp suất thẩm thấu hữu hiệu. Khi đó, áp suất thẩm thấu hữu hiệu huyết tương được quyết định bởi nồng độ thẩm thấu của các ion huyết tương, chủ yếu là Na

                                    Trương lực huyết tương = 2 [Na]

(Ghi chú: 2 [Na] bao gồm cả nồng độ thẩm thấu của các muối Ca, Mg, K như đã phân tích trong Phần 3)

Trong trường hợp thiếu hụt insulin, nồng độ glucose huyết tương tăng cao kèm theo màng tế bào trở nên khó thấm với glucose. Khi đó glucose đóng góp đáng kể vào áp suất thẩm thấu hữu hiệu huyết tương. Thí dụ, trong trường hợp tiểu đường toan huyết (DKA), công thức tính trương lực huyết tương là:

                                   Trương lực huyết tương = 2[Na] + [glucose]