Một số khái niệm cận lâm sàng liên quan đến bệnh thận tiết niệu hay bị nhầm lẫn trong lâm sàng
PGS.TS. Hà Hoàng Kiệm, BV 103
1. Nồng độ phân tử và đương lượng gam
Số lượng một chất hòa tan trong dung dịch (nồng độ của chất đó) được biểu thị bằng hai đại lượng là nồng độ phân tử và đương lượng gam.
+ Khái niệm mol: Định luật Avogadro cho biết: “1 mol của bất kỳ một chất không phân ly chứa cùng một số phần tử (particles) xấp xỉ bằng 6.02 x 10^23”. Theo định luât này, 180 gram glucose (1mol) và 60 gram urea (1mol) có chứa cùng một số phần tử (particles) là 6.02 x 10^23. Tuy nhiên, định luật này không thể áp dụng cho NaCl vì NaCl là một chất phân ly. Cho 180 g glucose vào 1 lít nước, 60 g urea vào 1 lít nước, khi đó 2 dung dịch này tạo ra một nồng độ như nhau là 1mol/L. 1 lít các dung dịch này đều chứa cùng một số 6.02 x 10^23 phần tử (particle).
+ Nồng độ phân tử (molarity): là số lượng phân tử của một chất liên quan với trọng lượng phân tử của chất đó. Chẳng hạn, glucose có trọng lượng phân tử 180g/mol, nếu một lít nước có chứa 1g glucose thì nồng độ phân tử của dung dịch glucose này là 1g/l : 180g/mol = 0,0056mol/l = 5,6mmol/l.
+ Đương lượng gam Eq (equivalence): Định luật Avogadro chỉ áp dụng cho các chất không phân ly, đối với các chất phân ly người ta sử dụng đơn vị đương le[ngj gam (Equyvalance: Eq). Eq là đại lượng được sử dụng khi phân tử của chất hòa tan trong dung dịch phân ly tạo ra từ hai ion trở lên. Chẳng hạn, NaCl khi hòa tan trong dung dịch sẽ phân ly thành hai ion là Na+ và Cl-, một lít dung dịch có chứa 9g NaCl, trọng lượng phân tử của NaCl là 58,4g/mol, nồng độ phân tử của dung dịch sẽ là 154 mmol/l (9g/l : 58,4g/mol = 154mmol/l). Vì NaCl phân ly tạo ra Na+ và Cl- vì vậy dung dịch có chứa 154 mmol/l Na+ và 154 mmol/l Cl-. Vì đương lượng của các ion này là 1 (1 Na+ gắn với 1 Cl-) nên nồng độ dung dịch có thể dùng đại lượng mili đương lượng (milli equivalenes: mEq) của ion/l. Chẳng hạn, nồng độ của ion Ca++: Ca++ có trọng lượng phân tử là 40,1g/mol và có hóa trị 2, trong một lít dung dịch có chứa 0,1g thì nồng độ phân tử của dung dịch này là: 0,1g/l : 40,1g/mol = 2,5 mmol/l Và đương lượng gam là: 2,5 mmol/l x 2 mEq/ mmol = 5 mEq/l
Do có sự khác nhau về hóa trị giữa các nguyên tố khác nhau, nên nồng độ các ion được sử dụng đơn vị đương lượng gam/lít (Eq/l hoặc mEq/l).
2. Độ thẩm thấu và áp xuất thẩm thấu
Hiện tượng nước di chuyển qua màng tế bào là do chênh lệch độ thẩm thấu giữa dịch nội bào và ngoại bào. Lực gây ra sự di chuyển này là độ thẩm thấu chênh lệch giữa hai phía của màng.
Ví dụ một bình có hai khoang A và B, ngăn cách giữa hai khoang là một màng bán thấm. Số lượng dịch ở hai khoang là như nhau, nhưng dung dịch A có chứa nồng độ các cấu tử chất tan hay còn gọi là các “hạt” (particle) nhiều hơn dung dịch B. Điều này có nghĩa là độ thẩm thấu (đơn vị của độ thẩm thấu là mOsmol/kg H2O) của dung dịch A cao hơn dung dịch B. Sự chênh lệch này đã kéo nước từ khoang B di chuyển sang khoang A, làm cột nước bên khoang A cao lên, cột nước bên khoang B giảm xuống, tạo ra chệnh lệch áp lực giữa hai khoang. Khi áp lực nước trong khoang A đủ lớn thì quá trình thẩm thấu của nước dừng lại. Chênh lệch áp lực giữa khoang A và khoang B ở trạng thái trên là do chênh lệch độ thẩm thấu giữa hai khoang tạo ra, được gọi là áp lực thẩm thấu, đơn vị đo áp lực thẩm thấu là atmospheres (atm).
2.1. Khái niệm về độ thẩm thấu
Độ thẩm thấu là đại lượng đặc trưng cho số lượng các cấu tử chất tan (particles) có trong dung dịch. Cấu tử chất tan có thể là phân tử, nguyên tử, ion hay các mảnh phân tử, chúng còn được gọi là các “hạt” (particle). Đại lượng này không phụ thuộc vào trọng lượng, kích thước, bản chất hóa học (hóa trị) của các “hạt” hòa tan trong dung dịch. Chẳng hạn phân tử glucose có trọng lượng phân tử 180g/mol và phân tử ure có trọng lượng phân tử 60,1g/mol, trong dung dịch chúng không phân ly nên mỗi phân tử chỉ là 1 cấu tử hay còn gọi là một “hạt”. Còn phân tử NaCl có trọng lượng phân tử là 58,4g/mol, trong dung dịch chúng phân ly thành 2 ion Na+ và Cl-, do đó chúng tạo ra 2 cấu tử hay còn gọi là hai “hạt”. Vì vậy, cùng số lượng phân tử trong dung dịch thì NaCl tạo ra độ thẩm thấu gấp đôi độ thẩm thấu của glucose hoặc ure, trong khi trọng lượng phân tử của NaCl (58,44g/mol) thấp hơn của glucose và ure.
Độ thẩm thấu có thể được dùng hai loại đơn vị Osmol/l và Osmol/kg H2O. Đơn vị Osmol/l phụ thuộc vào nhiệt độ của dung dịch, vì thể tích của một dung dịch thay đổi theo nhiệt độ, còn đơn vị Osmol/kg H2O không phụ thuộc vào nhiệt độ. Do đó, trong sinh học người ta thường dùng đơn vị Osmol/kg H2O.
Để đo độ thẩm thấu của một chất dịch, người ta dựa vào nguyên lý xác định độ hạ băng điểm (điểm đóng băng) của chất dịch đó. Điểm đóng băng của một chất dịch phụ thuộc chặt chẽ vào số lượng các cấu tử (các “hạt”) hòa tan trong dung dịch. Vì vậy xác định được độ hạ băng điểm của chất dịch sẽ suy ra độ thẩm thấu của một chất dịch. Dựa vào nồng độ phân tử và số cấu tử mà một phân tử khi hòa tan trong dung dịch tạo thành, có thể tính toán được độ thẩm thấu của chất dịch đó:
Độ thẩm thấu = Nồng độ phân tử x số cấu tử mà một phân tử phân ly tạo ra
(mOsm/l = mmol/l x số cấu tử/mol)
Ví dụ: dung dịch NaCl có 9g NaCl/l, nồng độ phân tử của chất dịch sẽ là 9g/l : 58,4g/mol = 154 mmol/l (vì trọng lượng phân tử của NaCl là 58,4 g/mol). Mỗi mol NaCl phân ly tạo ra 2 cấu tử (Na+ và Cl-) do đó độ thẩm thấu của dung dịch là 154 mmol/l x 2 = 308 mOsm/l.
2.2. Khái niệm áp xuất thẩm thấu
Áp xuất thẩm thấu là áp lực tạo ra do chênh lệch độ thẩm thấu giữa hai khoang dịch. Như vậy áp xuất thẩm thấu phụ thuộc vào độ thẩm thấu của chất dịch, nghĩa là phụ thuộc vào số cấu tử chất tan có trong dung dịch. Đơn vị đo áp xuất thẩm thấu là atmospheres (atm). Áp xuất thẩm thấu có thể tính toán theo định luật Van’t Hoff’s như sau:
P = n C R T
Trong đó P là áp xuất thẩm thấu (atm); n là số lượng cấu tử mà 1 mol chất tan phân ly trong dung dịch tạo ra; C là nồng độ phân tử chất tan (mol/l); R là hằng số khí lý tưởng (0,082); T là nhiệt độ của dung dịch đo bằng độ Kelvin (0K).
Ví dụ: dung dịch glucose hoặc ure có nồng độ phân tử là 1 mmol/l, nhiệt độ của dung dịch 370C, áp xuất thẩm thấu của dung dịch là:
P = 1 x 0,001 x 0,082 x (37 + 273,16) = 2,54 x 10- 2 atm
Trong đó n = 1; C = 0,001 mol/l; R = 0,082 atm l/mol oK; T = toC + 273,16 = 310,16 oK. Vì 1 atm = 760 mmHg ở mức mặt biển, nên áp xuất thẩm thấu của chất dịch này cũng có thể đổi ra đơn vị mmHg và bằng 19,3 mmHg (2,54 10 -2760 = 19,3).
3. Tỉ trọng
Nồng độ tổng lượng của chất hòa tan trong dung dịch cũng có thể được đo bằng tỉ trọng. Tỉ trọng được định nghĩa là tỉ số giữa trọng lượng của một thể tích dung dịch chia cho trọng lượng của cùng một thể tích nước cất.
Như vậy, tỉ trọng của nước cất là 1,0. Bởi vì các chất dịch sinh học luôn có chứa một lượng chất hòa tan, do đó chúng luôn có tỉ trọng lớn hơn 1. Huyết tương người bình thường có tỉ trọng trong khoảng 1,008-1,010, nước tiểu 24 giờ có tỉ trọng khoảng 1,018-1,025.
4. Áp lực keo
Áp lực keo được tạo ra do các phân tử lớn, đặc biệt là protein, có mặt trong dung dịch. Áp lực keo được tạo ra do protein hòa tan trong dung dịch, không tuân theo định luật Van’t Hoff’s. Mối liên quan giữa nồng độ protein và áp lực keo chưa được hiểu biết đầy đủ, nhưng người ta thấy áp lực keo có liên quan với kích cỡ và hình dạng phân tử của protein.
Áp lực keo được tạo ra do protein trong huyết tương người có giá trị trung bình 26-28 mmHg (28 mmHg = 1,4 mOsm/kg H2O). Mặc dù áp lực này rất nhỏ khi so sánh với áp lực thẩm thấu (300 mOsm/kg H2O) nhưng nó có vai trò quan trọng đối với việc di chuyển của nước ngang qua thành mao mạch.
