PGS.TS. Hà Hoàng Kiệm
1. Tìm hiểu về khái niệm
1.1. Độ thẩm thấu
Độ thẩm thấu được định nghĩa là đại lượng đặc trưng cho số lượng phần tử (hạt-particle) chất tan có trong dung dịch.
- 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), đều tạo ra cùng độ thẩm thấu là 1 Osmol/kg nước (dung môi).
- Phần tử (particle) là thuật ngữ bao gồm cả phân tử (molecule) hoặc nguyên tử (atom) hoặc ion tùy theo ngữ cảnh. Chẳng hạn 1 phân tử glucose trong dung dịch chỉ cho 1 phần tử (1 hạt) vì nó không phân ly, 1 phân
tử NaCl trong dung dịch phân ly thành 2 phần tử là Na+ và Cl-. Như vậy nếu hai dung dịch glucose và NaCl có cùng số phân tử thì dung dịch NaCl có độ thẩm thấu gấp đôi dung dịch glucose.
- Phương pháp đo độ thẩm thấu dựa theo nguyên lý đo điểm đóng băng (freezing point) của chất dịch, hay còn gọi là độ hạ băng điểm của chất dịch, vì độ hạ băng điểm của một chất dịch phụ thuộc vào số phần tử chất tan có trong dung dịch đó, từ đó người ta biết được độ thẩm thấu của chất dịch, đơn vị là Osmol/kg H2O, hay mOsmol/kgH2O (1 Osmol/kg H2O = 1000 mOsmol/kgH2O). Một Osmole được định nghĩa là 1 mol của một chất không phân ly và chứa 6.02 × 10^23 phần tử (particles). Nước không có chất hòa tan (nước cất) sẽ đông lại ở 0 độ C. Nếu 1 Osmol của bất kỳ chất hòa tan (hoặc kết hợp của nhiều chất hòa tan) được thêm vào 1 kg nước, điểm đóng băng (freezing point) của nước này sẽ giảm đi 1.85 độ C. Điểm đóng băng của huyết tương bình thường khoảng – 0.521 độ C. Điều này tương ứng với Osmolality là 0.280 Osmol/kg hay 280 mOsmol/kg dung môi.
Hình 1. Máy đo độ thẩm thấu (Osmometer)
Hình 2. Máy đo độ thẩm thấu (Osmometer)
- Độ thẩm thấu huyết thanh nằm trong khoảng 270-290 mOsmol/kgH2O. Độ thẩm thấu nước tiểu dao động 50-1200 mOsmol/kgH2O, khả năng cô đặc nước tiểu của thận giảm khi độ thẩm thấu nước tiểu dưới 300 mOsmol/kgH2O, khả năng cô đặc nước tiểu của thận bình thường khi đạt trên 600 mOsmol/kgH2O, khả năng cô đặc tối đa đạt được 1200 mOsmol/kgH2O.
- Độ thẩm thấu phụ thuộc vào số phần tử chất tan có trong dung dịch mà không phụ thuộc vào trọng lượng của các chất tan đó. Chẳng hạn ta có một lít dung dịch hòa tan 1 mol NaCl (58,44g), vì NaCl trong dung dịch phân ly thành hai phần tử là Na+ và Cl- vì vậy độ thẩm thấu của dung dịch này là 2 Osmol/l, ta lại có 1 lít dung dịch hòa tan 1 mol glucose (180g glucose), vì glucose không phân ly nên độ thẩm thấu của dung dịch glucose là 1 Osmol/l. Về mặt trọng lượng thì 1mol glucose nặng 180g còn 1mol NaCl chỉ 58,44g (180/58,44=3,08 nghĩa glucose nặng gấp 3 lần NaCl) nhưng dung dịch NaCl lại có độ thẩm thấu cao gấp 2 lần dung dịch glucose.
1.2. Tỉ trọng
Tỉ trọng được định nghĩa là đại lượng đặc trưng cho trọng lượng của chất tan có trong dung dịch.
- Theo như định nghĩa trên thì tỉ trọng của một dung dịch chính là tỉ số giữa trọng lượng của một thể tích chất dịch đó chia cho trọng lượng của cùng thể tích nước cất. Nếu ta lấy trọng lượng của 1lít nước cất chia cho trọng lượng của 1lít nước cất ta được tỉ trọng của nước cất là 1. Nếu nước cất được hòa tan bất kỳ một chất nào đó thì tỉ trọng của nó sẽ lớn hơn 1, số thập phân sau số 1 đặc trưng cho trọng lượng của chất tan có trong dung dịch. Chẳng hạn ta nói tỉ trọng của mẫu nước tiểu là 1,025 thì số 0,025 đặc trưng cho trọng lượng của chất tan có trong mẫu nước tiểu này.
- Nếu các chất hòa tan có trọng lượng phân tử càng lớn thì làm cho chất dịch có tỉ trọng càng cao. Chẳng hạn ta có hai dung dịch, mỗi dung dịch có thể tích 1 lít. Một dung dịch hòa tan 1 mol glucose (180g glucose) và dung dịch kia hòa tan 1mol ure (60g ure). Cả hai dung dịch này có cùng độ thẩm thấu là 1 Osmol/l vì cả ure và glucose không phân ly trong dung dịch. Nhưng tỉ trọng của dung dịch glucose sẽ cao hơn tỉ trọng của dung dịch ure gấp 3 lần (180/60=3).
- Phương pháp đo tỉ trọng nước tiểu: sử dụng tỉ niệu kế, thả tỉ niệu kế nổi tự do trong ống nước tiểu, đọc tỉ trọng nước tiểu ở vạch ngang với mặt nước tiểu. Lưu ý vì cùng một trọng lượng nước tiểu (chẳng hạn 1kg nước tiểu), nhưng ở nhiệt độ khác nhau thì thể tích nước tiểu khác nhau. Nhiệt độ cao làm thể tích nước tiểu tăng, nước tiểu trở nên loãng hơn, Nhiệt độ thấp làm thể tích nước tiểu giảm, làm nước tiểu đặc hơn. Vì vậy mỗi tỉ niệu kế được xác định ở một nhiệt độ chuẩn, thường là 16 độ C. Vì vậy kết quả đo được phải điều chỉnh theo nhiệt độ của mẫu nước tiểu được đo. Nếu mẫu nước tiểu có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ chuẩn của tỉ niệu kế phải cộng thêm vào kết quả đo 0,001 với mỗi 3độ C cao hơn. Chẳng hạn mẫu nước tiểu đo có nhiệt độ 28 độ C, phải cộng thêm vào kết quả đo 0,004 nếu nhiệt độ chuẩn của tỉ niệu kế là 16 độ C. Nếu mẫu nước tiểu có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ chuẩn của tỉ niệu kế, phải trừ kết quả đo được 0,001 cho mỗi 3 độ C thấp hơn. Chẳng hạn mẫu nước tiểu có nhiệt độ 10 độ C, phải trừ kết quả đo được đi 0,002 nếu nhiệt độ chuẩn của tỉ niệu kế là 16 độ C. Để biết nước tiểu bao nhiêu độ có thể đo trực tiếp nhiệt độ của mẫu nước tiểu, nhưng cũng có thể để nước tiểu trong phòng một thời gian đủ để nước tiểu có nhiệt độ ngang bằng nhiệt độ phòng, đo nhiệt độ phòng để biệt nhiệt độ mẫu nước tiểu.
Hình 2. Tỉ niệu kế
1.3. Khác biệt giữa độ thẩm thấu và tỉ trọng
Như trên chúng ta thấy: tỉ trọng của một chất dịch chỉ phụ thuộc vào trọng lượng của các chất hòa tan trong dung dịch mà không phụ thuộc vào số phần tử có trong dung dịch đó. Trái lại, độ thẩm thấu của một chất dịch chỉ phụ thuộc vào số phần tử (hạt) có trong dung dịch mà không phụ thuộc vào trọng lượng của các hạt đó như thế nào.
2. Khác biệt về ý nghĩa giữa độ thẩm thấu nước tiểu và tỉ trọng nước tiểu trong thăm dò khả năng cô đặc nước tiểu của thận
Trong thực hành lâm sàng, chúng ta thường phải thăm dò khả năng cô đặc nước tiểu của thận để đánh giá chức năng của ống thận. Người ta có hai cách đo hoặc đo tỉ trọng nước tiểu hoặc đo độ thẩm thấu nước tiểu.
Vì ống thận bài tiết các chất dưới dạng ion chẳng hạn Na+, K+, và cả các phân tử không phân ly, vì vậy đánh giá số phần tử hòa tan trong nước tiểu phản ánh chính xác khả năng cô đặc nước tiểu của thận (chức năng của ống thận) hơn là đánh giá trọng lượng của các chất tan trong nước tiểu. Nói cách khác đo độ thẩm thấu nước tiểu phản ánh chính xác khả năng cô đặc nước tiểu hơn là đo tỉ trọng nước tiểu.
Nếu hai mẫu nước tiểu có cùng độ thẩm thấu chẳng hạn 300 mOsmol/kgH2O, một mẫu nước tiểu không có glucose có tỉ trọng 1,010 còn mẫu kia có glucose có tỉ trọng 1,025. Nếu căn cứ vào độ thẩm thấu thì cả hai mẫu nước tiểu này đều phản ánh khả năng cô đặc nước tiểu của thận giảm, nhưng nếu căn cứ vào tỉ trọng nước tiểu thì mẫu có glucose lại cho kết luận khả năng cô đặc nước tiểu của thận bình thường.
Nếu mẫu nước tiểu chứa nhiều chất tan có trọng lượng phân tử lớn như glucose, chất cản quang, manitol… thì tỉ trọng nước tiểu phản ánh không sát khả năng cô đặc nước tiểu so với đo độ thẩm thấu nước tiểu.
