Внутренняя среда организма характеризуется объемом, концентрацией электролитов, pH жидкостей, которые определяют условия нормальной деятельности функциональных систем.
Наш организм более, чем наполовину состоит из воды, которая составляет около 50 литров (зависит от пола, возраста, массы). Вода в организме находится в связанном состоянии. Всего различают три сектора воды (первые два образуют внеклеточное пространство):
- внутрисосудистый сектор;
- интерстициональный сектор;
- внутриклеточный сектор.
Организм с довольно высокой точностью регулирует взаимосвязи секторов, постоянство осмотической концентрации, уровень электролитов.
Электролиты диссоциируют на ионы, в отличие от неэлектролитов (мочевина, креатинин), которые ионов не образуют. Ионы бывают положительно или отрицательно заряженными (катионы и анионы). Внутренняя среда организма является электронейтральной.
Катионы и анионы обеспечивают биоэлектрический потенциал мембран, катализируют обмен веществ, определяют pH, участвуют в энергетическом обмене и процессах гемокоагуляции.
Осмотическое давление - наиболее стабильный параметр внутренней среды организма. Во внутриклеточном секторе осмотическое давление определяется концентрацией калия, фосфата и белка; во внеклеточном секторе - содержанием катионов натрия, анионов хлора и белка. Чем больше этих частиц - тем больше осмотическое давление, которое зависит от концентрации осмотически активных частиц в растворе и определяется их количеством. Клеточные мембраны свободно пропускают воду, но не пропускают другие молекулы. По этой причине вода всегда идет туда, где концентрация молекул больше. В норме водно-электролитный обмен подчинен процессу получения энергии и выведению метаболитов.
Кислотно-щелочное состояние
Постоянство объема, состава и pH жидкости клетки обеспечивают ее нормальное функционирование. Регуляторные механизмы, контролирующие это постоянство, взаимосвязаны. Поддерживание постоянства кислотно-щелочного состояния внутренней среды осуществляется через систему буферов, легкие, почки, другие органы. Саморегуляция заключается в усиленном выведении ионов водорода при избыточном закислении организма, и их задержка - при защелачивании.
ВНИМАНИЕ! Информация, представленная сайте сайт носит справочный характер. Администрация сайта не несет ответственности за возможные негативные последствия в случае приема каких-либо лекарств или процедур без назначения врача!
Оглавление темы "Метаболическая функция почек. Водно-солевой обмен. Общие принципы регуляции водно-солевого обмена.":1. Метаболическая функция почек.
2. Роль почек в регуляции артериального давления. Ренин. Антигипертензивные гуморальные факторы почек. Феномен «давление-натрийурез-диурез».
3. Водно-солевой обмен. Балланс. Положительный баланс. Отрицательный баланс.
4. Внешний водный баланс организма. Вода. Отрицательный баланс. Уровень (величины) внешнего водного баланса.
5. Внутренний водный баланс организма. Внутриклеточное пространство. Внеклеточная жидкость. Внутренний балланс.
6. Электролитный баланс организма. Солевой баланс организма. Водно-электролитный обмен. Натрий (функции, обмен). Калий (функции, обмен).
7. Кальций. Функции кальция. Обмен кальция. Магний. Функции магния. Обмен магния.
8. Хлор. Функции хлора. Обмен хлора. Фосфаты. Функции фосфатов. Обмен фосфатов. Сульфаты. Функции сульфатов. Обмен сульфатов.
9. Общие принципы регуляции водно-солевого обмена.
10. Интегративные механизмы регуляции водно-солевого обмена. Гомеостатическая функция почек. Водно-солевой гомеостазис.
Электролитный баланс организма. Солевой баланс организма. Водно-электролитный обмен. Натрий (функции, обмен). Калий (функции, обмен).
Водный баланс организма тесно связан с обменом электролитов . Суммарная концентрация минеральных и других ионов создает величину осмотического давления водных пространств организма. Концентрация отдельных минеральных ионов в жидкостях внутренней среды определяет функциональное состояние возбудимых и невозбудимых тканей, а также состояние проницаемости биологических мембран,- поэтому принято говорить о водно-электролитном (или солевом) обмене. Поскольку синтез минеральных ионов в организме не осуществляется, они должны поступать в организм с пищей и питьем. Для поддержания и, соответственно, жизнедеятельности организм в сутки должен получать примерно 130 ммоль натрия и хлора, 75 ммоль калия, 26 ммоль фосфора, 20 ммоль кальция и других элементов.
Основным катионом внеклеточного водного пространства является натрий , а анионом - хлор . Во внутриклеточном пространстве основной катион - калий, а анионами являются фосфат и белки.
Для обеспечения физиологических процессов важна не столько общая концентрация каждого электролита в водных пространствах, сколько их активность или эффективная концентрация свободных ионов, поскольку часть ионов находится в связанном состоянии (Са2+ и Mg2+ с протеинами, Na+ в ячейках клеточных органелл и и т. п.). Роль электролитов в жизнедеятельности организма многообразна и неоднозначна.
Натрий поддерживает осмотическое давления внеклеточной жидкости, причем его дефицит не может быть восполнен другими катионами. Изменение уровня натрия в жидкостях организма неизбежно влечет за собой сдвиг осмотического давления и в результате - объема жидкостей. Уменьшение концентрации натрия во внеклеточной жидкости способствует перемещению воды в клетки, а увеличение содержания натрия - способствует выходу воды из клеток. Количество натрия в клеточной микросреде определяет величину мембранного потенциала и, соответственно,- возбудимость клеток.
Основное количество калия (98 %) находится внутри клеток в виде непрочных соединений с белками, углеводами и фосфором. Часть калия содержится в клетках в ионизированном виде и обеспечивает их мембранный потенциал. Во внеклеточной среде небольшое количество калия находится преимущественно в ионизированном виде. Обычно выход калия из клеток зависит от увеличения их биологической активности, распада белка и гликогена, недостатка кислорода. Концентрация калия увеличивается при ацидозе и снижается при алкалозе. Уровень калия в клетках и внеклеточной среде играет важнейшую роль в деятельности сердечно-сосудистой, мышечной и нервной систем, в секреторной и моторной функциях пищеварительного тракта, экскреторной функции почек.
Водно-солевым обменом называют совокупность процессов поступления воды и электролитов в организм, распределения их во внутренней среде и выделения из организма.
Водно-солевой обмен в организме человека
Водно-солевым обменом называют совокупность процессов поступления воды и электролитов в организм, распределения их во внутренней среде и выделения из организма.
У здорового человека поддерживается равенство объемов выделяющейся из организма и поступившей в него за сутки воды , что называют водным балансом организма. Можно рассматривать также и баланс электролитов - натрия, калия, кальция и т.п. Средние показатели водного баланса здорового человека в состоянии покоя показаны в табл. 12.1, а баланса электролитов в табл. 12.2.
Средние величины параметров водного баланса организма человека
|
Таблица 12.1. Средние величины параметров водного баланса организма человека (мл/сут) |
|||
|
Потребление и образование воды |
Выделение воды |
||
|
Питье и жидкая пища |
1200 |
С мочой |
1500 |
|
Твердая пища |
1100 |
С потом |
500 |
|
Эндогенная «вода окисления» |
300 |
С выдыхаемым воздухом |
400 |
|
С калом |
100 |
||
|
Итого Поступление |
2500 |
Итого Выделение |
2500 |
|
Внутренний цикл жидкостей желудочно-кишечного тракта (мл/сут) |
|||
|
Секреция |
Реабсорбция |
||
|
Слюна |
1500 |
||
|
Желудочный сок |
2500 |
||
|
Желчь |
500 |
||
|
Сок pancreas |
700 |
||
|
Кишечный сок |
3000 |
||
|
Итого |
8200 |
8100 |
|
|
Итого 8200 - 8100 = вода в кале 100 мл |
|||
Среднесуточный баланс обмена некоторых веществ у человека
|
Таблица 12.2 Среднесуточный баланс обмена некоторых веществ у человека |
|||||
|
Вещества |
Поступление |
Выделение |
|||
|
пища |
метаболизм |
моча |
фекалии |
пот и воздух |
|
|
Натрий (ммоль) |
155 |
150 |
2,5 |
2,5 |
|
|
Калий (ммоль) |
5,0 |
||||
|
Хлорид (ммоль) |
155 |
150 |
2,5 |
2,5 |
|
|
Азот (г) |
|||||
|
Кислоты (мэкв) |
|||||
|
нелетучие |
|||||
|
летучие |
14000 |
14000 |
|||
При различных возмущающих воздействиях (сдвиги температуры среды, разный уровень физической активности, изменение характера питания) отдельные показатели баланса могут меняться, но сам баланс при этом сохраняется.
В условиях патологии происходят нарушения баланса с преобладанием либо задержки, либо потерь воды.
Вода организма
Вода является важнейшим неорганическим компонентом организма, обеспечивающим связь внешней и внутренней среды, транспорт веществ между клетками и органами. Являясь растворителем органических и неорганических веществ, вода представляет собой основную среду развертывания метаболических процессов. Она входит в состав различных систем органических веществ.
Каждый грамм гликогена, например, содержит 1,5 мл воды, каждый грамм белка - 3 мл воды.
При ее участии формируются такие структуры как клеточные мембраны, транспортные частицы крови, макромолекулярные и надмолекулярные образования.
В процессе обмена веществ и окислении водорода , отделенного от субстрата, образуется эндогенная «вода окисления» , причем ее количество зависит от вида распадающихся субстратов и уровня обмена веществ.
Так, в покое при окислении:
- 100 г жира образуется более 100 мл воды,
- 100 г белка - около 40 мл воды,
- 100 г углеводов - 55 мл воды.
Повышение катаболизма и энергетического обмена ведет к резкому увеличению образуемой эндогенной воды.
Однако, эндогенной воды у человека недостаточно для обеспечения водной среды метаболических процессов, особенно выведения в растворенном виде продуктов метаболизма.
В частности, повышение потребления белков и, соответственно, конечное превращение их в мочевину, удаляемую из организма с мочой, ведет к абсолютной необходимости возрастания потерь воды в почках, что требует повышенного ее поступления в организм.
При питании преимущественно углеводной, жировой пищей и небольшом поступлении в организм NaCl потребность организма в поступлении воды меньше.
У здорового взрослого человека суточная потребность в воде колеблется от 1 до 3 л.
Общее количество воды в организме составляет у человека от 44 до 70% массы тела или примерно 38-42 л.
Содержание ее в разных тканях варьирует от 10% в жировой ткани до 83-90% в почках и крови, с возрастом количество воды в организме уменьшается, также как и при ожирении.
У женщин содержание воды ниже, чем у мужчин.
Вода организма образует два водных пространства:
1. Внутриклеточное (2/3 обшей воды).
2. Внеклеточное (1/3 общей воды).
3. В условиях патологии появляется третье водное пространство - вода полостей тела: брюшной, плевральной и т.д.
Внеклеточное водное пространство включает два сектора:
1. Внутрисосудистый водный сектор, т.е. плазму крови, объем которой составляет около 4- 5% массы тела.
2. Интерстициальный водный сектор, содержащий 1/4 всей воды организма (15% массы тела) и являющийся наиболее подвижным, меняющим объем при избытке или недостатке воды в теле.
Вся вода организма обновляется примерно через месяц, а внеклеточное водное пространство - за неделю.
Гипергидратация организма
Избыточное поступление и образование воды при неадекватно малом ее выделении из организма ведет к накоплению воды и этот сдвиг водного баланса получил название гипергидратация .
При гипергидратации вода накапливается, в основном, в интерстициальном водном секторе.
Водная интоксикация
Значительная степень гипергидратации проявляется водной интоксикацией.
При этом в интерстициальном водном секторе осмотическое давление становится ниже, чем внутри клеток, они поглощают воду, набухают и осмотическое давление в них становится тоже сниженным.
В результате повышенной чувствительности нервных клеток к уменьшению осмолярности водная интоксикация может сопровождаться возбуждением нервных центров и мышечными судорогами.
Дегидратация организма
Недостаточное поступление и образование воды или чрезмерно большое ее выделение приводят к уменьшению водных пространст в, главным образом, интерстициального сектора, что носит название дегидратация .
Это сопровождается сгущением крови, ухудшением ее реологических свойств и нарушением гемодинамики.
Недостаток в организме воды в объеме 20% массы тела ведет к летальному исходу.
Регуляция водного баланса организма
Система регуляции водного баланса обеспечивает два основных гомеостатических процесса:
во-первых, поддержание постоянства общего объема жидкости в организме и,
во-вторых, оптимальное распределение воды между водными пространствами и секторами организма.
К числу факторов поддержания водного гомеостазиса относятся осмотическое и онкотическое давление жидкостей водных пространств, гидростатическое и гидродинамическое давление крови, проницаемость гистогематических барьеров и других мембран, активный транспорт электролитов и неэлектролитов, нейро-эндокринные механизмы регуляции деятельности почек и других органов выделения, а также питьевое поведение и жажда.
Водно солевой обмен
Водный баланс организма тесно связан с обменом электролитов . Суммарная концентрация минеральных и других ионов создает определенную величину осмотического давления.
Концентрация отдельных минеральных ионов определяет функциональное состояние возбудимых и невозбудимых тканей, а также состояние проницаемости биологических мембран,- поэтому принято говорить о водно-электролитном (или солевом) обмене .
Водно электролитный обмен
Поскольку синтез минеральных ионов в организме не осуществляется, они должны поступать в организм с пищей и питьем. Для поддержания электролитного баланса и, соответственно, жизнедеятельности, организм в сутки должен получать примерно 130 ммоль натрия и хлора, 75 ммоль калия, 26 ммоль фосфора, 20 ммоль кальция и других элементов.
Роль электролитов в жизнедеятельности организма
Для гомеостаза электролитов необходимо взаимодействие нескольких процессов: поступление в организм, перераспределение и депонирование в клетках и их микроокружении, выделение из организма.
Поступление в организм зависит от состава и свойств пищевых продуктов и воды, особенностей их всасывания в желудочно-кишечном тракте и состояния энтерального барьера . Однако, несмотря на широкие колебания количества и состава пищевых веществ и воды, водно-солевой баланс в здоровом организме неуклонно поддерживается за счет изменений экскреции с помощью органов выделения. Основную роль в этом гомеостатическом регулировании выполняют почки.
Регуляция водно-солевого обмена
Регуляция водно-солевого обмена, как и большинство физиологических регуляций, включает афферентное, центральное и эфферентное звенья. Афферентное звено представлено массой рецепторных аппаратов сосудистого русла, тканей и органов, воспринимающих сдвиги осмотического давления, объема жидкостей и их ионного состава.
В результате, в центральной нервной системе создается интегрированная картина состояния водно-солевого баланса в организме. Следствием центрального анализа является изменение питьевого и пищевого поведения, перестройка работы желудочно-кишечного тракта и системы выделения (прежде всего функции почек), реализуемая через эфферентные звенья регуляции. Последние представлены нервными и, в большей мере, гормональными влияниями. опубликовано
Водно-солевой обмен (далее по тексту - «В.-с. о.») - это совокупность процессов всасывания, распределения, потребления и выделения воды и солей в организме животных и человека. В.-с. о. обеспечивает постоянство осмотические концентрации, ионного состава и кислотно-щелочного равновесия внутренней среды организма (гомеостаз).
Суточная весом 70 кг составляет около 2,5 литров, из которых 1,2 л поступают в виде питьевой воды, 1 л - с , 0,3 л образуется в организме (при окислении 1 г жира образуется 1,07 г, 1 г углеводов - 0,556 г и 1 г - 0,396 г воды). Общее содержание воды в теле человека свыше 60%, в том числе внутри в виде гидратационной и иммобильной воды - 40%, внутри - 4,5%, в межклеточной жидкости - 16%. В состав организмов входят ионы Na + , К + , Са ++ , Mg ++ , Cl — , сульфаты, фосфаты, бикарбонаты; они определяют характер физико-химических процессов в тканях. Организмам необходимы и - Fe, Zn, Со, Cu и другие, которые участвуют в окислительно-восстановительных реакциях, активируют ферменты, входят в состав и других биологически активных веществ. Всасывание электролитов в кишечнике происходит с участием ферментов и систем активного транспорта ионов. Всосавшиеся ионы поступают в или и переносятся ко всем клеткам.
По солевому составу вне- и внутриклеточные жидкости резко отличаются друг от друга: в клетках преобладают ионы К + , Mg ++ и фосфаты, вне клеток - ионы Na + , Ca ++ и Cl — . Это различие поддерживается деятельностью биологических мембран и связыванием ионов химическими компонентами клетки (например, фосфолипидами мозга, мышц и печени больше поглощаются ионы натрия, чем калия). В организме имеются и солевые депо: в костной ткани содержится много Ca, в печени депонируются различные минеральные вещества, в том числе микроэлементы.
Пресноводные животные выделяют воду (поступающую через покровы и с пищей) почками или их аналогами (у беспозвоночных животных); соли они получают с пищей или извлекают из окружающей среды специальными клетками, расположенными в жабрах (у рыб), в (у земноводных) и др. Среди морских животных имеются организмы с такой же осмотической концентрацией крови, как и у морской воды (моллюски и др.), и животные, способные к осморегуляции (морские костистые рыбы, пресмыкающиеся и др.). Кровь этих животных содержит меньше солей, чем морская вода; они пьют богатую солями морскую воду и опресняют её, выделяя концентрированные растворы хлористого натрия солевыми железами (носовой железой - пресмыкающиеся и птицы, жабрами - костистые рыбы). Соли магния и кальция удаляются кишечником и почками. Акулы, скаты, некоторые другие морские животные имеют в крови и жидкостях тела высокую концентрацию мочевины, их организм получает воду главным образом через наружные покровы по осмотическому градиенту. У млекопитающих основной орган регуляции водного баланса - почки; при избытке воды почки выводят разведённую мочу, при дефиците воды - концентрированную.
Регуляция водно-солевого обмена происходит -гормональным путём. При изменении осмотической концентрации возбуждаются специальные чувствительные образования (осморецепторы), информация от которых передаётся в центр, нервную систему, а от неё к задней доле гипофиза. При повышении осмотической концентрации крови увеличивается выделение антидиуретического гормона, который уменьшает выделение воды с мочой; при избытке воды в организме снижается секреция этого гормона и усиливается её выделение почками. Постоянство объёма жидкостей тела обеспечивается особой системой регуляции, рецепторы которой реагируют на изменение кровенаполнения крупных сосудов, полостей и др.; в результате рефлекторно стимулируется секреция гормонов, под влиянием которых почки изменяют выделение воды и солей натрия из организма. Наиболее важны в регуляции обмена воды гормоны вазопрессин и глюкокортикоиды, натрия - альдостерон и ангиотензин, кальция - паратиреоидный гормон и кальцитонин. координирует деятельность различных органов и систем, обеспечивая водно-солевой гомеостаз. В процессе эволюции регуляция ионного и осмотического постоянства внутренней среды организма становится всё более точной. (Ю. В. Наточин)
Распределение жидкости в человеке по солевому составу
Солевой состав внутриклеточного, межклеточного и сосудистого пространств:
| Вещество\концентрация мэкв/л | Молекулярная масса | Внутриклеточное пространство | Межклеточное пространство | Сосудистое пространство |
|---|---|---|---|---|
| Натрий | 23,0 | 10 | 140 | 142 |
| Калий | 39,1 | 140 | 4 | 4 |
| Кальций | 40,1 | <1 | 5 | 5 |
| Магний | 24,3 | 50 | 2 | 2 |
| Хлор | 35,5 | 4 | 109 | 102 |
| Бикарбонат | 61 | 10 | 26 | 24 |
| Фосфат PO4 | 96 | 75 | 2 | 2 |
| Белок | 38,4 | 9 | 16 |
Концентрация ионов в жидкостях организма человека
| Исследуемые жидкости | Концентрация ионов, в мг-экв/л | |||||||
| Na + | К + | Са +2 | Mg +2 | Cl — | SO4 -2 | PO4 -3 | HCO3 — | |
| Желчь | 145 | 5,2 | _ | _ | 100 | _ | ||
| 14 | 16 | 17 | 3 | и | - | 6 | - | |
| Плазма крови | 142-150 | 4,5-5 | 5 | 1,1 | 103 | 1 | 2 | 27 |
| Пот | 75 (18-97) | 5 | 5 | - | 75 | - | - | - |
| Секрет | 148 | 7 | 3 | 0,3 | 80 | 8,4 | - | 80 |
| Цереброспинальная жидкость | 142 | 3 | 2,5 | 2 | 124 | 21 | ||
Солевой состав трансцеллюлярной жидкости
| Биологическая жидкость
\элемент, концентрация в мэкв/л |
Натрий | Калий | Хлор | Бикарбонат | Фосфат | Кальций |
|---|---|---|---|---|---|---|
| слюна | 9-53 | 5-40 | 10-75 | 10-20 | 10 | 3 |
| желудочный сок pH>4 | 70-140 | 0,5-40 | 5-100 | 0 | 0 | 0 |
| желудочный сок pH<4 | 9-60 | 0,5-40 | 80-155 | 0 | 0 | 0 |
| панкреатический сок | 98-180 | 3-10 | 53-95 | 60-100 | 0 | 0 |
| желчь | 73-164 | 3-12 | 50-150 | 30-40 | 0 | 10 |
| тонкий кишечник | 100-435 | 2-20 | 60-300 | 20-96 | 0 | 0 |
| слепая кишка | 80 | 21 | 48 | 0 | 0 | 0 |
| подвздошная кишка | 117-130 | 5 | 39 | 0 | 0 | 0 |
| спинномозговая жидкость | 140 | 3,9 | 127 | 0 | 0 | 0 |
| моча | 150-220 | 38-90 | 36-230 | 0 | 0 | 0 |
| пот | 9,8-60 | 2-21,8 | 1,7-70,2 | 1,7-5,0 | 0,18-1,29 | 0 |
Потребность в воде у детей разного возраста и подростков
| Возраст | (кг) | Ежедневная потребность в воде | |
| мл | мл / кг массы тела | ||
| 3 дня | 3,0 | 250-300 | 80-100 |
| 10 дней | 3,2 | 400-500 | 130-150 |
| 6 мес. | 8,0 | 950-1000 | 130-150 |
| 1 год | 10,5 | 1150-1300 | 120-140 |
| 2 года | 14,0 | 1400-1500 | 115-125 |
| 5 лет | 20,0 | 1800-2000 | 90-100 |
| 10 лет | 30,5 | 2000-2500 | 70-85 |
| 14 лет | 46,0 | 2200-2700 | 50-60 |
| 18 лет | 54,0 | 2200-2700 | 40-50 |
Подробнее о водно-солевом обмене, с. 46, М., 1988;
По теме статьи:
Найти ещё что-нибудь интересное:
Водно-солевой обмен представляет собой совокупность процессов поступления воды и солей (электролитов) в организм, их всасывания, распределения во внутренних средах и выделения.
Суточное потребление человеком воды составляет около 2,5 л, из них около 1 л он получает с пищей.
В организме человека 2/3 общего количества воды приходится на внутриклеточную жидкость и 1/3 - на внеклеточную. Часть внеклеточной воды находится в сосудистом русле (около 5% от массы тела), большая же часть внеклеточной воды находится вне сосудистого русла, это межуточная (интерстициальная), или тканевая, жидкость (около 15% от массы тела).
Кроме того, различают свободную воду, воду, удерживаемую коллоидами в виде так называемой воды набухания, т.е. связанную воду, и конституционную (внутримолекулярную) воду, входящую в состав молекул белков, жиров и углеводов и освобождающуюся при их окислении.
Разные ткани характеризуются различным соотношением свободной, связанной и конституционной воды.
За сутки почками выводится 1-1,4 л воды, кишечником - около 0,2 л, с потом и испарением через кожу человек теряет около 0,5 л, с выдыхаемым воздухом - около 0,4 л.
Системы регуляции водно-солевого обмена обеспечивают поддержание общей концентрации электролитов (натрия, калия, кальция, магния) и ионного состава внутриклеточной и внеклеточной жидкости на одном и том же уровне.
В плазме крови человека концентрация ионов поддерживается с высокой степенью постоянства и составляет (в ммоль/л): натрия - 130-156, калия - 3,4-5,3, кальция - 2,3-2,75 (в т.ч. ионизированного, не связанного с белками - 1,13), магния - 0,7-1,2, хлора - 97-108, бикарбонатного иона НСО — 3 - 27, сульфатного иона SO 4 2- - 1,0, неорганического фосфата - 1-2. По сравнению с плазмой крови и межклеточной жидкостью клетки отличаются более высоким содержанием ионов калия, магния, фосфатов и низкой концентрацией ионов натрия, кальция, хлора и ионов бикарбоната.
Различия в солевом составе плазмы крови и тканевой жидкости обусловлены низкой проницаемостью капиллярной стенки для белков. Точная регуляция водно-солевого обмена у здорового человека позволяет поддерживать не только постоянный состав, но и постоянный объем жидкостей тела, сохраняя практически одну и ту же концентрацию осмотически активных веществ и кислотно-щелочное равновесие.
Регуляция водно-солевого обмена осуществляется при участии нескольких физиологических систем. Сигналы, поступающие от специальных неточных рецепторов, реагирующих на изменение концентрации осмотически активных веществ, ионов и объема жидкости передаются в центральную нервную систему, после чего выделение из организма воды и солей и их потребление организмом меняется соответствующим образом.
Так, при увеличении концентрации электролитов и уменьшении объема циркулирующей жидкости (гиповолемии) появляется чувство жажды, а при увеличении объема циркулирующей жидкости (гиперволемии) оно уменьшается.
Увеличение объема циркулирующей жидкости за счет повышенного содержания воды в крови (гидремия) может быть компенсаторным, возникающим после массивной кровопотери. Гидремия представляет собой один из механизмов восстановления соответствия объема циркулирующей жидкости емкости сосудистого русла. Патологическая гидремия является следствием нарушения водно-солевого обмена, например, при почечной недостаточности и др .
У здорового человека может развиться кратковременная физиологическая гидремия после приема больших количеств жидкости. Выведение воды и ионов электролитов почками контролируется нервной системой и рядом гормонов. В регуляции водно-солевого обмена участвуют и вырабатываемые в почке физиологически активные вещества - производные витамина D3, ренин, кинины и др.
Содержание натрия в организме регулируется в основном почками под контролем центральной нервной системы через специфические натриорецепторы реагирующие на изменение содержания натрия в жидкостях тела, а также волюморецепторы и осморецепторы, реагирующие на изменение объема циркулирующей жидкости и осмотического давления внеклеточной жидкости соответственно.
Натриевый баланс в организме контролируется и ренин-ангиотензинной системой, альдостероном, натрийуретическими факторами. При уменьшении содержания воды в организме и повышении осмотического давления крови усиливается секреция вазопрессина (антидиуретического гормона), который вызывает увеличение обратного всасывания воды в почечных канальцах.
Увеличение задержки натрия почками вызывает альдостерон, а усиление выведения натрия - натрийуретические гормоны, или натрийуретические факторы. К ним относятся атриопептиды, синтезирующиеся в предсердиях и обладающие диуретическим, натрийуретическим действием, а также некоторые простагландины, уабаинподобное вещество, образующееся в головном мозге, и др.
Основным внутриклеточным кучным осмотически активным катионом и одним из важнейших потенциалобразующих ионов является калий. Мембранный потенциал покоя, т.е. разность потенциалов между клеточным содержимым и внеклеточной средой, сознается благодаря способности клетки активно с затратой энергии поглощать ионы К+ из внешней среды в обмен на ионы Na+ (так называемый К+, Na+-насос) и вследствие более высокой проницаемости клеточной мембраны для ионов К+ чем для ионов Na+.
Из-за высокой проницаемости неточной мембраны для ионов К+ дает небольшие сдвиги в содержании калия в клетках (в норме это величина постоянная) и плазму крови ведут к изменению величины мембранного потенциала и возбудимости нервной и мышечной ткани. На конкурентных взаимодействиях между ионами К+ и Na+, а также К+ и Н+ основано участие калия в поддержании кислотно-щелочного равновесия в организме.
Увеличение содержания белка в клетке сопровождается повышенным потреблением ею ионов К+. Регуляция обмена калия в организме осуществляется центральной нервной системой при участии ряда гормонов. Важную роль в обмене калия играют кортикостероиды, в частности альдостерон, и инсулин.
При дефиците калия в организме страдают клетки, а затем наступает гипокалиемия. При нарушении функции почек может развиваться гиперкалиемия, сопровождаемая тяжелым расстройством функций клеток и кислотно-щелочного состояния. Нередко гиперкалиемия сочетается с гипокальциемией, гипермагниемией и гиперазотемией.
Состояние водно-солевого обмена в значительной степени определяет содержание ионов Cl- во внеклеточной жидкости. Из организма ионы хлора выводятся в основном с мочой. Количество экскретируемого хлорида натрия зависит от режима питания, активной реабсорбции натрия, состояния канальцевого аппарата почек, кислотно-щелочного состояния и др.
Обмен хлоридов тесно связан с обменом воды: уменьшение отеков, рассасывание транссудата, многократная рвота, повышенное потоотделение и др. сопровождаются увеличением выведения ионов хлора из организма. Некоторые диуретики с салуретическим действием угнетают реабсорбцию натрия в почечных канальцах и вызывают значительное увеличение экскреции хлора с мочой.
Многие заболевания сопровождаются потерей хлора. Если его концентрация в сыворотке крови резко снижается (при холере, острой кишечной непроходимости и др.), прогноз заболевания ухудшается. Гиперхлоремию наблюдают при избыточном потреблении поваренной соли, остром гломерулонефрите, нарушении проходимости мочевых путей, хронической недостаточности кровообращения, гипоталамо-гипофизарной недостаточности, длительной гипервентиляции легких и др.
Определение объёма циркулирующей жидкости
При ряде физиологических и патологических состояний часто бывает необходимо определить объем циркулирующей жидкости. С этой целью в кровь вводят специальные вещества (например, краситель синий Эванса или меченый 131 (альбумин).
Зная количество вещества, введенного в кровоток, и определив через некоторое время его концентрацию в крови, рассчитывают объем циркулирующей жидкости. Содержание внеклеточной жидкости определяют с помощью веществ, не проникающих внутрь клеток. Общий объем воды в организме измеряют по распределению «тяжелой» воды D2O, воды, меченой тритием [рН]2О (ТНО), или антипирина.
Вода, в состав которой входит тритий или дейтерий, равномерно смешивается со всей водой, содержащейся в теле. Объем внутриклеточной воды равен разности между общим объемом воды и объемом внеклеточной жидкости.
Клинические аспекты нарушения водно-солевого обмена
Нарушения водно-солевого обмена проявляются накоплением жидкости в организме, появлением отеков или дефицитом жидкости (см. обезвоживание организма), понижением или повышением осмотического давления крови, нарушением электролитного баланса, т.е. уменьшением или увеличением концентрации отдельных ионов (гипокалиемией и гиперкалиемией, гипокальциемией и гиперкальциемией и др.), изменением кислотно-щелочного состояния - Ацидозом или Алкалозом.
Знание патологических состояний, при которых меняется ионный состав плазмы крови или концентрация в ней отдельных ионов, важно для дифференциальной диагностики различных заболеваний.
Дефицит воды и ионов электролитов, в основном ионов Na+, К+ и Cl-, возникает при потере организмом жидкостей, содержащих электролиты. Отрицательный баланс натрия развивается при его выведении, превышающем поступление, в течение длительного времени. Потеря натрия, приводящая к патологии, может быть экстраренальной и ренальной.
Экстраренальная потеря натрия происходит главным образом через желудочно-кишечный тракт при неукротимой рвоте, профузных поносах, кишечной непроходимости, панкреатите, перитоните и через кожу при повышенном потоотделении (при высокой температуре воздуха, лихорадке и др.), ожогах, муковисцидозе, массивной кровопотере.
Большая часть желудочно-кишечных соков почти изотонична плазме крови, поэтому если возмещение жидкости, потерянной через желудочно-кишечный тракт, проводится правильно, изменения осмоляльности внеклеточной жидкости обычно не наблюдаются.
Однако если жидкость, теряемая при рвоте или поносе, возмещается изотоническим раствором глюкозы, развивается гипотоническое состояние и в качестве сопутствующего явления - уменьшение концентрации ионов К+ во внутриклеточной жидкости.
Наиболее часто потеря натрия через кожу происходит при ожогах. Потеря воды в этом случае относительно выше, чем потеря натрия, что приводит к развитию гетеросмоляльности внеклеточной и внутриклеточной жидкостей с последующим уменьшением их объемов.
Ожоги и другие повреждения кожи сопровождаются увеличением проницаемости капилляров, приводящим к потере не только натрия, хлора и воды, но и белков плазмы.
Почки способны экскретировать больше натрия, чем это необходимо для поддержания постоянства водно-солевого обмена, при нарушении механизмов регуляции реабсорбции натрия в почечных канальцах или при угнетении транспорта натрия в клетки почечных канальцев.
Значительная ренальная потеря натрия при здоровых почках может происходить при увеличении диуреза эндогенного или экзогенного происхождения, в т.ч. при недостаточном синтезе минералокортикоидов надпочечниками или введении диуретиков.
При нарушении функции почек (например, при хронической почечной недостаточности) потеря натрия организмом происходит в основном вследствие нарушения его реабсорбции в почечных канальцах. Наиболее важными признаками дефицита натрия являются циркуляторные расстройства, в т. ч. коллапс.
Дефицит воды с относительно небольшой потерей электролитов возникает за счет усиленного потоотделения при перегревании организма или при тяжелой физической работе. Вода теряется при длительной гипервентиляции легких, после приема мочегонных средств, не обладающих салуретическим эффектом.
Относительный избыток электролитов в плазме крови образуется в период водного голодания - при недостаточном обеспечении водой больных, находящихся в бессознательном состоянии и получающих принудительное питание, при нарушении глотания, а у грудных детей - при недостаточном потреблении ими молока и воды.
Относительный или абсолютный избыток электролитов при уменьшении общего объема воды в организме приводит к увеличению концентрации осмотически активных веществ во внеклеточной жидкости и обезвоживанию клеток. Это стимулирует секрецию альдостерона, который тормозит выведение натрия почками и ограничивает выведение воды из организма .
Восстановление количества воды и изотоничности жидкости при патологическом обезвоживании организма достигается питьем больших количеств воды или внутривенным введением изотонического раствора хлорида натрия и глюкозы. Потерю воды и натрия при повышенном потоотделении возмещают питьем подсоленной (0,5% раствор хлорида натрия) воды.
Избыток воды и электролитов проявляется в виде отеков. К основным причинам их возникновения относится избыток натрия во внутрисосудистом и интерстициальном пространствах, чаще при заболеваниях почек, хронической печеночной недостаточности, повышении проницаемости сосудистых стенок. При сердечной недостаточности избыток натрия в организме может превосходить избыток воды. Нарушенный водно-электролитный баланс восстанавливают ограничением натрия в диете и назначением натрийуретических мочегонных средств.
Избыток воды в организме с относительным дефицитом электролитов (так называемое водное отравление, или водная интоксикация, гипоосмолярная гипергидрия) образуется при введении в организм большого количества пресной воды или раствора глюкозы при недостаточном выделении жидкости; избыточное количество воды может поступить в организм также в виде гипоосмотической жидкости при проведении гемодиализа. При водном отравлении развивается гипонатриемия, гипокалиемия, нарастает объем внеклеточной жидкости.
Клинически это проявляется тошнотой и рвотой, усиливающейся после питья пресной воды, причем рвота не приносит облегчения; видимые слизистые оболочки у больных повышенно влажные. Оводнение клеточных структур мозга проявляется сонливостью, головной болью, подергиванием мышц, судорогами.
В тяжелых случаях водного отравления развиваются отек легких, асцит, гидроторакс. Водную интоксикацию можно устранить внутривенным введением гипертонического раствора хлорида натрия и резким ограничением потребления воды.
Дефицит калия является в основном следствием его недостаточного поступления с пищей и потери при рвоте, длительных промываниях желудка, профузных поносах. Потеря калия при заболеваниях желудочно-кишечного тракта (опухоли пищевода и желудка, стеноз привратника, кишечная непроходимость, свищи и т.д.) связана в значительной степени с развивающейся при этих заболеваниях гипохлоремией, при которой резко возрастает общее количество калия, выделяемого с мочой.
Значительные количества калия теряют больные, страдающие повторными кровотечениями любой этиологии. Дефицит калия возникает у больных, продолжительно леченных кортикостероидами, сердечными гликозидами, мочегонными и слабительными средствами. Велики потери калия при операциях на желудке и тонкой кишке.
В послеоперационном периоде гипокалиемию чаще отмечают при вливании изотонического раствора хлорида натрия, т.к. ионы Na+ являются антагонистами ионов К+. Резко увеличивается выход ионов К+ из клеток во внеклеточную жидкость с последующим выведением их через почки при усиленном распаде белков; существенный дефицит калия развивается при болезнях и патологических состояниях, сопровождающихся нарушением трофики тканей и кахексией (обширные ожоги, перитонит, эмпиема, злокачественные опухоли).
Дефицит калия в организме не имеет специфических клинических признаков. Гипокалиемия сопровождается сонливостью, апатией, нарушениями нервной и мышечной возбудимости, снижением мышечной силы и рефлексов, гипотонией поперечно-полосатых и гладких мышц (атонией кишечника, мочевого пузыря и т.д.).
Важно оценить степень снижения содержания калия в тканях и клетках путем определения его количества в материале, полученном при биопсии мышцы, определения концентрации калия в эритроцитах, уровня экскреции его с суточной мочой, т.к. гипокалиемия не отражает всей степени дефицита калия в организме. Гипокалиемия имеет относительно четкие проявления на ЭКГ (снижение интервала Q-Т, удлинение отрезка Q-Т и зубца Т, уплощение зубца Т).
Дефицит калия возмещают введением в рацион продуктов, богатых калием: кураги, чернослива, изюма, абрикосового, персикового и вишневого сока. При недостаточности обогащенной калием диеты калий назначают внутрь в виде хлорида калия, панангина (аспаркама), внутривенных вливаний препаратов калия (при отсутствии анурии или олигурии). При быстрой потере калия его возмещение следует проводить в темпе, близком к темпу выведения ионов К+ из организма.
Основные симптомы передозировки калия: артериальная гипотензия на фоне брадикардии, повышение и заострение зубца Т на ЭКГ, экстрасистолия. В этих случаях прекращают введение препаратов калия и назначают препараты кальция - физиологического антагониста калия, мочегонные средства, жидкость.
Гиперкалиемия развивается при нарушении выделения калия почками (например, при анурии любого генеза), выраженном гиперкортицизме, после адреналэктомии, при травматическом токсикозе, обширных ожогах кожи и других тканей, массивном гемолизе (в т.ч. после массивных переливаний крови), а также при усиленном распаде белков, например при гипоксии, кетоацидотической коме, при сахарном диабете и др.
Клинически гиперкалиемия, особенно при ее быстром развитии, что имеет большое значение, проявляется характерным синдромом, хотя выраженность отдельных признаков зависит от генеза гиперкалиемии и тяжести основного заболевания. Отмечаются сонливость, спутанность сознания, боль в мышцах конечностей, живота, характерна боль в языке. Наблюдают вялые мышечные параличи, в т.ч. парез гладких мышц кишечника, снижение АД, брадикардию, расстройства проводимости и ритма сердца, сердечные тоны приглушены. В фазе диастолы может наступить остановка сердца.
Лечение гиперкалиемии состоит в диете с ограничением продуктов, богатых калием, и внутривенном введении бикарбоната натрия; показано внутривенное введение 20% или 40% раствора глюкозы с одновременным введением инсулина и препаратов кальция. Наиболее эффективен при гиперкалиемии гемодиализ.
Нарушение водно-солевого обмена играет большую роль в патогенезе острой лучевой болезни (Лучевая болезнь). Под влиянием ионизирующего излучения уменьшается содержание ионов Na+ и К+ в ядрах клеток вилочковой железы и селезенки. Характерной реакцией организма на воздействие больших доз ионизирующего излучения является перемещение воды, ионов Na+ и Cl- из тканей в просвет желудка и кишечника.
При острой лучевой болезни значительно повышается выведение калия с мочой, связанное с распадом радиочувствительных тканей. При развитии желудочно-кишечного синдрома происходит «утечка» жидкости и электролитов в просвет кишечника, лишенного в результате действия ионизирующего излучения эпителиального покрова. В лечении этих больных применяется весь комплекс мер, направленных на восстановление водно-электролитного баланса.
Особенности водно-солевого обмена у детей
Отличительной особенностью водно-солевого обмена у детей раннего возраста является большее, чем у взрослых, выделение воды с выдыхаемым воздухом (в виде водяного пара) и через кожу (до половины всего количества воды, введенного в организм ребенка).
Потери воды при дыхании и испарении с поверхности кожи ребенка составляют 1,3 г/кг массы тела в 1 ч (у взрослых - 0,5 г/кг массы тела в 1 ч). Суточная потребность в воде у ребенка первого года жизни равна 100-165 мл/кг, что в 2-3 раза превышает потребность в воде у взрослых. Суточный диурез у ребенка в возрасте 1 мес. составляет 100-350 мл, 6 мес. - 250-500 мл, 1 года - 300-600 мл, 10 лет - 1000-1300 мл.
Потребность в воде у детей разного возраста и подростков
| 14 лет | 46,0 | 2200-2700 | 50-60 |
| 18 лет | 54,0 | 2200-2700 | 40-50 |
| Возраст | Масса тела (кг) | Ежедневная потребность в воде | |
| мл | мл/кг массы тела | ||
| 3 дня | 3,0 | 250-300 | 80-100 |
| 10 дней | 3,2 | 400-500 | 130-150 |
| 6 месяцев | 8,0 | 950-1000 | 130-150 |
| 1 год | 10,05 | 1150-1300 | 120-140 |
| 2 года | 14,0 | 1400-1500 | 115-125 |
| 5 лет | 20,0 | 1800-2000 | 90-100 |
| 10 лет | 30,5 | 2000-2500 | 70-85 |
На первом году жизни ребенка относительная величина его суточного диуреза в 2-3 раза выше, чем у взрослых. У детей раннего возраста отмечают так называемый физиологический гиперальдостеронизм, который является, очевидно, одним из факторов, обусловливающих особенности распределения внутриклеточной и внеклеточной жидкости в детском организме (до 40% всей воды у детей раннего возраста приходится на внеклеточную жидкость, примерно 30% - на внутриклеточную, при общем относительном содержании воды в теле ребенка 65-70%; у взрослых на внеклеточную жидкость приходится 20%, на внутриклеточную - 40-45% при общем относительном содержании воды 60-65%).
Состав электролитов внеклеточной жидкости и плазмы крови у детей и взрослых существенно не различаются, только у новорожденных отмечается несколько более высокое содержание ионов калия в плазме крови и склонность к метаболическому ацидозу.
Моча у новорожденных и детей грудного возраста может быть почти полностью лишена электролитов. У детей до 5 лет выведение калия с мочой обычно превышает экскрецию натрия, примерно к 5 годам величины почечной экскреции натрия и калия уравниваются (около 3 ммоль/кг массы тела). У детей более старшего возраста экскреция натрия превышает выведение калия: 2,3 и 1,8 ммоль/кг массы тела соответственно.
При естественном вскармливании ребенок первого полугодия жизни нужное количество воды и солей получает с молоком матери, однако растущая потребность в минеральных веществах определяет необходимость введения дополнительных количеств жидкости и прикорма уже на 4-5-м месяце жизни.
При лечении интоксикации у грудных детей, когда в организм вводится большое количество жидкости, вероятна опасность развития водного отравления. Лечение водной интоксикации у детей не имеет принципиального отличия от лечения водной интоксикации у взрослых.
Система регуляции водно-солевого обмена у детей более лабильна, чем у взрослых, что может легко привести к его нарушениям и значительным колебаниям осмотического давления внеклеточной жидкости. На ограничение воды для питья или избыточное введение солей дети реагируют так называемой солевой лихорадкой. Гидролабильность тканей у детей обусловливает их склонность к развитию симптомокомплекса обезвоживания организма (эксикоза).
Наиболее тяжелые расстройства водно-солевого обмена у детей возникают при заболеваниях желудочно-кишечного тракта, нейротоксическом синдроме, патологии надпочечников. У детей старшего возраста водно-солевой обмен особенно сильно нарушается при нефропатиях и недостаточности кровообращения.
