Водно солевой обмен в легких. Водно-солевой баланс организма, нарушение (симптомы), восстановление (препараты)

Нормальное функционирование нашего организма - невероятно сложный комплекс внутренних процессов. Одним из них оказывается поддержание водно-солевого обмена. Когда он в норме, мы не спешим ощутить собственное здоровье, стоит же произойти нарушениям, как в организме происходят сложные и вполне заметные отклонения. Что же такое и почему так важно контролировать его и поддерживать в норме?

Что такое водно-солевой обмен?

Водно-солевым обменом называют сочетающиеся между собой процессы поступления жидкости (воды) и электролитов (солей) в организм, особенности их усваивания организмом, распределения во внутренних органах, тканях, средах, а также процессы их выведения из организма.

О том, что человек на половину и более состоит из воды известно нам из школьных учебников. Интересно, что количество жидкости в организме человека разнится и определяется такими факторами как возраст, масса жира и количество тех же электролитов. Если новорожденный состоит из воды на 77%, то взрослые мужчины - на 61%, а женщины - на 54%. Столь низкое количество воды в женском организме объясняется большим количеством жировых клеток в их строении. К старости количество воды в организме снижается еще ниже указанных показателей.

Общее количество воды в человеческом организме распределяется следующим образом:

• 2/3 от общего числа отводится на внутриклеточную жидкость; связана с калием и фосфатом, являющимися катионом и анионом, соответственно;
• 1/3 от общего числа - это внеклеточная жидкость; меньшая ее часть пребывает в сосудистом русле, а большая (сверх 90%) содержится в сосудистом русле, а также представляет интерстициальную или тканевую жидкость; катионом внеклеточной воды считается натрий, а анионом - хлориды и гидрокарбонаты.

Кроме того, вода в человеческом организме пребывает в свободном состоянии, удерживается коллоидами (вода набухания или связанная вода) или участвует в образовании/распаде молекул белков, жиров и углеводов (конституционная или внутримолекулярная вода). Разные ткани характеризуются различным соотношением свободной, связанной и конституционной воды.

По сравнению с плазмой крови и межклеточной жидкостью тканевая жидкость в клетках отличается более высоким содержанием ионов калия, магния, фосфатов и низкой концентрацией ионов натрия, кальция, хлора и ионов гидрокарбоната. Различие объясняется 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 организмом происходит при участии нескольких физиологических систем. Специальные рецепторы реагируют на изменения концентрации осмотически активных веществ, электролитов, ионов и объема жидкости. Такие сигналы передаются в центральную нервную систему и лишь затем происходят изменения в потреблении или выделении воды и солей.

Выведение воды, ионов и электролитов почками контролируется нервной системой и рядом гормонов. В регуляции водно-солевого обмена участвуют и вырабатываемые в почке физиологически активные вещества - производные витамина D, ренин, кинины и др.

Регуляция обмена калия в организме осуществляется ЦНС при участии ряда гормонов, кортикостероидов, в частности альдостерона и инсулина.

Регуляция обмена хлора зависит от работы почек. Из организма ионы хлора выводятся в основном с мочой. Количество экскретируемого хлорида натрия зависит от режима питания, активности реабсорбции натрия, состояния канальцевого аппарата почек, кислотно-щелочного состояния и др. Обмен хлоридов тесно связан с обменом воды.

Что считается нормой водно-солевого баланса?

Множество физиологических процессов в организме зависит от соотношения в нем количества жидкости и солей. Известно, что на 1 килограмм своего веса человек за сутки должен получать 30 мл воды. Такого её количества будет достаточно, чтобы снабдить организм минеральными веществами, разлиться вместе с ними по сосудам, клеткам, тканям, суставам нашего организма, а также растворить и вымыть наружу продукты жизнедеятельности. В среднем число потребляемой за сутки жидкости редко превышает 2,5 литра, такой объем может образоваться приблизительно следующим образом:

• из пищи - до 1 литра,
• путем питья простой воды - 1,5 литра,
• образование оксидационной воды (вследствие окисления преимущественно жиров) - 0,3-0,4 литра.

Внутренний обмен жидкости определяется балансом между количеством ее поступления и выделения за определенный период времени. Если за сутки организму требуется до 2,5 литров жидкости, то приблизительно то же ее количество из организма и выводится:

• через почки - 1,5 литра,
• путем потоотделения - 0,6 литра,
• выдыхаемая с воздухом - 0,4 литра,
• выделяемая с калом - 0,1 литра.

Регуляция водно-солевого обмена осуществляется комплексом нейроэндокринных реакций, нацеленных на поддержание стабильности объема и осмотического давления внеклеточного сектора и, что особенно важно, плазмы крови. Хоть механизмы коррекции этих параметров и автономны, но оба они чрезвычайно важны.

Вследствие такой регуляции обеспечивается поддержание стабильного уровня концентрации электролитов и ионов в составе внутриклеточной и внеклеточной жидкости. Основные катионы организма - это натрий, калий, кальций и магний; анионы - хлор, гидрокарбонат, фосфат, сульфат. Их нормальное число в плазме крови представлено следующим образом:

• натрий - 130-156 ммоль/л,
• калий - 3,4-5,3 ммоль/л,
• кальций - 2,3-2,75 ммоль/л,
• магний - 0,7-1,2 ммоль/л,
• хлор - 97-108 ммоль/л,
• гидрокарбонаты - 27 ммоль/л,
• сульфаты - 1,0 ммоль/л,
• фосфаты - 1-2 ммоль/л.

Нарушения водно-солевого обмена

Нарушения водно-солевого обмена проявляются:

• накоплением жидкости в организме или ее дефицитом,
• образованием отеков,
• понижением или повышением осмотического давления крови,
• нарушением электролитного баланса,
• уменьшением или увеличением концентрации отдельных ионов,
• изменением кислотно-щелочного состояния (ацидоз или алкалоз).

Водный баланс в организме полностью определяется поступлением и выведением воды из организма. Нарушения водного обмена тесно взаимосвязаны с электролитным балансом и проявляются дегидратацией (обезвоживанием) и гидратацией (увеличением количества воды в организме), крайним выражением которой является отек:

• отек - избыточное содержание жидкости в тканях организма и серозных полостях, в межклеточных пространствах, обычно сопровождающееся и нарушением электролитного баланса в клетках;
• дегидратация , будучи недостатком воды в организме, разделяется на:
  • дегидратацию без эквивалентного количества катионов, тогда ощущается жажда, а вода из клеток поступает в интерстициальное пространство;
  • дегидратацию с потерей натрия, происходит из экстрацеллюлярной жидкости и жажда обычно не ощущается.

Нарушения водного баланса имеют место, и когда уменьшается (гиповолемия) или увеличивается (гиперволемия) объем циркулирующей жидкости. Последнее нередко случается за счет гидремии, повышения содержания воды в крови.

Знание патологических состояний, при которых меняется ионный состав плазмы крови или концентрация в ней отдельных ионов, важно для дифференциальной диагностики различных заболеваний.

Нарушения обмена натрия в организме представлены его недостатком (гипонатриемией), избытком (гипернатриемией) или изменениями в распределении по организму. Последнее в свою очередь может происходить при нормальном или измененном количестве натрия в организме.

Дефицит натрия разделяют на:

• истинный - связан с утратой и натрия, и воды, что имеет место при недостаточном поступлении поваренной соли, обильном потоотделении, при обширных ожогах, полиурии (например, при хронической почечной недостаточности), кишечной непроходимости и других процессах;
• относительный - развивается на фоне избыточного введение водных растворов со скоростью, превышающей выделение воды почками.

Избыток натрия различают аналогичным образом:

• истинный - имеет место при введении больным солевых растворов, повышенном потреблении поваренной соли, задержке выведения натрия почками, избыточной продукции или длительном введении извне минеральных и глюкокортикоидов;
• относительный - наблюдается при обезвоживании и влечет за собой гипергидратацию и развитие отеков.

Нарушения обмена калия, на 98% находящегося во внутриклеточной и на 2% во внеклеточной жидкости, представлены гипо- и гиперкалиемией.

Гипокалиемия наблюдается при избыточной продукции или введении извне альдостерона, глюкокортикоидов, обусловливающих избыточную секрецию калия в почках, при внутривенном введении растворов, недостаточном поступлении калия в организм с пищей. Это же состояние вероятно при рвоте или поносах, поскольку калий выделяется с секретами желудочно-кишечного тракта. На фоне такой патологии развивается дисфункция нервной системы (сонливость и утомляемость, невнятность речи), снижается мышечный тонус, ослабевает моторика пищеварительного тракта, артериальное давление и пульс.

Гиперкалиемия оказывается следствием голодания (когда происходит распад белковых молекул), травм, снижения объема циркулирующей крови (при олиго- или анурии), избыточном введении растворов калия. Сообщает о себе мышечной слабостью и гипотензией, брадикардией вплоть до остановки сердца.

Нарушения в соотношении магния в организме опасны, поскольку минерал активирует множество ферментных процессов, обеспечивает мышечное сокращение и прохождение нервных импульсов по волокнам.

Недостаток магния в организме случается при голодании и снижении абсорбции магния, при свищах, диарее, резекции желудочно-кишечного тракта, когда магний уходит с секретами ЖКТ. Еще одним обстоятельством выступает чрезмерная секреция магния вследствие поступления в организм лактата натрия. В самочувствии это состояние определяется слабостью и апатией, нередко сочетается с дефицитом калия и кальция.

Избыток магния считается проявлением нарушенной его секреции почками, усиленного распада клеток при хронической почечной недостаточности, диабете, гипотиреозе. Проявляется нарушение снижением артериального давления, сонливостью, угнетением дыхательной функции и сухожильных рефлексов.

Нарушение обмена кальция представлены гипер- и гипокальциемией:

• гиперкальциемия - типичное следствие избыточного введения витамина D в организм, вероятно из-за усиленной секреции в кровь соматотропного гормона, гормонов коры надпочечников и щитовидки при болезни Иценко-Кушинга, тиреотоксикозе;
• гипокальциемия отмечается при заболеваниями почек (хроническая почечная недостаточность, нефрит), при ограничении секреции в кровь гормонов паращитовидных желез, уменьшении содержания альбумина в плазме, поносе, дефиците витамина D, рахите и спазмофилии.

Восстановление водно-солевого обмена

Нормализация водно-солевого обмена проводится фармацевтическими препаратами, разработанными для коррекции содержания воды, электролитов и ионов водорода (определяющих КЩС). Эти основные факторы гомеостаза поддерживаются и регулируются взаимосвязанной работой дыхательной, выделительной и эндокринной систем и в свою очередь определяют эту же работу. Любые даже незначительные изменения содержания воды или электролитов могут привести к серьезным, угрожающим жизни последствиям. Применяются:

• - назначается в дополнение к основной терапии при сердечной недостаточности, инфаркте миокарда, нарушениях сердечного ритма (в т.ч. при аритмиях, вызванных передозировкой сердечных гликозидов), гипомагниемии и гипокалиемии; легко всасывается при приеме внутрь, выводится почками, переносит ионы калия и магния, способствует их проникновению во внутриклеточное пространство, где активно включается в процессы метаболизма.
• - назначается при гастрите с повышенной кислотностью, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, метаболическом ацидозе, который случается при инфекциях, интоксикациях, сахарном диабете и в послеоперационном периоде; оправдано назначение при камнеобразовании в почках, при воспалительных заболеваниях верхних дыхательных путей, полости рта; быстро нейтрализует соляную кислоту желудочного сока и оказывает быстрый антацидный эффект, усиливает выделение гастрина с вторичной активацией секреции.
• - показан при больших потерях внеклеточной жидкости или недостаточном ее поступлении (в случае токсической диспепсии, холеры, диареи, неукротимой рвоты, обширных ожогов) при гипохлоремии и гипонатриемии с обезвоживанием, при кишечной непроходимости, интоксикациях; оказывает дезинтоксикационное и регидратирующее, возмещает нехватку натрия при различных патологических состояниях.
• - применяется для стабилизации показателей крови; связывает кальций и ингибирует гемокоагуляцию; увеличивает содержание натрия в организме, повышает щелочные резервы крови.
• (РеоХЕС) - используется при операциях, острых кровопотерях, травмах, ожогах, инфекционных заболеваниях в качестве профилактики гиповолемии и шока; уместен при нарушениях микроциркуляции; способствует доставке и потреблению кислорода органами и тканями, восстановлению капиллярных стенок.

С приближением лета многие женщины, да и мужчины, начинают грезить о том, как они будут сражать всех наповал своими роскошными формами и мышечным рельефом. Но зеркало в конце зимы, увы, беспощадно даёт понять, что для создания сногсшибательной фигуры без серьёзной работы не обойтись! Физическая нагрузка, конечно, один из самых важных элементов в этом деле, но также важно и привести в порядок свой обмен веществ. Поговорим сегодня о соли и воде!

Водно-солевой обмен

Удивительная вода...

Многие ли взрослые помнят то, чему их учили в школе? Если хорошенько порыться в памяти, выяснится, что активных знаний, полученных в эти "годы чудесные", осталось не так уж много. Например, E = mc2 (но кто вспомнит расшифровку?). Или что организм человека на 65% состоит из воды. К сожалению, в школе мы не осознаём, что все эти надоевшие законы, аксиомы, утверждения, которые заучиваешь, даже не пытаясь понять, вполне применимы в жизни.

Ну вот взять хотя бы ту же воду. Если бы дети удосуживались углубляться в изучение анатомии и физиологии человека, в частности, его обменных процессов, то могли бы почерпнуть много полезного даже для этого возраста. Девочкам нелишне было бы узнать, что вода может быть одной из причин прибавки в весе. А мальчикам, наверное, было бы интересно почитать про водное отравление. В общем, раз такая нужная информация не пришла к нам в детстве, будем исправлять ситуацию сейчас.

Начнём, как водится, с основ. Но вряд ли стоит повторять, что благодаря воде на Земле появилась жизнь и что без неё человек не протянет и недели. Эту часть опустим. Перейдём сразу к необходимому объяснению, почему вода настолько важна.

1. H2O – обязательный элемент большинства биохимических реакций.

2. Вода выполняет транспортную функцию, то есть доставляет органам и тканям необходимые вещества и удаляет из организма конечные продукты обмена.

3. Она является своего рода прокладкой, ослабляя трение между органами и тканями.

4. H2O участвует в терморегуляции.

Если говорить более конкретно, то без достаточного количества воды память, да и в принципе мозг, будет давать сбои, иммунная система не сможет выдержать натиска болезнетворных бактерий, а уж про хорошее настроение и вовсе стоит забыть.

Жажда – это не голод

Естественно, чтобы организм нормально функционировал, ему необходимо достаточное количество H2O. Основную часть воды он получает из потребляемой жидкости, а также "вытягивает" её из пищи. Это дежурная информация, которую все знают, но которую стоит дополнить. Дело в том, что человек ежедневно теряет больше воды, чем получает. Происходит это за счёт простой химической реакции: молекулы H2O образуются при окислении белков (на 100 г приходится 41 г воды), жиров (на 100 г – 107 г воды) и углеводов (на 100 г – 55 г воды).

Насчёт ежедневной нормы потребления воды существуют разные данные. В основном, они довольно расплывчаты: от 1,5 до 3 л. Но встречаются и более конкретные цифры. На 1 кг массы тела должно приходиться 40 г H2O. То есть, предположим, взрослому человеку весом в 60 кг следует получать 2,4 л воды в день (в это количество входит и вода, содержащаяся в пище). К сожалению, современные люди, особенно имеющие неограниченный доступ к "благам" цивилизации, часто не могут понять, чего требует от них организм, и принимают чувство жажды за голод.

Поглощая вместо заветной H2O какую-нибудь булочку, мы нарушаем водно-солевой баланс. Это отражается на обмене веществ, от которого напрямую зависит наш вес. Если воды недостаточно, расщепление жиров замедляется, так как печень вынуждена помогать почкам. Приводит это распределение труда к накоплению не красящих фигуру запасов. Итог и совет здесь может быть только один: потребляйте нужное (перебарщивать тоже не стоит) количество воды и похудеете на глазах. Кстати, специалисты рекомендуют предварять каждую трапезу стаканом H2O, а после еды пить только через час. При таком режиме вода улучшает пищеварение, а не препятствует ему.

Обезвоживание

Самой интересной частью практически любой темы являются отклонения от нормы, поэтому пора поговорить о дегидратации и водном отравлении.

Обезвоживание наступает при потере 10% воды, если же организм лишается 20% H2O, приходит смерть. Лёгкая степень дегидратации возможна при перегревании и тяжёлой физической работе. Кроме того, вода усиленно покидает организм при гипервентиляции лёгких и, конечно, в результате действия некоторых мочегонных средств. При недостаточном потреблении H2O в крови повышается концентрация минеральных солей, а это уже приводит к задержке воды в организме. Закономерный результат – нарушенный метаболизм.

О нехватке воды сигнализируют следующие признаки: учащённый пульс, одышка, головокружение; если потери более значительные, нарушаются зрение и слух, возникают проблемы с речью, появляется бред, затем наступают необратимые нарушения ЦНС, сердечной и дыхательной систем. Удивительно, но даже если утолить жажду, может наступить дегидратация. Дело в том, что с потом организм теряет много соли, поэтому для избавления от желания пить требуется меньшее количество H2O, хотя на самом деле её может требоваться намного больше.

И водное отравление

Лёгкая степень дегидратации так или иначе знакома практически всем, но водное отравление – вещь гораздо более экзотичная. Всё же наши тела устроены очень умно. При поступлении в организм излишних количеств воды, почки удаляют её, восстанавливая необходимый баланс. Тем не менее, при определённых условиях возможна и гипергидратация. Проявляется она тошнотой, усиливающейся после питья воды, повышенно влажными слизистыми оболочками. Также больных мучают сонливость, головная боль, подёргивание мышц, судороги, затрудняется работа сердца, наблюдается отложение жира, может даже развиться отёк лёгких. Избавляются от отравления внутривенным введением раствора хлорида натрия (соли) и ограничением потребления воды.

Калий – для избавления от воды

Водно-солевой обмен – процесс не менее важный для нас, чем жировой, белковый или углеводный. От поступления H2O и минералов напрямую зависят наши настроение и здоровье. Но если про воду мы ещё худо-бедно что-то знаем, то о необходимых нам макро- и микроэлементах почти не имеем представления. Итак, познакомимся: макроэлементы – кальций, калий, магний, натрий, фосфор, хлор, сера; микроэлементы – железо, кобальт, цинк, фтор, йод и др.

Больше всего внимания обычно уделяется концентрации калия и натрия. Именно от них зависит водно-солевой баланс. Если натрия в организме больше, H2O задерживается. Если больше калия, вода, наоборот, активно выводится. Кроме этого, К участвует в передаче нервных импульсов, поддерживает кислотно-щелочное равновесие внутренней среды организма, участвует в регуляции деятельности сердца, делает ритм сердечных сокращений более редким, уменьшает возбудимость мышцы сердца. Калий, как правило, в достаточной степени присутствует в пище, поэтому дефицит данного элемента встречается редко. Проявляется нехватка К в сонливости, снижении артериального давления, апатии, нарушении ритма сердечной деятельности. Переизбыток калия также выражается в сонливости и снижении артериального давления, но также присутствуют спутанность сознания, характерны боль в языке, вялые мышечные параличи. Этого элемента много содержится в петрушке, сельдерее, дыне, картофеле, зелёном луке, апельсинах, яблоках, сухофруктах. В сутки взрослому человеку необходимо около 3 г калия.

Натрий – для сохранения H2O

Натрий, как и калий, участвует в передаче нервных импульсов и регуляции кислотно-щелочного равновесия, водно-солевого обмена, но, кроме того, он также повышает активность пищеварительных ферментов. Потребность в данном элементе в условиях умеренного климата составляет 7-8 г поваренной соли в день. Если NaCI съедать больше необходимого, произойдёт задержка воды, которая осложнит деятельность сердечно-сосудистой системы и вызовет повышение артериального давления. Если же натрия меньше нормы, появляются сонливость, тошнота, судороги, обезвоживание, мышечная слабость, сухость во рту и множество других неприятных симптомов.

Магний – для спокойствия

Ещё один очень важный элемент, о котором нельзя не сказать, – магний. Он обладает успокаивающим и сосудорасширяющим действием. При недостатке магния в питании нарушается усвоение пищи, ухудшается аппетит, задерживается рост, в стенках сосудов откладывается кальций. Кроме того, возникают весьма болезненные судороги. Магний содержится в пшённой, овсяной и гречневой крупах, фасоли, сухофруктах, особенно в кураге. Ежедневно человеку нужно около 0,5 г этого элемента.

Ложная жажда

Для завершения лекции лучше всего подходит какой-нибудь занимательный факт. Например, такой: жажда бывает истинной и ложной. Истинная вызывается уменьшением содержания воды в крови. Через рецепторы сосудов сигнал об этом передаётся в гипоталамус, а его возбуждение вызывает желание пить. При ложной жажде подсыхает слизистая полость рта. Такой эффект возникает во время чтения, докладов, лекций; при высокой внешней температуре; стрессовых ситуациях. Физиологической необходимости в употреблении жидкости в подобные моменты нет.

Поддержание одной из сторон гомеостаза - водно-электролитного баланса организма осуществляется с помощью нейроэндокринной регуляции. Высший вегетативный центр жажды располагается в вентромедиальном отделе гипоталамуса. Регуляция выделения воды и электролитов осуществляется преимущественно путем нейрогуморального контроля функции почек. Особую роль в этой системе играют два тесно связанных между собой нейрогормональных механизма - секреция альдостерона и (АДГ). Главным направлением регулирующего действия альдостерона служит его тормозящие влияние на все пути выделения натрия и, прежде всего на канальцы почек (антинатриуремическое действие). АДГ поддерживает баланс жидкости, непосредственно препятствуя выделению воды почками (антидиуретическое действие). Между деятельности альдостеронового и антидиуретического механизмов существует постоянная, тесная взаимосвязь. Потеря жидкостей стимулирует через волюморецепторы секрецию альдостерона, в результате чего происходит задержка натрия и повышение концентрации АДГ. Эффекторным органом обеих систем являются почки.

Степень потери воды и натрия определяют механизмы гуморальной регуляции водно-солевого обмена: антидиуретический гормон гипофиза, вазопрессин и надпочечниковый гормон альдостерон, воздействующие на наиболее важный орган для подтверждения постоянства водно-солевого баланса в организме, какими являются почки. АДГ образуется в супраоптическом и паравентрикулярном ядрах гипоталамуса. По портальной системе гипофиза этот пептид попадает в заднюю долю гипофиза, концентрируется там и выделяется в кровь под влиянием нервных импульсов, поступающих в гипофиз. Мишенью АДГ является стенка дистальных канальцев почек, где он усиливает выработку гиалуронидазы, которая деполимеризует гиалуроновую кислоту, тем самым повышает проницаемость стенок сосудов. Вследствие этого вода из первичной мочи пассивно диффундирует в клетки почек в силу осмотического градиента между гиперосмотической межклеточной жидкостью организма и гипоосмолярной мочой. Почки за сутки пропускают через свои сосуды примерно 1000 л крови. 180 л первичной мочи фильтруется через клубочки почек, но лишь 1% жидкости, профильтрованной почками, превращается в мочу, 6/7 жидкости, составляющей первичную мочу, подвергается обязательной реабсорбции вместе с другими растворенными в ней веществами в проксимальных канальцах. Остальная вода первичной мочи подвергается реабсорбции в дистальных канальцах. В них осуществляется формирование первичной мочи по объему и составу.

Во внеклеточной жидкости осмотическое давление регулируют почки, которые могут выделять мочу с концентрацией хлорида натрия от следовой до 340 ммоль/л. При выделении мочи, бедной хлоридом натрия, осмотическое давление из-за задержки соли будет возрастать, а при быстром выделении соли – падать.

Концентрация мочи контролируется гормонами: вазопрессин (антидиуретический гормон), усиливая обратное всасывание воды, повышает концентрацию соли в моче, альдостерон стимулирует обратное всасывание натрия. Продукция и секреция этих гормонов зависит от осмотического давления и концентрации натрия во внеклеточной жидкости. При снижении концентрации соли в плазме увеличивается продукция альдостерона и задержка натрия возрастает, при повышении – увеличивается продукция вазопрессина, а продукция альдостерона падает. Это увеличивает реабсорбцию воды и потери натрия, способствует уменьшению осмотического давления. Кроме того, рост осмотического давления вызывает жажду, что увеличивает потребление воды. Сигналы для образования вазопрессина и ощущение жажды инициируют осморецепторы гипоталамуса.

Регуляция клеточного объема и концентрации ионов внутри клеток - это энергозависимые процессы, включающие активный транспорт натрия и калия через клеточные мембраны. Источником энергии для систем активного транспорта, как практически при любых энергетических затратах клетки, является обмен АТФ. Ведущий фермент - натрий-калиевая АТФ-аза - дает клеткам возможность перекачивать натрий и калий. Этому ферменту необходим магний, а, кроме того, для максимальной активности требуется одновременное присутствие как натрия, так и калия. Одним из следствий существования различных концентраций калия и других ионов на противоположных сторонах клеточной мембраны является генерация разности электрических потенциалов на мембране.

На обеспечение работы натриевого насоса расходуется до 1/3 общей энергии, запасенной клетками скелетных мышц. При гипоксии или вмешательстве любых ингибиторов в метаболизм клетка набухает. Механизм набухания, заключается в поступление ионов натрия и хлора в клетку; это приводит к возрастанию внутриклеточной осмолярности, что в свою очередь увеличивает содержание воды, ибо она следует за растворенным веществом. Одновременная потеря калия не эквивалентна поступлению натрия, и поэтому итогом будет повышение содержания воды.

Эффективная осмотическая концентрация (тоничность, осмолярность) внеклеточной жидкости изменяется практически параллельно концентрации в ней натрия, который вместе со своими анионами обеспечивает не менее 90% ее осмотической активности. Колебания (даже в патологических условиях) калия и кальция не превышают нескольких миллиэквивалентов на 1л и не отражаются существенно на величине осмотического давления.

Гипоэлектролитемией (гипоосмией, гипоосмолярностью, гипотоничностью) внеклеточной жидкости называют падение осмотической концентрации ниже 300 мосм/л. Это соответствует снижению концентрации натрия ниже 135 ммоль/л. Гиперэлектролитемией (гиперосмолярностью, гипертоничностью) называют превышение осмотической концентрации 330 мосм/л и концентрацией натрия 155 ммоль/л.

Большие колебания объемов жидкости в секторах организма обусловлены сложными биологическими процессами, подчиняющимися физико-химическим законам. При этом большое значение имеет принцип электронейтральности, заключающийся в том, что сумма положительных зарядов во всех водных пространствах равна сумме отрицательных зарядов. Постоянно возникающие изменения концентрации электролитов в водных средах сопровождаются изменением электропотенциалов с последующим восстановлением. При динамическом равновесии образуются стабильные концентрации катионов и анионов по обе стороны биологических мембран. Однако, необходимо отметить, что электролиты - не единственные осмотически активные компоненты жидкой среды организма, поступающие с пищей. Окисление углеводов и жиров обычно приводят к образованию углекислого газа и воды, которые могут просто выделяться легкими. При окислении аминокислот образуется аммиак и мочевина. Превращение аммиака в мочевину обеспечивает организм человека одним из механизмов детоксикации, но при этом летучие соединения, потенциально удаляемые легкими, превращаются в нелетучие, которые должны уже выводиться почками.

Обмен воды и электролитов, питательных веществ, кислорода и двуокиси углерода и других конечных продуктов метаболизма, в основном, происходит за счет диффузии. Капиллярная вода несколько раз в секунду обменивается с интерстициальной тканью водой. Благодаря растворимости в липидах кислород и двуокись углерода свободно диффундируют через все капиллярные мембран; в то же время вода и электролиты, как полагают проходят через мельчайшие поры эндотелиальной мембраны.

7. Принципы классификации и основные виды расстройств водного обмена.

Необходимо отметить, что единой общепринятой классификации нарушений водно-электролитного баланса не существует. Все виды нарушений в зависимости от изменения объема воды принято делить: с увеличением объема внеклеточной жидкости - водный баланс положительный (гипергидратация и отеки); с уменьшением объема внеклеточной жидкости – отрицательный водный баланс (дегидратация). Гамбиргер и соавт. (1952) предложили подразделять каждую из этих форм на экстра- и интерцеллюлярную. Избыток и уменьшение общего количества воды рассматривают всегда в связи с концентрацией натрия во внеклеточной жидкости (осмолярностью ее). В зависимости от изменения осмотической концентрации гипер- и дегидратацию подразделяют на три вида: изоосмолярную, гипоосмолярную и гиперосмолярную.

Избыточное накопление воды в организме (гипергидратация, гипергидрия).

Изотоническая гипергидратация представляет собой увеличение внеклеточного объема жидкости без нарушения осмотического давления. При этом перераспределение жидкости между внутри- и внеклеточным секторами не происходит. Увеличение общего объема воды в теле совершается за счет внеклеточной жидкости. Такое состояние может быть результатом сердечной недостаточности, гипопротеинемии при нефротическом синдроме, когда объем циркулирующей крови остается постоянным за счет перемещения жидкой части в интерстициальный сегмент (появляются пальпируемые отеки конечностей, может развиться отек легких). Последнее может явиться тяжелым осложнением, связанным с парентеральным введением жидкости в терапевтических целях, вливание больших количеств физиологического или Рингеровского раствора в эксперименте или больным в послеоперационном периоде.

Гипоосмолярная гипергидратация , или водное отравление обусловлено избыточным накопление воды без соответствующей задержки электролитов, нарушением выведения жидкости из-за почечной недостаточности или неадекватной секреции антидиуретического гормона. В эксперименте это нарушение можно воспроизвести путем перитонеального диализа гипоосмотического раствора. Водное отравление у животных легко развивается также при нагрузке водой после введения АДГ или удалении надпочечников. У здоровых животных водная интоксикация наступала через 4-6 часов после приема внутрь воды по 50 мл/кг через каждые 30 минут. Возникают рвота, тремор, клонические и тонические судороги. Концентрация электролитов, белков и гемоглобина в крови при этом резко снижается, объем плазмы возрастает, реакция крови не изменяется. Продолжение инфузии может привести к развитию коматозного состояния и к гибели животных.

При водном отравлении падает осмотическая концентрация внеклеточной жидкости благодаря ее разведению избытком воды, возникает гипонатриемия. Осмотический градиент между «интерстицием» и клетками обуславливает передвижение части межклеточной воды в клетки и набухание их. Объем клеточной воды может повышаться на 15%.

В клинической практике с явлениями водной интоксикации встречаются в тех случаях, когда поступление воды превосходит способность почек к ее выделению. После введения больному 5 и более литров воды в день наступают головные боли, апатия, тошнота и судороги в икрах. Отравление водой может возникать при избыточном ее потреблении, когда имеет место повышенная продукция АДГ и олигоурия. После травм, при больших хирургических операциях, потери крови, введения анестетиков, особенно морфина, обычно не менее 1-2 суток длится олигоурия. Водное отравление может возникать в результате внутривенного вливания больших количеств изотонического раствора глюкозы, которая быстро потребляется клетками, причем концентрация введенной жидкости падает. Опасно также введение больших количеств воды при ограничении функции почек, которая бывает при шоке, почечных заболеваниях с анурией и олигоурией, лечении препаратами АДГ несахарного диабета. Опасность водной интоксикации возникает при избыточном введении воды без солей во время лечения токсикоза, в связи с поносом грудных детей. Избыточное обводнение иногда бывает при часто повторяемых клизмах.

Терапевтические воздействия при состояниях гипоосмолярной гипергидрии должны быть направлены на устранения избытка воды и на восстановление осмотической концентрации внеклеточной жидкости. Если избыток был связан с чрезмерно большим введением воды больному с явлениями анурии, быстрый терапевтический эффект дает применение искусственной почки. Восстановление нормального уровня осмотического давления путем введения соли допустимо лишь при снижении общего количества соли в организме и при явных признаках водного отравления.

Гиперосомлярная гипергидратация проявляется увеличением объема жидкости во внеклеточном пространстве с одновременным ростом осмотического давления за счет гипернатриемии. Механизм развития нарушений таков: задержка натрия не сопровождается задержкой воды в адекватном объеме, внеклеточная жидкость оказывается гипертонической, и вода из клеток движется во внеклеточные пространства до момента осмотического равновесия. Причины нарушения многообразны: синдром Кушинга или Кона, питье морской воды, черепно-мозговая травма. Если состояние гиперосмолярной гипергидратации сохраняется долго, может наступить гибель клеток центральной нервной системы.

Обезвоживания клеток в условиях эксперимента наступает при введении гипертонических растворов электролитов в объемах, превышающих возможность достаточно быстрого выделения их почками. У человека подобное расстройство наступает при вынужденном питье морской воды. Происходит передвижение воды из клеток во внеклеточное пространство, ощущаемое как тяжелое чувство жажды. В некоторых случаях, гиперосмолярная гипергидрия сопровождает развитие отеков.

Уменьшение общего объема воды (обезвоживание, гипогидрия, дегидратация, эксикоз) происходит также с понижением или с повышением осмотической концентрации внеклеточной жидкости. Опасность обезвоживания состоит в угрозе сгущения крови. Серьезные симптомы дегидратации возникают после потери около одной трети внеклеточной воды.

Гипоосмолярная дегидратация развивается в тех случаях, когда организм теряет много жидкости, содержащей электролиты, а возмещение потери происходит меньшим объемом воды без введения соли. Такое состояние бывает при повторной рвоте, поносе, усиленном потоотделении, гипоальдостеронизме, полиурии (несахарный и сахарный диабет), если потеря воды (гипотонических растворов) частично пополняется питьем без соли. Из гипоосмотического внеклеточного пространства часть жидкости устремляется в клетки. Таким образом, эксикоз, развивающийся вследствие солевой недостаточности, сопровождается внутриклеточным отеком. Чувство жажды при этом отсутствует. Потеря воды кровью сопровождается нарастанием гематокрита, повышением концентрации гемоглобина и белков. Обеднение крови водой и связанное с этим уменьшение объема плазмы и повышение вязкости существенно нарушает кровообращение и, иногда, служит причиной коллапса и смерти. Уменьшение минутного объема ведет также к почечной недостаточности. Объем фильтрации резко падает и развивается олигоурия. Моча бывает практически лишена хлористого натрия, чему способствует усиление секреции альдостерона благодаря возбуждению объемных рецепторов. Нарастает содержание остаточного азота в крови. Могут наблюдаться внешние признаки обезвоживания - снижение тургора и сморщивание кожи. Нередко бывают головные боли, отсутствие аппетита. У детей при обезвоживании быстро появляется апатия, вялость, мышечная слабость.

Замещать дефицит воды и электролитов при гипоосмолярной гидратации рекомендуется путем введения изоосмотической или гипоосмотической жидкости, содержащей разные электролиты. При невозможности достаточного приема воды внутрь неизбежные потери воды через кожу, легкие и почки следует возмещать внутривенным вливанием 0,9% раствора хлористого натрия. При уже возникшем дефиците увеличивают вводимый объем, не превышая 3 л в сутки. Гипертонический раствор соли следует вводить лишь в исключительных случаях, когда возникают неблагоприятные последствия снижения концентрации электролитов крови, если почки не удерживают натрий и его много теряется другими путями, иначе введение избытка натрия может усилить обезвоживание. Для предупреждения гиперхлоремического ацидоза при понижении выделительной функции почек рационально вводить вместо хлористого натрия молочнокислую соль.

Гиперосмолярная дегидратация развивается в результате потери воды, превышающей ее поступление и эндогенное образование без потерь натрия. Потеря воды при этой форме происходит с небольшой потерей электролитов. Это может иметь место при усиленном потоотделении, гипервентиляции, поносе, полиурии, если утраченная жидкость не компенсируется питьем. Большая потеря воды с мочой бывает при так называемом осмотическом (или разводящем) диурезе, когда через почки выделяется много глюкозы, мочевины или других азотистых веществ, повышающих концентрацию первичной мочи и затрудняющих реабсорбцию воды. Потеря воды в таких случаях превосходит потерю натрия. Ограниченное введение воды у больных с нарушениями глотания, а также при подавлении чувства жажды в случаях мозговых заболеваний, в коматозном состоянии, у стариков, у недоношенных новорожденных, грудных детей с повреждениями мозга и др. У новорожденных первого дня жизни иногда бывает гиперосмолярный эксикоз из-за малого потребления молока («лихорадка от жажды»). Гиперосмолярное обезвоживание значительно легче возникает у грудных детей, чем у взрослых. В грудном возрасте большие количества воды почти без электролитов могут теряться через легкие при лихорадке, умеренном ацидозе и других случаях гипервентиляции. У грудных детей несоответствие между балансом воды и электролитов может возникать также в результате недостаточно развитой концентрационной способности почек. Задержка электролитов значительно легче наступает в организме ребенка, особенно при передозировке гипертонического или изотонического раствора. У грудных детей минимальное, обязательное выделение воды (через почки, легкие и кожу) на единицу поверхности примерно в два раза выше, чем у взрослых.

Преобладание потери воды над выделением электролитов приводит к увеличению осмотической концентрации внеклеточной жидкости и передвижению воды из клеток в экстрацеллюлярное пространство. Таким образом, замедляется сгущение крови. Уменьшение объема внеклеточного пространства стимулирует секрецию альдостерона. Этим поддерживается гиперосмолярность внутренней среды и восстановление объема жидкости благодаря усилению продукции АДГ, который ограничивает потерю воды через почки. Гиперосмолярность внеклеточной жидкости снижает также выделение воды экстраренальными путями. Неблагоприятное действие гиперосмолярности связано с обезвоживанием клеток, которое вызывает мучительное чувство жажды, усиление распада белка, повышение температуры. Потеря нервными клетками ведет к нарушениям со стороны психики (помрачнение сознания), расстройствам дыхания. Обезвоживание гиперосмолярного типа сопровождается также снижением массы тела, сухостью кожи и слизистых оболочек, олигурией, признаками сгущения крови, повышением осмотической концентрации крови. Угнетение механизма жажды и развития умеренной внеклеточной гиперосмолярности в эксперименте достигали уколом в супрооптические ядра гипоталамуса у кошек и вентромедиальные ядра у крыс. Восстановление дефицита воды и изотоничности жидкости организма человека достигается главным образом введением гипотонического раствора глюкозы, содержащим основные электролиты.

Изотоническая дегидратация может наблюдаться при аномально увеличенном выведении натрия, чаще всего – с секретом желез желудочно-кишечного тракта (изоосмолярные секреты, суточный объем которых составляет до 65% к объему всей внеклеточной жидкости). Потеря этих изотонических жидкостей не ведет к изменению внутриклеточного объема (все потери – за счет внеклеточного). Их причины – повторная рвота, поносы, потеря через фистулу, формирование больших транссудатов (асцит, плевральный выпот), крово- и плазмопотери при ожогах, перитонитах, панкреатитах.

Организм человека – невероятно сложная система, в которой слаженно и взаимосвязано функционируют все органы и происходят процессы жизнедеятельности. Пока нет нарушений, не ощутимы и отклонения. Но как только в организм перестают поступать необходимые вещества, незамедлительно проявляются различные симптомы. Одно из важнейших условий нормальной работы всех систем органов – поступление воды и солей. Их оптимальное соотношение обеспечивает водно-солевой обмен в организме человека.

Сколько нужно пить воды в день?

В человеческом организме соотношение жидкости варьируется в зависимости от возраста, пола, а также массовой доли жира в теле. К примеру, новорожденные детки на 77% состоят из воды, в организме взрослого мужчины – 61% жидкости, а у женщин – 54%.

Здесь все дело в физиологических особенностях женского организма, а именно в большем количестве жировых клеток. После 60 лет показатели содержания воды уменьшаются.
Вся содержащаяся вода распределяется определенным образом. 1/3 часть всего объема составляет внеклеточная жидкость, а две трети – внутриклеточная. Для ее удержания в организме присутствуют коллоиды и вода может находиться в свободном состоянии или принимать участие в процессах распада и образования белков, углеводов и жиров. В целом, в разных тканях содержится различное количество воды. Если водно-солевой баланс поддерживается правильно и бесперебойно, то, соответственно, сохраняется концентрация и объем жидкостей в различных частях тела и системах органов.

Если в организме происходит изменение в концентрации жидкости, электролитов, ионов и осмотически активных веществ, центральная нервная система получает соответствующий сигнал посредством специальных рецепторов. Поэтому и происходит увеличение либо уменьшение потребляемого и выделяемого количества воды и электролитов.

Как поддерживать водно-солевой баланс в организме человека?

В процессах регуляции участвуют различные физиологические системы. К примеру, за концентрацию натрия отвечают почки, контролируемые центральной нервной системой. Рецепторы, которые называются осморецепторы и волюморецепторы, чувствительны к объему всей циркулирующей жидкости и внеклеточному ее давлению.

Для регуляции содержания и обмена калия требуются гормоны, поэтому нарушения водно-солевого баланса в некоторых случаях возникают как следствие нарушения гормонального баланса. Калиевый обмен регулируется альдостероном и инсулином.

Обмен хлора – это процесс, в регуляции которого участвуют почки. Выводится из организма он преимущественно с мочой, а выводимое количество определяется режимом и рационом питания и потреблением жидкости.

Нормы водно-солевого баланса

Специалисты настойчиво утверждают, что на каждый килограмм веса своего тела взрослый человек должен потреблять 30 мл жидкости. Этого достаточно, чтобы насытить все сосуды, капилляры, клетки, ткани, суставы. Кроме того, именно такой объем позволяет вымывать и растворять продукты, оставшиеся в организме в результате процессов жизнедеятельности.

В целом, с пищей нам попадает около 1 литра воды, при обычном питье – примерно полтора литра в сутки. Итого 2,5 литра. Поддержания водно-солевого баланса обеспечивается за счет такого же количества выведенной жидкости. А именно: 1,5 литра выводится почками, около 0,5 литра в качестве пота, чуть более 0,4 литра при выдохе и примерно 0,1 литра с каловыми массами.

Соответственно, чтобы поддержать водно-солевой баланс, прежде всего, необходимо уделить внимание сбалансированному и разнообразному питанию, а также потреблению достаточного количества воды ежедневно. Важно, чтобы вода была чистой, минеральной, желательно без газа. Важнейшим источником, из которого можно получить минеральные соли, являются свежие овощи и фрукты, ягоды.

Лекарственные травы и сборы для поддержания водно-солевого баланса

При нарушениях, связанных с проблемами в работе почек и мочеполовой системы, знахари рекомендуют использовать народные рецепты:

Цветки бузины черной (20 граммов) нужно залить стаканом кипятка, поставить на огонь и кипятить 10-15 минут. Затем два часа настоять, процедить и можно принимать: по 80 мл дважды в день перед едой;

Собрать траву чистотела, взять одну столовую ложку сырья и добавить стакан кипящей воды. Настоять в течение четырех часов, осторожно процедить и принимать по 50 мл натощак трижды в течение дня;

Для этого рецепта потребуется не одно растение: первоцвет лекарственный, березовые листья и корень солодки. Все соединить в одинаковых количествах, измельчить и перемешать, добавить стакан кипятка оставить настаиваться 4-5 часов. Полученный настой выпивать по 150 мл до еды. Но очень важно каждый раз принимать свежий напиток, только приготовленный;

На 25 граммов цветочков календулы взять 0,5 литра кипятка. Дать настояться 1,5 часа. Выпить за два приема перед приемом завтрака и ужина. Повторить процедуру три дня подряд;

Отличный рецепт для нормализации обменных процессов: смешать 80 граммов земляничных листьев с 30 граммами измельченных грецких орехов. Взять одну столовую ложку сухой смеси и всыпать в 250 мл кипятка. Довести до кипения, сразу снять с плиты и настоять 5 часов. Полученный настой принимать по половине стакана трижды в течение дня. Продлить процедуру не менее 10 дней. Для поддержания ВСБ повторять можно не более 8 раз за год.

Приведенные рецепты оказывают очень мягкое воздействие на организм. Они содержат большое количество минералов, поэтому их можно использовать для поддержания водно-солевого баланса.

Организм человека выделяет в сутки 2,6 л Н 2 О за счёт испаре­ния через кожу, с мочой, калом, выдыхаемым воздухом. Между тремя основными бассейнами Н 2 О в организме существует непрерывный интен­сивный обмен. Например, перемещение жидкости (путём диффузии) через стенки капилляров в теле человека составляет около 1500 л в 1 мин. В растительных организмах обмен воды идёт интенсивнее, чем в организмах животных и человека. Например, в течение вегетационного периода одно растение кукурузы или подсолнечника испаряет до 200 кг Н 2 О. Вода непрерывно доставляется к тканям и отводится от них, прони­кает в клетки и обратно из них через поры клеточных мембран диамет­ром 3-4 Å. Время полуобмена воды вклетках ряда тканей составляет 30-90 с, т.е. гораздо больше, чем для органических молекул или ионов.

Основными параметрами жидкой среды организма являются ос­мотическое давление (Р), рН и объём внеклеточной жидкости. Осмотиче­ское давление и рН внеклеточной жидкости и плазмы крови одинаковы, они также одинаковы для различных органов. С другой стороны, рН мо­жет быть различным внутри клеток различных типов и даже в различных субклеточных структурах, что объясняется особенностями метаболизма в различных органах и органоидах. Однако значение рН, характерное для данного типа клеток, постоянно; снижение или повышение его приводит к нарушению функций клеток.

Поддержание постоянства внутриклеточной среды обеспечива­ется постоянством осмотического давления, рН и объёма внеклеточной жидкости. В свою очередь, постоянство параметров внеклеточной жид­кости определяется действием почек и системы гормонов, регулирующих их функцию.

Регуляция осмотического давления и объёма внеклеточной жидкости

Осмотическое давление внеклеточной жидкости зависит от соли NaCl, которая в этой жидкости в наибольшей концентрации. Поэтому ос­новной механизм регуляции осмотического давления связан с изменени­ем скорости выделения почками либо Н 2 О, либо NaCl, вследствие чего меняется концентрация. NaCl в жидкостях тканей, а значит и осмотиче­ское давление. Регуляция объёма внеклеточной жидкости осуществляет­ся за счёт одновременного изменения скорости выделения и Н 2 Ои NaCl. Катионы Na + вызывают накопление воды в клетках и тканях, а катионы К + и Са +2 оказывают противоположное действие. Выделение воды и NaCl почками регулируется антидиуретическими гормонами - вазопрессином и альдостероном.

Вазопрессин, образуемый задней долей гипофиза в ответ на по­вышение осмотического давления внеклеточной жидкости, увеличивает скорость обратного всасывания воды из первичной мочи в почечных ка­нальцах. Тем самым уменьшается диурез, моча становится более концен­трированной. Вазопрессин, сохраняя необходимый объём жидкости в организме, не влияет на количество NaCl. Осмотическое давление вне­клеточной жидкости при этом уменьшается и устраняется стимул, кото­рый вызвал выделение вазопрессина.

Альдостерон, вырабатываемый в коре надпочечников при сни­жении концентрации NaCl в крови, увеличивает скорость реабсорбции ионов Na + (NaCl) в канальцах нефронов почек. В результате действия альдостерона NaCl задерживается в организме и устраняется стимул, вызвавший секрецию альдостерона. Избыточная секреция альдостерона и соответственно повышение концентрации NaCl приводит к повышению осмотического давления внеклеточной жидкости. В ответ на это усилива­ется секреция вазопрессина, который задерживает в организме воду. В результате накапливаются и NaCl, и Н 2 О: объём внеклеточной жидкости увеличивается при сохранении нормального осмотического давления. При увеличении объема внеклеточной жидкости повышается кровяное давление, эту форму гипертонии называют почечной.

Значительное уменьшение объёма внеклеточной жидкости мо­жет стать причиной нарушения кровоснабжения тканей. При этом нару­шаются функции всех органов, прежде всего головного мозга: возникает состояние шока.

Альдостерон и вазопрессин регулируют водно-солевой обмен на уровне органа - почек. Однако само соотношение в организме этих гор­монов регулируется центральной нервной системой (см. главу 16).

Регуляция рН

Регуляция рН обеспечивается избирательным выделением ки­слот или щелочей с мочой; рН мочи поэтому может изменяться в преде­лах 4,6-8,0.

Значение рН внеклеточной жидкости в норме равно 7,36-7,44. Пределы отклонения рН от нормы, совместимые с жизнью, до.7,0 при ацидозе, и до 7,8 при алкалозе.

Постоянство рН поддерживается буферными системами внекле­точной жидкости, изменением лёгочной вентиляции и скоростью выделе­ния кислот через почки. Главным буфером внеклеточной жидкости слу­жит система:

(НСОз)¯ + Н + ↔ Н 2 СО 3 ↔ H 2 O + СО 2 .

Значение рН определяется отношением [НСО 3 ¯] / . При рН 7,4 оно равно 20:1; уменьшение этого отношения приводит к снижению рН (аци­доз), увеличение - к повышению (алкалоз). Значение отношения [НСО 3 ¯] / зависит от изменения как [НСО 3 ¯], так и . Концентрация СО 2 зависит от скорости удаления его через лёгкие, поэтому при нарушениях дыхательной функции могут возникать дыхательный ацидоз или алкалоз. Концентрация ионов (НСОз)¯ меняется главным образом в результате метаболических нарушений, например, уменьшается при повышении концентрации кетонов (метаболический ацидоз).

Почки участвуют в регуляции кислотно-щелочного равновесия, изменяя выделение ионов водорода Н + . Они выделяются либо в составе недиссоциированных кислот, либо в составе NH 4 + . Кроме того клетки почек могут поставлять в кровь дополнительные количества иона (НСОз)¯, образующегося в результате- окисления метаболитов:

метаболиты + О 2 → СО 2

СО 2 + Н 2 О ↔» H 2 CO 3 ↔ (HCO 3)¯ +Н + .

Ионы Н + выводятся из клеток в канальцы нефрона и выделяются с мо­чой, а ионы (НС0 3)¯ из почечных клеток в форме NaHCO 3 переходят в кровь, понижая её кислотность (компенсация ацидоза).

Гормоны непосредственно не участвуют в регуляции рН внекле­точной жидкости, однако при ряде заболеваний эндокринной системы возникают нарушения кислотно-щелочного равновесия, например, аци­доз при диабете.

Минеральный обмен

Минеральные вещества

Минеральные (неорганические) вещества находятся в клетках в виде ионов. В клетках и внеклеточных жидкостях организма человека основными катионами являются Na + , К + , Са 2+ , Mg 2+ , среди анионов пре­обладают РО 3 ¯, CI¯, SJ 4 2- , HCO 3 ¯. Суммарный положительный заряд ка­тионов равен суммарному отрицательному анионов, хотя и допускаются некоторые колебания в ту или иную сторону. Для достижения электро­нейтральности организму не хватает неорганических анионов. Это ком­пенсируется анионами органических кислот и кислых белков. Вне клетки для этого требуется ~12% органических анионов, а внутри клетки ~27%. Концентрации главных катионов и анионов в межклеточной жид­кости и плазме крови почти не отличаются. Основным катионом во вне клеточной среде является ион Na + (свыше 90% от общей концентрации всех катионов), а из анионов - CI¯, и НСО 3 ¯ (соответственно около 70 и 18%). Внутри клетки преобладают катионы К + (75%) и анионы РО 3 ¯(50%). В табл.18 приведены основные элементы, встречающиеся в организме человека, и указаны их содержание и биологическая роль.

Таблица18. Содержание и биологическая роль некоторых микроэлементов в организме человека

Эле­мент	Критические ткани с пре­имуществен­ный накопле­нием элемента	Биологическая роль	Общее содержание элемента
в цельной крови, г/100 мл	мас. доля в сухом веществе
Бор 5 В	Щитовидная железа, костный мозг	Участвует в углеводном обмене, усиливает действие инсулина, уменьшает действие витаминов В 2 и В 12 , а также кишечной амилазы и протеина, тормозит окисление адреналина	1·10 -6 4·10 -5	n·10 -4 n·10 -5
Фтор 9 Р	Костная ткань, зубы	Участвует в формировании скеле­та, повышает устойчивость зубов к кариесу, стимулирует кроветворе­ние и иммунитет	1·10 -5 4,5·10 -5	n·10 -3 n·10 -5
Алю­ми­ний 13 А1	Печень, головной мозг, кости	Способствует развитию и регене­рации эпителиальной, соедини­тельной и костной ткани; активи­рует ферменты; влияет на актив­ность пищеварительных желез; препятствует лро-никновению ионов металла внутрь протоплазмы	1·10 -6 4·10 -5	n·10 -4 n·10 -5
Кремний 14 Si	Соединительная ткань, поджелудочная железа, почки, моз­жечок, воло­сы	Влияет на функции поджелудочной железы и на эластич­ность кожи, ускоряет процесс образования рубцов	1,6·10 -2	n·10 -2 n·10 -4
Ва­на­дий 23 V	Мало изуче­ны (кровь?)	Участвуют в окислительно-восстановительных процессах, оказывает влияние на процессы дыхания и кроветворения	-	n·10 -4 n·10 -5
Хром 24 Cr	Волосы, ногти	Входит в активный центр фермента трипсина; активирует окислитель­ные процессы	35·10 -6 1,2·10 -5	n·10 -4 n·10 -6

Мар­га­нец 25 Мn	Кости, пе­чень, щито­видная железа, гипофиз	Участвует в формировании скелета в иммунных реакциях, в кроветво­рении и тканевом дыхании; влияет на активность многих витаминов, ферментов и гормонов	до 2,5·10 -5	n·10 -4 n·10 -5
Железо 26 Fe	Эритроциты, селезенка, печень	Входит в состав гемоглобина, уча­ствует в кроветворении, дыхании и окислительно-восгановительных реакциях; недостаток Fe приводит к анемии	4·10 -3	n·10 -1 n·10 -2
Ко­бальт 27 Со	Печень, кровь, селе­зенка, щито­видная железа, костная ткань, яич­ники, гипо­физ	Участвует в синтезе ряда фермен­тов (глициндипептидазы, холинэстеразы, ацилазы), гормона щито­видной железы, витамина В 12 , гемоглобина и др.; стимулирует кроветворение, деятельность щи­товидной железы, регулирует углеводный обмен	3,9 ·10 -7 1,48·10 -6 (плазма)	n·10 -5 n·10 -6
Ни­кель 28 Ni	Поджелу­дочная железа печень, гипофиз, кожа, рого­вица глаза	Активирует фермент ангидразу, влияет на окислительные процессы и углеводный обмен; входит в состав инсулина	-	n·10 -5 n·10 -2
Медь 29 Си	Печень, кости, го­ловной мозг	Входит в состав многих тканевых белков и ферментов (лактазы, тирозиназы, оксидазы и др.); по­вышает активность некоторых гормонов; участвует в кроветворе­нии, ферментном окислении, тка­невом дыхании, иммунных процес­сах, пигментации	6,9 ·10 -5 1,17·10 -4	n·10 -3 n·10 -4
Цинк 30 Zn	Печень, предстательная же леза, сетчатка	Входит в состав ряда тканевых белков и ферментов, активирует гормоны гипофиза, поджелудочной железы и половые; участвует в кроветворении и деятельности желез внутренней секреции, со­действует удалению из организма СО 2: при дефиците Zn - отстава­ние роста, выпадение волос, угне­тение половых функций	5 ·10 -4 1,275·10 -4	n·10 -2 n·10 -3

Мышьяк 33 Аs	Печень, селезенка, почка, эрит­роциты	Связан с гемоглобином эритроци­тов, в дозах до 0,5 мг улучшает кроветворение, усвоение азота и фосфора, ограничивает распад белков; в значительных дозах ядовит	8 ·10 -4	n·10 -4 n·10 -6
Се­лен 34 Se	Печень, почки, селе­зенка, серд­це, роговые образова­ния, кровь	Вступает во взаимодействие с белками крови - альбумином, гемо­глобином и глобулинами, а также с инсулином; повышает активность кофермента Q (убихинона); снижа­ет адреналиновую гипергликемию; в повышенных дозах ядовит	-	n·10 -5 n·10 -7
Бром 35 Br	Головной мозг, щито­видная железа, гипофиз, яичники, почки	Участвует в регуляции деятельно­сти нервной системы, коры надпо­чечников и половых желез; угнета­ет деятельность щитовидной желе­зы	2 ·10 -4 1,5·10 -2	n·10 -3 n·10 -4
Стронций 38 Sr	Костная ткань	Участвует в образовании костной ткани, усиливает активность фер­мента фосфатазы	-	n·10 -3 n·10 -3
Мо­либ­ден 42 Мо	Печень, почки, над­почечники, белое веще­ство мозга, пигментная оболочка глаза	Входит в состав тканевых белков и некоторых ферментов (ксантин-оксидазы, альдегид-оксидазы и др.); ускоряет рост, избыток Мо приво­дит к молибденовой подагре	-	n·10 -4 n·10 -6
Кад­мий 48 Cd	Печень, почки	Входит в состав инсулина и неко­торых ферментов, активирует аргиназу и амилазу, но тормозит действие редуктазы; влияет на работу печени	Следы	n·10 -3
Оло­во 48 Sn	Костная ткань, пе­чень, легкие	Обязательная составная часть костей (0,08%); печени (0,006%) и легких (0,045%), биологические функции олова не вполне ясны	1 ·10 -5 5·10 -5	n·10 -3 n·10 -5

Для всех живых организмов характерна разница (градиент) кон­центраций основных неорганических ионов между внутриклеточной и внеклеточной жидкостями, которые разделены клеточной мембраной. Мембрана обладает избирательной проницаемостью по отношению к отдельным ионам и вообще непроницаема для крупных макромолекул, таких как, например, белки.