Патофизиология водно-солевого обмена
Роль и значение воды в живом организме.
1. Вода – внутренняя среда и структурный компонент всех клеток и тканей.
2. Вода - уникальный растворитель биополимеров.
3. Вода – среда для протекания всех биохимических реакций.
Особенное значение имеет структуированная вода (или структуированность воды): когда ее молекулы собраны в комплексы (как кристаллические решетки у металлов), а не расположены свободно, хаотично.
От степени структуированности воды зависит:
1. Функциональная активность клеток при действии повреждающих факторов.
2. Гидратационная способность тканей (т.е. способность тканей насыщаться и отдавать воду).
Общая вода тела, водные сектора и подсектора.
Общая вода тела: у мужчин ≈ 60% массы, у женщин ≈ 50% массы. Различают:
1) внутриклеточный сектор;
2) внеклеточный сектор.
Внутриклеточный (интрацеллюлярный) водный сектор: ≈ 30-35% массы тела. Внутриклеточная вода представлена в виде 3-х состояний:
вода, связанная с гидрофильными структурами протоплазмы;
вода притяжения на поверхности коллоидных структур;
вода капиллярности – в лакунах протоплазмы. Термин «мобильная вода», т.е. ни с чем не связанная. За счет мобильной воды чаще всего меняется общий объем внутриклеточной воды.
Внеклеточный (экстрацеллюлярный) водный сектор: ≈ 20-24% массы тела. Включает:
1. Вода плазмы крови: ≈ 93% от объема всей крови.
Интерстициальная жидкость: ≈ 15-18% массы тела, омывает клетки. Это жидкость линии «Кровь ↔ Тканевая жидкость ↔ Лимфа». Она выпотевает из сосуда в ткань, а оттуда или обратно всасывается в сосуд, или удаляется с лимфой.
Трансцеллюлярная жидкость: пищеварительные соки, первичная моча, синовиальная жидкость, спинномозговая жидкость, влага камер глаза.
Формы изменений объема общей воды. Всего 3 (три):
Перераспределение воды в пределах организма, т.е. перемещение воды из сектора в сектор.
Обезвоживание и отрицательный водный баланс.
Задержка воды в организме и положительный водный баланс
В норме объем и количество воды в секторах и подсекторах тесно привязано к электролитному составу жидкостей организма. Между количеством воды и количеством электролитов в ней существует двусторонняя, активно работающая связь: постоянство электролитного состава поддерживает постоянство объема воды и наоборот (подробнее в учебнике).
Следовательно, возникает логически обоснованная необходимость в существовании специальных механизмов, регулирующих (контролирующих):
Поступление воды и электролитов в организм.
Выведение воды и электролитов из организма.
Выведение воды и электролитов из организма. Основной механизм выведения воды и электролитов из организма – выведение их с мочой. Причем:
Выведение воды с мочой контролирует антидиуретическая система.
Выведение электролитов с мочой контролирует антинатрийуретическая система.
Эффективные и неэффективные осмоли. Сначала – необходимые сведения о эффективных и неэффективных осмолях. Движение воды «внутрь – вне» клетки происходит через общеклеточную мембрану. Причем:
1. Мембрана свободно проницаема для воды.
2. Мембрана абсолютно непроницаема для большинства растворенных в воде веществ. Следовательно, их концентрация внутри и вне клетки должна быть всегда постоянной, если бы не действие «челночных» механизмов их транспорта через мембрану (например, К-Na АТФаза). Растворенные вещества, для которых мембрана абсолютно непроницаема, называются эффективные осмоли. Эффективные осмоли могут перемещаться через мембрану только с помощью челночных механизмов и поэтому постоянно находятся в клетке. Эффективными осмолями их называют потому, что за счет постоянного нахождения в клетке они поддерживают в ней стабильное осмотическое давление.
3. Мембрана свободно проницаема для некоторых веществ: мочевина, этанол, углекислый газ. Растворенные вещества, для которых мембрана свободно проницаема, называются неэффективные осмоли.
4. Движение воды через клеточную мембрану идет в сторону более высоких концентраций эффективных осмолей.
Антидиуретическая система. Основной эффектор – АДГ.
Синтез АДГ: в супраоптических и паравентрикулярных ядрах гипоталамуса. После синтеза – транспорт в нейтрогипофиз.
Депонирование АДГ: нейрогипофиз.
Активациясинтеза и высвобождения АДГ: чаще всего 2 (двумя) путями:
1. Осмотическая стимуляция окологипоталамической зоны. Этиологические факторы – все ситуации, связанные с увеличенным содержанием в плазме эффективных осмолей.
Гиперконцентрации в плазме эффективных осмолей
↓
Раздражение осморецепторов окологипоталамической зоны
↓
Высвобождение АДГ из нейрогипофиза
2. Непосредственная активация ВНС. Ситуации: болевой синдром, эмоциональное перенапряжение.
Болевой синдром, эмоциональное перенапряжение
↓
Активация ВНС
↓
Влияние на нейрогипофиз
↓
Высвобождение АДГ
↓
Задержка воды
Антинатрийуретическая система. Этиологические факторы – все ситуации, связанные со снижение ОЦК.
Снижение ОЦК
↓
Раздражение волюморецепторов предсердий
↓
Стимуляция синтеза и освобождения альдостерона в надпочечниках
↓
Увеличение реабсорбции натрия в канальцах
↓
Гипернатриемия
↓
Гиперконцентрация эффективных осмолей в плазме
↓
Раздражение осморецепторов окологипоталамической зоны
↓
Высвобождение АДГ из нейрогипофиза
↓
Задержка воды в почках
Поступление воды и электролитов в организм. Регулируется чувством жажды. Центр жажды находится в гипоталамусе. Нейроны его чувствительны к ангиотензину 2 и 3, натрийуретическому пептиду, гиперконцентрациям эффективных осмолей. Две разновидности жажды: 1) гиперосмотическая; 2) гиповолемическая.
1. Гиперосмотическая жажда – раздражение нейронов центра жажды и осморецепторов окологипоталамической зоны в результате увеличения содержания эффективных осмолей во внеклеточной жидкости (в том числе в плазме).
2. Гиповолемическая жажда – при потере жидкости в результате уменьшения ОЦК.
Механизм: раздражение нейронов центра жажды за счет действия на них:
1) натрийуретического пептида – образуется в специальных миоцитах предсердий (обладают инкреторной функцией) в ответ на раздражение волюморецепторов предсердий при снижении ОЦК;
2) ангиотензина 2 и 3 – образуются при активации РААС в ответ на снижение ОЦК и обескровливание коркового слоя почек.
Водная интоксикация и водное истощение.
1. Избыточное поступление воды в организм по сравнению с выделительными возможностями организма – водная интоксикация. Общий объем воды увеличивается.
2. Максимально выраженный дефицит воды может привести к водному истощению с уменьшением объема общей воды тела.
Потери и потребности в воде организма человека в норме и патологии. В норме объем поступившей жидкости должен приблизительно равняться объему выделенной жидкости. Или: соотношение объемов поступившей и выделенной жидкости должно приблизительно равняться единице.
Здоровый взрослый человек при выполнении умеренной физической работы и находясь в средней географической полосе, в условиях привычной ему температуры и влажности потребляет и теряет от 1000 до 3000 мл жидкости в сутки.
Организм выводит жидкость:
1. Через почки с мочой. В норме суточный диурез ≈ 1200-1700 мл. В условиях патологии возможно: а) увеличение до 20-30 литров в сутки; б) уменьшение до 50-100 мл в сутки.
2. При испарении с поверхности альвеол и кожи. Это так называемое неощутимое пропотевание. Здоровый взрослый организм при привычных для него температуре и влажности теряет 800-1000 литров в сутки. В условиях патологии возможно увеличение до 10-14 литров в сутки.
3. Через ЖКТ с калом. В норме незначительное количество – недоле 100-250 мл в сутки. В условиях патологии (поносы) – до 5 литров в сутки.
Водный баланс отрицательный и положительный. Развивается при некоординированных изменениях количества поступившей и выделенной жидкости.