Водно-электролитное равновесие.

• Часто возникает путаница в терминах, описывающих состояние водно-электролитного равновесия. Читатель может освежить свои знания сейчас или обращаться к этой главе по мере необходимости.

Вода

• У мужчин вода составляет 60% веса. При весе в 70 кг это соответствует 42 л.

• У женщин сода составляет 50% веса (в тик женщины выше относительное содержание жира).

• У детей младшего возраста относительное количество жира очень невелико, поэтому у них содержание воды превышает 60% веса.

• У пожилых содержание воды меньше 50% веса, так как с возрастом уменьшается масса мышц, содержащих большое количество воды.

• Вода распределена во внутриклеточном и внеклеточном пространствах организма (рис. 1). Внеклеточная жидкость подразделяется на интерстициальную и внутрисосудистую.

Глава 1

25 кг белок, кости

25 л внутриклеточная жидкость

14 л интерстициальная жидкость

3 л плазма

Рис. 1. Жидкостные пространства организма у мужчины весом 70 кг

Внутриклеточное пространство

• В нем содержится внутриклеточная жидкость.

• У мужчины весом 70 кг объем внутриклеточной жидкости составляет 25 л.

• Основным катионом внутриклеточной жидкости является калий. По сравнению с внеклеточной, во внутриклеточной жидкости содержится приблизительно в два раза больше осмотически активных частиц, поэтому и объем внутриклеточного пространства в среднем вдвое больше, чем внеклеточного.

• Когда по обе стороны клеточной мембраны концентрация осмотически активных частиц различается, то генерируются осмотические силы. Между внутри- и внеклеточной жидкостью поддерживается осмотическое равновесие.

• Объем внутриклеточной жидкости зависит от концентрации натрия во внеклеточной жидкости: если она повышается, то вода по осмотическому градиенту выходит из клеток. При снижении концентрации натрия вода, наоборот, поступает в клетки.

• Поскольку калий является преимущественно внутриклеточным катионом, то по его концентрации в сыворотке нельзя достоверно судить об общем содержании калия в организме.

Внеклеточное пространство

• Размер внеклеточного пространства определяется гомеостатической регуляцией тоничности и объема.

• Изменения тоничности, воспринимаемые осморецепторами головного мозга, влияют на механизм жажды и секрецию антидиуретического гормона, что в свою очередь оказывает влияние на потребление жидкости и экскрецию мочи.

• Изменения объема внеклеточной жидкости воспринимаются волюморецепторами, расположенными в крупных венах и правом предсердии.

• Почки также принимают участие в регуляции объема внеклеточной жидкости. Снижение АД приводит к уменьшению почечного перфузионного давления, что вызывает увеличение секреции ренина в юкстагломерулярном аппарате, которое в свою очередь стимулирует высвобождение ангиотензина II и альдостерона (глава 8). Этот каскад событий приводит к задержке натрия и воды.

• Объем внеклеточного пространства зависит от общего содержания (не пугать с концентрацией!) натрия во внеклеточной жидкости. Следовательно, регуляция объема внеклеточного пространства осуществляется в основном путем задержки или экскреции натрия (глава 2). Например, при поступлении избытка натрия, приводящем к увеличению тоничности внеклеточной жидкости, запускается механизм жажды, а почки начинают задерживать воду. Вследствие этого объем внеклеточной жидкости увеличивается, что стимулирует почечную экскрецию натрия (вместе с водой). В результате объем внеклеточной жидкости возвращается к норме.

Клет.мембр эндотелий капилляров

калий осмотическое давление

Натрий Онкотическое давление Гидростатич.давл

Внутрикл.жидк Интерстиц.жидк Плазма

Рис.2 три жидкостных пространства.

Молярность.

Моль вещества — это его молекулярный вес, выраженный в граммах. Молярность раствора — это количество молей вещества, растворенных в одном литре растворителя. Моляльность — это количество молей вещества, растворенных в 1 кг растворителя.

Поток.

Этот термин описывает процесс тока какого-либо вещества из одного места в другое.

Осмос.

Мембрана является полупроницаемой, если она свободно пропускает мелкие молекулы (растворителя — например, воды), но не пропускает более крупные молекулы (растворенных веществ — например, белков). Если по одну сторону мембраны находятся крупные молекулы, то они вытесняют мелкие молекулы, уменьшая их концентрацию со своей стороны мембраны. Концентрация мелких молекул с противоположной стороны мембраны станет выше, и возникнет их поток, направленный по градиенту концентрации — от большей к меньшей. Давление, которое необходимо приложить, чтобы остановить этот поток, называется осмотическим давлением.

Рис. 3. Осмотическое давление. Растворенное вещество занимает некоторое пространство по одну сторону полупроницаемой мембраны, что снижает в этом месте концентрацию растворителя. Растворитель начинает перемещаться через мембрану по градиенту концентрации. Осмотическим называется давление, которое надо приложить, чтобы остановить этот поток (показано на рисунке маленькими стрелками)

Осмоляльность.

Осмоль — это моль вещества, умноженный на количество частиц, которые он образует в растворе. Все молекулы хлорида натрия в "идеальном" растворе должны диссоциировать на два иона (натрий и хлор). Таким образом, один моль этого вещества должен образовывать в растворе 2 мосмоль. Однако in vivo диссоциация молекулы хлорида натрия на две частицы ослабляется неполной ионизацией и ионными взаимодействиями в плазме, которая не является "идеальным" растворителем, В результате из одного моля хлорида натрия образуется лишь 1,86 мосмоль.

Осмоляльность плазмы — это количество частиц вещества, растворенных в 1 кг плазмы.

Разница между осмолярносгью и осмоляльностью Осмолярность раствора — это количество молей вещества, растворенного в одном литре растворителя. Осмоляльность раствора - это количество молей вещества, растворенного в одном килограмме растворителя. Разница между двумя этими показателями не слишком велика, но предпочтитают использовать осмоляльность, поскольку она не зависит от незначительных изменений объема, которые возникают при колебаниях температуры жидкости.

Понятия осмоляльности и осмотического давления совершенно различны. Под осмоляльностью раствора понимают общее количество частиц, растворенных в 1 кг растворителя in vitro. In vivo осмотическое давление зависит от того, для каких именно растворенных веществ биологическая мембрана непроницаема. Например, электролиты плазмы (которые вносят большой вклад в осмоляльность плазмы) сами по себе не влияют на осмотическое давление, поскольку эцдотелиальная мембрана капилляров для них проницаема. Напротив, для белков плазмы сосудистый эндотелий непроницаем. Хотя их вклад в общую осмоляльность плазмы весьма невелик (по сравнению с ионизированными частицами количество белковых молекул очень мало), именно белки определяют осмотическое давление, оказываемое на эндотелиальную мембрану капилляров.

Тоничность.

Тоничность, или эффективная осмоляльность, представляет собой концентрацию осмотически активных веществ, содержащихся только во вне- или внутриклеточной жидкости. Например, основной катион внеклеточной жидкости — натрий, а основные анионы — хлор и бикарбонат. Соответственно, сумма концентраций натрия, хлора и бикарбоната и определяет тоничность внеклеточной жидкости, а также ее объем. Вещества, свободно проникающие через клеточные мембраны (например, мочевина), не создают эффективной осмоляльности; иными словами, изменение их концентрации не вызывает перемещения воды через клеточные мембраны. Глюкоза создает эффективную осмоляльность — до тех пор пока остается в плазме. Внутривенная инфузия изотонического раствора не влияет на осмоляльность внеклеточной жидкости и, следовательно, не приводит к перемещению воды через клеточные мембраны.

Коллоидно-осмотическое давление.

Термином "коллоид" обозначают крупные преобразующие молекулы с молекулярным весом, превышающим 10000 дальтон. Например, коллоидами являются белки плазмы. Если мембрана непроницаема для коллоидов, но проницаема для ионов, то осмотическое давление, развиваемое этими коллоидными молекулами, называется коллоидно-осмотическим давлением (КОД).

Онкотическое давление.

Этот термин часто употребляют как синоним коллоидно-осмотического давления, но между ними существует отчетливая разница, Онкотическое давление — это осмотическое давление, оказываемое на эндотелиальную мембрану капилляров любыми частицами. По большей части Онкотическое давление обусловлено белками плазмы (КОД), но в него вносят свой вклад электролиты, которые удерживаются в плазме отрицательно заряженными белками (эффект Гиббса-Доннана).

Равновесие Гиббса-Доннана.

В двухкамерной системе сумма концентраций диффундирующих ионов в одной камере будет равна сумме концентраций этих ионов в другой, причем в каждой из камер суммы зарядов катионов и анионов будут одинаковы. Если в системе присутствует плохо диффундирующий ион, концентрация которого в камерах неодинакова, то распределение диффундирующих ионов по обе стороны полупроницаемой мембраны будет неравным. В плазме есть такой плохо диффундирующий анион — альбумин с зарядом -17. Этот феномен приводит к увеличению числа диффундирующих катионов (натрия) в плазме (см. рис. 4В).

Рис.4. Представлены эффекты перемещения воды, коллоидно-осмотического давления и эффект Гиббса-Доннана.