Нарушения обмена электролитов

Минеральным обменом называют динамику химических элементов, на­ходящихся в организме преимущественно в форме неорганических соедине­ний. К ним следует отнести натрий, калий, магний, кальций, которые пред­ставлены преимущественно хлористыми, углекислыми, фосфорнокислыми электролитами. Некоторые другие элементы, имеющие важное биологичес­кое значение, содержатся в организме в значительно меньших количествах, и после всасывания вступают в соединение с белками и другими органичес­кими веществами, подчиняясь закономерностям их обмена. К ним следует отнести железо, медь, цинк и микроэлементы.

Нарушение обмена натрия. Значение натрия в обмене веществ опреде­ляется тем, что натрий как главный катион плазмы и внеклеточной жидко­сти участвует в регуляции водного баланса и в регуляции кислотно-щелоч­ного равновесия.

Гипернатриемия, возникающая алиментарно, корригируется мобилиза­цией внутриклеточной воды и чувством жажды с последующим уменьшением реабсорбции натрия в ночечных канальцах. Патология может возникнуть при снижении выведения натрия из организма при усиленней реабсорбции почками в результате расстройства кровообращения или гормонального влияния (первичный или вторичный гиперальдостеронизм). Гипернатриемия может развиться вторично, в результате недостаточного поступления воды в организм или при обезвоживании, а также при переходе воды из кровенос­ных сосудов в ткани при повышении в них онкотического давления (напри­мер, усиленный распад белка при голодании).

Поскольку натрий является ионом, участвующим в формировании мем­бранных потенциалов, то повышение его концентрации в межклеточной среде приводит к возрастанию нервно-мышечной возбудимости и развитию ги­перкинетических расстройств вплоть до судорог. Это хорошо иллюстрирует эксперимент с подергиванием мышц нервно-мышечного препарата лягушки при перфузии гипертоническим раствором. Возможно проявление дегидратации клеток вследствие перемещения воды из клеток во внеклеточное про­странство. Наиболее частый и нередко единственный симптом гипернатриемии — это угнетение сознания в той или иной степени и первую очередь вслед­ствие обезвоживания нейронов головного мозга. Когда концентрация на­трия в сыворотке крови становится большей, чем 160 ммоль/л, следует ожидать субарахноидальные и интрацеребральные кровоизлияния и кому. Часто повышается артериальное давление как результат увеличения чувствительности сосудистой стенки к вазоконстрикторным влияниям и задержки воды в кровеносном русле. Возможно развитие некоронарогенного инфаркта миокарда. Гинернатриемия может сопровождаться алкалозом, иногда повышается температура.

Гипонатриемия может быть относительной от разведения жидкостью (водное растворение) и абсолютной от потери натрия из организма. Послед­нее наблюдается при недостаточности коры надпочечников, гипоальдостеронизме, черепно-мозговой травме, осмотическом диурезе (при назначении диуретиков, почечной недостаточности, диабетической коме), ацидозе, син­дроме солевой потери, при потере с потом (муковисцидоз), при потере через желудочно-кишечный тракт (неукротимая рвота, фистульный дренаж, диарея, пункции).

Выделяют три вида гинонатриемии: гиповолемический (с дефицитом объема циркулирующей крови и ее плазмы), эуволемический (указанные объемы находятся в пределах нормы) и гиперволемический.

Среди проявлений этого состояния следует выделить снижение нервно-мышечной возбудимости, расстройства ЦНС (астеническое состояние), сни­жение артериального давления и развитие тахикардии, снижение аппетита, падение выделения мочи.

Нарушения обмени калия. Калий является основным катионом внутриклеточной жидкости.

Гиперкалиемия может возникнуть за счет большего перехода калия в кровь из клеток или же в случаях чрезмерного введения калия извне (при внутривенном введении при нарушениях выведения почками, при переливании старых консервантов), при сниженном выведении почками (острая и хроническая почечная недостаточность, недостаточность коры надпочечни­ков — криз болезни Аддисона). Перераспределение калия наблюдается при распаде клеток в связи с травмой, инфекцией, ацидозом, при гемолитических кризах, а также при натриевом дефиците.

Гиперкалиемия приводит к изменению сократительной функции мышц. Это обусловлено тем, что при повышении содержания калия в крови и меж­клеточной жидкости происходит снижение градиента по отношению к его внутриклеточной концентрации в микрофибриллах, т.е. изменение потен­циала на их мембране и ослабление выхода калия из клеток при их сокраще­нии. (В норме в период расслабления мышечных клеток происходит поляри­зация мембран микрофибрилл и возникновение потенциала на этих мембра­нах благодаря тому, что концентрация натрия выше во внеклеточном про­странстве, калия же — внутри клетки. При сокращении микрофибрилл ка­лий выходит из клетки, натрий устремляется вовнутрь. Данный процесс со­провождается изменением диэлектрических свойств среды, что является ус­ловием соединения актина и миозина в единый сократительный комплекс — актомиозин). Кроме того, при гиперкалиемии нарушается его соотношение в среде другими ионами, в частности, Са²⁺ и Мg²⁺ и ионами Н⁺ что пони­жает нервно-мышечную возбудимость. При уровне гиперкалиемии более 6 м-экв/л нарушается функция миокарда (на ЭКГ зубец Т высокий и острый, комплекс QRS расширен, зубец Р снижен), 10 м-экв/л — наступает внутрижелудочковая блокада с мерцанием желудочков, а при 13 м-экв/л наступает остановка сердца в диастоле.

Гипокалиемия может возникнуть при алиментарной недостаточности, при потере иона через почки (хронический пиелонефрит или гломерулонефрит, ренально-тубулярный ацидоз, синдром Кушинга, первичный или вторичный гиперальдостеронизм, послеоперационный период, рентгеновское облучение, АКТГ, стероиды, диуретики, тяжелые поражения паренхимы печени), при потере через желудочно-кишечный тракт (рвота, диарея, слабительные сред­ства, фистульный дренаж [желчного пузыря, поджелудочной железы, тонкого кишечника]), при прочих потерях (ожоги, алкалоз, лечение диабетической комы). Умеренное калиевое истощение — потеря 10% общего содержания иона у здоровых лиц — не вызывает патологических явлений. При снижении обще­го содержания калия на 10—30% наступают явления его недостаточности.

В этих условиях также происходит изменение соотношения ионов калия с другими катионами как на мембранах мышечных клеток, так и во внекле­точной среде, что вызывает нарушение нервно-мышечной возбудимости и сократительного акта — мышечная слабость, чувство покалывания и даже преходящие параличи. На ЭКГ—удлиняется интервал P-Q увеличивается зубец Р, уплощается Р.

При длительной недостаточности кали» или при снижении содержания калия более чем на 30% наступает внутриклеточный ацидоз. В мышечных волокнах и ночках наблюдается при этом развитие ограниченных некрозов с последующей инфильтрацией и фиброзным замещением ткани.

Говоря о патологии калиевого обмена, следует помнить, что в водном балансе калий является своеобразным антагонистом натрия. Натрий легко задерживается в организме и удерживает вследствие этого воду; калий легко выводится из организма и, следовательно, способствует диурезу. Вместе с тем избыточное введение калин вытесняет из организма натрий, а с ним и воду. Это позволяет использовать диету, богатую калием и калийными со­лями, в терапии отечных состояний.

Нарушения обмена кальция и фосфора. Взаимосвязь обмена кальция и фосфора обусловлена тем, что они образуют нерастворимые комплексы (соли). Отложение в костях скелета Ca₃ (PO₄), определяет процесс окостене­ния этой опорной ткани. Эта соль в составе костей составляет 80—85% от всех разновидностей солей кальция, входящих в минеральную часть.

Около 50% кальция крови связано в комплексе с альбумином, осталь­ное его количество находится в ионизированном состоянии. Свободный каль­ций принимает участие в свертывании крови (фактор свертывания), кроме того, соотношение ионизированного кальция с другими катионами в меж­клеточной жидкости определяет проницаемость клеточных, в частности мышечных, мембран. Благодари этому ионы кальция участвуют в регуля­ции нервно-мышечной возбудимости.

Фосфаты являются донорами фосфора для построения макроэргических соединений (адеиозинтрифосфата, гуанозинтрифосфата, креатинфосфата), а в форме неорганических соединений участвуют как буферные сис­темы (фосфатный буфер) в регуляции КОС и других процессах обмена ве­ществ в клетках.

Гиперкальциемия, как метаболическое нарушение, была идентифициро­вана лишь в текущем столетии, и на протяжении многих лет вне крупных медицинских центров ее выявляли лишь в редких случаях. Гиперкальциемия развивается при первичном гиперпаратиреозе, семейной гипокальцийурической гиперкальциемии и у больных со злокачественными опухолями. В первом случае стимуляции паратиреоидным гормоном остеокластов приво­дит к развитию остеопороза, в отдельных случаях снижается функция по­чек, возрастает частота артериальной гипертонии. Семейная гипокальцийурическая гиперкальциемия или семейная доброкачественная гиперкальциемия на протяжении последних лет встречается все чаще и является аутосомным доминантным признаком, характеризующимся высокой частотой по­жизненной гиперкальциемии, В ее основе лежит нарушение функции, как почек, так и паращитовидных желез. Пониженный клиренс кальция, а также магния в почках свидетельствует о нарушении почечных канальцев (если исключить гипотетическую возможность аномального связывания кальция и магния в сыворотке). Обычно больные не имеют выраженных симптомов; когда же они возникают, то напоминают проявления типичного первичного гиперпаратиреоза, но протекают легче. Этиология заболевания неизвестна, но можно предположить, что клетки и почечных канальцев, и паращитовидных желез нечувствительны к присутствию во внеклеточной жидкости иони­зированного кальция. Злокачественные опухоли являются самой частой причиной гиперкальциемии практически во всех больницах общего профиля. У многих больных с онкологической гиперкальциемией выявляются боль­шие метастазы в костях. Однако костные метастазы сами по себе не могут объяснить все случаи онкологической гиперкальциемии, поскольку зачас­тую между этими явлениями нет корреляции. Целый ряд эксперименталь­ных данных свидетельствует, что некоторые опухоли обладают большим по­тенциалом костной резорбции благодаря способности выделять локально действующие гуморальные факторы. В связи с этим большой интерес пред­ставляет тог факт, что продукты, высвобождаемые и процессе костной ре­зорбции, способны вызывать хемотаксис как опухолевых клеток, так и мо­ноцитов, которые являются предшественниками остеокластов. Из этого сле­дует возможность того, что костная резорбции, раз начавшись, создает условия для прогрессирования и усиления этого процесса и появления все но­вых метастазов. В патогенезе нарушений обмена кальция может играть оп­ределенную роль такое явление, как эктопическая продукция опухолью паратиреоидного гормона, витамин D-подобных стеролов, простагландинов, а также активированными митогенами или антигенами лимфоцитов остео­класт-активирующего фактора.

Гипокальциемия может быть алиментарной природы вследствие как не­достатка солей в пище, так и в результате нарушения усвоения кальция в кишечнике, всасывание осуществляется только в верхнем отделе тонкого кишечника в условиях слабокислой среды (в щелочной среде соли кальция нерастворимы), что стимулируется витамином D и лимонной кислотой, со­держащейся в стенке кишечника. На всасывание кальция влияет и концент­рация в плазме крови неорганического фосфата. Патология может возник­нуть при нарушении регуляции обмена кальция и фосфора паратгормоном, но эти нарушения будут рассмотрены в разделе курса, касающегося патоло­гии паращитовидных желез.

При гипокальциемии увеличивается проницаемость ряда клеточных мембран и повышается нервно-мышечная возбудимость, клиническим про­явлением чего служит возникновение тетании. Уменьшение концентрации ионизированного кальция в крови лежит в основе так называемого спазмофильного диатеза.

Гипокальциемия сопровождает гиперфосфатемию и гипопротеинемию.

Гипокальциемия вызывается избытком витамина D и паратгормона. Ее течение сопровождается отложением солей кальция в эпителиальных и интерстициальных тканях, т.е. развитием кальциноза. У человека кальциноз проявляется в форме кальцификации интерстициальной ткани мыши. Дист­рофическая кальцификация происходит в очагах некроза и хронического воспаления с плохим кровоснабжением (тромбы, атеросклеротические бляш­ки, туберкулы и т.д.). Выпадению солей кальция в этих измененных тканях способствует, по-видимому, местный сдвиг реакции в щелочную сторону, в частности за счет недостаточного образования углекислоты.

Нарушения баланса других ионов в организме по большей части обус­ловлены ограничением их поступления с пищей, реже с избыточным введением в организм. Клинические значение имеет недостаточность тех или иных элементов в организме. Их избыточное содержание практически не изучено. Нарушения в обмене ионов в конце концов проявляются в патологии тех реакций, в которых они принимают участие либо непосредственно, либо через действие веществ, в состав которых они входят.

Железо. Железо входит в состав гемоглобина и при его недостатке воз­никают железодефицитные микроцитарные анемии. Другим видом патоло­гии обмена железа, возникающим при нарушении его использования, при нарушении транспорта с белками плазмы крови и при усиленном гемолизе, является гемосидероз, т.е. избыточное отложение его в тканях.

Магний. При недостатке магния во внеклеточной жидкости возникает (так же, как при гипокальциемии) относительная гиперкалиемия, которая проявляется в повышении нервно-мышечной возбудимости. Кроме того, содержание магния в костях и мягких тканях находится в обратных соотно­шениях с содержанием в них кальция, поэтому при недостатке иона в орга­низме увеличивается содержание кальция в стенках артерий, миокарде и почках; последнее сопровождается нефротическими явлениями.

Медь. Медь катализирует превращение неорганического железа в со­ставную часть гемоглобина, ускоряет прохождение железа через стенку ки­шечника, мобилизацию железа, депонированного в печени, поэтому ее не­достаток приводит к недостаточному образованию гемоглобина и эритро­цитов. Кроме того, она необходимый компонент таких ферментов, как тирозиназа, бутирил-КоА-дегидрогеназа и цитохромоксидаза. Она входит в состав церулоплазмина.

Избыток меди в крови встречается при болях, инфекционных процес­сах, злокачественных новообразованиях, инфаркте миокарда, нефрите и циррозе печени.

Особый вид нарушения обмена меди в форме усиленной ее экскреции с мочой в комплексе с аминокислотами наблюдается при гепатолентикулярной дегенерации.

Кобальт. Недостаточность кобальта проявляется в развитии мегалобластической анемии, поскольку кобальт входит в состав витамина В₁₂.

Цинк. Значение цинка для организма определяется тем, что он участву­ет в ряде ферментативных реакций: активирует щелочную фосфатазу, карбоксипептидазу, определяет активность карбоангидразы, глютаматдегидрогеназы и алкогольдегидрогеназы, так как входит в состав этих ферментов. Он образует комплекс с инсулином. При недостатке цинка нарушается син­тез инсулина. Содержание цинка в крови падает при циррозе печени.

Марганец. При недостаточности нарушается образование костей, за­медляется рост, дегенерация половых желез и понижение их функции. Объяс­няется это тем, что марганец активирует обмен цитрата в костях, он заменя­ет ионы магния при фосфорилировании и непосредственно активирует ще­лочную фосфатазу костной ткани, печени, почек, кишечника, селезенки. Мар­ганец необходим для проявления активности таких ферментов, как фосфатаза, холинэстераза, аргиназа.

Молибден. Содержится в ферменте ксантиноксидазе, превращающем ксантин в мочевую кислоту, и в альдегидоксидазе печени. Оба эти фермента относятся к флавопротеидам. Значит, этот элемент участвует в процессах биологического окисления.

Фтор. Принимает участие в образовании костной ткани и зубной эма­ли. Избыток поступления фтора встречается при профессиональной патоло­гии и проявляется в таком заболевании, как флюороз, при этом нарушается структура зубной эмали и костей — у молодых разрыхление костей (остеопороз), а у взрослых — усиление кальцинации костей с утолщением трабекул и периостальными отложениями (остеосклероз),

Йод. Недостаточность вызывает дисфункцию щитовидной железы с раз­витием эндемического зоба. Об этой патологии речь пойдет в разделе, по­священном эндокринной системе.

Лечение всех этих патологических состояний является однотипным — это восполнение дефицита того или иного элемента путем дополнительного его введения в организм в большинстве случаев с пищей.