2.Обмен воды и электролитов в организме человека

Нормальная жизнедеятельность организма человека во многом зависит от распределения воды и минеральных веществ в органах и тканях. Вода является не только нейтральной средой, в которой хорошо растворяются различные органические и неорганические вещества, но и принимает участие во многих обменных процессах.

Обмен воды тесно связан с обменом минеральных веществ, роль которых в организме очень велика. От концентрации электролитов зависит величина осмотического и онкотического давления биологических жидкостей; они влияют на кислотно-щелочное равновесие, участвуют в процессах обмена белков, жиров и углеводов, а также в активизации различных ферментативных систем. Большинство минеральных соединений содержится в организме в виде водных растворов. В свою очередь, минеральные вещества играют важную роль в транспорте воды из крови к тканям и обратно, в связи с чем два вида обмена следует рассматривать вместе.

В физиологических условиях организм человека способен регулировать процессы обмена веществ, поддерживая в состоянии динамического равновесия поступление, потребление и выведение различных элементов. Причем одним из важнейших показателей постоянства внутренней среды организма является состояние водного и электролитного баланса. Взаимодействие жидкостей и электролитов в организме весьма сложно, и многие вопросы этой проблемы до сих пор окончательно не решены. Целесообразно вкратце остановиться на некоторых физиологических основах водного и солевого обмена, изложив их в той мере, в какой это необходимо для понимания, контроля и коррекции его на различных этапах ведения больных общехирургического профиля.

Вода. Установлено, что вода составляет 65—70% массы тела. На содержание воды в организме в определенной степени оказывают влияние возраст, пол и упитанность. Ткани новорожденного более гидрофильны, чем ткани молодого здорового субъекта. С возрастом, когда уменьшается масса мышечной ткани, количество воды в организме уменьшается. Разница содержания воды у лиц различного пола обусловлена тем, что у женщин меньше развита мускулатура, чем у мужчин, но зато повышено количество жира. У людей, страдающих ожирением, содержание воды снижено.

Принято различать жидкость внутриклеточного пространства, составляющую 40—50% общей массы тела, и внеклеточную жидкость, которая состоит из внутрисосудистой (5% массы тела) и интерстициальной (15% массы тела). Подобное деление водных бассейнов условно, так как постоянно происходит процесс обмена воды между отдельными пространствами.

Вода в организме человека содержится: в мышцах — 48,6%, в скелете — 10,8%, в крови — 9,9%, в жировой ткани — 8,5%, в коже — 8,5% и т.д. Общая потребность в воде у человека равна приблизительно 2—2,5 л в сутки. Почти столько же воды за сутки выделяется почками (1500 мл), "неощутимыми потерями" через кожу и легкие (800—1000 мл), кишечником (100—200 мл). В состоянии полного голодания, без замещения извне дефицит воды за сутки составляет 700 мл.

Жидкости пространств содержат соли, концентрация которых во внутриклеточной и внеклеточной средах различна, что обусловлено избирательной проницаемостью межпространственных мембран. Так, содержание калия во внутриклеточной жидкости в 20—30 раз больше, чем во внеклеточной, в то время как концентрация натрия в последней в 6—7 раз больше, чем в клетках. Изменение концентрации ионов натрия в организме рассматривается как важный фактор регуляции объема жидкостей. Посттравматические расстройства обмена веществ протекают с перемещением нона калия во внеклеточную массу и заменой ионом натрия.

Основными катионами являются натрий и калий, анионами — хлор, фосфор, а также белок, который при кислотно-щелочном равновесии организма ведет себя как анион.

Калий. В организме взрослого человека содержится от 100 до 250 г калия (2000—6000 ммоль), причем только 2% калия находится во внеклеточной жидкости, основное же его количество концентрируется внутри клеток. Больше всего калия содержится в мышцах, поэтому содержание его в организме колеблется в первую очередь в зависимости от изменений величины мышечной массы. Калий вводится в организм с овощами, фруктами, хлебом. Повседневный прием его составляет 2—4 г. Около 90% вводимого калия выделяется с мочой, остальная часть — с калом и потом.

С практической точки зрения важное значение имеет тот факт, что почки не способны ограничивать выделение калия с мочой в случаях его недостаточного поступления в организм. Такое отсутствие тенденции к экономии калия в организме следует учитывать, если больной находится на парентеральном питании или получает диету, бедную калием.

Роль калия в организме велика. Он участвует в обмене углеводов, белков, является важным ингредиентом буферных систем крови. От концентрации калия в организме зависит тонус мускулатуры. При недостатке его наступает атония, при избытке —контрактура. Для хирургов имеют значение указания ряда авторов на то, что калий влияет на функцию гладкой мускулатуры кишечника, усиливая его перистальтику. Введение растворов калия в кровь способствует ликвидации пареза кишечника. Влияние калия распространяется и на сократительную способность сердечной мышцы. При гипокалиемии наблюдаются артериальная гипотония, аритмия и сердечный блок. Для гиперкалиемии характерна брадикардия. Калий участвует в передаче нервных импульсов, особенно в синапсах, освобождает ацетилхолин, активизирует ферменты. Колебания концентрации калия существенным образом влияют на жизненные процессы организма.

Гипокалиемия наблюдается при повышенном выделении этого иона с мочой или калом, а также при недостаточном его поступлении в организм (длительное голодание, отсутствие калия в жидкостях, применяемых для парентерального питания). При применении АКТГ, кортизона, гидрокортизона, преднизолона, особенно при усиленном приеме натрия повышается выделение калия. При этом натрий замещает в клетках калий, который, поступив во внеклеточное пространство, быстро выделяется почками. При диабетическом ацидозе, когда применяется лечение большими дозами инсулина и глюкозы, содержание калия в плазме уменьшается, так как синтез гликогена сопровождается переходом калия из внеклеточного пространства в клетки. Следует иметь в виду, что при назначении диуретических средств, в частности гипотиазида, необходимо своевременно восполнять дефицит калия. Потеря калия внепочечным путем наблюдается при поносе, рвоте, кишечных, желчных и панкреатических свищах. Терапия калием значительно снизила смертность детей от болезней, сопровождающихся поносом.

Клинически гипокалиемия проявляется общей слабостью, потерей аппетита, мышечной атонией, снижением мышечных рефлексов, парезом кишечника. На электрокардиограмме отмечается снижение амплитуды зубца Т, снижение отрезка S-Т, удлинение отрезка Q-Т. Однако такую электрокардиограмму нельзя считать специфичной для дефицита калия, т.к. она характерна и для гипопротеинемии.

Гиперкалиемия может наблюдаться при олигурии или анурии, недостаточности надпочечников, а также при чрезмерном поступлении калия в организм. В последнем случае при нормальной работе почек избыток калия выделяется с мочой. Отсюда с практической точки зрения важное значение приобретают случаи, когда избыточное поступление калия в плазму происходит у больного с почечной недостаточностью. Обширные повреждения ткани с кровоизлиянием, ожоги, операция, если она протекает с выраженным травмированием тканей, могут способствовать гиперкалиемии. В консервированной крови, особенно при длительном ее хранении, происходит выхождение внутриклеточного калия из эритроцитов в плазму. Поэтому переливание большого количества такой крови больным с олигурией может привести к гиперкалиемии. Гипоксия также протекает с избытком калия в плазме.

Клинические симптомы гиперкалиемии (при концентрации калия в сыворотке 6 ммоль) менее выражены, чем при гипокалиемии и протекают при явлениях общей слабости, сонливости. Наиболее характерными для данного состояния являются изменения электрокардиограммы: увеличение амплитуды зубца Т, расширение комплекса QRS, уплощение и исчезновение зубца Р. При нарастании концентрации калия в сыворотке крови наступает нарушение сердечного ритма, мерцание желудочков и остановка сердечной деятельности в фазе диастолы.

Как мы видим, передозировка калия приводит к опасным последствиям. Немедленное введение больших доз глюкозы с инсулином, при которых происходит синтез гликогена, будет способствовать переходу калия из внеклеточного пространства в клетки. Показано применение кальция как антогониста калия, гипотиазида, ускоряющего выведение калия с мочой. В последние годы при выраженной гиперкалиемии применяется гемодиализ и перитонеальный диализ.

Натрий. Общее содержание натрия в организме молодого мужчины массой 70 кг составляет 100,3 гр. Во внутриклеточной жидкости находится 70% натрия, во внеклеточной — только 30% и больше всего в костях. Часть депонированного в костном скелете натрия, примерно 50%, может принимать участие в обменных процессах. Следовательно, костная ткань при определенных условиях может играть роль донора натрия для организма. Средняя потребность натрия за сутки равна 4-6 г. Выделение натрия наружу происходит главным образом с мочой (95%), а остальная часть — с потом, калом и слюной. С практической точки зрения важное значение имеет тот факт, что постоянство содержания натрия регулируется деятельностью почек, которые приспосабливаются к поступлению его в организм.

Ион натрия играет ведущую роль в регуляции осмотической концентрации, объема и реакции жидкостей организма. От поступления, задержки или потери натрия зависит содержание внеклеточной жидкости в организме.

Снижение уровня натрия в плазме встречается чаще, чем его повышение. Гипонатриемия наблюдается при обезвоживании, чрезмерной потере иона натрия с пищеварительными соками (рвота, понос), наличии высоких кишечных свищей. При нарушении работы надпочечников и поражении почечных канальцев вследствие уменьшения реабсорбции натрия происходит усиленная потеря его с мочой. Причиной дефицита натрия может быть и усиленное потоотделение, особенно при бессолевой диете. Клинически дефицит натрия проявляется тошнотой, рвотой, снижением артериального и венозного давления, возбуждением.

Гипернатриемия наблюдается при нарушении функции почек, теряющих способность регулировать уровень натрия в организме, при гиперфункции коры надпочечников и т.д. Поэтому введение гипертонического раствора натрия хлорида в послеоперационном периоде больным с поражением почек должно производиться с осторожностью. Симптомы избытка натрия в организме: депрессия, чувство страха, мышечные судороги, жажда, сухость слизистых оболочек, языка, "лихорадка от жажды". При этом состоянии диурез снижается, моча становится более концентрированной. Лечение избытка натрия должно быть направлено на устранение причин, вызвавших недостаточность функции почек. В острых случаях показано в/в введение 10% раствора глюкозы для разведения концентрации натрия в крови.

Кальций. Из общего количества кальция в организме — 1,5 кг, 99% его содержится в костях и зубах. Потребность в кальции за сутки у детей больше, чем у взрослых. Нормальное всасывание кальция в кишечнике происходит при участии желчных кислот; отсутствие их может привести к гипокальциемии и остеопорозу. Выделение кальция происходит с калом и в меньшей степени с мочой.

Кальций оказывает влияние на процессы свертывания крови, функцию мышц и нервов. Только половина количества кальция крови считается биологически активной; она находится в ионизированной форме и способна проникать через полунепроницаемые мембраны. Остальная половина связана с белками и является инертной. При гипопротеинемии, особенно гипоальбуминемии, количество ионизированного кальция повышается.

Недостаточное поступление кальция в организм легко компенсируется за счет костной ткани. Гипокальциемия наблюдается при гипофункции паращитовидных желез и некоторых хронических заболеваниях почек. Симптомы дефицита кальция: судороги, тетания, ларингоспазм, ослабление сердечной деятельности, нарушение процесса свертывания крови.

Освобождения кальция из костной ткани при разрушении ее (миеломная болезнь) могут привести к гиперкальциемии. Данное состояние всегда наблюдается при гиперфункции паращитовидных желез. Избыток кальция характеризуется вначале брадикардией, затем желудочковой фибрилляцией. Баланс кальция в организме тесно связан с обменом фосфора. Падение уровня неорганического фосфора в крови приводит к увеличению количества кальция.

Магний. В организме человека содержится около 20 г магния. Основное количество магния содержится в клетках и лишь незначительное — во внеклеточной жидкости. Богата магнием костная и мышечная ткань. Выделение его из организма происходит почками и желудочно-кишечным трактом. Магний активизирует некоторые ферментативные процессы и способствует нормальной функции нервно-мышечной системы. В процессе обмена веществ магний является антагонистом кальция. На гладкую мускулатуру магний оказывает спазмолитическое действие, что используется для снижения артериального давления, при лечении дискинезии желчных путей и дуоденальном зондировании.

Снижение уровня магния в организме наступает при повышенном диурезе, поносе, рвоте, обильной потере кишечного содержимого через свищи, при длительном парентеральном питании, когда в состав вводимых жидкостей не входит магний, при хроническом алкоголизме, диабетическом ацидозе. Клинически это проявляется судорогами, сильными болевыми ощущениями в мышцах конечностей, аритмией. Причинами повышенного уровня магния являются почечная недостаточность и чрезмерное введение этого вещества в организм.

Регуляция водно-электролитного баланса представляет собой сложный нейрогуморальный акт, в котором ведущая роль принадлежит центральной нервной системе. Естественно, что и концентрация электролитов в клетках и во внеклеточной среде в свою очередь оказывает влияние на функциональные особенности нервной системы. Кроме того, важную роль в сохранении равновесия в водно-солевом обмене играют секреты некоторых гормонов системы гипоталамус — гипофиз — надпочечники. Антидиуретический гормон гипофиза (АДГ) задерживает выделение воды путем увеличения реабсорбции ее в дистальных отделах почечных канальцев. При недостаточном поступлении воды в организм возникает повышение осмотической концентрации внеклеточной жидкости, что приводит к усилению секреции АД Г. И, наоборот, при чрезмерном поступлении воды продукция АДГ уменьшается. Таким образом, задняя доля гипофиза является одним из важнейших гомеостатических регуляторов постоянства осмотической концентрации и объема жидкостей в организме. Некоторые психо-эмоциональные факторы (страх перед предстоящей операцией, болевые ощущения) могут привести через гипоталамус к увеличению продукции АДГ. При заболеваниях печени, где происходит инактивация АДГ, может образоваться избыток этого гормона и задержка выделения из организма.

В регуляции водно-солевого обмена важную роль играют некоторые гормоны коры надпочечников, активирующие процессы реабсорбции натрия в почках. К ним относится альдостерон, дезоксикортикостерон (ДОК), гидрокортизон и т.д. Под влиянием этих гормонов в организме задерживаются натрий и вода, усиливается выделение калия. Накопление в организме гормонов коры надпочечников осуществляется при участии гормона передней доли гипофиза (АКТГ).

Таким образом, нейроэндокринная регуляция водно-солевого равновесия поддерживает динамическое постоянство жидкостей организма. И, несмотря на сдвиги, наступающие в результате неодинакового потребления и выведения различных элементов, образования продуктов метаболизма в органах и тканях, в физиологических условиях поддерживается постоянство внутренней среды. Без этого постоянства невозможна нормальная жизнедеятельность организма. Естественно, что при изменении общего объема циркулирующей жидкости в организме изменяется и количество ее составных частей.