Перенос воды и растворенных веществ в организме

Различные пространства организма отделены мембранами, через которые идет обмен веществ. Транспорт веществ может быть активным и пассивным. Активный транспорт является однонаправленным, для его осуществления требуется энергия АТФ. Активный транспорт работает против градиента концентрации. Пассивный транспорт идет в направлении трансмембранных градиентов. К пассивному транспорту относятся диффузия, осмос и фильтрация.

Диффузия - перенос вещества из более высокой концентрации в меньшую. Движущая сила - концентрационный градиент. Легко по градиенту концентрации через клеточную мембрану движутся мочевина и лактат.

Осмос - транспорт растворителя через полупроницаемую мембрану. Такие растворенные вещества как глюкоза, аминокислоты, Na, Ca и другие не проникают через мембрану. Движется растворитель в более концентрированный раствор. 1 молярный раствор глюкозы обладает осмотическим давлением 22,4 атмосферы. Таким же давлением обладает 0,5 М раствор NaCI, так как он полностью диссоциирован на осмотически активные катион Na и анион Сl.

Осмолярность является показателем осмотической концентрации и связана с числом растворенных частиц в растворе. Осмолярность выражается в осмолях/л. Осмоляльность выражается в осмолях/кг раствора. Осмолярность определяется степенью диссоциации или наоборот ассоциации молекул, присутствующих в данной массе раствора. Осмолярность тканевых жидкостей может быть выражена через осмотическое давление. Если раствор отделить от растворителя полупроницаемой мембраной, то растворитель будет стремиться перейти в раствор. Гидростатическое давление, которое должно уравнять давление растворителя, и будет соответствовать осмотическому давлению, определяемому осмолярностью раствора. В случае клеточной мембраны осмотическое давление зависит от концентрации частиц, которые не проходят через мембрану («эффективная» осмолярность или тоничность среды). Осмолярность плазмы около 300 мосмолей/л (таблица 2).

Осмотическое давление плазмы около 7,3 атмосферы. Онкотическое давление - часть осмотического давления, создаваемого белками как полиэлектролитами. Оно составляет примерно 20 мм водного столба или 0,5 % от осмотического давления крови. Градиент осмотического давления - важный фактор перемещения воды между внутри- и внеклеточным пространствами в организме (рис. 2 и 3 - пропущены).

Таблица 2.

Концентрация основных осмотически активных молекул в плазме

	Нормальный диапазон (ммоль/л)	Возможные изменения при патологии (ммоль/л)
Натрий	135 - 144	100- 170
Калий	3,5-5,0	1,0-8,0
Хлориды	97-108	50-150
Бикарбонаты	22-26	2-50
Мочевина	2,5 - 5,5	< 1 - 100
Кальций	2,2 - 2,6	0,5 - 4,0
Глюкоза	3,3-5,5	< 1 - 100

Фильтрация - перенос раствора через мембрану под влиянием гидростатического давления. Гидростатическое и гидродинамическое давление создаются работой сердца и как противовес ему периферическим сопротивлением из-за эластического сокращения тканей, соединительно-тканного каркаса сосудов, сокращения гладкомышечных клеток сосудов.

 вода,  Растворенные вещества: Na, Сl, глюкоза

Рис. 2 Перемещение воды при ее избытке во внеклеточном пространстве. Вода будет переходить из плазмы в клетки до тех пор, пока соотношение молекул растворенных веществ/молекул воды не станет одинаковым в плазме и внутри клетки.

 вода,  Растворенные вещества: Na, Сl, глюкоза

Рис. 3. Перемещение воды при избытке осмотически активных веществ во внеклеточном пространстве. Вода стремиться «растворить» осмотически активные вещества плазмы.

Баланс между гидростатическим, гидродинамическим и онкотическим давлением определяет перемещение воды между плазмой и интерстицием (рисунок 4). Перенос воды в обменных капиллярах возрастает при повышении артериального давления, расширении капилляров при переходе в вертикальное положение, увеличении объема крови из-за вливания растворов, при повышении венозного давления, при снижении онкотического давления, при повышении проницаемости стенки капилляров из-за действия кининов, гистамина, при ожогах и др. Перемещение воды в ткани уменьшается при понижении артериального давления, сужении резистивных капилляров, кровопотере, обезвоживании.

Кажется, что много факторов способствует отекам, однако отеки не так часты. Это связано с тем, что интерстициальное пространство мало растягивается и препятствует накоплению в нем воды. Дренажной системой для интерстиция является лимфатическая система, жидкость способна уходить по ней. При этом из интерстиция уходят белки, падает онкотическое давление этой жидкости, что способствует уменьшению перехода воды в ткань. Среднее содержание белка в лимфе 20 г/л. За сутки образуется примерно 2 л лимфы.

Рис.4. Баланс между гидростатическим, гидродинамическим и онкотическим давлением определяет перемещение воды между плазмой и интерстицием.

Тем не менее, при патологических состояниях может произойти быстрое перераспределение жидкости в организме. Это может случиться при перитоните, панкреатите, тромбозе воротной вены, обширных ожогах, нефротическом синдроме, кишечной непроходимости, пищевых токсикоинфекциях, травмах с размозженном тканей, а также в послеоперационном периоде. В подобных ситуациях может потребоваться компенсация секвестрированной (выключенной из кровообращения) жидкости.