Патофизиология

Транспорт воды и электролитов

Среднее потребление воды человеком составляет около 2 л/сут, тогда как че­рез двенадцатиперстную кишку в целом проходит от 8 до 10 л жидкости. В основ­ном вода, всасываемая в кишечнике, повторно поступает в желудочно-кишечный тракт со слюной, желудочным и кишечным соками, соком поджелудочной железы и желчью. Всасывание воды происходит преимущественно в тонкой кишке, и толь­ко 1-1.5 л доходят до толстой кишки (рис. 5-1). В толстой кишке, где скапливается и формируется стул, вода продолжает всасываться, и с калом ее выделение обычно составляет около 100 мл/сут. В толстой кишке в норме может всасываться до 4 л/сут, поэтому если объем жидкости, поступающей из тонкой кишки, превышает 4 л, то, несмотря на нормальную функцию толстой кишки, возникает диарея. Воз­можности тонкой кишки всасывать и секретировать воду гораздо большие, чем у толстой кишки. Это обусловлено наличием у тонкой кишки складок, ворсинок и микроворсинок (рис. 5-2), за счет которых значительно увеличивается площадь по­верхности ее слизистой оболочки. Нормальный объем секрета, выделяемого ки­шечником — около 1 л/сут, но может достигать 20 л и более. Различия между сек­реторной и всасывающей функциями толстой и тонкой кишки объясняют, почему диарея является в основном следствием дисфункции именно тонкой кишки.

Перемещение воды в просвет и из просвета желудочно-кишечного тракта про­исходит пассивно, по осмотическому градиенту, который создается активным транс­портом электролитов. Этот ионный транспорт контролирует абсорбцию и секре­цию воды. После попадания химуса в двенадцатиперстную кишку вода из плазмы крови поступает через слизистую оболочку в просвет кишки, создавая там изото­ничную среду, которая сохраняется на протяжении всего кишечника. В двенадца­типерстной кишке концентрации ионов Na⁺ и С1⁺ равны их концентрациям в плаз­ме крови. В тощей кишке содержание Na⁺ снижается и в подвздошной доходит до 130 ммоль/л. В толстой кишке концентрация Na⁺ продолжает снижаться и дохо­дит до 30 ммоль/л в каловых массах за счет активного извлечения Na⁺ и снижения проницаемости слизистой оболочки, предотвращая, таким образом, диффузию Na⁺ и воды обратно в просвет толстой кишки.

Концентрация ионов калия в содержимом тонкой кишки составляет в среднем 5—10 ммоль/л. В толстой кишке концентрация К⁺ повышается до 80 ммоль/л из-за активной секреции ионов калия и отрицательного электрического потенциала в просвете кишки, способствующего также и пассивной секреции К⁺. При секретор­ной диарее увеличивается потеря калия с калом, поэтому необходимо следить за его уровнем в крови, так как потеря может привести к гипокалиемии и нарушени­ям сердечного ритма. Хлор является основным анионом в тонкой кишке. В связи с активным всасыванием Cl^– его концентрация уменьшается в дистальном направ­лении и составляет 60-70 ммоль/л в илеоцекальном клапане. В результате ионообмена хлор/бикарбонаты концентрация НСО₃^– повышается по мере продвиже­ния химуса к дистальным отделам тонкой кишки. При тяжелой секреторной диа­рее потеря бикарбонатов может привести к развитию метаболического ацидоза. В толстой кишке Сl^– продолжает абсорбироваться в обмен на бикарбонаты, но ос

Рис. 5-1. Объемы жидкостей в пищеварительном тракте

новными становятся органические анионы, являющиеся продуктами метаболизма кишечной микрофлоры. В толстой кишке концентрация органических анионов до­стигает 180 ммоль/л (рис. 5-3) за счет бактериального расщепления невсасывае­мых углеводов (например, клетчатки) до жирных кислот с короткой цепью, таких как уксусная, пропионовая, масляная. Эти кислоты являются важным энергети­ческим субстратом для эпителия толстой кишки, поэтому выключение последней из процесса пищеварения лишает эпителиальные клетки возможности питания органическими анионами и приводит к повреждению толстой кишки, кровотече­ниям, тенезмам и гнойному воспалению.

Клеточные механизмы транспорта воды и растворимых веществ

Как показано на Рис. 5-4, разнонаправленные процессы абсорбции и секреции определяют суммарный транспорт жидкости в кишечнике и происходят в специ­альных участках кишечного эпителия. Клетки на кончиках ворсинок ответствен­ны за абсорбцию воды и растворенных веществ, в то время как клетки в криптах преимущественно секретируют воду и растворенные вещества.

Рис. 5-2. Увеличение площади поверхности в тонкой кишке за счет складок, ворсинок и микроворси­нок. Цифры показывают коэффициент увеличения площади всасывания по сравнению с гладкой по­верхностью. Складки, ворсинки и микроворсинки вместе увеличивают площадь всасывания в 600 раз. (no:YamadaT.,AlpersD. H., Owyang С., Powell D. W., Silverstein F. E.,eds. Textbook of Gastroentcrology, 2nd ed. Philadelphia: J. B. Lippincott, 1995: 327.)

Важно отметить, что процессы абсорбции и секреции воды в тонкой кишке происходят пассивно, соответствуя транспорту солей в этих клетках. Вода движет­ся по осмотическим градиентам, образующимся транспортом растворенных ве­ществ, в основном электролитов. Диарея является результатом действия этих двух механизмов, не исключающих друг друга. Неабсорбируемые электролиты могут создавать осмотическую секрецию воды, что часто вызывает осмотическую диа­рею. С другой стороны, секреторная диарея связана с повышением секреции солей,

Рис.5-3. Концентрации электролитов в стуле, изме­ренные с помощью диализа фекалий. (По: Wrong О., Metcalte-Gibson A., Morrison B.I.R.,NgS.T.,HowardA.V. In vivo dialysis of faeces as a method of stool analysis. Clin. Sci. 28: 357, 1965; Yamada Т., Alpers D. H., Owyang C., Powell D. W., Silverstein F. E., eds. Textbook of Gastroenterology, 2nd ed. Philadelphia:

J. B. Lippincott, 1995:819.)

Рис. 5-4. Разнонаправленный транспорт воды в области ворсинок и крипт тонкой кишки. Клетки на верхушках ворсинок преимущественно абсорбируют воду и растворимые вещества, тогда как клетки в области крипт в основном ответственны за секрецию растворимых веществ и воды

хотя ослабление абсорбции электролитов также способствует суммарному увели­чению секреции воды.