Медицинские лекции (главная)

Лекция

Водно-солевой гомеостаз и механизмы его поддержания

Основные вопросы:

1 понятие водно-солевого гомеостаза

2 Содержание воды и

3 Баланс воды и натрия в организме

4 Изменение содержания воды и натрия

5 Калиевый гомеостаз и его

Условия поддержания водно-солевого гомеостаза:

1 Постоянство внутриклеточных и внеклеточных объемов,

которое поддерживается водой и электролитами (Na K Cl P и

белков)

2 Постоянство рН Постоянство внутренней среды включает

понятия: 1) Изоволемия-постоянство объема внеклеточной

жидкости 2) Изоосмия - постоянство осмотического давления 3)

Изогидрия - активной реакции среды (рН)

Поддержание рН обеспечивается

1)физико-химическими механизмами - буферными

системами: внеклеточными (гемоглобиновая и бикарбонатная) и

внутриклеточными (фосфатная и белковая)

2)Физиологическими (см. физиология дыхания)

Физиологическое значение воды: содержание воды в организме

в среднем 60%, вода входит в состав всех органов и тканей,

клеток; в водной фазе протекают все реакции в организме.

Распределение воды:

1.27% приходится на внеклеточное пространство:

1)экстравазальная жидкость19-21%, (жидкость соединительной

ткани-4-5%, костной-4-5%, интерстициальная-10-12%);

2)интравазальная - 5-7%, (жидкость кровеносных сосудов - 4-5%,

лимфатических сосудов - 1-2%)

2.трансцелюлярная 1-2% (плевральная, брюшной

полости,суставов, ликвор, секреты желез)

3.33%- внутриклеточная.

Таблица содержания основных электролитов

вещество плазма межклет внутрикл

Na 140-150 140-150 10-12

К 4-5 4-5 160-165

Cl 100-115 115 3

P(РО4) 2 2 55

белок 5-7 1-3 10-15

60-80г/л 15-30г/л 200г/л

Физиологическое значение электролитов

1.Создание и поддержание осмотического давления

1ммоль раствор вещества создает давление 1 мосмоль:

145Nа + 5К + 115Сl + др элементы = 300+-20 мосмоль (в

крови, внутри- и внеклеточной жидкости) или 7.6-8.1 атм

2. Создание электронейтральной среды - сумма анионов =

сумме катионов

3. Участие в выработке и хранении энергии

4. Поддержание заряда на мембране возбудимых клеток,

образование и передача ПД.

Распределение натрия в организме

4000 ммоль в организме.11.2% от общего количества натрия

содержится в крови. Всасывается из ЖКТ, выводится с потом-5-10

ммоль, с калом-5 ,через почки-50-90 ммоль в сутки. Организму

требуется 100 ммоль Na или 200ммоль NaCl (12 г соли).

29% натрия содержится в межклеточной жидкости, 2-4% в клетках,

11% в хрящах, в костях в стабильной форме-29%, в обмениваемой

форме-11%(депо).

Баланс воды.

Поступление воды

складывается из 1.5л питья, 0.7-1л пища, 0.5л - метаболическая

вода (образуемая в результате метаболических реакций)

Выведение воды: 1л - пот, 0.1л - кал, 1.5л - почки, 0.3 -

легкие.

Содержание воды регулируется чувством жажды (гиповолемия

и гиперосмолярность)

Минимальная потребность организма в воде складывается из

400-500 мл - потери с потом, 400-500 мл - испарение из легких,

500 мл - выведение осмотических веществ. Всего - 1500 мл,

меньше-обезвоживание.

Резервы - 200 мл - метаболическая вода, 500 мл -

выделение воды из депо (печень).

Потеря 10% воды- опасна, 20%-несовместима с жизнью. Без

воды можно прожить 7-10дней. Это зависит от характера питания

- белковая пища требует дополнительное поступление воды, так

как образуется большое количество метаболитов (мочевина и

др.), для выведения, для выведения которых необходима

жидкость.

У детей до 1 года слабо выражены процессы концентрации

воды в почках и поэтому для выведения избытка солей необходимо

дополнительное введение жидкости, а если учесть, что обменные

процессы у ребенка выше в два раза, то функциональные резервы

воды в 3-4 раза меньше, чем у взрослого. Следовательно

максимальный срок выживания детей без воды - 2 дня.

Вывод: при переводе на искусственное питание необходимо

добавлять воду, так как повышается количество солей, что ведет

к повышению температуры тела - солевой лихорадке.

Избыточное потребление воды могут обуславливать:

1)Национальные особенности (немцы - пиво)

2)Характер питания - определенная пища (избыток соли,

белка, которые "тянут" за собой воду).

3)Избыточное потребление воды для регуляции

температурного гомеостаза.

Механизмы регуляции всасывания воды

1)стимулирует глюкоза

2)альдостерон стимулирует всасывания натрия в кишке, а за

ним всасывается и вода (это объясняет любовь некоторых

употреблять пиво с солью).

Перераспределение воды между внутриклеточным и

интерстициальным пространством зависит от осмотического

давления, которое определяется содержанием ионов натрия во

внеклеточной жидкости и калия и фосфора во внутриклеточной.

Это обусловлено свойствами клеточной мембраны: а)селективной

проницаемостью б)натрий-калиевым насосом.

Осмолярность крови прямо пропорциональна содержанию не

только натрия во внеклеточной жидкости, но и содержанию калия

во внутриклеточной и обратно пропорциональна общему содержанию

воды. Следовательно на первый план выступает осмотический

гомеостаз, а объемный гомеостаз "приносится в жертву"

осмотическому. Пример: для стимуляции центра жажды и выброса

АДГ достаточно повысить осмолярность на 2%, а стимуляция этих

же процессов вызывается уменьшением объема внеклеточной

жидкости на 6%.

Как можно корректировать снижение осмотического давления?

- только раствором хлорида натрия. Мочевиной нельзя, так как

поступая в клетку она способствует внутриклеточному отеку.

Регуляция объема экстра- и интравазальных жидкостей.

Осмотическая их активность одинакова, но капиллярная стенка

легко проницаема для всех низкомолекулярных веществ, но

непроницаема для высокомолекулярных молекул - следовательно

ведущую роль в регуляции играет содержание белков.

Обмен жидкости в тканях обуславливает:

1) гидростатическое давление крови и внеклеточной

жидкости;

2) свойства капиллярной мембраны: можно повысить

проницаемость (гистамин, ацетилхолин) и понизить проницаемость

(глюкокортикоиды);

3) содержание белка (при гипотиреозе повышается

концентрация белка во внеклеточной жидкости, что приводит к

развитию слизистого отека - микседеме).

Выведение воды и натрия складывается из:

1) их потерь через ЖКТ - вода 100 мл, натрий 5-10 ммоль

(особенно при рвоте теряется большое количество натрия).

2) потеря воды через легкие 400-500 мл (но у детей бывает

синдром неадекватной гипервентиляции, что может привести к

развитию солевой лихорадки

3) испарение с поверхности кожи через потовые железы (у

неадаптированных потери воды преобладают над потерей натрия и

также может быть большая потеря калия. При адаптации к высокой

температуре потеря воды снижается на 30-40%, а натрия - на

60%. Повышают адаптацию к высокой температуре гормоны

вазопрессин и глюкагон.) В поте содержится 90 ммоль натрия и

10 ммоль калия.

4) основной путь - через почки, регулируется гормонами:

вазопрессин снижает выведение воды до 20% (повышает ее

реабсорбцию в дистальных канальцах). При недостатке

альдостерона (несахарный диабет) или при нечуствительности

рецепторов почки к вазопрессину возникает полиурия до 20-30

литров. Реабсорбция воды, зависящая от вазопрессина не зависит

от других факторов. Гипокалиемия и гиперкальциемия снижает

чувствительность рецепторов к вазопрессину, и вызывает

полиурию. (как быть при обильном потоотделении?). Снижение

секреции АДГ вызывают тиреоидные гормоны (а при гипофункции

щитовидной железы секреция вазопрессина усиливается, что ведет

к задержке воды - это второй механизм развития отеков).

Реабсорбция воды в почке связана с реабсорбцией натрия.

Увеличение реабсорбции натрия ведет к увеличению реабсорбции

воды - это механизм действия альдостерона. Подобным действием

обладают стероидные гормоны:глюкокортикоиды в больших дозах,

женские и мужские половые гормоны.

Особенности действия глюкокортикоидов - в физиологических

дозах это мощные диуретики, они стабилизируют почечную

мембрану и препятствуют действию АДГ

Натрийуретическим свойством обладают простагландины,

медуллин, натрийуретический фактор предсердия.

Нарушения водно-солевого гомеостаза. Снижение

содержания воды в организме (обезвоживание).

1.Изотоническая дегидратация. Способствующие факторы:

дефицит воды и натрия приводит к снижению объема внеклеточной

жидкости при сохранении нормального объема внутриклеточной -

может быть при обширных ожогах

2.Гипертоническая дегидратация - связана с дефицитом воды

в организме.Гиперосмолярность внеклеточной жидкости приводит к

тому, что вода из клеток переходит в сосудистое русло, что

способствует поддержанию артериального давления - может быть

при недостаточном поступлении воды в организм, избыточной

потере воды (несахарный диабет), "пустынной" потливости,

лихорадке, длительной физической нагрузке. Проявления:

повышение содержания натрия в крови и снижение ОЦК приводит к

снижению артериального давления, солевой лихорадке у детей,

расстройство сознания и в тяжелых случаях гибель.

3 Гипотоническая дегидратация связана с дефицитом натрия

в организме. Из-за недостатка натрия снижается осмотическое

давление внеклеточной жидкости и вода поступает в клетки,

повышается объем внутриклеточной жидкости, на первое место

выступают симптомы отека нервных клеток: головокружение,

повышение АД, тошнота, рвота. Эти явления могут наблюдаться

при недостатке минерало- и глюкокортикоидов.

Задержка воды - гипергидратация

1.Изотоническая гипергидратация - связана с избытком воды

и натрия в организме. Имеется повышение объема внеклеточной

жидкости при нормальном объеме внутриклеточной жидкости,

развивается отек. Может наблюдаться при вторичном повышении

уровня альдостерона и проявляется ослаблением сердечных

сокращений, потерей белка с мочой,что вызывает переход воды из

крови в межклеточную жидкость, снижение ОЦК, стимуляцию

ренин-ангиотензин-альдостероновой системы, задержку натрия и

воды, а трак как ОЦК не может восстановиться, то уровень

альдостерона остается высоким.(при болезнях печени нарушается

разрушение альдостерона).

2.Гипертоническая гипергидратация - обусловлена избытком

натрия в организме. Она приводит к гиперосмолярности крови и

межклеточной жидкости, повышению объема межклеточной жидкости

и снижению объема внутриклеточной. Проявляется высоким АД,

повышением концентрации натрия в крови и снижением

концентрации калия. Ее причиной может быть первичной повышение

уровня альдостерона или глюкокортикоидов в организме при

нормальном или повышенном потреблении соли

3.Гипотоническая гипергидратация - возникает при избытке

воды в организме. Приводит к повышению объема внеклеточной

жидкости, и поступление воды по осмотическому градиенту внутрь

клеток, их отеку. Проявляется поражением ЦНС: слабость,

головные боли, головокружения. Бывает при резком снижении

выделения мочи ниже уровня потребления воды: при гиперсекреции

АДГ олигоурия приводит к накоплению воды в организме.

Возникает парадоксальная ситуация : повышение объема ОЦК

приводит к угнетению секреции альдостерона, а секреция

атриального натрийуретического фактора повышается, что

усугубляет гипоосмолярность.

Калиевый гомеостаз.

Общее содержание калия в организме 3.5-4 тыс. ммоль. 90%

калия находится внутри клеток. Потери калия за сутки

складываются из потерь с калом - 2-10 ммоль, 5 ммоль с потом,

14 ммоль с мочой. Минимальная потребность - 25-30 ммоль,

оптимально - 50-100 ммоль в сутки. Уровень калия в крови 4-5

ммоль в литре.

Повышение содержания калия в крови вызывают гистамин,

ацетилхолин, закисление среды, прием с пищей. Снижают

глюкокортикоиды, защелачивание.

Обмен в почке: при защелачивании мочи повышается

выделение калия с мочой, а при закислении выделяются ионы

водорода.

Опасности гипокалиемии (меньше 6 ммоль на литр):снижается

возбудимость в возбудимых тканях из-за гиперполяризации,

снижается секреция соляной кислоты в желудке, на

электрокардиограмме снижен зубец Т - признак метаболического

нарушения процессов реполяризации. Опасности гиперкалиемии

(больше 8 ммоль) - остановка сердца в фазу диастолы.

Гиперкалиемия возникает при массивной гибели клеток в

организме, при переливании крови,, если кровь вводят быстро и

струйно (вследствие концентрационного градиента, направленного

из эритроцитов в кровь. Растворы, содержащие калий, всегда

вводят только капельно.

Кальциевый гомеостаз.

Значение кальция для организма: 1)кальций входит в состав

костной ткани, придает ей твердость 2)универсальная роль как

вторичного посредника действия гормонов на мембраны клеток.

Действие кальция заключается в том, что он способствует

сокращению мышц, амебовидному движению клеток крови

(лейкоцитов), фагоцитозу, делению и дифференцировке клеток,

свертыванию крови (превращению протромбина в тромбин),

движению сперматозоидов, влияет на секрецию желез,

нейромедиаторов в синапсах, участвует в метаболизме глюкозы в

клетке, изменяет возбудимость тканей за счет медленных

натриевых и кальциевых каналов, что приводит к снижению

возбудимости ( при снижении концентрации кальция возбудимость

возрастает, что может стать причиной тетанических судорог.

Содержание и распределение кальция в организме. - 1-1.5

кг, 95% процентов находится в костной ткани, 1% - во

внеклеточной жидкости.Кальций является "опасным" для клетки,

так как может связывать фосфат-ионы, поэтому в клетке имеются

мощные специальные системы защиты от избытка кальция:

1)селективная проницаемость мембраны для кальция (самая

низкая), 2)наличие кальциевой АТФ-азы которая выбрасывает

кальций из клетки или изолирует его в саркоплазматическом

ретикулуме, 3)наличие натрий-кальциевой обменной системы: на 3

иона натрия, вводимых в клетку выводится 1ион кальция,

4)высокая кальцийсвязывающая способность органелл клетки

(митохондрий, саркоплазматического ретикулума) и белков

клетки.

Схема баланса и перемещения кальция. С пищей в ЖКТ

поступает 25 ммоль, из них всасывается только 10 ммоль,

секретируется в просвет ЖКТ 20 ммоль, всасывается обратно 15

ммоль, итого выводится 15 ммоль

Во внеклеточной жидкости содержится 50 ммоль, во

внутриклеточной - 150 ммоль.

В почках фильтруется 260 ммоль, реабсорбируется 255 ммоль,

5 ммоль выводится с мочой. В костях имеется две фракции:

1)стабильный кальций -

30000 ммоль 2)лабильный - 150 ммоль. Между ними обмен - 8

ммоль в сутки, а между лабильной фракцией костей м и

межклеточной жидкостью - 20 ммоль.

Основную роль в обмене кальция играет ЖКТ.Усвоение его в

жКТ зависит от ряда причин:

1. Общее количество кальция в пище. Нормы потребления:

дети до 1 года - 400-600 мг в сутки, до 12 лет - 800-1000, до

18 лет - 1400-1800, взрослые - 600-1000 мг в сутки (минимум -

300-400).Для профилактики остеопороза пожилым и беременным

необходимо потреблять 1,5 г в сутки, кормящим матерям - 2 г.

Баланс кальция может быть положительным (задерживается в

организме) у растущих, беременных, кормящих. После

формирования скелета и до 30 лет баланс равновесный. После 30

лет баланс становится отрицательным, причем у женщин этот

процесс происходит более активно,так как у них меньше мужских

половых гормонов, и после менопаузы еще более усиливается.

После 80 лет все переломы происходят за счет остеопороза и

плохо заживают.

2.Влияет вид соли кальция: лучше всасывается лактат

кальция, карбонат кальция, хуже - хлорид.

3. Присутствие других веществ в пище: 1) фосфаты ухудшают

его всасывание, поэтому для ребенка оптимально женское молоко,

где кальция больше, чем фосфора, в отличие от коровьего; 2)

производные фитина (много в хлебе) связывают необратимо

кальций, что препятствует его всасыванию; 3)липиды и жирные

кислоты взаимодействуют с желчью и также препятствуют

всасыванию кальция.

4.Объем потребляемой пищи. Регуляция всасывания кальция

Регуляция осуществляется преимущественно витамином D3. Он

увеличивает синтез кальций-связывающего белка в энтероцитах,

увеличивает содержание в энтероцитах кишки фосфолипидов, что

повышает текучесть мембраны и ее проницаемость для кальция;

действует на межклеточные контакты и усиливает адсорбцию

кальция путем персорбции; стимулирует рост и дифференцировку

энтероцитов (что увеличивает всасывание как кальция так и

фосфора).

Синтез витамина D3 происходит в коже под действием

ультрафиолетового излучения с длинной волны 280-320 нм.

Сначала образуется провитамин D3, под действием тепла в коже

происходит его изомеризация в витамин D3, поступает в печень,

там присоединяется ОН группа во второе положение

(гидроксилирование), затем поступает в почки, где происходит

еще одно гидроксилирование в 1 положение и образуется активная

форма. В почках этот процесс регулирует паратгормон, женские и

мужские половые гормоны, гормон роста - стимуляторы

образования витамина D3.

Витамин стимулирует образование кальций-связывающего

белка во многих тканях,то есть стимулирует защиту клеток от

избытка кальция.

Витамин D3 в больших количествах токсичен, по своей

структуре близок к стероидным гормонам. В печени существует

специальный защитный механизм от его избытка.

Кортизол стабилизирует мембрану энтероцита и этим снижает

ее проницаемость для кальция.

Обмен кальция между межклеточной жидкостью и костью.

Содержание в крови - 2.12-2.6 ммоль в литре, две формы:

1 - ионизированный (60%), активный, который подвергается

регуляции, 2 - химически связанный с белком.

В кости имеются системы регуляции костной ткани:

1. Система ремодуляции костной ткани включает работу двух

видов клеток:остеокласты способствуют резорбции костной ткани,

остеобласты - ресинтезу. На остеокластах имеются рецепторы

глюкокортикоидов. Активация этих рецепторов увеличивает

чувствительность этих клеток к действию парат-гормона. У

женщин после менопаузы эти две системы активируются и

усиливается остеопороз кости. Прогестерон может вытеснять

кортизол из его связи с рецепторами остеокластов, что приводит

к снижению их чувствительности к действию парат-гормона.

2. Вторая система обеспечивает быстрый обмен кальция

между костями и межклеточной жидкостью. Она регулируется

активностью поверхностных остеоцитов, которая стимулируется

совместным действием витамина D3 и парат-гормона и приводит к

повышению уровня кальция в крови. Витамин D3 в физиологических

дозах повышает уровень кальция в крови за счет усиления

всасывания. Гиперкальциемия подавляет выделение парат-гормона

и усиливает выделение кальцитонина. В результате этого

повышается активность остеобластов, тормозится активность

омтеокластов и остеоцитов, стимулируется образование костной

ткани. Применение кальция в больших дозах характеризуется

прямым стимулирующим действием на остеоциты и сопровождается

разрушением костной ткани, "вымыванием" кальция

(остеомаляция).

3. Простые физико-химические реакции возникают между

костью и омывающей ее жидкостью, например взаимодействие слюны

с тканью зуба. Здесь кость представлена 1)органическим

матриксом - на 98 % состоит из белка и на 2% из клеток,

синтезирующих этот белок; 2) неорганическим матриксом - 95 %

апатиты и 5% другие соединения (натрия). Содержание кальция в

апатитах может меняется от 8 до 12, может меняться и

содержание анионов, но структура сохраняется, содержание групп

ОН может меняться даже на фтор, что способствует резорбции

кости.

Важное значение для поддержания структуры зуба (кости)

имеет перенасыщенность растворов фосфат-ионами и кальцием.

Насыщенность РО4 определяет кислотность среды. Если рН

снижается меньше 6 то в крови будут преобладать ионы Н2РО4,

которые способствуют вымыванию кальция из кости. При рН

6.8-7.5 преобладают ионы НРО4 и кость находится в стабильном

состоянии. При рН выше 7.5 преобладают ионы РО4, что

способствует вхождению кальция в кость и костеобразованию (эти

же закономерности справедливы и для камнеобразования в желчном

пузыре и почках). Остеобласты продуцируют щелочную фосфатазу,

которая угнетает остеокласты и остеоциты.

Используются технологии uCoz