Нарушения обмена воды и натрия

Вода – растворитель в нашем организме. Все биохимические реакции протекают в водном растворе и многие из них идут с обязательным участием воды. Вода составляет 60% веса взрослого человека. У новорожденного – 83%, к концу первого года жизни снижается и к 9 годам приближается к величине у взрослых. Начиная с 40 лет, содержание воды в организме снижается (в основном за счёт внутриклеточной воды) и в возрасте 60 лет у мужчин составляет 51,5%, у женщин – 45,5% массы тела. В различных тканях и органах содержание воды различно: так в мышечной ткани содержится до ½ общего количества воды организма, в скелете – 1/8, в коже – 1/16, в крови – 1/20. У лиц с преобладанием жировой ткани общее содержание воды меньше и, кроме того, у женщин меньше, чем у мужчин. Вода в организме находится внеклеточно и внутриклеточно. Жидкости этих секторов находятся в состоянии постоянного обмена.

Внутриклеточная вода составляет в среднем 30-40% от массы тела. Внеклеточная жидкость в среднем составляет 20-22% от общей массы тела, к ней относятся жидкости:

1. Плазмы крови (в среднем от 4 до 5% от массы тела).

2. Интерстициальная (межклеточная) жидкость (в среднем 15-18% от массы тела).

3.Трансцеллюлярная жидкость (около 1,5% от массы тела), которая включает: спинномозговую жидкость, синовиальную жидкость, желудочный и кишечный соки, первичную мочу, влагу камер глаза, жидкость серозных полостей (плевральной, брюшной).

У человека с массой тела 70 кг общее содержание натрия в организме равно 4200 ммоль (что составляет 60 ммоль/кг массы тела), 70% этого количества (около 3000ммоль) – общий обменоспособный натрий. До 55% натрия находится в костях, до 43% - во внеклеточной жидкости, около 2% - в клетках. В норме концентрация натрия в плазме крови составляет 135-147 ммоль/л. Снижение концентрации натрия ниже 135 ммоль/л – гипонатриемия, повышение более 147-150 ммоль/л – гипернатриемия. Концентрация натрия в плазме крови снижается при гипергликемии (каждые 5,5 ммоль/л глюкозы снижают концентрацию натрия на 1,6 ммоль/л) и повышении остаточного азота (так, повышение остаточного азота выше нормы на 20 ммоль/л снижает содержание натрия в плазме крови на 3,3 ммоль/л). От его концентрации во внеклеточной жидкости в основном (на 46%) зависит её осмотическое давление. Nа⁺ - Са²⁺ обмен на уровне клеточной мембраны кардиомиоцита рассматривают как элемент регуляции сократимости миокарда. Натрий повышает возбудимость симпатических нервных окончаний и вместе с Са²⁺ повышает сосудистый тонус, что при определённых условиях может способствовать развитию гипертонической болезни (Andersen, 1980). Натрий принимает участие в генерации потенциала действия, в поддержании КОС. Обмен воды и натрия в организме взаимосвязаны, поэтому нарушения этих обменов развивается параллельно.

Регуляция обмена воды и натрия в организме:

1.Поступление в организм воды регулируется чувством жажды, а выделение воды и солей почками регулируется нейрогуморальными механизмами:

1.церебральный контроль гомеостаза жидкости распространяется на регуляцию выделения почками натрия, чувство “солевого аппетита”, активацию ренин-альдостероновой системы, выброс АДГ (вазопрессина). АДГ образуется в нейронах супраоптических и паравентрикулярных ядрах гипоталамуса и поступает (связанным с белком нейрофизином II) по аксонам в заднюю долю гипофиза и далее в кровь. Механизм действия АДГ:

а) вызывает (через V₁ – рецепторы) мощный вазоконстрикторный эффект для сосудов кожи и мышц.

б) единственный гормон, стимулирующий почечную реабсорбцию воды без задержки натрия через активацию V₂ –рецепторов в дистальных канальцах и собирательных трубках. АДГ-зависимый механизм способен реабсорбировать до 13% всей первичной мочи. АДГ способствует формированию каналов-переносчиков для молекул воды в мембране клеток дистальных канальцах и собирательных трубках (эффект “аквапереносящего белка” или аквапорина–2).

2. При осмотической регуляции выделения АДГ афферентные сигналы поступают от осморецепторов в ядра гипоталамуса, печени, почек и других органов. АДГ выделяется тем больше, чем выше осмотическое давление крови, то есть зависимость прямая.

3. Выделение АДГ стимулируют производные барбитуровой кислоты, ангиотензин, морфин, глюкокортикоиды, калия хлорид, этиловый спирт, гипогликемия. Осмотическая и неосмотическая стимуляция выделения АДГ является частью реакции тревоги при стрессе.

4. Для поддержания постоянства объёма внеклеточной жидкости необходима регуляция содержания натрия. Аффернтные сигналы поступают в гипоталамус от натриевых рецепторов, расположеных в области передних отделов III желудочка мозга, объёмных рецепторов в полости черепа, предсердиях, артериях. В гипоталамусе выделяется кортиколиберин стимулирует выработку АКТГ в передней доле гипофиза в клубочковой зоне коры надпочечников повышается образование альдостерона. Альдостерон повышает реабсорбцию натрия в дистальных сегментах нефрона в обмен на калий и водород. Тоже самое происходит в потовых и слюнных железах, тонком и толстом кишечнике. При избытке альдостерона в организме будет избыток натрия и дефицит калия, при недостатке альдостерона – наоборот. Альдостерон – компонент ренин-ангиотензин-альдостероновой системы. Секреция ренина повышается (например, при гиповолемии, стенозе почечной артерии) ангиотензиноген ангиотензин I ангиотензин II , который вызывает: вазоконстрикцию, секрецию катехоламинов, АДГ, альдостерона, а при прямом действии на нейроны головного мозга – жажду.

5. В предсердиях образуется натрийуретический фактор, который снижает реабсорбцию натрия в проксимальном сегменте нефрона и восходящем колене петли Генле, расширяет сосуды, подавляет синтез альдостерона (А.П.Сургучев и соавт., 1987). Кроме того, простагландины А₂ и Е₂ , также обладают натрийуретическим эффектом.

Регулируется приём воды чувством жажды, которая возникает в том случае, если растёт осмотическое давление крови и возникает дегидратация клеток, в том числе дегидратация клеток центра жажды в гипоталамусе. Количество метаболической воды («вода окисления») зависит от уровня обмена и характера питания. Так, например, при окислении 1г углеводов образуется до 0,56 мл воды, 1г белка – 0,39 мл, 1г жира – 1мл. Натрий в организм поступает с пищей. Обычно он поступает в большем количестве, чем необходим организму.

Таблица №14

Суточный водный баланс взрослого человека (А.Ш.Зайчик и соавт,2000)

№ п/п	Поступление воды в организм	Выделение воды из организма
1.	С жидкой пищей, питьём 1,1-1,4 л	Через почки 1,2 –1,5 л
2.	С твёрдой пищей 0,8-1,0 л	С испражнениями 0,1-0,3 л
3.	Метаболическая вода 0,3 л	Через лёгкие 0,4 л
4.	Через кожу 0,5-0,6 л

Таблица № 15

Пути выведения воды и натрия из организма и последствия нарушения.

Через какой орган	Что выводится?	Когда выведение делается чрезмерным	Изменения, определяющие клиническую картину
Без компенсации потерь	При компенсации потерь воды	При компенсации потерь воды и натрия
Лёгкие	Чистая вода	При одышке	Дефицит воды	Патологии нет	Патологии нет
Потовые железы	Вода, натрий, калий (концентрация солей меньше, чем в крови)	При сильном потоотделении	Дефицит воды	Дефицит натрия	Дефицит калия
Кишечник	-//-	При рвоте и поносе	Дефицит воды	Дефицит натрия	Дефицит калия
Почки	Вода   Натрий     Калий	При ослаблении реабсорбции (мало АДГ, мало канальцев) При ослаблении реабсорбции Nа+ (мало альдостерона, мало канальцев) При усилении реабсорбции Nа+ в обмен на К+ (много альдостерона)	Дефицит воды     Дефицит натрия     -	Патологии нет     -   -	Патологии нет     -   -

Как видно из выше приведённой таблицы № 15, потери воды через легкие, потовые железы, кишечник происходит при различных патологических состояниях и не связаны с регуляцией водно – солевого обмена, не подчинены требованиям этой регуляции. Так, усиленное потоотделение происходит чаще как реакция, обеспечивающая терморегуляцию при действии высокой температуры на организм; одышка – результат или поражения органов дыхания, или нарушения центральной регуляции дыхания; рвота, понос - результат заболевания желудочно – кишечного тракта. Потери во всех этих случаях не включают через эти органы механизмы, направленные на восстановление водно – солевого гомеостаза. Регуляция водно – солевого баланса, выделение натрия и воды, связанные с потребностями организма в этих веществах, идёт через почки. Поэтому, когда говорим о вертикальной циркуляции натрия и воды при той или иной патологии, то речь идет об изменении их выделения через почки.

В организме может нарушиться вертикальная и горизонтальная циркуляции воды и натрия.

Вертикальная циркуляция – это обмен жидкостью между организмом и окружающей средой. Показателем вертикальной циркуляции является диурез, удельный вес мочи.

В почках за сутки у взрослого человека отфильтровывается до 180 литров первичной мочи. Эта первичная моча содержит около 50 граммов натрия. В проксимальных канальцах происходит реабсорбция натрия в обмен на ионы водорода. За счет окислительных процессов в эпителии (здесь образуются СО₂ и Н₂О). Затем фермент карбангидраза вызывает их соединение и образование Н₂СО₃, диссоциация которой дает Н⁺ и НСО₃^-. Поэтому, если блокировать окислительные процессы, например, ртутными препаратами или блокировать карбангидразу, что делают многие мочегонные, то не будет происходить реабсорбция натрия. Рабсорбция натрия приводит к падению осмотического давления в просвете канальца и повышению его вокруг канальца. Это ведёт к реабсорбции воды. Эта проксимальная реабсорбция натрия и воды гормонами не регулируется. Реабсорбция воды может здесь ослабиться если: 1. снижена проксимальная реабсорбция натрия, 2.повышается осмотическое давление в просвете канальца, например – глюкозой (при сахарном диабете) или осмотическими диуретиками (мочегонными).

Дистальная реабсорбция натрия происходит в восходящем колене петли Генле. Здесь натрий обменивается на калий. Эта реабсорбция стимулируется альдостероном. Если альдостерона избыток, то в организме будет избыток натрия и дефицит калия. При недостатке альдостерона будет наоборот. Дистальная реабсорбция воды в собирательных трубках активируется АДГ. Его выделяется тем больше, чем выше осмотическое давление крови. Изменение выделения АДГ происходит при изменении осмотического давления крови. При повышении осмотического давления (мало воды или избыток натрия) происходит раздражение осморецепторов сосудов и гипоталамуса, увеличивается выделение АДГ, увеличивается реабсорбция воды в собирательных трубках почек. Вода поступает в сосуды (чтобы снизить осмотическое давление), а количество мочи падает и растет ее плотность.

Горизонтальная циркуляция солей и воды – это перемещение ее между секторами:

клетка интерстиций сосуд

Перемещение воды и солей между секторами идёт через две мембраны – сосудистую стенку и клеточную мембрану. Сосудистая стенка совершенно свободно пропускает Na⁺ и другие соли. Значит, концентрация солей по ту и по другую сторону стенки сосуда всегда одна и та же, поэтому и осмотическое давление по ту и по другую ее стороны тоже всегда одинаково. В результате этого осмос не играет никакой роли в движении воды через сосудистую стенку и движение воды здесь определяется соотношением между онкотическим и гидростатическим давлением. Если преобладает гидростатическое давление (или оно повысилось, или упало онкотическое давление), то вода идёт из сосуда в интерстиций. Если же упадет гидростатическое давление или же повысится давление онкотическое, то вода пойдет из интерстиция в сосуд.

Через клеточную мембрану движение солей идёт вопреки законам диффузии, определяется работой натрий – калиевого насоса. Поэтому во внеклеточной жидкости мало калия, много натрия, а в клетках преобладает калий. Только в условиях патологии падает количество калия и растет содержание натрия. Поэтому между клеткой и интерстицием легко возникает разница в осмотическом давлении, что и определяет движение воды через клеточную мембрану. Оно зависит от разницы в осмотическом давлении – вода идет всегда в сторону большего осмотического давления. Если падает осмотическое давление в сосуде (при избытке воды, при дефиците натрия), то оно сразу же падает и в интерстиции. Тогда вода начинает поступать в клетки. Развивается гипергидратация клеток.

Симптомы клеточной гипергидратации:

1. Вялость, депрессия

2.Тошнота, наклонность к рвоте

3.Отвращение к воде, снижение аппетита

Из клеток выходит калий. Снижение содержания калия в клетках и повышение его в крови может вызвать судороги.

Если в сосудах и интерстиции растет осмотическое давление (при дефиците воды или избытке натрия), то вода начинает выходить из клеток, развивается синдром клеточной дегидратации.Симптомы:

1.жажда – мучительная, трудно утоляемая

распадается белок, образуются пирогены, растет температура тела

2.возникает психическое напряжение, галлюцинации

3.при тяжёлом обезвоживании – судороги

При клеточной гипергидратации слизистые всегда влажные, при дегидратации – сухие.

При нарушении обмена натрия и воды может быть:

1. Гипогидратация (обезвоживание)

2. Гипергидратация (положительный водный баланс)

3. Дефицит натрия;

4. Избыток натрия.

Виды гипогидратации: 1. Гипоосмоляльная гипогидратация (преобладают потери организмом солей по сравнению с потерями воды и, следовательно, снижением осмоляльности внеклеточной жидкости). 2. Гиперосмоляльная гипогидратация (преобладают потери организмом жидкости по сравнению с потерями солей. Так как повышается осмоляльность межклеточной жидкости, вода из клеток поступает во внеклеточное пространство с возможным развитием общей (клеточной и внеклеточной) гипогидратации организма. 3. изоосмоляльная гипогидратация (примерно одинаковое уменьшение в организме воды и солей).

Виды гипергидратации: 1. Гипоосмоляльная гипергидратация (избыток в организме внеклеточной жидкости со сниженной осмоляльностью). 2. Гиперосмоляльная гипергидратация (повышена осмоляльность внеклеточной жидкости с превышением таковой в клетках). 3. Изоосмоляльная гипергидратация (увеличен объём внеклеточной жидкости с нормальной осмоляльностью).

(Для справки: жидкости организма –сложные растворы, и в соответствии с СИ (системой интернациональной) единиц измерения концентрацию растворённых веществ следует выражать числом молей в 1л раствора – это молярная концентрация, или числом молей в 1кг растворителя – это моляльная концентрация).

Причины гипогидратации:

1.недостаточное поступление воды в организм (человек мало употребляет или затруднено глотание по причине непроходимости пищевода).

2.при повреждении центров жажды в гипоталамусе (инсульты, опухоли мозга, нарушениях ВНД –неврозы, истерия и др.).

3.Потеря воды организмом:

а) через ЖКТ: повышенная саливация, рвота, острые и хронические поносы,

б) повышенное потоотделение (высокая температура окружающей среды, лихорадка и др.),

в) через почки (полиурия при несахром и сахарном диабете, избыточное, неконтролируемое употребление мочегонных препаратов, сморщенная почка и т.д.).

г) массивная кровопотеря

д) массивная лимфопотеря (ожоги большой поверхности тела, свищи лимфатических стволов по любой причине и др.).

Возникающие изменения можно разбирать с использованием общелогических схем:

Изменения вертикальной циркуляции воды:

Изменение содержания воды или натрия в сосуде