Концентрация основных компонентов плазмы и создаваемое ими осмотическое давление
ИНФОРМАЦИОННЫЙ БЛОК
Осмотический гомеостаз
Наряду с кислотно-щелочным равновесием одним из наиболее гомеостазированных параметров внутренней среды организма является осмотическое давление крови.
Это давление, обусловленное растворенными в жидкой части крови осмотически активными веществами (ионами и белками). Оно определяет транспорт воды из внеклеточной среды организма в кровь и наоборот. Величина осмотического давления зависит от концентрации раствора и от его температуры, но не зависит от природы растворенного вещества, ни от природы растворителя. В настоящее время существует несколько способов количественной характеристики осмотического давления:
1. в единицах атмосферного давления, норма – 6,6-6,7 атмосфер;
2. в мм ртутного столба – (6,6-6,7)*760;
3. осмотическая активность – концентрация кинетически активных частиц в 1л, за единицу измерения принимают мосмоль (миллиосмоль). 1 мосмоль =6,32*1023 частиц в 1л. Нормальная осмотическая активность плазмы крови равна 285-310 мосмоль/л.
Плазма крови, представляющая собой сложный раствор, содержащий различные молекулы неэлектролитов (мочевина, глюкоза и др.), ионы (Na+, K+, С1~, НСОз- и др.) и мицеллы (белок), имеет осмотическое давление, равное сумме осмотических давлений содержащихся в ней ингредиентов. В таблице 1 приведены концентрации основных компонентов плазмы и создаваемое ими осмотическое давление.
Концентрация основных компонентов плазмы и создаваемое ими осмотическое давление
| Oсновные компоненты плазмы | Молярная концентрация, ммоль/л | Молекулярная масса | Осмотическое давление, кПа |
| Na+ | 3,25 | ||
| С1- | 35,5 | 2,32 | |
| нсо3_ | 0,61 | ||
| к+ | 5,0 | 0,11 | |
| Са2 + | 2,5 | 0,06 | |
| POJ- | 1,0 | 0,02 | |
| Глюкоза | 5,5 | 0,13 | |
| Белок | 0,8 | Между 70000 и 400000 | 0,02 |
Как видно из таблицы 1, осмотическое давление плазмы определяется в основном ионами Na+, Cl-, НСО3- и К+, так как их молярная концентрация относительно велика, в то время как молекулярная масса незначительна. Осмотическое давление, обусловленное высокомолекулярными коллоидными веществами, называется онкотическим давлением. Несмотря на значительное содержание белка в плазме, его доля в создании общего осмотического давления плазмы невелика, так как молярная концентрация белков весьма низкая в силу их очень большой молекулярной массы. В связи с этим альбумины (концентрация 42 г/л, молекулярная масса 70 000) создают онкотическое давление, равное 0,6 мосмоль, а глобулины и фибриноген, молекулярная масса которых еще выше, создают онкотическое давление 0,2 мосмоль.
В клинической и научной практике широко используются такие понятия как изотонические, гипотонические и гипертонические растворы. Изотонические растворы имеют суммарную концентрацию ионов, не превышающую 285-310 ммоль/л. Это может быть 0,83% раствор хлористого натрия (его часто называют физиологическим раствором, хотя это не полностью отражает ситуацию, так как осмотическое давление создается не только хлористым натрием, но и другими ионами плазмы крови – см. табл.1), 1,1% раствор хлористого калия, 1,3% раствор бикарбоната натрия, 5,5% раствор глюкозы и т. д. Гипотонические растворы имеют меньшую концентрацию ионов – менее 285 ммоль/л, а гипертонические, наоборот, большую – выше310 ммоль/л. Эритроциты являются тонкими осмометрами и реагируют адекватным изменениям на колебания осмотического давления. В изотоническом растворе не изменяют свой объем, в гипертоническом - уменьшают его, происходит плазмолиз, а в гипотоническом – увеличивают пропорционально степени гипотонии, вплоть до разрыва эритроцитов (гемолиза).
Явление осмотического гомеостаза эритроцитов используется в клинической и научной практике с целью определения качественных характеристик эритроцитов (предел осмотической резистентности эритроцитов). В клинической практике используется введение различных жидкостей (изо-, гипо-, гипертонических). Например, для повышения выхода воды из межклеточного пространства в сосуды, применяют гипертонические растворы.
Постоянство электролитного состава и осмотического давления находятся в жесткой взаимосвязи с водным балансом – снижение осмотического давления ведет к перераспределению воды, солей между вне- и внутриклеточными пространствами, изменению их поступления и выделения из организма.
Изменение осмотического давления крови регистрируется осморецепторами, воспринимающими изменения уровня ионов натрия, калия, кальция, хлора. Эти рецепторы расположены в печени, почках, селезенке, поджелудочной железе, некоторых мышцах (периферические осморецепторы). Они воспринимают изменение осмотического давления и передают эту информацию к супраоптическому ядру гипоталамуса (центральное звено осморецепции).
Помимо осморецепторов, в механизмах осмотического гомеостаза значение имеет волюморецепторы, реагирующие на изменение объема внутрисосудистой и внеклеточной жидкости. Волюморецепторы расположены во многих крупных сосудах , венах, артериях, а также в обеих предсердиях и несут информацию к нейронам гипоталамуса и продолговатого мозга (к центру волюморегуляции). Ведущее значение в регуляции секреции АДГ имеют те волюморецепторы, которые реагируют на изменение напряжения сосудистой стенки в области низкого давления - барорецепторы, например рецепторы обеих предсердий, рецепторы каротидного синуса Барорецепторылокализуются в афферентных артериолах почечных клубочков, в сонной артерии, дуге аорты, правом желудочке. Активация волюморецепторов, возникающая в ответ на увеличение объема жидкости, приводит к повышению экскреции солей натрия и воды (3.1).
Осморецепторы чутко реагируют на сдвиги концентраций осмотически активных веществ плазмы крови. При увеличении осмолярности плазмы крови на 1%, концентрация АДГ возрастает на 1 пг/мл (пикограмм равен миллионной доле микрограмма). Переход к состоянию максимального осмотического концентрирования мочи требует 10-кратного возрастания количества АДГ в крови.