Гомеостатическая регуляция натрия, калия и воды в организме. Лабораторная оценка состояния гидратации и электролитного баланса.
В организме взрослого человека на воду приходится 2/3 (58-67%) массы тела. Около половины ее объема сосредоточено в мышцах. Потребность в воде покрывается за счет поступления ее в виде питья (700-1700 мл), преформированной воды, входящей в состав пищи (800-1000мл) и воды, образующейся в организме при обмене веществ (200-300 мл). При сгорании 100 гр жиров, белков и углеводов, образуется соответственно 107, 41,55 гр воды. Благодаря постоянно происходящим обязательным водным потерям водный объем жидкости в организме сохраняется неизменно. К числу таковых относят ренальные (1.5 л) и экстраренальные, связанные с выделением жидкости через ЖКТ (50-300 мл), дыхательные пути и кожу (850-1200 мл). В целом объем обязательных потерь воды составляет 2.5-3л, во многом он зависит от выводимых из организма шлаков. Вода является растворителем многих соединений, непосредственным компонентом ряда физико-химических и биохимических превращений, транспортером эндоэкзогенных и экзогенных веществ, она выполняет механическую функцию, ослабляет трение связок, мышц, суставов, участвует в терморегуляции. Вода поддерживает гомеостаз, зависящий от осмотического давления плазмы (изоосмия) и объема жидкости (изоволемия), функционирования механизмов регуляции КОС, протекания процессов, обеспечивающих постоянство температуры (изотермия).
Водный обмен регулируется разнообразными механизмами : поддержанием осмотического давления или осмолярности биологических жидкостей, разницей в величинах гидростатического и гидродинамического давления, проницаемостью мембран клеток сосудов и паренхиматозных органов, метаболическими системами пассивного и активного перемещения воды и электролитов в организме, а также осуществлением обмена воды с окружающей внешней средой.
Нарушения водного обмена:
1) Общее обезвоживание (общая дегидратация) возникает в тех случаях, когда воды в организм вводится меньше, чем теряется им за один и тот же промежуток времени (отрицательный водный баланс). При водном дефиците в силу сгущения крови концентрация плотных веществ в плазме повышается, что ведет к увеличению осмотического давления. Это обуславливает перемещение воды из клеток через межклеточное пространство во внеклеточную жидкость. В результате этого уменьшается объем внутриклеточного пространства.
Лабораторные признаки: увеличение гематокрита, вязкости крови, гиперпротеинемия, гиперазотемия, полиурия.
2) Внеклеточная дегидратация обуславливается потерей солей при рвоте, поносе, обильном потоотделения, гипофункции коры надпочечников, поражением канальцев почек, образование обширных экс- и транссудатов, формирование фистул, частое промывание желудка и кишечника, длительном применении осмодиуретиков, малом потреблении соли, массивной крово- и плазмопотере. Вследствие потери электролитов относительный избыток воды устремляется из сосудистого русла во внутриклеточный сектор либо выделяется с мочой. В результате внеклеточное пространство сокращается до 60% от нормального его объема. О внеклеточной дегидратации свидетельствует повышение гематокрита, содержание эритроцитов, гемоглобина и белка, что расценивается как проявление гемоконцентрации.
3) Клеточная дегидратация связана с потерей воды или избытком солей в организме. Вследствие повышения осмолярности внеклеточной жидкости вода из внутриклеточного сектора устремляется в окружающие клетки пространство, в том числе во внутрисосудистый сектор; в результате этого наступает дегидратация клеток. Причины клеточной дегидратации: введение больших доз гипертонических растворов солей натрия, избыточное выделение воды при несахарном диабете, полиурия, продолжительная гипервентиляция, дыхание через трахиостому, усиленное потоотделение, гипертермия, тяжелые ожоги. Характеризуется гипернатрийемией, гиперазотемией, большой относительной плотностью мочи.
4) Общая гипергидратация наступает при насыщении водой как внутри так и внеклеточного сектора организма. Причины: введение большого объема жидкости при недостаточном ее выведении, лечение больных изотоническими растворами глюкозы, гламерулонефрит, острая почечная недостаточность, гипофункция коры надпочечников, избыточное питье. Потребленная жидкость прежде всего накапливается во внеклеточное пространство, включая его сосудистый сектор, вследствие чего осмотическое давление плазмы снижается и вода начинает переходить внутрь клеток. У больных обнаруживается снижение концентрации всех метаболитов: гемоглобина, общего белка, остаточного азота и его компонентов, электролитов плазмы.
5) Внеклеточная гипергидратация чаще всего возникает при нарушении выделительной функции почек, также при сердечной недостаточности, повышенной проницаемости сосудистой стенки, вызванной аллергией, интоксикацией. Для внеклеточной гипергидратации характерно формирование гипонатриемического синдрома.
6) Клеточная гипергидратация возникает вследствие прогрессирования внеклеточной гипергидратации. Причины: вливание гипотонических растворов, избыточное питье, малое выделение жидкости почками, нефропатии, надпочечниковая недостаточность. У больных обнаруживается гипонатриемия, снижение осмолярности плазмы, гипо- и диспротенемия, может наблюдаться гиперкалиемия, которая затем сменяется гипокалиемией.
Калий– внутриклеточный катион, в организме 150 гр, конц калия в плазме крови от 3,5-5,5 ммоль/л. При определении содержания калия в плазме крови нужно иметь в виду, что даже через неповрежденную мембрану может выходить калий в плазму, так как нарушаются функции мембранных насосов поддерживает градиент концентрации. Содержание калия в эр в норме в 15-20 раз выше содержания калия в плазме. Обмен калия определяется не только балансом между его поступлением и выведением из организма. Содержание калия зависит от коры надпочечников при гиперфункции – задержка натрия, потеря калия, и наоборот.
Играет ведущую роль в возникновении и проведении нервного импульса - при
клеточном покое калий находится в клетке, при возбуждении выходит из нее. Всасывается на протяжении всего желудочно-кишечного тракта. Всосавшийся в кровь К+ поступает в печень, а затем распространяется по тканям. Во внеклеточном пространстве содержится только 2% от общего количества, а остальное - в клетках, где связан с углеводными соединениями. Часть калия откладывается в печени и коже, а остальная поступает в общий кровоток. Обмен очень быстро протекает в мышцах, кишечнике, почках и печени. В эритроцитах и нервных клетках более медленный обмен калия. Калий в виде хлористого калия выделяется в основном почками, в количестве 4,5г - этим обусловлено его мочегонное действие. С солями калия всегда выделяется много воды. В меньшей степени калий выделяется кишечником и незначительное количество - с потом.
Калий плазмы крови отражает общее содержание калия в организме при условии, если отсутствуют нарушения кислотно-основного состояния. Изменение рН на 0,1 единицы вызывает обратный по направленности сдвиг концентрации ионов калия в плазме (сыворотке) крови на 0,5 ммоль/л.
Гиперкалиемия – абсолютная и относительная. Гиперкалиемия – нарушение ритма, жажда, брадикардия, тахикардия, изменение ЭКГ. При концентрации калия – 7 ммоль/л – остановка сердца. Абсолютная гиперкалиемия - введение в организм растворов, содержащих ионы калия, при гемолизе, при лейкозах. Гиперкалиемия возникает при гипофункции коры надпочечников, если в норме 80-90% калия выделяется почками, то при гипофункции надпочеников количество выводимого калия снижается, может быть это при ацидозе (газовом и негазовом), часто отмечается при анафилактическом шоке ( увел проницаемость мембран), при ОПН, ХПН (ионы калия не в полной мере выводятся). Может быть относительная гиперкалиемия .
Гипокалиемия – снижается тонус мышц, паралит непроходимость кишечника. Абсолютная гипокалиемия – при гиперфункции коры надпочечников, при газовом и негазовом алкалозе, при частой рвоте, при поносах, относительная гипокалиемия – при увеличении объема жидкости в русле.
Определение содержания калия основывается на активации ионами калия пируваткиназы – фермента, способного отщеплять остаток фосфорной кислоты от фосфоенолпирувата и переносить его на АДФ, образ пируват трансформируется в лактат при участии ЛДГ, что сопровождается убылью восстановленного НАДхН, по изменению абсорбции в УФ области спектра (340 нм) судят о содержании ионов калия. Еще калий и натрий измеряют методами пламенной фотометрии.
Натрий– элемент, содержание которого в организме взрослого от 105-150 гр ( 50% этого количества в плазме крови, 44% в костной ткани, 6% в других тканях, 20% тканевого натрия – на долю костей). Натрий – основной катион плазмы, так как на его долю около 90% от всего количества катионов, 85% натрий-ионов в плазме в свободном состоянии, около 15% связано с белками. Суточное потребленость менее 4-6 гр в виде хлорида натрия. В организм натрий поступает с пищей, главным образом в виде соли хлорида натрия. В желудке он почти не всасывается, а наибольшая реабсорбция его происходит в кишечнике. Выведение натрия осуществляется в основном почками. Взрослый человек теряет с мочой 3—6 г (130—261 ммоль). Часть натрия экскретируется кишечником и выделяется потовой жидкостью. Баланс натрия в организме регулируется главным образом гормоном коры надпочечников альдостероном. Содержание натрия в плазме крови взрослого человека колеблется в пределах 137—150 ммоль/л; в цельной крови 70—90 ммоль/л; в эритроцитах 9—28 ммоль/л. Обмен натрия регулируется деятельностью коры надпочечников, функциональное состояние которой определяыется нейроэндокринной системой гипоталамус-гипофиз-кора надпочечников. В обычном состоянии около 85% натрия пофильтровавшегося через мембрану клубочков подвергается обратному всасыванию. Процессы реабсорбции ионов натрия усиливаются под влиянием глюко- и минералокортикоидов, поэтому в стрессовом состоянии, после операции например, обратному всасыванию подвергается весь натрий из просвета канальцев, он может исчезать из мочи.
При ряде патологий изменяется конц натрия в плазме. Причины гипо- и гипернатриемии могут быть либо изменение абсолютного содержания ионов натрия в крови, либо нарушением водного баланса (относительная гипер-, либо гипонатриемия), часто отмечается гипонатриемия, если концентрация ионов натрия менее 130 ммоль/л. При гипонатриемии – тошнота, апатия, спадение шейных вен. Абсолютная гипонатриемия – при длительной бессолевой диете, при стриктурах пищевода, др поражениях ЖКТ, кровотечении, неукротимой рвоте, поносах. В случае использования мочегонных средств, действие которых направлено на выведение натрия с мочой, при удалении большого количества асцитической жидкости, ожогах, снижении функции коры надпочечников (обратное всасывание натрия под действием глюкокортикоидов), при болезни Аддисона – большое количество натрия выводится с мочой. Гипонатриемия может возникать при синдроме «усталости клеток» - большое количество натрия и хлора поступают внутрь клеток. Относительная гипонатриемия – нарушение баланса введения и выведения воды ( например, при введении большого количества глюкозы больному с нарушением почек, гиперсекреция АДГ).
Гипернатриемия– жажда, тахикардия, аритмия , сухость во рту, гипертермия, гипернатриемия может быть абсолютной и относительной.
Абсолютная гипернатриемия – при гиперфункции коры надпочечников, при введении препаратов коры надпочечников, при усиленном введении ионов натрия. Относительная - при водном голоде, при несахарном диабете (гипопродукция АДГ- снижение объема жидкости), встречается наиболее часто, чем абсолютная, всякое повышение конц натрия на 3 ммоль эквивалентно дефициту 1л воды.
Энзимные методы определения содержания натрия базируются на его способности активировать бета-галактозидазу – фермент, катализирующий превращение о-нитрофенил-бета-Д-галактопиранозида в галактозу и о-нитрофенол. Нарастание содержания о-нитрофенола регистрируют кинетически при длине волны 405 нм..