Осмотического давления внеклеточной жидкости. Характеристикаконечного полезного результата, рецепторов, центра регуляции испособовегодостижения .

Уровеньосмотическогодавлениякровиопределяетсяконцентрацией,преждевсегоNa+.

Ионы Na+ удерживают воду в крови и тем самым контролируют ее осмотическое давление.От концентрации Na+ зависит объем циркулирующих и внутриклеточных жидкостей. Такимобразом,водныйобменсвязанс обменомнатрия,аосмотическоедавлениеобусловлено

количеством воды и концентрацией Na+. Обмен Na связан с обменом ионов К+ и Н+. ВовнеклеточнойжидкостипреобладаетNa+,вовнутриклеточной–К+.

В регуляции обмена воды важная роль принадлежит почкам, кишечнику, потовым ислюннымжелезам, мочевомупузырю, коже.

В регуляции обмена воды участвуют гормоны: антидиуретический (вазопрессин) иальдостерон.

Антидиуретический гормон (вазопрессин) представляет собой нонапептид и синтезируетсявнейронахгипоталамуса,откудатрансформируетсявзаднюю долю гипофиза,азатем

секретируетсявкровь.

Осморецепторы гипоталамуса при повышении осмотического давления тканевой жидкостистимулируютосвобождениеАДГизсекреторныхгранул.АДГувеличиваетскорость

реабсорбции воды из первичной мочи и тем самым уменьшает диурез. Моча при этомстановится более концентрированной. Так АДГ сохраняет необходимый объем жидкости ворганизме,невлияя наколичество выделяемогоNaCl.Осмотическое давление

внеклеточной жидкости уменьшается, т.е. ликвидируется стимул, который вызвалвыделение АДГ.

Главной точкой приложения действия АДГ является нефрон, точнее дистальные извитыеканальцы и собирательные трубочки. Действуя на эти участки нефрона, гормонизбирательностимулирует реабсорбциюводыизпервичноймочивкровь.

Призаболеванияхгипоталамо-гипофизарнойсистемы,сопровождающихся

недостаточностью продукции АДГ возникает несахарный диабет (мочеизнурение). При этомснижаетсяреабсорбцияводы вдистальныхотделахканальцев исуточныйдиурез

увеличиваетсядо30л.этоприводиткповышению осмотическогодавлениякрови,

снижению кровяного давления. Введение таким больным препаратов АДГ нормализуетдиурез иводныйобменвцелом.

Повышение секреции АДГ наблюдается при кровопотере, при введении гипертоническихрастворов NaCl или глюкозы, введением белковых растворов, водном голодании,избыточномпотреблениисоли, снижениемкровяного давления,гипоксии.

Торможение секреции АДГ наблюдается при повышении кровяного давления, торможениидиуреза,низко солевойдиете.

АДГ влияет на кровяное давление не только за счет задержки воды, но и вызывая спазмартериоликапилляров,т.е. повышает кровяноедавление.

Альдостеронвырабатываетсявкоренадпочечников.

Альдостеронрегулируетосмотическиепроцессы,влияянаобменNa+,К+,Н+.

Альдостерон в почках увеличивает реабсорбцию Na+ (а вместе с ним Cl-) и выделение ионовК+иН+.

Альдостеронстимулируетвыделение Na+изклетокизахватК+.

ТрансмембранныйпереносионовNa+иК+осуществляетсяспомощьюNa+,К+-АТФ-азы,называемоготакженатриевымнасосом.Ферментрасположенвмембранебазальной

поверхностижелезистойклетки.

Функция Na+, К+-АТФ-азы: активное «откачивание» Na+ из клетки в тканевую жидкость приучастииАТФ.Выброс Na+изклеткисопряженс пассивнымпоступлениемК+иН+вклеткуизкрови в обмен на Na+. Na+, К+-АТФ-аза состоит из 4 субъединиц: 2 и 2. Субъединицыфермента могут связывать 3 Na+, 2К+ и 1 молекулу АТФ. Na+-связывающие центры ферментаобращенывнутрьклетки,К+-связывающиецентрылокализованыближекнаружнойее

поверхности.

Механизм реабсорбции ионов Na+ из просвета нефрона осуществляется следующимобразом:

ИоныNa+относительносвободнодиффундируютвэпителиальныеклеткичерез

апикальную мембрану (обращена в просвет канальцев), а из эпителиальных клеток активнооткачиваетсясбазальноймембраны натриевым насосом.

В обмен на ионы Na+ из тканевой жидкости с базальной мембраны в клетки поступают ионаК+иН+.

АпикальнаямембранапропускаетNa+,Н2О,Cl-пассивно,аК+иН+пассивнопоступаютвмочу.СекрецияальдостеронаувеличиваетсяприсниженииконцентрацииNaClвкрови.

Избыточнаясекрецияальдостеронаприводиткгиперальдостеронизму.

ГиперальдестеронизмсопровождаетсяизбыточнойзадержкойNaClиповышением

осмотического давления внеклеточной жидкости. А это служит сигналом для освобожденияАДГ. АДГ ускоряет реабсорбцию Н2О в почках. в результате в организме накапливается иNaCl,ивода,объемвнеклеточнойжидкостиувеличивается присохранениинормального

осмотического давления. Увеличение объема внеклеточной жидкости повышает кровяноедавление.

Секрецияальдостеронарегулируетсяренин-ангиотензиновойсистемой.

В юкстагломерулярных клетках синтезируется протеолитический фермент – ренин.Юкстагломерулярныеклеткиокружаютприносящуюартериолупочечногоклубочка.

Снижение кровяного давления в приносящих артериолах служит сигналом секреции ренинавкровь.

Впеченисинтезируетсяангиотензиноген(гликопротеин). Поддействием ренина

ангиотензиногенпревращаетсявангиотензинI.АнгиотензинIпревращаетсявангиотензин

II. АнгиотензинIIстимулируетсекрециюальдостерона.

Ренин-ангиотензиновая система играет важную роль при восстановлении объема крови,которыйможетуменьшатьсяврезультатекровотечения,обильнойрвоты,поноса.

Уменьшениеобъемакрови
Уменьшениеперфузионногодавлениявпочках
Выделениеренина
Сужениесосудов	ОбразованияангиотензинаII		Жажда
Выделениеальдостерона		ВыделениеАДГ(вазопрессина)
ЗадержкаNaCl		Задержка воды

При стенозе почечной артерии снижается давление в почечных клубочках и включается всясистема. Однако, поскольку исходные объем и давление крови нормальны, то включениесистемы приводит к повышению кровяного давления сверх нормы как вследствие суженияхроническойзадержкиводы иNaCl.Это приводит к почечнойгипертонии.

Калий необходим для мышечного сокращения. При гиперкалиемии меняется характер ЭКГ.Гипокалиемиясопровождается адинамией.Na+поступает ввидеNaCl.

При недостатке альдостерона развивается аддисонова болезнь (меняется тургор клеток).Болезнь развивается при недостаточности коркового слоя надпочечников, накапливаютсяионы К.

 

Соотношениемеждуводнымиосмотическимравновесием

Регуляция водно-осмотического равновесия, как видно из самого этого термина, имеет двестороны:

¾регуляцияводногоравновесия,тоестьобщегообъемажидкости;

¾ регуляция осмотического равновесия, то есть осмотического давления внеклеточнойжидкости.

Эти две стороны тесно связаны, но все же раздельны, и иногда даже возможен конфликтмеждурегуляциейобъема жидкостииее осмотическогодавления.Втакихслучаях:

¾вобычныхусловияхприоритетотдаетсяподдержаниюосмотическогодавления.

Все мы знаем, что если съесть очень много соленого, то возникает сильная жажда. Это и естьпримертого,какорганизмжертвует поддержаниемобщего объемажидкостиради

поддержанияосмотического давления:когда мызапиваемсоленую пищубольшим

количеством воды, объем жидкости в организме возрастает, но осмолярность остаетсяпостоянной;

¾ при резком уменьшении объема жидкости, когда возникает угроза опасного для жизнинарушениякровообращения,приоритетотдаетсяподдержаниюобъемажидкости.

Яркийпример—резкаяжажда,возникающаяприкровопотере.Именнопоэтомураненые

постоянно просят пить: прием большого количества воды приводит к нормализации объемажидкости и, тем самым, крови, однако ценой ее гипоосмолярности. Поэтому в таких случаяхлучшеназначатьсолевые растворы.

Поддержаниеосмотическогодавлениякрови

Поддержание осмотического давления крови достигается в основном за счет регуляциипотребленияивыведенияводы(анеNaClилииныхосмотическиактивныхвеществ).

За поддержание осмотического давления, как и многих других констант внутренней среды(см.выше,разд.«Внутренняясреда»),отвечаетгипоталамус.Гипоталамическаясистема

поддержания осмотического давления устроена по общему принципу организациигипоталамических систем поддержания констант внутренней среды (гл. 6). Ее схемапредставленана рис. 9.5.

· Основныевходыэтойсистемы:

¾центральныйвход—путиотвышележащихцентров;

¾сенсорныевходы:

à осморецепторы, расположенные в самом гипоталамусе; воспринимают осмотическоедавлениеплазмы;

à волюморецепторы и барорецепторы. Волюморецепторы, расположенные в предсердиях иполых венах, воспринимают центральное венозное давление и тем самым (косвенно) объемкрови; барорецепторы, расположенные в крупных артериях, воспринимают артериальноедавление(подробнее см. вгл. 14).

· Основныевыходы:

¾ центр жажды, запускающий питьевое поведение и тем самым регулирующийпотребление воды;

¾ АДГ — гормон, вырабатываемый нейронами гипоталамуса и хранящийся в их окончанияхвнейрогипофизе.Поддействиемэтогогормонауменьшаетсявыведениеводыпочками.

Подробно о секреции АДГ см. в гл. 7, а о механизме его действия на почки — в гл. 15.Центржажды исекреция АДГстимулируются:

¾активациейосморецепторов;

¾уменьшениемактивацииволюмо-ибарорецепторов.

Благодаря этому гипоталамическая система поддержания осмотического давленияфункционируетпо принципуотрицательнойобратнойсвязи:

¾ при повышении осмотического давления крови стимулируются рецепторы гипоталамуса,иврезультате 1)активируется центржаждыиповышается потреблениеводы;2)

увеличивается выработка АДГ и снижается выведение воды. И то и другое приводит кснижению осмотического давления;

¾ при снижении объема крови и артериального давления уменьшение активации волюмо-ибарорецепторовприводитктемжереакциям.Врезультатеворганизмезадерживается

вода и восстанавливается объем крови. Однако при этом нормализация объема кровидостигается за счет ее гипоосмолярности, поэтому этот механизм работает только вэкстренныхусловиях(см.ниже).

Секреция АДГ и центр жажды гораздо чувствительнее к сигналам от осморецепторов, чем отволюмо-ибарорецепторов. Поэтому:

¾ в норме гипоталамическая система чувствительна только к изменениям осмотическогодавлениякровиирегулирует только его;

¾ лишь при угрожающем падении объема крови снижение импульсации от волюмо- ибарорецепторов активирует центр жажды и секрецию АДГ. Это тот самый экстренныйслучай, когда приоритет отдается поддержанию объема внеклеточной жидкости, а не ееосмотическогодавления.

Поддержаниеобъемакрови

Выше мы убедились в том, что гипоталамическая система поддерживает объем кровитолько в экстренных случаях— при угрожающем жизни снижении этого объема. В обычныхжеусловияхобъемкровиподдерживаетсядругимимеханизмами, причем всеэти

механизмы изменяют общий объем выводимой почками мочи (диурез), мало влияя на ееосмолярность. Здесь мы лишь кратко охарактеризуем эти системы; подробнее онирассматриваютсявгл. 15.

Прессорныйдиурез

При повышении артериального давления (признак повышенного объема крови) почкиавтоматически увеличивают выделение мочи; это так называемый прессорный диурез. Приэтомобщийобъемжидкостиворганизмеуменьшается,ноееосмотическоедавлениене

меняется.Присниженииартериальногодавления,напротив,диурезуменьшается.Это

важнейшиймеханизмподдержаниясреднегоартериальногодавления;подробнеесм.вгл.

14.

Ренин-ангиотензиноваясистема

Присниженииартериальногодавлениявпочкахвырабатываетсяферментренин,

вызывающий (через ряд промежуточных этапов) образование гормона ангиотензина II.Этот гормон обладает несколькими эффектами, в том числе вызывает уменьшение диуреза;в этом отношении ренин-ангиотензиновая система действует как усилитель прессорногодиуреза.

Альдостерон

Это минералокортикоид, выделяемый корковым веществом надпочечников — в том числеподдействиемвышеупомянутого ангиотензинаII. Подвлияниемальдостерона

уменьшается выделение почками натрия и воды; общий объем жидкости в организме поддействиемальдостеронаувеличивается,ноееосмотическоедавлениеменяетсямало.

Предсердныйнатрийуретическийгормон

Этот гормон выделяется предсердиями в ответ на их растяжение (признак повышенногообъемакрови)ивызываетусиленноевыделениепочкаминатрияиводы;врезультате

общий объем жидкости в организме снижается, но ее осмотическое давление меняется мало.Внормефизиологическаярольпредсердногонатрийуретическогогормона,видимо,

невеликапосравнениюсдругимисистемамирегуляцииводно-осмотическогоравновесия.

 

 

168. РегуляцияКЩР.

Необходимым условием нормальной жизнедеятельности организма является постоянствореакцииеговнутреннейсреды.ЖизньвозможналишьвоченьузкихграницахрНкрови.

Такаяточностьвподдержанииреакциисредынаопределенномуровнеобеспечивается

целым рядом механизмов. Сюда относятся прежде всего вне- и внутриклеточные буферныесистемы,широкийионныйобменмеждувнутриклеточнымивнеклеточнымсекторами,

деятельность легких и почек. Кислотно-щелочное равновесие находится в тесной связи сэлектролитнымобменом, нервнымиигормональнымивлияниями. Особуюрольв

регуляциикислотно-щелочногоравновесияиграютпочки,взадачукоторыхвходит

выведение нелетучих кислот и сбережение оснований. По современным представлениям,кислотами называются электролиты, образующие при диссоциации катионы водорода Н+(протонныедонаторы).Щелочи(основания) —этоэлектролиты,образующие при

диссоциациианионыгидроксилаОН"испособныеприсоединятьионыводорода

(протонныеакцепторы),Сэтойточкизрениянеправильноотождествлятькатионыс

основаниями, а анионы — с кислотами. Тем не менее, в условиях постоянно протекающего ворганизмеионногообменатакиекатионы,какнатрий,калий,кальций,могутвестисебякак

«основания»,участвуявнейтрализациикислот.Обмениваясьнаводородныеионы,они

способствуют удалению их избытка из организма. С другой стороны, анионы Cl-, SO4, РO4 вряде случаев ведут себя как «кислотные» анионы, так как вытесняют из внеклеточнойжидкостиэквивалентное количествобикарбонатов.

Активная реакция (рН) среды определяется концентрацией в ней свободныхдиссоциированных ионов водорода. Концентрация водородных ионов в крови, аследовательно,иее рН,определяется восновном соотношениембикарбонатаи

углекислоты. В норме это соотношение составляет 20 : 1. При этом рН крови колеблется от7,35до 7,45.Снижение рНкровиниже этихвеличинхарактеризуетсякак

декомпенсированный ацидоз, повышение — как декомпенсированный алкалоз. Взаимнокомпенсированные изменения бикарбоната и углекислоты, которые не ведут к изменениюихсоотношения и,следовательно,не вызывают сдвигарНкрови, называют

компенсированным ацидозом и алкалозом. В зависимости от причины, различают газовый(респираторный)иметаболическийацидоз иалкалоз. Урядабольныхнаблюдается

комбинация респираторных и метаболических нарушений. Так называемый почечныйацидоз,возникающийубольныхс заболеваниямипочек, являетсяразновидностью

метаболического.Причинойеговозникновенияврядеслучаевявляетсянарушение

функции почек по выведению кислот и сбережению оснований. Нарушения метаболизмамогутвозникатьвэтомслучае вторично.

Сдвигу рН внутренней среды организма препятствуют буферные вещества, находящиеся вовнеклеточной жидкости и в клетках. Наиболее выраженными буферными свойствамиобладаютрастворы,содержащие слабую,плоходиссоциирующуюкислотуихорошо

диссоциированную щелочную соль этой кислоты. Основная буферная система внеклеточнойжидкостисостоитизбикарбоната иуглекислоты.СогласноуравнениюГендерсона-

Гассельбальха,активнаяреакциякровирН=6,1+lg

Чем больше в крови концентрация бикарбонатов, тем выше ее рН и больше сдвиг реакциикрови в щелочную сторону. Наоборот, увеличение концентрации углекислоты снижает рНкрови, способствуя сдвигу реакции в кислую сторону. После введения во внеклеточнуюжидкость кислоты на ее нейтрализацию идет некоторое количество бикарбонатов, а послевведениящелочи—некотороеколичество углекислоты:

НCl + NaHCO3— NaCl + H2CO3,NaOH+H2CO3—NaHCO3+H2O.

Нормальный метаболизм сопровождается постоянным образованием кислых продуктов,поступающих из тканей в кровь. Отсюда понятна роль избытка оснований (в основномбикарбонатов),находящегосявовнеклеточнойсреде.Значительноменьшую рольв

поддержании кислотно-щелочного равновесия внеклеточной жидкости играет фосфатнаябуферная система, а также белки сыворотки крови. Последние обладают свойствамиамфолитов и могут нейтрализовать как кислоты, так и основания. Существенное значение внейтрализации и выведении кислых продуктов, главным образом углекислоты, имеетсистемаоксигемоглобин—восстановленныйгемоглобин.Влегочныхкапиллярах

гемоглобин, присоединяя кислород, переходит в оксигемоглобин и как более сильнаякислотавытесняетуглекислотуизбикарбонатов,содержащихсявэритроцитах.

Углекислота выделяется легкими, а оксигемоглобин, связав освободившиеся основания(главнымобразомкалий), транспортируется вткани:

ННb+O2→ННbO2.ННbO2+ КНСO3→КНbO2+ H2СO3.

H2СO3→H2O+ СO2(выделяется легкими).

В тканях, отдавая кислород, оксигемоглобин переходит в восстановленный гемоглобин(калиевуюсольвосстановленногогемоглобинаКНЬ).Восстановленныйгемоглобин

является более слабой кислотой, чем оксигемоглобин, способность связывать основания унегозначительноменьше.Врезультатечастьоснованийосвобождаетсяивступаетв

соединениес избыткомподлежащейудалениюуглекислоты:

H20 +СO2→H2СO3. H2СO3+ КНb→ННb+КНСO3.

Такимобразом,втканяхвосстановленныйгемоглобинсвязываетионыводорода,

«отнимая» их у углекислоты, а освободившийся калий образует бикарбонат. В дальнейшемизбытокСO2ввидебикарбонатаэритроцитовтранспортируетсявлегкие.Чтокасается

ионов водорода, то восстановленный гемоглобин, связав их, также транспортирует в легкие(см. выше), где они наряду с бикарбонатом участвуют в образовании углекислоты и последегидратациипоследнейвсоставе H20выводятся почками.