Глава 3. Водно-Электролитный обмен

ОБМЕН ВОДЫ В ОРГАНИЗМЕ

Для нормального течения обменных процессов внутри орга­низма, как в условиях нормы, так и при патологии, необходим должный общий объем водной среды.

Общий объем воды у новорожденного составляет 80% массы тела, у взрослого человека — 50—60%, колебания зависят от типа телосложения, пола и возраста.

Из этой величины 40% приходится на внутриклеточный (интрацеллюлярный) и 20% на внеклеточный (экстрацеллюлярный) объемы.

Внутриклеточная жидкость является составной органической частью протоплазмы.

По сравнению с внеклеточным сектором, внут­ри клетки отмечаются более высокий уровень белка и калия и менее низкий уровень натрия.

Такая разность концентрации ионов созда­ется функционированием калиево-натриевого насоса, обеспечиваю­щего биоэлектрический потенциал, необходимый для возбудимости нервно-мышечных структур.

Вода, поступившая из плазмы внутрь клетки, включается во все биохимические процессы и выделяется из нее в виде обменной воды; на весь этот цикл уходит 9—10 суток.

У детей грудного возраста данный цикл, в силу более интенсивных окислительно-восстановительных процессов, составляет 5 суток.

Вода внеклеточного объема распределяется по трем водным сек­торам: внутрисосудистый, интерстициальный и трансцеллюлярный.

1. Внутрисосудистый сектор состоит из плазменного объема и воды, связанной в эритроцитах.

Кроме обычного обмена вновь по­ступающей в эритроциты воды на обменную воду (см. выше), часть воды из эритроцитов может выделяться при дегидратации, а при гипергидратации происходит обратный процесс.

Если учесть, что масса эритроцитов составляет до 30 мг/кг массы тела, то объем воды, связанной в эритроцитах будет примерно равным 2100 мл.

Прини­мая во внимание длительность обменных процессов водой между эритроцитами и плазмой, объем воды, связанный в эритроцитах, следует учитывать как необменный.

Объем плазмы у взрослого человека составляет 3,5—5% массы тела.

Данный сектор отличается высоким содержанием белка, что определя­ет соответствующее онкотическое давление и является наиболее мо­бильным в обменных процессах.

При лечении шоковых состояний любой этиологии этот сектор требует самого пристального внимания.

2. Интерстициальный сектор содержит до 15% воды от массы тела.

Жидкость данного сектора состоит из воды межклеточного пространства и лимфы, циркулирующей между двумя полупрони­цаемыми мембранами: клеточной и капиллярной.

Данные мембраны легко проницаемы для воды и электролитов и менее проницае­мы для белков плазмы.

Интерстициальная жидкость является свя­зующим звеном между внутриклеточным и внутрисосудистым сек­тором, участвует в поддержании гомеостаза, через нее в клетки по­ступают электролиты, кислород, питательные вещества и происхо­дит обратное движение отработанных продуктов обмена к выдели­тельным органам.

От плазмы крови интерстициальная жидкость от­личается значительно меньшим содержанием белка.

Острую кровопотерю организм компенсирует, прежде всего, за счет привлечения в сосудистое русло интерстициальной жидкости.

Данный сектор может выполнять роль своеобразного буфера.

После восполнения ОЦК переливанием больших количеств кристаллоидных растворов, последние уходят в интерстициальное пространство.

2. Трансцеллюлярный сектор представляет собой жидкость, со­держащуюся внутри желудочно-кишечного тракта и других замкну­тых полостей (например, плевральная полость).

Объем данного сек­тора периодически меняется в зависимости от количества пищева­рительных соков, количества и качества пищи, состояния выдели­тельных функций организма и т. д.

Содержание воды в отдельных секторах тела представлено на рис. 3.

Поддержание гомеостаза возможно только при соблюдении строгого баланса поступления и выделения воды из организма.

Пре­вышение первого над вторым в условиях нормы характерно только для новорожденных (до 15-22 мл/сут.) и у детей в возрасте до 1 года (3—5 мл/сут).

Суточная потребность в воде у взрослого человека составляет 2—3 л, однако данная величина, в зависимости от конкретных условий (например, длительная тяжелая физиче­ская работа при высокой температуре воздуха), может резко воз­растать и доходить до 10 л/24 ч и более.

Дети потребляют большее количество воды на единицу массы по сравнению со взрослыми; это связано с интенсивностью происходящих в их организме окис­лительно-восстановительных процессов.

В организм вода поступает в виде питьевой воды (800—1700 мл и воды, содержащейся в пище (700—1000 мл); кроме этого, пример­но 200—300 мл воды образуется в тканях при окислительно-восста­новительных процессах.

Помимо принятой экзогенной жидкости (2-3 л), внутри организма в течение суток происходит передвиже­ние больших количеств (до 8 л) пищеварительных соков: в просвет ЖКТ выделяется до 1,5 л слюны, 2,5 л желудочного сока, 0,5 л жел­чи, 0,5—0,7 л панкреатического сока и 2—3 л кишечного сока.

Весь этот объем (8 л) в сочетании с вновь поступившей водой (2—3 л) полностью всасывается, за исключением небольшого количества воды (150—200 мл), выделяемой с калом.

Следует подчеркнуть, что все перемещения воды в организме тесно связаны с электролитным об­меном.

Суточная потребность в воде представлена в табл. 5.

Таблица 5. Суточная потребность воды в зависимости от возраста (средние сводные данные).

 

Масса (вкг)	Суточное потребление воды
(мл на кг массы тела)	общий объем (мл)
Дети:
грудные (2—10) в возрасте 2— 10 лет (10-40) Взрослые (70)	100-165 45-100   30-45	330-1000 1000-1800   2100-3150

 

Выделение жидкости из организма идет через почки (до 1,5 л), легкие (0,5 л) и кожу (0,5 л).

Почечная система, в основном, регули­рует состав и объем жидкостей, выделение через кожу и легкие, от­ражает состояние тепловой регуляции.

Почки являются главным регуляторным органом водного и элек­тролитного обмена в организме.

В течение суток через клубочки коркового вещества почек фильтруется до 900 л крови, из образую­щихся 180 л первичного ультрафильтрата более 99% подвергается обратной реабсорбции и менее 1% жидкости выделяется в виде мочи.

Ее количество зависит от объема внеклеточной жидкости и содер­жащегося в ней уровня натрия.

Чем их больше, тем интенсивней диурез.

Контроль за состоянием выделительной функции почек яв­ляется одним из ключевых моментов при лечении различных экс­тремальных состояний.

Всегда нужно помнить, что фильтрационная функция почек прекращается при уменьшении давления в a. renalis до 80 и менее мм рт. ст., а если этот период будет продолжаться от 1 часа и более, у больного возможно развитие преренальной формы ОПН.

В нормальных условиях через кожные покровы за сутки выде­ляется около 500 мл жидкости, возрастание температуры тела на каждый 1°С сопровождается дополнительной потерей 500 мл/24 ч воды.

Усиленное потоотделение может отмечаться при коллаптоидных состояниях, интоксикации, поражении центра терморегуляции и т. д.

До 20% теплоотдачи организм осуществляет через потоотде­ление, это объясняет возникновение гипертермического синдрома у детей грудного возраста при чрезмерном укутывании.

Пот представляет собой гипотоническую жидкость, содержа­щую в своем составе растворенные вещества.

Содержание электро­литов в секрете потовых желез зависит от уровня гормонов коры надпочечников: при их недостаточности возрастает выделение с по­том ионов натрия.

Содержание натрия и хлора в поте возрастает пропорционально скорости потоотделения.

При длительной физи­ческой работе в условиях жаркого и сухого климата суточное пото­отделение может превысить 10 л.

Выделение воды через легкие составляет в среднем 500 мл/24 ч.

При мышечной нагрузке или одышке легочная вентиляция возрас­тает в 3-5 и более раз; прямо пропорционально данной величине увеличивается выделение воды через легкие, потери электролитов в данном случае не происходит.

Существует тесная взаимосвязь между количеством жидкости в различных секторах организма, состоянием периферического кро­вообращения, проницаемостью капилляров и соотношением колло­идно-осмотического и гидростатического давлений.

Схематически данная взаимосвязь представлена на рис. 4.

Примечание.

Давление, вызванное силой тяжести, дейст­вующей на жидкость, называется гидроста­тическим давлением.

Оно равно произведе­нию плотности жидко­сти на ускорение сво­бодного падения и на глубину погружения.

 

Конец

Рис. 4. Обмен жидкости в капилляре.

ГД — гидростатическое давление;

КОД — коллоидно-осмотическое давление.

Осмотическим называется давление на раствор, отделенный от чистого растворителя полупроницаемой мембраной, при котором прекращается ос­мос, т. е. самопроизвольное проникновение молекул растворителя через эту мембрану, и зависит от числа осмотически активных частиц (ионов и недиссоциированных молекул), которые находятся в определенном объеме.

Коллоидно-осмотическим или онкотическим, называется давление на раствор, обусловленное коллоидными веществами, основу которых состав­ляют альбумины, обеспечивающие около 80-85% онкотического давления.

Нормальная величина онкотического давления плазмы около 25 мм рт. ст.

В начальной части капилляра внутрисосудистая жидкость от­личается от интерстициальной увеличенным содержанием белка, а следовательно, и большим КОД.

Это, по законам осмоса (см. выше), создает условия для притока жидкости из интерстиция в капилляр.

В то же время, ГД крови в начальной части капилляра значительно больше, чем в интерстиции, что обеспечивает выход жидкости из капилляра.

Суммарный результат этих противонаправленных дейст­вий в начальной части капилляра выражается в преобладании отто­ка над притоком.

В конечной части капилляра ГД крови уменьша­ется, а КОД остается без изменения, в результате этого отток жид­кости уменьшается и преобладает ее приток.

В условиях нормы про­цессы обмена жидкостью между сосудистым руслом и интерстициальным пространством строго сбалансированы.

При патологических процессах, связанных, в первую очередь, с потерей циркулирующего в плазме белка (острая кровопотеря, пе­ченочная недостаточность и т. д.), происходит снижение КОД, в результате чего жидкость из системы микроциркуляции начинает переходить в интерстиции.

Данный процесс сопровождается сгуще­нием крови и нарушением ее реологических свойств.

 

ЭЛЕКТРОЛИТНЫЙ ОБМЕН

Водный обмен организма самым тесным образом связан с элек­тролитами.

Им принадлежит главенствующая роль в осмотическом гомеостазе.

Электролиты принимают активное участие в создании биоэлектрического потенциала клеток, в переносе кислорода, выра­ботке энергии и т. д.

Данные вещества находятся в водных секторах организма в диссоциированном состоянии в виде ионов: катионов и анионов (см. табл. 6).

Ведущими катионами внеклеточного простран­ства (95%) являются калий и натрий, а анионами — хлориды и би­карбонаты (85%).

Как видно из табл. 6, во внутрисосудистом и интерстициальном секторах равномерно распределены только катионы кальция и анионы бикарбоната; концентрация остальных электролитов весьма сущест­венно колеблется в зависимости от их специфических функций.

Таблица 6. Содержание электролитов в водных секторах тела человека (средние сводные данные по Г. А. Рябову, 1982; В. Д. Малышеву, 1985).

Электролиты	Водные среды
внутрисосудистый	интерстициальный	внутриклеточный
ммоль/л	мэкв/л	ммоль/л	мэкв/л	ммоль/л	мэкв/л
Катионы:
натрий (Na+)
калий (К+)
кальций (Са++)	2,5		2,5		—	—
магний (Mg++)	1,5		1,5		17,5
Всего:					152,5
Анионы:
бикарбонаты (НСО3-)
хлориды (Сl-)
фосфаты (РО42-)
сульфаты (SO42-)	0,5	1,0	0,5	1,0
органические кислоты (Р-)
протеинаты (Р-)	1,9		—	—	3,8
Всего:	140,4		143,5		93,8
Общая молярная	291,4	284,5	256,3
концентрация
Общая концентрация электролитов

Примечание. С 1976 г. в соответствии с международной системой (СИ) количество веществ в растворе принято выражать в миллимолях на 1 литр (ммоль/л).

Понятие «осмолярность» эквивалентно понятию «молярность» или «молярная концентрация».

Миллиэквивалентами пользуют­ся тогда, когда хотят отразить электрическую зарядность раствора (см. табл. 3); миллимоли используют для выражения молярной концентра­ции, т. е. числа частиц в растворе, независимо от того, несут они электри­ческий разряд или нейтральны; миллиосмоли удобны для того, чтобы по­казать осмотическую силу раствора.

По существу понятие «миллиосмоль» и «миллимоль» для биологических растворов идентичны.

Осмолярность раствора выражается в миллиосмолях (мосмоль) и мо­жет быть определена количеством миллиосмолей (но не миллиэквивалентов) растворенных в литре воды различных ионов, плюс недиссоциированные субстанции, такие, как глюкоза, мочевина или слабодиссоциирующие вещества, такие как белок (концентрация которого обуславливает один из компонентов онкотического давления).