Ионный состав жидких сред организма

Центральным звеном водного обмена является кровь. В крови вода, которая составляет основу жидкой среды ее – плазму, находится под влияние осмотического и онкотического давления, создающегося ионными составляющими плазмы крови, а так же гидродинамического давления самой крови на стенку сосуда и гидростатического давления окружающих тканей.

Основой водного обмена является разность осмотического, онкотического и гидростатического давлений, а основным условием - полупроницаемость мембран, отделяющих водные фазы. Большинство мембран кроме воды пропускает различные неорганические ионы, но не пропускает крупные органические соединения, создающие онкотическое давление.

Именно это обстоятельство и удерживает соответствующее количество воды в данной полости (объеме). В табл. 8 приводятся данные об ионном составе основных жидкостных сред организма и уровне осмотического давления в них.

Мембрана клеток проницаема для воды, но плохо проницаема для ионов. Стенка кровеносных капилляров свободно пропускает неорганические ионы и воду. Высокая проницаемость капилляров обеспечивает примерно однотипный ионный состав плазмы крови и межклеточной жидкости, при значительном превалировании в плазме высокомолекулярных соединений (главным образом протеинов). В силу этого ионное равновесие между кровью, межклеточной средой и клетками создают разные ионы.

Табл. 8. Ионный состав некоторых жидкостей организма (мОсм/л)

Ион	Плазма	Интерстиций	Внутриклеточная
Na^+
К^+	4,2	4,0
Са^2+	1,3	1,2
Мg^2+	0,8	0,7
Cl^-
HCO3^-		28,3
H2PO4^--
SO^2-	0,5	0,5
КФ
Карнозин
Аминокислоты	0,2	0,2
Лактат	1,2	1,2	1,5
АТФ
Монофосфаты			3,7
Глюкоза	5,6	5,6
Белки	1,2	0,2
Мочевина
Другие	4,8	3,9
Общая активность	301,8	300,8	301,2
Скорректированная активность

 

Они и обеспечивают создание небольшого градиента осмотического давления между водными средами организма и соответствующее направление движения жидкости. При этом следует помнить, что некоторое количество воды в клетках образуется и при их метаболизме. Каждая из указанных сил действует своими силами и с различной скоростью. А, к примеру, движение воды при появлении осмотического градиента столь быстро, что после питья воды в течение 30 минут наступает осмотическое равновесие между всеми жидкостными средами.

В клинике часто встречаются патологические состояния, приводящие к нарушению водного баланса организма. Причем нарушения могут происходить как при болезни, так и в процессе лечения. Принципиально возможно два типа реакций: 1) усиление движения воды через мембраны, отделяющие различные фазы, 2) снижение проницаемости мембран (особенно клеточных).

Нарушение со стороны всех четырех сил - осмотического, онкотического, гидростатического давления и проницаемости мембраны (или стенки) приводит к существенному изменению водного баланса организма.

Интерстициальная жидкость

Среди всех жидкостных сред организма наиболее мобильным звеном является жидкость межклеточного пространства. Она практически не имеет собственных механизмов образования и регуляции. Образуется она в результате фильтрации: с одной стороны из плазмы крови, с другой - из клеток тканей. Здесь жидкость находится главным образом в связанном с белками состоянии в виде геля. Небольшое количество свободной жидкости размещется в виде мельчайших пузырьков среди структур межклеточного вещества. В связи с тем, что основная вода находится в связанном состоянии, ток ее через гель очень медленный. Ведущей движущей силой здесь является диффузия. Диффундируют не только молекулы воды, но и продукты клеточного обмена, газы (О₂ и СО₂), электролиты.

В межклеточном веществе возникает и гидростатическое давление. Оно образуется в связи с тем, что объем межуточного пространства ограничивают соединительнотканные волокна, а наличие белковых молекул и ионов, создавая некоторую величину осмотического и онкотического давления, притягивают воду. В большинстве органов онкотическое давление около 6 мм рт.ст. В различных органах и тканях коллоидно-осмотическое и гидростатическое давления в межклеточном веществе отличаются.

В плотноупакованных органах и тканях гидростатическое давление на несколько мм рт.ст. выше атмосферного. Так, в мозге оно в пределах +4 - +6 мм рт.ст., в почке - около +6 мм рт.ст. В отличие от этого в интерстиции подкожной клетчатки его величина несколько ниже атмосферного: -2 - -6 мм рт.ст. Столь низкое гидростатическое давление подкожной клетчатки создает возможность для развития здесь отека. Этому способствует застой крови в венах, что приводит к росту гидростатического давления в капиллярах. Снижение концентрации белков крови, уменьшая силу онкотического давления, удерживающую воду в русле крови, увеличивает содержание свободной воды в подкожной клетчатке.

Кровь и водный обмен

Осмотическое давление крови. Различные соединения, растворенные в плазме и в форменных элементах крови, создают в них осмотическое давление. В норме осмотическое давление плазмы крови около 7,6 атм. (5700 мм рт.ст., 762 кПа, около 282 мОсм/н.). Величина осмотического давления определяется количеством растворенных молекул, а не их размерами. Львиная доля (примерно 199/200) ионов плазмы - неорганические ионы. Их количество и определяет величину осмотического давления. Белки плазмы создают онкотическое давление, равное лишь 0,03 - 0,04 атм. (25-30 мм рт.ст.). Но в то же время онкотическое давление играет важнейшую роль в регуляции распределения воды между плазмой и тканями. Из общего онкотического давления на альбумины (4,5 г%) приходится 21,8 мм рт.ст., глобулины (2,5 г%) - 6,0 мм рт.ст. и фибриноген (0,3 г%) - 0,2 мм рт.ст.

Участие онкотического давления в регуляции обмена воды обусловлено тем, что стенка обменных сосудов (капилляров) в большинстве органов непроницаема для белков. В тканевой жидкости свободных белков мало, поэтому имеется градиент их концентрации с кровью. В отличие от этого в крови и межклеточной жидкости содержание неорганических или небольших органических молекул, как правило, одинаково. Большее онкотическое давление крови служит основой механизма удержания воды в ней.

Осмотическое и онкотическое давления обеспечивают, с одной стороны, обмен воды между плазмой крови и тканями, а с другой - с форменными элементами самой крови. При нарушении осмотического или онкотического давления в плазме или клетках может изменяться функция клеток крови и продолжительность их жизни. Так, при понижении осмотического давления плазмы вода будет поступать в клетки крови, что при достижении предела растяжимости приведет к разрыву их оболочки - осмотическому гемолизу. Особенно это опасно для эритроцитов. Разрушение даже части их понизит возможность функциональной системы транспорта О₂. Но не менее важно и то, что при поступлении в плазму большого количества гемоглобина может сказаться токсическое влияние, как самого гемоглобина, так и продуктов его метаболизма на многие жизненно важные органы (и в первую очередь на почки). Напротив, повышение осмотического давления плазмы приведет к выходу жидкости из клеток, потере упругости, сморщиванию их (рис. 74). Это также отpицательно отpазится на жизнедеятельности клеток и может привести к их разрушению макрофагами тканей.

Рис. 74. Эритроцит (сканирующая микроскопия): А - интактный эритроцит; Б - эритроцит в гипертоническом растворе.