Физиология водно-электролитного баланса

Поступление воды в человеческий организм возможно двумя путями (в нормальных условиях): через желудочно-кишечный тракт с пищевыми продуктами и с вдыхаемым воздухом. Кроме того, вода синтезируется в тканях при окислении питательных веществ (оксидационная вода),(Табл.15.1.).

 

Табл. 15.1. Количество оксидационной воды
Вещество	Кол-во оксидационной воды на 100 г вещества (мл)
Углеводы (глюкоза)
Жир (трипальмитин)
Белок

 

Основной путь удаления воды из организма - через почки. Вторыми по величине являются перспирационные потери воды, обусловленные испарением со слизистой дыхательных путей и с поверхности кожи. К перспирации относятся и выделение воды с потом. У новорожденных объем перспирации колеблется от 1,15 до 2 мл/кг/час, в 1 год – 0,8-1,2 мл/кг/час, а в возрасте 1 года - 14 лет составляет 0,45-1 мл/кг/час. На величину перспирации существенно влияют температура и влажность окружающей среды, что необходимо учитывать при нахождении новорожденных (особенно недоношенных) в кювезах и под источниками лучистого тепла.

Количество воды, выделяемой из ЖКТ в норме, по сравнению с другими путями занимает последнее место. В практических расчетах оно обычно не учитывается.

Содержание общей воды тела (ОВТ) относительно его массы у детей уменьшается с увеличением возраста. У новорожденных величина ОВТ составляет приблизительно 80% от массы тела (м.т.), к 6 месяцам она достигает всего лишь 70%, а начиная с 12 месяцев и до периода полового созревания колеблется около средней величины 60% м.т.

Поскольку в человеческом организме клеточные мембраны выполняет как бы разграничительную функцию, то принято подразделять ОВТ на два больших сектора: экстрацеллюлярную (внеклеточную) жидкость и интрацеллюлярную (внутриклеточную) жидкость, или ЭЦЖ и ИЦЖ. В свою очередь, во внеклеточном пространстве выделяют: внутрисосудистую жидкость (как часть крови), межклеточную жидкость (интерстициальную) и трансцеллюлярную жидкость (воду в составе секретов желудочно-кишечного тракта, пищеварительных и других желез, мочу, ликвор). В практической деятельности трансцеллюлярная вода учитывается в общей массе ЭЦЖ. Соотношение вне- и внутриклеточной воды в зависимости от возраста отображены в следующей таблице:

Табл.15.2. Процентное содержание ЭЦЖ и ИЦЖ у детей разного возраста
Возраст	ЭЦЖ (% м.т.)	ИЦЖ (% м.т.)
Новорожденные
6 мес.
1 год-14 лет

 

Внеклеточное жидкостное пространство более «лабильно» и имеет большее значение для обмена воды в организме, т.к. является связующим звеном между клеткой и внешней средой. Необходимо отметить, что ионный состав интерстициальной жидкости отличается от ионного состава плазмы по концентрации белка, хлора и бикарбоната.

Межпространственный обмен жидкости осуществляется в основном за счет действия двух факторов: градиента гидростатического давления и градиента осмотического давления (в большей степени определяемого концентрациями белка, ионов натрия и хлора, глюкозы и мочевины).

Главным представителем внеклеточных ионов является натрий. Он обладает высокой осмотической активностью и поэтому играет важную роль в обмене воды, как между жидкостными секторами организма, так и между самим организмом и внешней средой. Помимо этого, натрий стимулирует секрецию АДГ, оказывает влияние на центр жажды, определяет базальный тонус артериол, потенцирует действие адреналина. Концентрация натрия в плазме колеблется в пределах 135-145 ммоль/л.

Калий, как и натрий, является одним из наиболее важных ионов в организме. Недостаток или отсутствие поступления калия быстро сказывается на многих функциях различных органов и систем. 98% всего калия, содержащегося в организме, находится во внутриклеточном секторе. Концентрация данного иона в эритроците составляет 80-120 ммоль/л (эритроциты - клетки, наиболее бедные калием), а в плазме крови - 3,8-5,5 ммоль/л. Ион калия играет главную роль в создании мембранного потенциала клетки. Трансмембранный переход калия и натрия является основой функционирования клеток. Помимо этого, калий участвует в деятельности многих ферментативных систем.

Хлор является самым распространенным анионом в организме. Концентрация хлора в плазме крови составляет 100-110 ммоль/л. Его биологическая роль состоит в нейтрализации положительно заряженных ионов и создании осмотического давления. Иного специфического предназначения у хлора нет. Повышение или понижение его содержания в организме всегда сочетается с избытком или недостатком какого-либо катиона.

Двухвалентные ионы кальция являются ключевым звеном в механизме связи возбуждения и сокращения мышечных волокон. Кальций стимулирует выделение норадреналина и ацетилхолина в синапсах вегетативной нервной системы, облегчает синаптическую передачу в ганглиях и нервно-мышечных соединениях, оказывает инотропный эффект на миокард, принимает участие в работе многих ферментативных систем, является основным веществом костной ткани. Концентрация общего кальция в плазме крови - 2,25-2,75 ммоль/л, а его ионизированной фракции - 1,12-1,5 ммоль/л.

Немаловажную биологическую роль играют также ионы магния (0,8-1 ммоль/л), бикарбоната (21-26 ммоль/л), белка. Напомним, что белок, особенно находящийся во внеклеточной жидкости, является анионом. Как правило, содержание белка в плазме указывается в весовой концентрации (45-65 г/л - у новорожденных и детей до 1 года; 60-80 г/л - у пациентов старше 1 года). Ионную (эквивалентную) концентрацию белка можно вычислить по формуле:

Общий белок (мэкв/л) = общий белок (г/л) ´ 0,243.

Среди всех белковых фракций в создании коллоидно-осмотического давления (онкотическая его часть) самую большую роль играет альбумин, содержание которого в сыворотке у новорожденных и детей грудного возраста - 31-43 г/л, а у более старших пациентов - 40-50 г/л.

Картина нормального водно-электролитного баланса будет неполной без упоминания величины осмолярности (концентрации осмотически активных веществ), которая колеблется в узких пределах 290-310 мосм/л; а также без указания содержания в плазме крови глюкозы (3,3-6,6 ммоль/л) и мочевины (2-6,5 ммоль/л) - показателей, в основном определяющих осмотическое давление.

Очень важными параметрами, которые необходимо учитывать при составлении программы инфузионной терапии, являются концентрация гемоглобина и величина гематокрита (Табл. 15.3.).

Табл. 15.3. Показатели гемоглобина и гематокрита у детей разного возраста
Возраст	Hb (г/л)	Ht (%)
1 день
2 нед.
6 нед.
1 год
10 лет
14 лет

 

При проведении инфузионно-транфузионной терапии приходится осуществлять переливания крови и ее компонентов. Для этого необходимо знать группу крови больного и наличие или отсутствие у него резус-фактора. Взятие крови для определения этих показателей должено производится до начала инфузии. Соблюдение данного правила обязательно, так как наличие в сосудистом русле пациента каких-либо инфузионных сред способно извратить ход реакций по определению группы и резус-фактора.

Патология водно-электролитного баланса.

Заболевания различной этиологии у детей могут приводить к нарушениям водно-электролитного баланса. Наиболее тяжелые из них обычно вызываются хирургической и инфекционной патологией. Необходимо отметить, что все нижеописанные изменения гидро-ионного обмена характерны для остро развивающегося патологического процесса (от нескольких часов до 1-3 суток).

15.3.1. Нарушения обмена воды

Нарушения обмена воды могут быть связаны с дегидратацией или гипергидратацией - уменьшением или увеличением общего содержания воды в организме. Данные термины не надо путать с гиповолемией и гиперволемией - снижением и увеличением объема циркулирующей крови.

Дегидратация.

По количественному признаку дегидратация делится на 3 степени (Табл.15.4):

Табл. 15.4. Степени дегидратации у детей

Степень дегидратации	Потери воды (% от массы тела)
I	до 5	до 3
II	5-10	3-6
III	больше 10	больше 6
Возраст ребенка	до 5 лет	старше 5 лет

 

Соответственно количеству ионов, потерянных вместе с водой и ориентируясь на концентрацию натрия в ЭЦЖ, различают изотоническую гипертоническую и гипотоническую дегидратацию.

Изотоническая дегидратация развивается при потере организмом жидкости с концентрациями ионов, соответствующими их концентрациям в плазме крови. Подобный тип обезвоживания встречается в начальном периоде проявления пилоростеноза или высокой кишечной непроходимости, при непродолжительной рвоте или умеренной диарее и, наконец, при сочетании массивных потерь жидкости из ЖКТ и усиленной перспирации.

Подобное изменение ВЭБ легче всего переносится детьми. В клинической картине наблюдаются общие признаки дегидратации: вялость умеренная сухость слизистых, не резко выраженная жажда, олигурия, тахикардия, артериальная нормо- или гипотензия (причем, АД долго держится на нормальных цифрах), умеренное тахипноэ.

В анализе крови: концентрации натрия и калия – нормальные, гематокрит повышен, осмолярность - в пределах нормы, концентрация белка – повышена.

Гипертоническая дегидратация, как правило, развивается при потерях «чистой» воды или жидкости гипотонической относительно плазмы и обычно сопровождает высокие перспирационные потери (гипертермия, гипервентиляция) или выделение больших количеств гипотоничной мочи. Очень часто наблюдается при ОРВИ. В клинической практике подобную дегидратацию называют «красной».

При наличии гипертонической дегидратации ребенок часто бывает возбужден, обращают на себя внимание сухие, горячие кожные покровы, которые, как правило, гиперемированы. Отмечаются выраженная сухость слизистых («язык прилипает к небу») и жажда, повышение температуры тела, тахипноэ, тахикардия, олигурия, повышенные сухожильные рефлексы. Артериальное давление повышено или нормальное (снижается только при высокой степени дегидратации).

В лабораторных данных - повышение гематокрита, осмолярности, концентраций белка, натрия и калия.

Гипотоническая дегидратация имеет место в тех случаях, когда организм теряет жидкость с большей концентрацией ионов, чем в плазме. Развивается при обильной частой рвоте, массивной диарее, при непроходимости или дренировании средних отделов кишечника, при наличии кишечных свищей, при колиэнтеритах. Данный тип дегидратации наиболее тяжело переносится детьми.

В клинической картине обращают на себя внимание вялость пациента, бледность и гипотермия кожных покровов, наличие «мраморного рисунка», снижение мышечного тонуса и сухожильных рефлексов, парез кишечника. Слизистые умеренно сухие. Мокрота вязкая. Жажда не выражена. Пульс частый, плохого наполнения и напряжения. Артериальная гипотензия. Олигурия, переходящая в анурию.

В анализе крови - гематокрит повышен, а концентрации белка, натрия, калия и осмолярность снижены.

Гипергидратация.

Данное нарушение водного обмена обусловлено положительным балансом воды в организме ребенка и может возникнуть при ее повышенном потреблении и/или сниженном выделении. Наиболее частыми причинами развития гипергидратации являются нарушения водно-солевого режима питания больного неправильно рассчитанная инфузионная терапия и почечная недостаточность.

Также, как и дегидратация, гипергидратация может носить изо-, гипер- и гипотонический характер в зависимости от концентрации ионов (в большей мере - натрия) в ЭЦЖ и осмолярности плазмы.

Повышение содержания воды в организме сопровождается появлением отеков, которые прежде всего обнаруживаются в местах с пониженным содержанием подкожно-жировой клетчатки (периорбитальная область, лоб, переднемедиальная поверхность голеней, крестец); увеличением паренхиматозных органов (печени, селезенки); скоплением жидкости в полостях (брюшная, плевральная). При высокой степени гипергидратации у пациентов может развиваться отек легких и наблюдаться клиническая картина отека мозга. Данное нарушение ВЭБ часто сопровождается гиперволемией.

15.3.2. Нарушения ионного (электролитного) обмена

Нарушения ионного (электролитного) обмена, как правило, связаны с нарушением обмена воды. Эта связь наиболее выражена при изменениях содержания в организме натрия.

Нарушение обмена натрия.

Гипернатриемия – состояние, при котором концентрация ионов натрия в плазме крови выше 145 ммоль/л. Гипернатриемия может развиваться при наличии всех тех причин, которые обуславливают гипертоническую дегидратацию (относительная гипернатриемия), а также в том случае, когда поступление данного иона в организм ребенка превышает его выделение (абсолютная гипернатриемия) - дефекты проведения инфузионной терапии, повышенная выработка АДГ и альдостерона, усиление секреции или избыточное введение глюкокортикоидов.

Для клинической картины гипернатриемии характерны лихорадка, сильная жажда, повышенная возбудимость, иногда – клонико-тонические судороги.

Гипонатриемия - термин, обозначающий снижение концентрации натрия в плазме крови ниже 135 ммоль/л. Подобное состояние развивается в результате повышенного выделения натрия при массивных потерях жидкости из желудочно-кишечного тракта или при нарушении минералкортикоидной функции надпочечников. Наряду с этим причиной гипонатриемии может быть ограниченное поступление натрия в организм ребенка (бессолевая диета, дефекты проведения инфузионной терапии) или водное отравление («гипонатриемия разведения»).

Клиническая картина будет такой же, как при гипотонической де- или гипергидратации.

Нарушения обмена калия.

Гиперкалиемия - увеличение концентрации калия в плазме крови выше 5,8-6,0 ммоль/л у взрослых и детей старше 1 мес. и более 6-7 ммоль/л у новорожденных.

Причины гиперкалиемии: 1) быстро развившаяся дегидратация гипертонического типа; 2) быстрое внутривенное введение больших доз калия; 3) олигурия, анурия; 4) недостаточность функции надпочечников.

При наличии повышенной концентрации калия в плазме крови пациент, как правило, вял, гиподинамичен; обращают на себя внимание сниженный мышечный тонус на фоне повышенных сухожильных рефлексов, брадикардия, артериальная гипотензия. Наиболее ранним симптомом является изменение ЭКГ: сужение и увеличение вольтажа зубца Т, расширение комплекса QRS и удлинение интервала P-Q.

Гипакалиемия - состояние, при котором концентрация калия в плазме ниже 3,8 ммоль/л. Подобное нарушение ВЭБ может быть вызвано теми же причинами, которые обуславливают развитие гипотонической дегидратации, ограничением поступления калия вместе с пищей, катаболическими процессами в организме, сдвигом pH внеклеточной жидкости в щелочную сторону, а также лечением пациента глюкокортикоидами, сердечными гликозидами, салуретиками и длительным применением оксибутирата натрия.

Дефицит калия приводит к снижению функций практически всех органов и систем. У больного имеет место мышечная гипотония, ухудшение сократительной способности миокарда, тахикардия, расширение границ сердца, парез ЖКТ. У детей раннего возраста гипокалиемия может приводить к остановке дыхания вследствие резкого угнетения активности дыхательного центра. При тяжелом дефиците калия поражаются клетки почечных канальцев вплоть до развития тубулонекроза. Электрокардиографические признаки гипокалиемии: снижение вольтажа зубца R, удлинение интервала S-T, уплощение зубца Т и смещение S-T от изоэлектрической линии.

Немаловажными для ребенка являются нарушения обмена и других электролитов, но изучение основ инфузионной терапии не требует их подробного описания.

Инфузионные среды.

В настоящее время при проведении инфузионной терапии (ИТ) используют множество разнообразных растворов и препаратов. Разнообразие это обусловлено теми задачами, которые решаются с помощью ИТ.

В зависимости от числа растворенных веществ все инфузионные среды подразделяются на простые (раствор одного субстрата) и сложные (раствор нескольких веществ). В качестве примера простого препарата можно назвать 0,9% раствор NaCl или 5% раствор глюкозы. К сложным относятся растворы Рингера. Дарроу.

Среди препаратов для инфузионной терапии различают также кристаллоиды и коллоиды. Кристаллоиды - истинные растворы мелкомолекулярных веществ, имеющих кристаллическую решетку в своем строении (растворы глюкозы, соды, трисоль). Коллоиды - взвеси макромолекулярных веществ в жидкой среде. В практике используют естественные (кровь и ее компоненты) и синтетические (полиглюкин, желатиноль и др.) коллоиды. Отличительной чертой кристаллоидов является их свойство быстро (в течение 15-30 мин) покидать сосудистое русло и переходить в интерстициальное пространство. Коллоиды же, напротив, в течение долгого времени циркулируют по сосудам, а некоторые из них даже способны притягивать воду из межклеточного пространства.

Среди инфузионных сред выделяют бессолевые (растворы сахаров, реополиглюкин на 5% растворе глюкозы, жировые эмульсии) и солесодержащие (0,9% раствор NaCl, трисоль, полиглюкин).

По своему функциональному предназначению все препараты, используемые при проведении инфузионной терапии подразделяются на 4 группы:

1) Средства для коррекции ВЭБ и КОС (все кристаллоиды).

2) Вещества для поддержания и коррекции ОЦК (коллоиды).

3) Препараты для парентерального питания (концентрированные растворы глюкозы, жировые эмульсии, растворы аминокислот).

4) Дезинтоксикационные инфузионные среды (растворы поливинилпирролидона – гемодез, неокомпенсан).