V. 2. Нарушение обмена калия

 

Содержание в плазме крови 4-5 ммоль/л; суточная потребность организма в калии- 2-4 г (80-120 ммоль). Калий находится в основном в клетках (90%). Хотя его количество измеряют обычно в плазме крови, эта часть жидкости организма содержит менее 2% калия. Такое избирательное накопление калия в клетке обусловлено, в частности, работой мембранного натрий-калиевого насоса (эту функцию выполняет фермент Na⁺-К⁺-АТФаза), перекачивающего ионы калия из внешней среды внутрь клеток (одновременно ионы натрия перемещаются в противоположном направлении) и поддерживающего трансмембранный градиент концентрации для них в соотношении 30:1.

В перемещении калия между внутри- и внеклеточным пространствами важную роль играют изменения кислотно-основного состояния. При алкалозе развивается гипокалиемия вследствие перехода внеклеточного калия в клетки, а при ацидозе – возникает гиперкалиемия.

Калий обеспечивает выполнение в организме следующих функции:

1) Является одним из основных «потенциалообразующих» ионов,

2) Поддерживает осмотическое давление в клетках;

3) Принимает участие в обмене белков, жиров, углеводов:

а) гликогенез сопровождается повышенной утилизацией калия;

б) гликогенолиз приводит к освобождению калия и переходу его во внеклеточное пространство.

в) анаболизм белка сопровождается накопление К⁺, катаболизм – выходом К⁺ из клеток. Интенсивный распад углеводов, белков, липидов может привести к отрицательному балансу калия;

г) обмен калия тесно связан с водным балансом.

Ввиду того, что калий легко выводится из организма, а натрий легко задерживается в нем, принято говорить об определенном «антагонизме» между Na⁺ и К⁺. Натрий задерживает воду в организме, калий – способствует диурезу, снижая чувствительность почечных канальцев к АДГ. Избыточное введение калия в организм «вытесняет» из него натрий и, следовательно, воду. На этом основана терапия отечных состояний диетой, обогащенной калием.

Внутриклеточная локализация калия ограничивает ценность такого показателя, как уровень калия в сыворотке крови, в качестве маркера общего содержания калия в организме.

Истощение запасов калия приводит к меньшим изменениям К⁺ в сыворотке, чем его избыток. Это объясняется способностью цитоплазматического калия восполнять его дефицит в сыворотке. Корреляция между содержанием калия в сыворотке и его избытком более выражена, чем при его недостатке.

 

Таблица 16.

Среднедневные потери калия.

 

Локализация	Дневные потери, (мЭкв/л)
Почки	5 – 10
Пот	0 – 20
Кал	40 – 120

 

Гипокалиемия. Гипокалиемия – это снижение содержания калия в крови ниже 3,5 ммоль/л. Гипокалиемия всегда указывает на потерю этого иона клетками. В качестве причин гипокалиемии указываются:

1. Уменьшение поступления калия. Редко является единственной причиной гипокалиемии, но возможно при хроническом голодании, парентеральном питании с низким содержанием К⁺, особенно при инфузии растворов глюкозы с инсулином.

2. Потери калия – истощение его запасов, общий или тотальный дефицит калия:

а) почечные потери калия;

б) внепочечные потери калия.

3. Повышенный транспорт калия из внеклеточного во внутриклеточное пространство.

4. Гемодилюция – снижение его концентрации в связи с введением в кровь больших количеств жидкости после дегидратации (эффект разведения).

Почечные потери калия связаны:

(1) с избыточными потерями К⁺ с мочой при повышенной продукции минералокортикоидов (первичный и вторичный альдостеронизм), (2) применение диуретиков, (3) введение в организм больших доз антибиотиков типа гентамицина, применение глюкокортикоидов, сердечных гликозидов, гипотензивных средств. При использовании таких препаратов необходимо регулярно контролировать содержание К⁺в плазме крови, (4) дефицитом ионов магния (недостаток магния влечет выход из клеток калия и истощение внеклеточных запасов К⁺), (5) метаболическим алкалозом и почечном канальцевом ацидозом. При метаболическом алкалозе растет почечная экскреция бикарбонат-иона, а одним из катионов, его сопровождающих, является калий. Кроме того, повышенная экскреция повышает канальцевую секрецию калия. На каждый секретированный ион реабсорбируется один ион К⁺ – формируется почечный канальцевый ацидоз.

Внепочечные потери калия связаны:

(1) с потерей пищеварительных соков при рвоте, диарее, ворсинчатой аденоме кишечника, злоупотреблении слабительными препаратами, (2) экссудатом из брюшной, плевральной полостей, (3) с кожных покровов при ожогах и чрезмерном потоотделении,.

Перемещение калия в клетки.

1. Увеличение захвата клетками ионов калия происходит под влиянием избытка инсулина и при стимуляции b₂-адренорецепторов клеточных мембран катехоламинами (адреналин). Активирует захват калия клетками и дофамин, например, при отравлении солями бария.

2. Перераспределение калия со смещением внутрь клеток возникает при респираторных и нереспираторных алкалозах (связывают с обменом водорода на калий и натрий).

3. При усиленном синтезе гликогена и белка – гипокалиемия возникает часто после истощающих заболеваний, тяжелых операций.

Проявления гипокалиемии. Первые клинические признаки дефицита К⁺ появляются при уменьшении его общего содержания в организме на 10-30%.

Гипокалиемия способствует гиперполяризации клеточных мембран, вследствие чего они теряют чувствительность к раздражителям, и возбудимость их снижается.

Это сопровождается мышечной слабостью, снижением тонуса и моторики жедудка, кишечника, мочевого пузыря. Артериальное давление падает. Тахикардия встречается реже, чем брадикардия. С гипокалиемией связывают наблюдаемые в послеоперационном периоде метеоризм и динамическую кишечную непроходимость.

В 50% случаев появляются изменения ЭКГ: удлинение интервала PQ, увеличение амплитуды зубца U, снижение сегмента ST. Однако изменения ЭКГ и недостаточность сократительной функции сердца не находятся в строгой зависимости от степени гипокалиемии. Тем не менее в генезе сердечной аритмии гипокалиемия имеет существенное значение. Легкие случаи гипокалиемии протекают бессимптомно.

Принципы коррекции гипокалиемии.

1. Пероральное восполнение дефицита калия (овощи, фрукты, курага, мясо, орехи).

2. Отмена лекарственных средств, способствующих внутриклеточному накоплению калия (например, бронхолитических средств).

3. При истощении запасов – прием препаратов калия (например, хлористого калия).

4. Компенсация метаболического алкалоза и лечение почечного канальцевого ацидоза.

Если концентрация К⁺ в крови не повышается под влиянием интенсивных лечебных мероприятий, следует подумать о возможном дефиците магния и провести диагностику и ликвидацию его дефицита.

Гиперкалиемия. Гиперкалиемия – это повашение содержания калия в крови выше 5,5 ммоль/л. Данное состояние представляет угрозу для жизни больного и гораздо серьезнее, чем гипокалиемия. Повышение содержания калия может быть обусловлено:

1. Повышенным выходом К⁺ из клеток;

2. Снижением экскреции К⁺ почками;

3.Сочетанием этих двух процессов;

4. Избыточным поступлением К⁺ в организм.

Повышенное поступление калия из клеток. Выделяют несколько факторов, способствующих выбросу К⁺ во внеклеточное пространство:

1. Состояния массивного разрушения или распада клеток – цитолиз, травмы, ожоги;

2, Дефицит инсулина. Инсулин усиливает поглощение К⁺ мышцами и печенью (активация Na⁺, K⁺-АТФ-азы).

3. Ацидоз. При ацидозе отмечается повышенный обмен калия на водород через клеточную мембрану и снижение почечной экскреции калия.

4. Интоксикация препаратами наперстянки. Сердечные гликозиды ингибируют Na⁺, K⁺-АТФ-азу и сохраняют К⁺ внутри клетки. Компенсация этого типа гиперкалиемии осуществляется почками, постепенно повышающими экскрецию катиона.

К почечным причинам гиперкалиемии относят.

1. Почечная недостаточность с олиго- или анурией;

2. Недостатачность надпочечников – дефицит альдостерона или его неэффективность (низкий уровень секреции ренина и стимуляция ангиотензином коры надпочечников) – приводит к уменьшению экскреции калия и его задержке в организме.

3. Лекарственные средства. К ним относятся ингибиторы ангиотензинпревращающего фермента, калийсберегающие диуретики, нестероидные противовоспалительные средства. При назначении указанных средств необходимо отменить препараты калия. Гепарин обратимо, даже в малых дозах, подавляет синтез альдостерона и увеличивает концентрацию К⁺.

Избыточное поступление калия наблюдается в следующих случаях:

1. Алиментарное (иногда при сочетании с калийсберегающими диуретиками);

2. При парентеральном питании;

3. Переливание длительно хранившейся крови;

4. Внутривенное введение растворов хлористого калия в высоких концентрациях.

Проявления гиперкалиемии. Выраженная гиперкалиемия (6 ммоль/л и выше) проявляется нарушением деятельности возбудимых тканей – слабостью и параличом мышц (нарушения электрогенеза и нервно-мышечной передачи), расстройствами ритма сердца.

К кардиальным проявлениям относятся брадикардия, переходящая в асистолию, замедление атрио-вентрикулярной проводимости, ведущая к атрио-вентрикулярной блокаде и фибрилляции желудочков (возможна остановка сердца в диастоле). По мере нарастания уровня калия в сыворотке меняется характер ЭКГ. Сначала появляются высокие заостренные зубцы Т, затем развивается депрессия сегмента S, расширение комплекса QRS. Скорость таких изменений непредсказуема – от начальных изменений ЭКГ до опасных нарушений проводимости и аритмий иногда проходят считанные минуты. Гиперкалиемия приводит к развитию ацидоза.

Основными принципами терапии гипергалиемии являются.

1. Улучшение процессов перехода калия в клетку. Введение инсулина и глюкозы стимулирует поглощение К⁺ клетками печени и мышечными волокнами скелетной мускулатуры.

2. Повышение выведения калия почками. Использование диуретиков (например, фуросемид) усиливает почечную экскрецию калия. При отсутствии благотворного действия диуретиков наиболее эффективным средством снижения содержания калия в плазме крови является диализ (гемодиализ или перитонеальный диализ).

3. Использование антагонистов калия – введение препаратов кальция, которые являются антагонистами ионов калия по влиянию на сердце.

4. Прекращение приема препаратов, содержащих калий.

 

V. 1. НАРУШЕНИЯ МИНЕРАЛЬНОГО ОБМЕНА.

 

Причиной многих расстройств и даже угрожающих жизни состояний нередко являются нарушения минерального обмена. Это связано с тем, что электролиты влияют на различные стороны жизнедеятельности организма. Наряду с участием в поддержании осмотического давления, кислотно-основного состояния, в распределении воды между клеточным и внеклеточным пространствами, электролиты играют большую роль в процессах нервно-мышечной возбудимости, влияют на сократимость мышечных клеток. Минеральный обмен тесно связан с другими видами обмена – углеводным, энергетическим, белковым и т.д. Поэтому понятно, что сохранение различных гомеостатических параметров организма в значительной степени обусловлено состоянием минерального обмена.

Расстройства жизнедеятельности могут возникать вследствие недостаточного или избыточного поступления и усвоения электролитов, но они могут быть следствием нарушения функций эндокринной системы (гипофиза, надпочечников, щитовидной и паращитовидных желез) или недостаточного поступления с пищей некоторых витаминов (например, витаминов группы D).

Нарушение обмена кальция. Кальций обладает высокой биологической активностью, являясь основным структурным компонентом костей скелета и зубов, важным фактором свертывания крови. Кальций участвует в регуляции проницаемости клеточных мембран, электрогенезе нервной, мышечной и железистой ткани, процессах синаптической передачи, молекулярном механизме мышечного сокращения, контролитует ряд ферментативных процессов, оказывает влияние на процессы синтеза макроэргов. Кальций относится к трудно усвояемым элементом. Поступающие с пищей соединения кальция практически нерастворимы в воде. Под влиянием кислого содержимого желудка они частично переходят в растворимые соединения. Всасывание кальция происходит в основном в двенадцатиперстной кишке (начальной части тонкой кишки) в виде одноосновных фосфорнокислых солей и в значительной степени зависит от содержания жира, жирных кислот, витамина D. В крови содержится 2,1-2,55 ммоль/л кальция.

Обмен кальция в организме находится под нейрогормональным контролем. Паратиреоидин (паратгормон) повышает содержание кальция в крови благодаря увеличению его всасывания в кишечнике, задержке выделения с мочой, рассасыванию костной ткани за счет растворения ее минеральных и органических компонентов. Антагонистом паратгормона является кальцитонин (тиреокальцитонин), который способен предупреждать остеопороз, подавлять распад коллагена, увеличивать экскрецию кальция с мочой. На обмен кальция оказывают также влияния соматотропный гормон, глюкокортикоиды, минералокортикоиды, тироксин, инсулин и другие гормоны.

Гиперкальциемия может возникать при избыточном поступлении солей кальция в организм (в том числе в виде лекарственных препаратов), уменьшении выведения кальция через почки при гиперпродукции паратгормона, гипервитаминозе D, разрушении костной ткани, гипотиреозе, а также иметь наследственное происхождение. Начальными проявлениями гиперкальциемии могут быть диспепсические расстройства (снижение аппетита, тошнота, рвота и т.д.), жажда и полиурия (наиболее постоянные признаки гиперкальциемии), гипотония мышц, гиперефлексия, боли в костях. Выраженные длительно текущие формы гиперкальциемии характеризуются задержкой роста у детей, кальцинозом сосудов, артериальной гипертензией, кальцификицией роговицы, грубыми нарушениями функций ЦНС.

Устранение гиперкальциемии может быть достигнуто прежде всего лечением заболевания, вызвавшего нарушения кальциевого обмена. Например, при гиперпаратиреозе единственным рациональным путем коррекции обмена кальция является хирургическое удаление гормонально активной опухоли или гиперплазированной ткани околощитовидных желез. У детей с гиперкальциемией при выявлении признаков расстройства кальциевого обмена необходимо ограничить поступление в организм витамина D. При выраженной гиперкальциемии, патологическом окостенении скелета, отложении кальция в почках, мышцах, сосудах применяют внутривенное введение динатриевой соли этилдиаминтетрауксусной кислоты, способной образовывать комплексные соединения с ионами кальция.

Гипокальциемия может возникнуть при снижении или полном прекращении продукции паратгормона (например, в результате удаления околощитовидных желез), гиповитаминозе D, уменьшении всасывания кальция в кишечнике вследствие его поражения или недостаточного выделения желчи, респираторном некомпенсированном алкалозе.

Гипокальцемия проявляется повышением нервно-мышечной возбудимости и развитии тетанических судорог, гипокоагуляцией крови, ослаблением сердечной деятельности, артериальной гипотензией. При длительной гопокальциемии возникают рахит у детей, различные трофические расстройства, в том числе, кататракта, нарушение обызвествления дентина зубов и др.

Пути устранения гипокальциемии зависят от причин ее развития и от формы возникающих расстройств. В связи с тем, что в большинстве случаев гипокальциемия является следствием ослабления или выпадения функции околощитовидных желез заместительная гормонотерапия имеет первоначальное степенное значение. В настоящее время широко применяется препарат паратиреоидного гормона – паратиреоидин. Для купирования приступов тетании у больных с выраженной гипокальциемией применяют внутривенные введения растворов хлористого кальция, глюконата или лактата кальция, а также используют препараты витамина D, дигтдротахистирол. Для устранения гипокальциемии, возникшей в результате развития алкалоза, применяют средства, направленные на коррекцию нарушения кислотно-основного состояния.

Нарушения обмена фосфора. Фосфор и кальций являются основными компонентами костной ткани. 98% от общего содержания фосфора и кальция в организме приходится на долю костной ткани и зубов. Нарушения обмена фосфора проявляются в виде гипофосфатемии и гиперфосфатемии. В крови содержится 0,87-1,145 ммоль/л фосфора.

Гипофосфатемия характеризуется понижением содержания фосфора в сыворотке крови. Этот вид нарушения обмена фосфора возникает при гиперфункции паращитовидных желез (торможение реабсорбции фосфора в канальцах почек), гиповитаминозе D (усилена экскреция фосфата с мочой), первичной недостаточности канальцев почек (проксимальных, дистальных – нарушена реабсорбция фосфора).

Гипофосфатемия ведет к торможению образования макроэргических соединений (аденозинтрифосфат, креатинфосфат), нарушению образования РНК и ДНК, задержке минерализации костей, развитию рахита, остеомаляции, остеопороза.

Гиперфосфатемия выражается в повышении содержания фосфора в сыворотке крови. Может возникнуть при гипофункции паращитовидных желез (фосфор активно реабсорбируется в канальцах почек, а секреция в канальцах замедляется), поражении клубочков почек (торможение фильтрации фосфора – гиперфосфатемия и геперфосфатурия).

Нарушения обмена магния. Магний – один из основных наряду с калием катионов клетки, его общее содержание у взрослого человека составляет примерно 20-30 г. В сыворотке крови содержится 1,8-2,5 ммоль/л магния, в эритроцитах – около 3,5 ммоль/л, а в клетках тканей – 16 ммоль/л. Основным депо магния, как и кальция, является костная ткань. В отличие от кальция, магний в больших количествах содержится не только в костной, но и в мышечной ткани. В крови он находится преимущественно в ионизированной форме. Магний активирует многие ферменты (фосфатазы, фосфорилазы), участвует в белковом и углеводном обменах, влияет на нервно-мышечную возбудимость.

Гипомагниемия – снижение концентрации магния в плазме крови ниже нормы, может возникать вследствие уменьшения всасывания магния из-за образования нерастворимых магниевых солей с жирными кислотами (например, при ахолии, вызванной обтурацией желчевыводящих путей), недостаточности внешнесекреторной функции поджелудочной железы (например при панкреатитах), при хроническом алкоголизме, а также в результате увеличенных потерь магния при неукротимой многократной рвоте, хронической диарее, продолжительных и обильных внутривенных различных растворов, ведущих к выведению магния с мочой. Ранними проявлениями гипомагниемии являются повышение нервно-вышечной возбудимости (гиперрефлексия, тремор, вплоть до тетании), тахикардия, повышение артериального давления. Когда концентрация мания в сыворотке крови снижается до 1 ммоль/л, возникает синдром, напоминающий белую горячку. У больного наблюдается полукоматозное состояние. Появляются мышечная дрожь, спазмы мышц в области запястья и стопы. Введение магния вызывает быстрое улучшение состояния.

Всасывание магния в кишечнике задерживается при избыточном поступлении в ЖКТ жирных кислот, солей фитиновой кислоты, содержащейся в злаковых растениях, фосфотов, при недостаточности витамина D и т.д. Существует врожденная недостаточность всасывания магния из кишечника. При хронической гипомагниемии отмечаются расстройства, сходные в проявлениями гиперкальциемии, но происходящие при нормальном содержании кальция в крови.

Коррекция расстройств, вызванных гипомагниемией, может быть достигнута путем парентерального введения солей магния. Однако в первую очередь лечебные мероприятия должны быть направлены на устранение патологии, вызвавшей гипомагниемию.

Таблица 17.

Физиологическая роль, суточная потребность организма и источники поступления основных минеральных ионов и микроээлементов.

 

Элементы	Физиологическая роль и суточная потребность	Источники
Натрий	Содержится преимущественно во внеклеточной жидкости и плазме крови. Играет роль в процессах возбуждения, создании величины осмотического давления жидкостей внутренней среды, распределении и выведении воды из организма; участвует в функции бикарбонатной буферной системы. Суточная потребность – 130-155 ммоль.	Поваренная соль, растительная и животная пища, жидкости, потребляемые при питье.
Кальций	Выполняет функцию структурного компонента в тканях зубов и костей, где содержится до 99% общего количества кальция в организме. Вторичный посредник регуляции функций и метаболизма клеток. Необходим для осуществления процессов возбуждения клеток, синаптической передачи, свертывания крови, сокращения мышц. Суточная потребность 20-30 ммоль.	Молоко и молочные продукты, овощи, зеленые пищевые приправы.
Калий	Содержится преимущественно внутри клеток, а также в жидкостях внутренней среды. Необходим для обеспечения возбудимости клеток, проводимости в нервных волокнах, сократимости мышц, основных функциональных свойств миокарда. Суточная потребность 55-80 ммоль.	Овощи (картофель), мясо, сухофрукты (изюм), орехи.
Хлор	Содержится во внеклеточной и внутриклеточной жидкостях внутренней среды. Играет роль в процессах возбуждения и торможения, в проведении нервных импульсов, синаптической передаче, образовании соляной кислоты и желудочного сока. Суточная потребность 130-155 ммоль.	Поверенная соль, растительная и животная пищи, жидкости, потребляемые при питье.
Фосфор	В виде фосфатного аниона содержание в клетках в 40 раз выше, чем во внеклеточной среде. До 80% содержится в костях и зубах в виде минеральных веществ. В составе фосфолипидов входит в структуру клеточных мембран, липопротеидов. Необходимый элемент макроэргических соединений и их производных, циклических нуклеотидов, коферментов, играющих важную роль в метаболизме и регуляции физиологических функций. Суточная потребность 20-30 ммоль.	Молоко, рыба, мясо, яйца, орехи, злаки.
Магний	Содержится в костной ткани (необходим для ее образования), скелетных мышцах и нервной системе. Входит в состав многих ферментов и коферментов. Необходим для функции клеточных мембран, сократимости миокарда и гладких мышц. Суточная потребность 10-15 ммоль.	Молоко, мясо, злаки.

 

Гипермагниемия – повышение концентрации магния в плазме выше нормы – возможно при избыточном поступлении его в организм с пищевыми продуктами или в виде лекарственных препаратов, нарушении выделения магния почками (например, при уремии), усиленном выходе его из клеток (например, при диабетическом ацидозе). Прогрессирующая гипермагниемия проявляется угнетением ЦНС (вплоть до развития комы), угасанием двигательных рефлексов, нарушением функции дыхательного центра, развитием брадикардии, снижением артериального давления.

Повышенный уровень магния в крови можно снизить путем внутривенного введения растворов бикарбоната или лактата натрия. При гипермагниемии необходимо ограничить прием продуктов, содержащих большое количество магния. Иногда для устранения гипермагниемии используют метод искусственного очищения кров с помощью различных видов диализа.

 

V. 2. НАРУШЕНИЕ ОБМЕНА МИКРОЭЛЕМЕНТОВ.

 

В организме человека содержится более 20 микроэлементов. Большинство их входит в состав органических соединений (гормоны, ферменты и др.) и часто обуславливает их высокую химическую и биологическую активность. Органические комплексы микроэлементов участвуют в промежуточных процессах обмена веществ, оказывая влияние на основные функции организма: развитие, рост, размножение, кроветворение и др.

Недостаток или избыток определенных микроэлементов в пище (железа, кобальта, меди, цинка, марганца, бора, молибдена, никеля, стронция, свинца, йода, фтора, селена и др.) приводит к нарушению обмена веществ и возникновению эндемических заболеваний.

Нарушение обмена железа. Организм человека содержит 3-5 г железа, большая часть которого содержится в геме гемоглобина – до 73% железа. Железо содержится также в мышцах (в миоглобине), входит в состав окислительно-восстановительных ферментов (цитохромов, пероксидазы и др.) – 16%. В плазме крови железа содержится 0,1% (негеминное 7,16-28,64 ммоль/л, железосвязывающая способность сыворотки составляет 45-75 мкмоль/л). Минимальная ежедневная потребность в железе у мужчин составляет 0,6 мг. Потребность в железе у женщин на 30-60% больше вследствие физиологических потерь. Нарушение обмена железа проявляется в увеличении или уменьшении содержания его в организме, а также при задержке восстановления трехвалентного железа в двухвалентное. Увеличение содержания железа в организме может происходить как экзогенно, так и эндогенно.

Экзогенно железо попадает в организм при некоторых профессиональных заболеваниях (у шахтеров на разработке красного железняка, электросварщиков), при боевой и бытовой травме, в случае попадания в организм осколков гранат, снарядов. Металлическое железо, попав в организм, может откладываться там в виде осколков трехвалентного железа. В этом случае возникает сидероз легких, глазного яблока и др.

Второй путь накопления железа в организме – эндогенный, наблюдается в следующих случаях:

1. При кровоизлияниях, гемолизе, результате чего железо освобождается из эритроцитов;

2. При нарушении использования организмом железа (гиперхромные анемии);

3. При нарушении транспорта железа белками сыворотки крови.

В оптимальных условиях 1/3 всосавшегося из кишечника железа в комплексе с белкам апоферритином идет в костный мозг, остальные 2/3 железа депонируются в печени, селезенке. Интенсивность всасывания железа в кишечнике зависит от образования ферритина (комплекса белка апоферритина с железом) в слизистой оболочке тонкого кишечника и в органах-депо. При большом содержании железа в депо всасывание его ограничено, при уменьшении запасов процесс всасывания из кишечника ускорен, т.е. баланс железа в организме постоянно регулируется ферритиновым механизмом.

Железо может накапливаться в организме в виде пигмента ржаво-коричневого цвета – гемосидерина. Гемосидерин представляет собой белковый комплекс коллоидной окиси железа. Последствиями накопления железа и гемосидерина в организме являются гемосидероз, гемохроматоз, а также нарушения процессов окостенения.

Гемосидероз – отложения железосодержащего пигмента гемосидерина главным образом в макрофагальных клетках печени, селезенке, костном мозге, а также в паренхиматозных органах: печени, почках, поджелудочной железе, лимфатических узлах и других органах. Гемосидероз возникает при попадании в протоплазму ретикулоэндотельальных клеток и лимфатических узлов эритроцитов или свободного гемоглобина, а также при внеклеточном разрушении эритроцитов крови вследствие кровоизлияния (ушиб) и гемолиза. Например, эссенциальный легочный гемосидероз наблюдается при кровоизлияниях и гемолизе эритроцитов в легких.

Гемохроматоз. В отличие от гемосидероза гемохроматоз характеризуется окраской кожи в бронзовый цвет, внутренних органов – в коричневый (меланодермия), циррозом печени и сахарным диабетом. Кроме того, при гемохроматозе гемосидерин откладывается в тканях и органах вместе с не содержащим железо пигментом гемофусцином. Вследствие отложения пигмента в клетках паренхиматозных органов нарушаются обменные процессы, происходит разрастание соединительной ткани и склерозирование органов (печень, поджелудочная железа). Возникает цирроз печени. В поджелудочной железе наряду с дегенеративными изменениями отмечаются и инкреторные, что ведет к развитию сахарного, или бронзового диабета. Гемохроматоз наблюдается не только при кровоизлияниях, гемолизе (гемосидероз), но и в основном из-за расстройства обмена железа в клетках, например вследствие нарушения транспорта железа с белками крови или под влиянием хронической интоксикации (алкоголь, мышьяк, свинец, медь), при кахексиях различного происхождения.

Нарушения процессов окостенения. При избытке железа в организме оно начинает откладываться в костях. Железо является конкурентом кальция за место в кристаллической решетке костной ткани. Оба элемента влияют на цитохромоксидазу и поэтому играют важную роль в метаболизе остеобласта. Железо наряду с кальцием и фосфором откладывается в местах эндохондрального и периостального костеобразования. При избыточном отложении железа в костной кристаллической решетке происходит изменение костей типа хондродистрофии Кашина-Бека.

Уменьшение содержания железа в организме. Причинами уменьшения содержания железа являются:

1. Недостаточное поступление железа в организм с пищей. Наиболее богаты железом печень, яйца, земляника, чернослив, изюм, однако лучше всего железо всасывается из гемсодержащих продуктов (говядина, язык).

2. Нарушения всасывания железа из пищеварительного тракта, например, в следующих случаях:

а) отсутствие соляной кислоты, которая диссоциирует (ионизирует) соединения железа, поступающего в желудок;

б) отсутствие восстановителей, которые превращают трехвалентное железо в более усвояемую двухвалентную форму;

в) нарушение образования в слизистой оболочке кишечника белка ферритина (соединения белка апоферритина с железом), которое способствует всасыванию железа из пищеварительного тракта;

г) функциональные и органические расстройства пищеварительного тракта (ахилия, энтериты);

д) дефицит кобальта, который способствует более быстрому переходу депонированного железа в состав гемоглобина вновь образованных эритроцитов.

К последствиям дефицита железа в организме относятся железодефицитная анемия, гипосидероз.

Метгемоглолинемия. Способность переносить кислород гемоглобином связана с наличием двухвалентного железа в молекуле гемоглобина. Однако в человеческом организме существует постоянная тенденция перехода двухвалентного железа в трехвалентное. В результате наблюдается превращение гемоглобина в метгемоглобин. Стойкая метгемоглобинемия отмечается при нарушении восстановления гемоглобина. Метгемоглобинемию вызывают:

1. Токсические вещества. К ним относятся нитриты, бертолетовая соль, хлорноватистокислые соли, мышьяковистый водород, гидрохинон, пирогаллол, фенацетин, нитробензол, анилин и др. Эти вещества способствуют прежде всего превращанию оксигемоглобина в метгемоглобин. В дальнейшем в крови появляются тельца Гейнца – дегенеративно измененная часть эритроцита. С появлением дегенеративных форм эритроцитов происходит их гемолиз.

2. Нарушение гликолиза, низкая ферментативная активность редуктазы метгемоглобина. Эти факторы ведут к задержке восстановления метгемоглобина в гемоглобин.

3. Наследственное изменение расположения аминокислот в молекуле гемоглобина, например при замещении гистидина тирозином или валина глютаминовой кислотой. В результате гемоглобин не может принять электрон и, следовательно, страдает его кислородтранспортная функция.

Нарушения обмена меди. В процессе кроветворения обмен железа тесно связан с обменом меди. Медь способствует депонированию в печени железа, использованию его для синтеза гемоглобина и, таким образом, стимулирует кроветворную функцию костного мозга. Поэтому в результате недостаточности меди в организме уменьшается всасывание и использование железа, ведущее к гипохромной и микроцитарной анемии.

Недостаток меди вызывает развитие рахитоподобного синдрома, кариес зубов, сахарный диабет (медь ингибирует инсулиназу). Обычно основная масса меди из крови попадает в печень, где образуется соединение белка с шестью атомами меди – церуллоплазмин.

При избыточном поступлении меди в организм или недостаточности фермента, осуществляющего включение меди в активный центр церулоплазмина в печени, медь переходит в кровь и соединяется в аминокислотами. Комплекс меди с аминокислотами является плохо растворимым соединением и откладывается в ряде тканей – чечевидном ядре мозга, клетках печени, селезенке, сетчатке глаза. Возникают дегенеративные изменения в организме, светобоязнь, аминоацидурия. Заболевание носит название гепатолентикулярная дегенерация (болезнь Вильсона).

Нарушение обмена марганца. Недостаток марганца вызывает прекращение роста скелета, снижается активность щелочной фосфатазы крови и костей, что приводит к деминерализации костей (остеопороз), нарушению функции половых желез и торможению аргиназы, расщепляющей аргинин на мочевину и орнитин.

Марганец активирует фосфоглюкомутазу, холинэстеразу и другие ферменты. Он заменяет ионы магния при фосфорилировании и непосредственно активирует щелочную фосфатазу костной ткани, печени, почек, кишечника, селезенки. В этом проявляется существенное влияние марганца на процессы обмена веществ, которые обеспечивают рост и регенерацию ткани, процессы размножения. Избыток марганца приводит к поражению ЦНС, протекающему по типу паркинсонизма, затрудняет всасывание железа, приводит к развитию анемии, которая предупреждается введением в рацион железа.

Нарушение обмена молибдена. Молибден тормозит рост костной ткани. В процессе обмена молибден тесно связан с медью, которая корригирует его действие на внутренние органы и кость. Так, при повышении содержания молибдена в организме развиваются явления медной недостаточности. Следствием этого будет нарушение белкового обмена в остеобластах костной ткани. Развитие скелета прекращается.

Молибден является составной частью фермента ксантиноксидазы, которая участвует в пуриновом обмене, окисляя ксонтин и гипогсантин в мочевую кислоту. Повышение содержания молибдена в организме приводит в избыточному образованию кантиноксидазы, а это обуславливает интенсивность образования и накопления мочевой кислоты в тканях, а также синовиальных оболочках суставов, что является причиной развития «молибденовой подагры».

Нарушение обмена кобальта. Кобальт является важнейшим фактором в процессе кроветворения. Недостаток кобальта в организме приводит к развитию пернициозной анемии (кобальт способствует переходу депонированного железа в состав гемоглобина, стимулирует образование эритроцитов, поступление зрелых форм эритроцитов в циркулирующую кровь).

Нарушение обмена кобальта возникает либо при недостаточном поступлении его с пищей (чаще всего, это – эндемический фактор, связанный с недостаточным содержанием кобальта в почве и воде), неполного его всасывания в тонкой кишке. Возможно еще нарушение комплексирования кобальта с глобулином и образованием транскобаламином, что приводит к развитию пернициозной анемии. Избыток кобальта может привести к полицитемии и изменению продукции глюкагона (регулирует процессы эритропоэза, входит в состав витамина .