Взаимозависимость между концентрацией натрия в плазме и осмоляльностью внеклеточной и внутриклеточной жидкости

Осмоляльность внеклеточной жидкости равна сумме концентраций всех растворенных в ней ве­ществ. Поскольку Na⁺ и сопряженные с ним анио­ны составляют почти 90 % этих веществ, то можно использовать следующее уравнение:

 

Рис. 28-2. Транскапиллярный обмен жидкости

Осмоляльность плазмы =

= 2 х Концентрация натрия в плазме (1).

Внеклеточная и внутриклеточная жидкости нахо­дятся в осмотическом равновесии, поэтому осмо-ляльность плазмы (и концентрация натрия в плаз­ме) обычно отражает общую осмоляльность.

Рассчитать общую осмоляльность жидкостных компартментов организма можно по следующей формуле (ООВ — общий объем воды):

Общая осмоляльность =

= (содержание веществ, растворенных во вне­клеточной и внутриклеточной жидкости)/ООВ (2).

Калий и натрий являются основными внутри- и вне­клеточными катионами соответственно. Поэтому:

Общая осмоляльность тела ~

~ [(Ма⁺внеклеточный х 2) + + (^внутриклеточный х 2)]/ООВ (3).

Из уравнений (1) и (3) следует, что

[Na⁺] _плазмы ~ (Na⁺ внеклеточный +

+ K⁺ внутриклеточный)/ООВ (4).

мии. В норме вода составляет 93 % объема плазмы, остальные 7 % — липиды и белки. Если концентра­ция липидов или белков повышена, то на долю воды приходится меньший объем; концентрация натрия в цельной плазме снижается, в то время как концентрация натрия в водной фазе плазмы (ис­тинная осмоляльность) остается нормальной.

Регуляция осмоляльности плазмы

Используя эти принципы, можно рассчитать влияние изотонической, гипотонической и гиперто­нической нагрузки на содержание воды в жидкост­ных компартментах организма и на осмоляльность плазмы (табл. 28-3). Из уравнения (4) становится очевидной потенциальная значимость внутрикле­точной концентрации калия: выраженные потери калия способствуют развитию гипонатриемии.

При патологических состояниях существенное влияние на осмоляльность внеклеточной жидкос­ти оказывают глюкоза и, в меньшей степени, моче­вина. Более точная формула для расчета осмоляль-ности плазмы выглядит следующим образом:

Осмоляльность плазмы (мОсм/кг) =

- [Na⁺] х 2 + АМК/2,8 + глюкоза/18 (5),

где [Na⁺] выражена в мэкв/л, a AMK (азот мочеви­ны крови) и глюкоза — вмг/100 мл. Мочевину (AMK) часто не включают в это уравнение, по­скольку она легко проходит через клеточные мемб­раны и не участвует в генерации эффективного ос­мотического давления:

Эффективная осмоляльность плазмы =

= [Na⁺] х 2 + глюкоза/18 (6).

Осмоляльность плазмы в норме колеблется от 280 до 290 мОсм/кг H₂O. При повышении концент­рации глюкозы в плазме на каждые 62 мг/100 мл концентрация натрия снижается приблизительно на 1 мэкв/л. Расхождение между измеряемой и рас­четной осмоляльностью называют осмоляльной разницей (осмоляльный разрыв). Чрезмерно боль­шая осмоляльная разница указывает на высокую концентрацию в норме не присутствующих в крови активных веществ, например этанола, маннитола, метанола, этиленгликоля или изопропилового спирта. Осмоляльная разница увеличивается при хронической почечной недостаточности (за счет накопления нелетучих кислот), кетоацидозе (в ре­зультате накопления кетоновых тел), а также при введении большого количества глицина (например, при трансуретральной резекции предстательной железы). Кроме того, она может увеличиваться при выраженной гиперлипидемии или гиперпротеине-

Регуляция осмоляльности плазмы осуществляет­ся осморецепторами, расположенными в гипотала­мусе. Эти специализированные нейроны регули­руют секрецию антидиуретического гормона (АДГ) и задействованы в механизме формирова­ния жажды. Осмоляльность плазмы поддержива­ется в относительно узких границах благодаря из­менению потребления и выделения воды.

Секреция антидиуретического гормона

Специализированные нейроны супраоптических и паравентрикулярных ядер гипоталамуса очень чувствительны к изменению осмоляльности вне­клеточной жидкости. При увеличении осмоляльно­сти внеклеточной жидкости возникает дегидрата­ция этих нейронов, в результате чего из задней доли гипофиза выделяется АДГ (синоним: аргинин-ва-зопрессин). АДГ значительно увеличивает реабсорб-цию воды в собирательных трубочках почек (гл. 31), что приводит к снижению осмолялъности плазмы до нормы. Напротив, снижение осмоляльности вне­клеточной жидкости вызывает гипергидратацию осморецепторов и уменьшение выработки АДГ. Снижение секреции АДГ приводит к увеличению выведения воды с мочой (водный диурез), что по­вышает осмоляльность плазмы до нормы. Пика ди­урез достигает после того, как метаболизируется циркулирующий АДГ (90-120 мин). Если секре­ция АДГ полностью подавлена, почки могут выде­лять до 10-20 л жидкости в сутки (см. ниже):

Общее количество выделяемой с мочой или аб­сорбируемой свободной воды определяют по фор­муле абсорбции свободной воды:

TV = V [(U_Na++U_K+)/PNa+-1],

где Т^С_С|12„ — баланс свободной воды, V — диурез, U_Na+ и U_K+ — концентрации натрия и калия в моче, pnu⁺ ~~ концентрация натрия в плазме.

Неосмотическая секреция АДГ

Барорецепторы каротидного синуса и, возможно, рецепторы растяжения левого предсердия стиму­лируют секрецию АДГ при снижении ОЦК на 5-

10 %. Секреция АД Г усиливается при боли, эмоцио­нальном стрессе и гипоксии.

Жажда

Осморецепторы латеральной преоптической об­ласти гипоталамуса очень чувствительны к изме­нению осмоляльности внеклеточной жидкости. Активация этих нейронов при повышении осмо­ляльности внеклеточной жидкости вызывает чув-

ство жажды. Напротив, при гипоосмоляльности внеклеточной жидкости жажда подавляется.

Жажда является единственным побудитель­ным стимулом, заставляющим человека пить, и поэтому представляет собой основной защитный механизм, направленный против гиперосмоляль-ности и гипернатриемии. К сожалению, механизм жажды эффективен только, когда человек в созна­нии и может пить.

ТАБЛИЦА 28-3. Влияние изотонической, гипотонической и гипертонической нагрузки на содержание воды во внеклеточном и внутриклеточном компартментах^

А. Норма Общее количество растворенных веществ = 280 мОсм/кг х 42 кг = 11 760 мОсм Количество растворенных веществ во внутриклеточной жидкости = 280 мОсм/кг х 25 кг = 7000 мОсм Количество растворенных веществ во внеклеточной жидкости = 280 мОсм/кг х 17 кг = 4760 мОсм Концентрация натрия во внеклеточной жидкости = 280/2 = 140 мэкв/л

Внутриклеточная жидкость Внеклеточная жидкость Осмоляльность 280 280 Объем (л) 25 17 Избыток воды (кг) О О

Б. Изотоническая нагрузка: 2 л 0,9 % NaCI Общее количество растворенных веществ = 280 мОсм/кг х 44 кг = 1 2 320 мОсм Количество растворенных веществ во внутриклеточной жидкости = 280 мОсм/кг х 25 кг = 7000 мОсм Количество растворенных веществ во внеклеточной жидкости = 280 мОсм/кг х 1 9 кг = 5320 мОсм

Внутриклеточная жидкость Внеклеточная жидкость Осмоляльность 280 280 Объем (л) 25 19 Избыток воды (кг) О +2 Итог: жидкость накапливается во внеклеточном пространстве

В. Гипотоническая нагрузка: 2 л воды Новая масса воды в организме = 42 + 2 = 44 кг Новая Осмоляльность жидкостных пространств организма = 1 1 760 мОсм/44 кг = 267 мОсм/кг Новый объем внеклеточной жидкости = 7000 мОсм/267 мОсм/кг = 26,2 кг Новая концентрация натрия во внеклеточной жидкости = 267/2 =133 мэкв/л

Внутриклеточная жидкость Внеклеточная жидкость Осмоляльность 267,0 267 Объем (л) 26,2 17,8 Избыток воды (кг) +1,2 +0,8 Итог: жидкость распределяется в обоих пространствах

Г. Гипертоническая нагрузка: 600 мэкв NaCI (без воды) Общее количество растворенных веществ = 1 1 760 + 600 =12 360 мОсм Новая Осмоляльность жидкостных пространств организма =12 360 мОсм/42 кг = 294 мОсм/кг Новое количество растворенных веществ во внутриклеточной жидкости = 600 + 4760 = 5360 мОсм Новый объем внеклеточной жидкости = 5360 мОсм/294 мОсм/кг = 18,2 кг Новый объем внутриклеточной жидкости = 42 - 1 8,2 = 23,8 кг Новая концентрация натрия во внеклеточной жидкости = 294/2 = 147 мэкв/л

Внутриклеточная жидкость Внеклеточная жидкость Осмоляльность 294,0 294,0 Объем (л) 23,8 18,2 Избыток воды (кг) -1,2 (дефицит) +1,2 Итог: вода перемещается из внутриклеточного пространство во внеклеточное

¹ В расчете на взрослого мужчину с массой тела 70 кг.