ВОДНО-ЭЛЕКТРОЛИТНЫЙ БАЛАНС

Глава 1
ВОДНО-ЭЛЕКТРОЛИТНЫЙ БАЛАНС
Клетка является основной функциональной единицей человеческого организма. Для выполнения специфических физиологических функций клеткам необходимо поддерживать постоянство
состава внутренней среды, в том числе стабильное обеспечение
питательными веществами и постоянное выведение продуктов
метаболизма. Тщательное регулирование количества жидкости в
организме способствует сохранению стабильности внутренней
среды.
Состав жидкостей организма
Все жидкости организма являются разбавленными водными
растворами различных веществ.
Вода
Вода является основным компонентом человеческого организма. Взрослый мужчина приблизительно на 60%, а взрослая
женщина — на 55% состоят из воды. К факторам, влияющим
на количество воды в организме, относятся:
1. Жировые клетки. Они содержат мало воды, поэтому количество воды в организме снижается с увеличением содержания жира.
2. Возраст. Как правило, количество воды в организме с возрастом уменьшается. Тело недоношенного младенца по массе может на 80% состоять из воды, а родившегося в срок —
примерно на 70%. В возрасте от 6 до 12 мес количество
воды уменьшается до 60%. В организме пожилого человека
содержится 45–55% воды. Снижение количества жидкости
с возрастом происходит вследствие уменьшения мышечной
массы (см. табл. 1.1).
19
Глава 1. Водно-электролитный баланс
Таблица 1.1
Изменения содержания воды в организме
в зависимости от возраста
Возраст
Доля жидкости в массе тела, %
Недоношенный новорожденный
80
3 мес
70
6 мес
60
1–2 года
59
11–16 лет
58
Взрослый
58–60
Взрослый с ожирением
40–50
Худощавый взрослый
70–75
st
Из: Groer M. W. Physiology and pathophysiology of the body fluids, 1 ed. St. Louis,
1981, Mosby.
3. Женский пол. В организме женщин меньше воды, так как
содержание жира у них выше, чем у мужчин.
Растворенные вещества
Кроме воды, жидкости организма содержат два типа растворенных веществ — электролиты и неэлектролиты.
1. Электролиты. Вещества, диссоциирующие в растворе и способные проводить электрический ток. Электролиты диссоциируют на положительно и отрицательно заряженные
ионы, и их содержание измеряется по способности соединяться друг с другом (мил/литр [мэкв/л]), по количеству вещества (миллимоль/литр [ммоль/л]) или по их весу
(миллиграмм/литр [мг/л]). Количество катионов и анионов, измеряющееся в миллиэквивалентах,в растворе всегда
одинаково.
• Катионы. Ионы, которые создают в растворе положительный заряд. Основным внеклеточным катионом является натрий (Na+), а основным внутриклеточным
катионом — калий (K+). В клеточной мембране имеется
специальные молекулярные насосы, перекачивающие
натрий из клетки, а калий — в клетку.
• Анионы. Ионы, создающие в растворе отрицательный заряд. К основным внеклеточным анионам относят хлорид
(Cl–) и бикарбонат (НСО3–), а основным внутриклеточным
анионом — фосфат (PO43–).
145
12
Интерстициальный
Внутриклеточный (клетки
скелетной мышцы)
130
45
Панкреатический сок
Пот
5
7
7
2+
150
4,4
4,5
K+
(ммоль/л)
2+
58
60
100
4
117
104
Cl–
(ммоль/л)
0
100
0
12
27
24
HCO3–
(ммоль/л)
–
–
–
40
2,3
2
PO43–
(мэкв/л)
Таблица 1.2
Список неполный. К другим составляющим относятся ионы кальция Ca , магния Mg , сульфаты, белковоподобные вещества и органические
кислоты. Внимание: данные значения являются средними. (По Rose B. D., с изменениями: Clinical physiology of acid-base and electrolyte
disorders, 4th ed. New York, 1994, McGraw-Hill Book.)
60
Желудочный сок
Трансцеллюлярный
142
Na+
(ммоль/л)
Внутрисосудистый (плазма)
Компартмент
Типы компартментов жидкостей организма
Глава 1. Водно-электролитный баланс
21
Поскольку содержание электролитов в плазме и интерстициальной жидкости практически одинаково (табл. 1.2), уровни
электролитов плазмы отражают электролитный состав внеклеточной жидкости, которая состоит из внутрисосудистой и
интерстициальной (см. «Распределение жидкостей»). Однако концентрация электролитов в плазме не обязательно отражает электролитный состав внутриклеточной жидкости.
Понимание различий между этими двумя категориями важно для прогнозирования типов нарушения баланса, которые
могут возникать при определенной патологии, например,
травме тканей или кислотно-основном дисбалансе.
В подобных ситуациях электролиты могут выходить из клетки или перемещаться внутрь клетки, существенно изменяя
свою концентрацию в плазме (см. о нарушениях баланса калия в гл. 8, фосфора — в гл. 10). Регуляция индивидуального уровня электролитов критична для поддержания
осмотического давления жидкостей тела, кислотно-основного равновесия, нейромышечной функции и клеточного метаболизма.
2. Неэлектролиты. Вещества (например глюкоза и мочевина),
которые не диссоциируют в растворе. Их содержание измеряют по массе (миллиграмм на литр [мг/л]). К другим клинически важным неэлектролитам относятся креатинин и
билирубин.
Компартменты жидкостей
Все жидкости организма распределяются между двумя главными жидкостными компартментами: внутриклеточным и внеклеточным (рис. 1.1).
Внутриклеточная жидкость
Внутриклеточная жидкость это жидкость, находящаяся внутри
клеток. У взрослых внутриклеточная жидкость составляет примерно 2/3 жидкости тела, что для мужчины со средней массой
тела 70 кг составляет приблизительно 27 л. У младенцев же, наоборот, только половина жидкости находится в клетках.
Внеклеточная жидкость
Внеклеточная жидкость это жидкость, находящаяся вне клеток. Относительный объем внеклеточной жидкости уменьшается с возрастом. У новорожденного примерно половина жидкости тела находится вне клеток. К концу первого года жизни от-
22
Раздел 1. Основные принципы
Рис. 1.1. Сравнительная характеристика объемов внутриклеточной и
внеклеточной жидкостей
носительный объем внеклеточной жидкости уменьшается
приблизительно до 1/3 общего объема жидкости, что эквивалентно примерно 15 л у взрослого мужчины со средней массой
70 кг. Внеклеточная жидкость подразделяется на несколько типов:
1. Интерстициальная жидкость — жидкость, окружающая
клетки, ее количество у взрослых составляет примерно
11–12 л. Лимфа тоже является интерстициальной жидкостью. Объем интерстициальной жидкости у новорожденного по отношению к массе тела приблизительно в 2 раза
больше, чем у взрослого.
2. Внурисосудистая жидкость — жидкость, находящаяся
внутри сосудистого русла (т.е. соответствует объему плазмы). Относительное количество внутрисосудистой жидкости сопоставимо у взрослых и детей. Средний объем крови
взрослого — приблизительно 5–6 л, из которых примерно
Глава 1. Водно-электролитный баланс
23
3 л составляет плазма. Остальные 2–3 л объема приходится
на (1) красные кровяные клетки (эритроциты), транспортирующие кислород и действующие как важный буферный
фактор; (2) белые кровяные клетки (лейкоциты) и (3) тромбоциты. Функции крови:
• Снабжение тканей питательными веществами (например
глюкозой и кислородом).
• Транспорт продуктов метаболизма в почки и легкие.
• Обеспечение антителами и лейкоцитами инфицированных участков тела.
• Транспорт гормонов к месту их действия.
• Циркуляция (перераспределение) тепла.
3. Трансцеллюлярная жидкость — жидкость, содержащаяся
в специализированных полостях тела. К трансцеллюлярным жидкостям относят спинномозговую, перикардиальную, плевральную, синовиальную и внутриглазную, а
также пищеварительные соки. Объем трансцеллюлярной
жидкости — примерно 1 л. Однако еще больший объем
жидкости в течение суток может перемещаться в трансцеллюлярное пространство и из него. Так, желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) в норме поглощает и выделяет до 3–6 л
жидкости ежедневно.
Факторы, влияющие на движение воды
и растворенных веществ
Мембраны
Каждый жидкостный компартмент отделен селективно проницаемой мембраной, через которую могут проникать вода и некоторые растворенные в ней компоненты. Хотя мелкие молекулы,
такие как мочевина и вода, свободно перемещаются из одного
компартмента в другой, определенные вещества проникают через мембраны гораздо хуже. Белки плазмы, например, ограничены внутрисосудистой жидкостью вследствие низкой проницаемости капиллярных мембран для крупных молекул. Избирательная проницаемость мембран способствует поддержанию
уникального состава каждого компартмента, допуская перемещение питательных веществ из плазмы в клетки и удаление продуктов метаболизма из клеток в плазму. К полупроницаемым
мембранам относятся:
Рис. 1.2. Транспортные процессы (из Oberly E.T. et al., с изменениями: Core curriculum for dialysis technicians: module 1:
today’s dialysis environment: an overview, 1992, Medical Media Publishing.)
Глава 1. Водно-электролитный баланс
25
1. Клеточные мембраны, разделяющие внутриклеточную и
интерстициальную жидкость и состоящие из липидов и белка.
2. Капиллярные мембраны, разделяющие внутрисосудистую
и интерстициальную жидкость.
3. Эпителиальные мембраны, отделяющие внутрисосудистую
и интерстициальную жидкость от трансцеллюлярной. К
эпителиальным мембранам относятся эпителий слизистых
оболочек желудка и кишечника, синовиальные мембраны и
почечные канальцы.
Транспортные процессы
Кроме избирательности мембраны, движение воды и растворенных веществ определяется несколькими транспортными процессами (рис. 1.2).
1. Диффузия — случайное движение частиц во всех направлениях в растворе или газе. Частицы двигаются по градиенту
концентрации из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией. Энергия для диффузии обеспечивается за счет тепловых процессов. Примером диффузии
является движение кислорода из легочных альвеол в кровь
легочных капилляров. Диффузия может также происходить
из-за изменения трансмембранного электрического потенциала. Катионы будут следовать за анионами, и наоборот. Список факторов, усиливающих диффузию (противоположные
факторы подавляют диффузию), см. в блоке 1.1.
Блок 1.1. Факторы, усиливающие диффузию1
· Повышение температуры
· Увеличение концентрации частиц
· Уменьшение размера или молекулярной массы частиц
· Увеличение площади поверхности диффузии
· Уменьшение расстояния, на которое частицы должны
перемещаться
1
Противоположные факторы подавляют диффузию.
Клеточные мембраны состоят из липидных слоев, пронизанных множеством мелких белковых пор. Вещества способны перемещаться через клеточную мембрану путем
диффузии при следующих условиях:
26
Раздел 1. Основные принципы
• Если они достаточно малы и легко проходят через белковые поры (например вода и мочевина). Этот процесс называют простой диффузией.
• Если они растворимы в липидах (например кислород и
углекислый газ). Это тоже простая диффузия.
• Посредством вещества-переносчика. Такой процесс называют облегченной диффузией. Большие, нерастворимые в
липидах молекулы, например глюкоза, для проникновения в клетку нуждаются в переносчике. На внешней поверхности клетки глюкоза соединяется с переносчиком,
становясь растворимой в липидах. Попав внутрь клетки,
глюкоза отсоединяется от переносчика, который после
этого доступен для транспорта других молекул глюкозы.
Как и простая диффузия, облегченная диффузия требует
наличия градиента концентрации. Однако скорость облегченной диффузии зависит и от переносчика. Если градиент
концентрации высокий (т.е. разница между высокой и низкой концентрациями велика), может произойти насыщение
переносчика, и диффузия будет снижаться, несмотря на наличие значительного градиента. Глюкоза, например, проникает внутрь клетки только в том случае, когда имеются
соответствующий градиент концентрации и переносчик.
2. Активный транспорт. Простая диффузия невозможна при
отсутствии благоприятного градиента потенциала или градиента концентрации. Для перемещения вещества из области с меньшей или равной концентрацией в область с равной
или большей концентрацией требуется энергия. Данный
процесс называется активным транспортом и, подобно облегченной диффузии, зависит от наличия переносчика.
Многие важные растворимые вещества, включая натрий,
калий, водород, глюкозу и аминокислоты, активно транспортируются через клеточные мембраны. В почечных
канальцах, например, существует механизм активного транспорта для реабсорбции всей глюкозы, фильтрующейся клубочками, и экскреции свободной от глюкозы мочи. Как и
при облегченной диффузии, может произойти переполнение, или насыщение, переносчиков. В случае реабсорбции
глюкозы в почечных канальцах насыщение возникает, когда уровень сахара в крови превышает 1,8–2,0 г/л.
Активный транспорт жизненно необходим для поддержания уникального состава как внеклеточной, так и внутриклеточной жидкостей.
Глава 1. Водно-электролитный баланс
27
3. Фильтрация — это движение воды и растворенных в ней веществ из области с высоким гидростатическим давлением в
область с низким гидростатическим давлением. Гидростатическое давление — давление, создаваемое весом жидкости. Фильтрация важна для обеспечения тока жидкости
из артериального конца капилляров. Кроме того, эта сила
обеспечивает фильтрацию 180 л плазмы через почки ежедневно.
4. Осмос — движение воды через полупроницаемую мембрану
из области с более низкой концентрацией растворенного вещества в область с более высокой его концентрацией. Осмос
возникает при изменении концентрации растворенного вещества на одной из сторон клеточной мембраны. С осмосом
связаны следующие понятия:
• Осмотическое давление — гидростатическое давление,
необходимое для прекращения осмотического тока воды.
• Онкотическое давление — осмотическое давление, производимое коллоидами (например, белками). Альбумин,
например, обеспечивает онкотическое давление внутри
кровеносных сосудов и способствует удержанию водной
составляющей крови во внутрисосудистом пространстве.
• Осмотический диурез — возрастание выделения мочи,
вызванное такими веществами, как маннит, глюкоза или
рентгеноконтрастные вещества, которые экскретируются
с мочой и снижают реабсорбцию воды почками. Осмотический диурез наблюдается при декомпенсированном сахарном диабете вследствие наличия в просвете почечных
канальцев чрезмерного количества глюкозы. При нормальной концентрации сахара в крови вся глюкоза, фильтрующаяся почками, реабсорбируется посредством её
активного транспорта. При гипергликемии (уровень сахара в крови > 1,8–2,0 г/л) возможности почечной реабсорбции превышаются (т. е. насыщается переносчик).
Нереабсорбированная глюкоза остается в канальцах и
действует осмотически, удерживая воду, которая иначе
могла бы реабсорбироваться. В результате возникают
глюкозурия и полиурия.
Концентрация жидкостей в организме
1. Осмолояльность. Как уже отмечалось выше, изменения концентрации жидкостей в организме влияют на процесс перемещения воды между компартментами посредством осмоса.
Меру способности раствора создавать осмотическое давле-
28
Раздел 1. Основные принципы
ние, действуя тем самым на движение воды, называют осмоляльностью. Осмоляльность можно так же определить как
меру концентрации жидкостей организма (соотношение растворенных веществ и воды), так как она выражается в миллиосмолях (1/1000 осмоля) на килограмм воды (мОсм/кг).
Один осмоль содержит 6 ´ 1023 частиц.
Осмолярность — величина, используемая для оценки
концентрации растворов, — отражает количество частиц в
литре раствора и измеряется в миллиосмолях на литр
(мОсм/л). Поскольку жидкости тела относительно разбавлены, разница между их осмоляльностью и осмолярностью
небольшая, и эти две величины нередко используются как
взаимозаменяемые. Осмоляльность применяется в клинической практике при исследовании сыворотки и мочи.
Изменения внеклеточной осмоляльности могут приводить к изменениям объема как внеклеточной, так и внутриклеточной жидкостей:
Снижение осмоляльности внеклеточной жидкости вызывает перемещение воды из внеклеточной во внутриклеточную жидкость.
Увеличение осмоляльности внеклеточной жидкости вызывает перемещение воды из внутриклеточной во внеклеточную жидкость.
Вода будет продолжать движение до тех пор, пока осмоляльность двух компартментов не выровняется. Это явление
объясняет эффективность внутривенного маннита при лечении отека мозга. Маннит увеличивает осмоляльность внеклеточной жидкости, способствуя перемещению воды наружу
из клеток головного мозга, уменьшая тем самым клеточный
отек.
Осмоляльность внеклеточной жидкости можно определить, измеряя осмоляльность сыворотки (см. гл. 5). Натрий
является главным фактором, определяющим осмоляльность внеклеточной жидкости. Так как натрий локализован
в основном во внеклеточной жидкости, он удерживает воду
именно в этом компартменте. Калий способствует поддержанию объема внутриклеточной жидкости, а белки плазмы
сохраняют объем внутрисосудистого пространства.
2. Тоничность. Если молекулы небольшие, как, например, молекула мочевины, то они легко проникают через все мембраны и их концентрации быстро уравновешиваются в различных компартментах. Такие молекулы слабо влияют на перемещение воды. Их называют неэффективными осмотически
Глава 1. Водно-электролитный баланс
29
Рис. 1.3. Действие осмотического давления на клетки
активными веществами. Напротив глюкоза, натрий, и маннит являются эффективными осмотически активными веществами. Они не могут быстро проходить через клеточные
мембраны и поэтому воздействуют на процесс передвижения
воды. Таким образом, эффективная осмолярность (или осмолярность, которая обеспечивает перемещение воды из одного
компартмента в другой) зависит не только от количества растворенных веществ, но и от проницаемости мембраны для
этих субстанций. Тоничность — это другой термин для обозначения эффективной осмолярности.
• Изотонические растворы — это растворы, которые имеют такую же эффективную осмолярность, как и жидкости тела (приблизительно 280–300 мОсм/кг). К ним относится физиологический раствор — 0,9% раствор натрия хлорида (NaCl).
• Эффективная осмолярность гипотонических растворов
ниже, чем у жидкостей тела (0,45% раствор NaCl).
• осмолярность гипертонических растворов выше, чем у
жидкостей тела (3% раствор NaCl).
Клинически проявляющаяся гипотоничность наблюдается при аномальном увеличении количества воды или потере
жидкостей, богатых натрием, с последующим возмещением
утраченного объема только водой. Клиническая гипертоничность может развиваться вследствие потери воды
(например при несахарном диабете); при потере гипотони-
30
Раздел 1. Основные принципы
ческих жидкостей тела, которая возникает при обильном
потении, диарее) или при увеличении количества эффективных осмолей (гипергликемия или введение гипертонического раствора NaCl, бикарбоната натрия или маннита).
Гиперосмолярность без гипертоничности, не вызывающая
обезвоживания клеток, наблюдается при отравлении метиловым спиртом и этиленгликолем или при почечной недостаточности, проявляющейся при задержке мочи. (Cм.
рис. 1.3, влияние изменения осмотического давления на
клетки.)
Глава 2
РЕГУЛЯЦИЯ ОБЪЕМА
ВНУТРИСОСУДИСТОЙ ЖИДКОСТИ
И ОСМОЛЯЛЬНОСТИ
ВНЕКЛЕТОЧНОЙ ЖИДКОСТИ
Состав, концентрация и объем внеклеточной жидкости регулируются системой почечных, метаболических и неврологических
факторов для обеспечения оптимальных условий существования
клеток организма. В соответствии с реакцией организма на окружающую его среду внеклеточная жидкость непрерывно изменяется. Внутриклеточная жидкость защищена внеклеточной и
остается относительно постоянной по составу, обеспечивая нормальную работу клеток. Основными компонентами внеклеточной жидкости являются вода и натрий (а также анионы,
сопутствующие натрию), поэтому их регуляция является критическим звеном в поддержании постоянства объема и концентрации внеклеточной жидкости (рис. 2.1, 2.2 и 2.3).
Общее содержание натрия во внеклеточной жидкости определяет ее объем, при этом оба параметра находятся в прямой зависимости друг от друга, т. е. увеличение одного из них влечет
за собой увеличение другого. Напротив, концентрация натрия
во внеклеточной жидкости является показателем не только количества содержащейся в ней воды, но и перемещения водной
массы во внеклеточную жидкость или из нее. Так, уменьшение
концентрации натрия во внеклеточной жидкости (т. е., гипонатриемия) свидетельствует об относительном возрастании количества содержащейся в ней воды и перемещении воды внутрь
клетки. Таким образом, изменения концентрации натрия во
внеклеточной жидкости могут приводить к изменению объема
внутриклеточной жидкости.
Регуляция состава внеклеточной жидкости в целом зависит от регуляции соотношения отдельных электролитов (см.
гл. 7–11).
32
Раздел 1. Основные принципы
Регуляция объема внутрисосудистой жидкости
Значительные колебания объема интерстициальной компоненты
внеклеточной жидкости могут возникать без выраженного влияния на функции организма, особенно если эти изменения происходят медленно. Например, больные циррозом печени нередко
способны переносить присутствие большого количества асцитической жидкости. Сосудистую компоненту внеклеточной жидкости нужно тщательно контролировать, поскольку она менее
устойчива к изменениям, чтобы ткани в достаточной мере снабжались питательными веществами и одновременно без отрицательных последствий для сердечно-сосудистой системы непрерывно удалялись продукты метаболизма. Часть внутрисосудистой жидкости, эффективно снабжающей ткани, называют эффективным циркулирующим объемом (ЭЦО).
Изменения ЭЦО улавливаются специализированными рецепторами, расположенными в каротидных синусах, дуге аорты, предсердиях и сосудах почек. Эти рецепторы называют
волюморецепторами. Они измеряют не общий объем крови, а,
скорее, реагируют на колебания давления, связанные с изменением растяжения стенок артерий или предсердий. Увеличение
количества внеклеточной жидкости вызывает возрастание артериального давления и давления на эти рецепторы. При уменьшении объема внеклеточной жидкости понижается давление.
Колебания объема, зарегистрированные волюморецепторами,
вызывают изменение сердечного выброса, сопротивления сосудов, жажду и регулирование почками количества натрия и
воды.
Эти изменения опосредованы комбинацией взаимодействующих нейро- и гормональных факторов, которые рассмотрены
в последующих разделах.
Симпатическая нервная система
Симпатическая нервная система обеспечивает первичный компенсаторный ответ на быстрые или кратковременные изменения ЭЦО. Колебания растяжений стенок сосудов, выявляемые
волюморецепторами, вызывают изменения симпатического тонуса. Увеличение симпатического тонуса приводит к следующим явлениям:
1. Возрастанию сердечного выброса вследствие увеличения
сократимости и проводимости миокарда, а также частоты
сердечных сокращений.
2. Увеличению артериального сопротивления.
Глава 2. Регуляция объема внутрисосудистой жидкости
33
3. Повышению выброса ренина почками, что вызывает увеличение выброса альдостерона корой надпочечников (см.
рис. 2.1).
Рис. 2.1. Действие ренин-ангиотензин-альдостероновой системы (клинический пример)
Факторы, представленные в пунктах 1 и 2, влияют только
на повышение артериального давления, а фактор, описанный в
пункте 3, приводит к увеличению как артериального давления,
так и сосудистого объема вследствие снижения количества
натрия и воды.
Ренин-ангиотензин
Ренин — протеолитический фермент, синтезируемый и выделяемый почками в ответ на снижение кровоснабжения почек (вторичное по отношению к уменьшению ЭЦО) или возрастание
стимуляции симпатической нервной системы. Ренин воздействует на ангиотензиноген, вызывая синтез ангиотензина I, ко-
34
Раздел 1. Основные принципы
Рис. 2.2. Регуляция объема жидкости и осмоляльности (клинический
пример)
торый затем превращается в ангиотензин II, являющийся
мощным вазоконстриктором. Ангиотензин II в свою очередь
стимулирует выброс альдостерона. Некоторые антигипертензивные препараты (например ингибиторы ангиотензинпревра-
Глава 2. Регуляция объема внутрисосудистой жидкости
35
щающего фермента такие, как эналаприл [вазотек]) действуют
путем блокировки превращения ангиотензина I в ангиотензин II.
Альдостерон
Альдостерон — минералокортикоидный гормон, выделяемый корой надпочечников, — действует на дистальную часть почечных
канальцев, увеличивая реабсорбцию (сохранение) натрия, секрецию и экскрецию калия и ионов водорода. Задержка натрия ведет
к задержке воды, поэтому альдостерон можно рассматривать как
регулятор объема жидкости. К факторам, увеличивающим выброс
альдостерона, относятся:
1. Увеличение содержания ангиотензина II.
2. Возрастание содержания калия в плазме.
3. Снижение содержания натрия в плазме.
4. Увеличение содержания адренокортикотропного гормона.
Натрийуретические белки
Натрийуретические белки представляют собой группу гормонов
белковой природы. Они влияют на уровень объема циркулирующей жидкости (ОЦК) и функцию сердечно-сосудистой системы
путем увеличения экскреции натрия (натрийурез), стимуляции
вазодилятации и подавления ренин-ангиотензин-альдостероновой системы. Было выделено три различных белка: А-тип, вырабатываемый миокардом предсердий; В-тип, вырабатываемый
миокардом желудочков и С-тип, вырабатываемый эндотелием
сосудов. Белки А- и В-типов выделяются в ответ на увеличение
внутрисердечного давления, белок С-типа — как реакция сосудов на «напряжение сдвига» (см. рис. 2.3). Увеличение уровня
натрийуретических белков происходит при любом состоянии,
вызванном увеличением ОЦК или повышением внутрисердечного давления (например, при застойной сердечной недостаточности (ЗСН), хронической почечной недостаточности, применении
сосудосуживающих препаратов, предсердной тахикардии).
Открыты аналоги натрийуретических гормонов (т. е. искусственно созданные вещества со сходной структурой и функциями); их можно использовать при лечении артериальной
гипертензии, ЗСН, почечной недостаточности и других заболеваний, сопровождающихся увеличением ОЦК. В настоящее время для лечения острой декомпенсированной ЗСН используется
несиритид (натрекор) — рекомбинантная форма натрийуретического белка В-типа. Определение уровня натрийуретического
36
Раздел 1. Основные принципы
Рис. 2.3. Действие натрийуретического пептида.
(From Baughman KL: B-type natriuretic peptide — a window to the heart,
N Engl J Med 347(3):158-159, 2002.)
белка В-типа проводят также для диагностики и классификации ЗСН.
Антидиуретический гормон и чувство жажды
Как антидиуретический гормон (АДГ), так и чувство жажды помогают регулировать сосудистый объем. Обсуждение данного
вопроса приводится ниже.
Глава 2. Регуляция объема внутрисосудистой жидкости
37
Регуляция осмоляльности внеклеточной жидкости
Поскольку число частиц внутри клетки остается относительно
постоянным, а клеточная мембрана проницаема для воды, то
изменения концентрации межклеточной жидкости приводят к
изменению объема воды внутри клетки. Таким образом, осмоляльность или концентрация внеклеточной жидкости, определяет процесс перемещения жидкости внутрь клетки или из нее.
Увеличение осмоляльности внеклеточной жидкости ®
клетки сжимаются.
Уменьшение осмоляльности внеклеточной жидкости ®
клетки набухают.
Поэтому для поддержания клеточной функции весьма важно, чтобы осмоляльность внеклеточной жидкости поддерживалась в узком диапазоне. Первыми симптомами изменения
осмоляльности плазмы служат неврологические признаки (раздражительность, изменение поведения, судороги, кома), отражающие нарушение работы клеток мозга.
Так как натрий является основным ионом внеклеточной
жидкости, в основном, именно он определяет ее осмоляльность.
Для сохранения соотношения натрий/вода действуют совместно
две «контролирующие системы»: АДГ и чувство жажды.
Антидиуретический гормон
Антидиуретический гормон синтезируется в гипоталамусе и
выделяется в кровь задней долей гипофиза. Он воздействует на
собирательные трубочки нефронов, приводя к увеличению резорбции (сохранения) воды и выделения более концентрированной мочи. АДГ также является артериальным вазоконстриктором, который повышает кровяное давление путем увеличения сосудистого сопротивления. Выделение АДГ в первую
очередь регулируется изменениями в осмоляльности плазмы и
ЭЦО. Дополнительными факторами, стимулирующими секрецию АДГ, являются стресс, хирургические манипуляции и
неотложные медицинские вмешательства. (Факторы, увеличивающие секрецию АДГ, см. в блоке 2.1; факторы, снижающие
секрецию АДГ, см. в блоке 2.2. Нарушения, связанные с АДГ,
описаны в гл. 20.) Поскольку АДГ влияет на резорбцию только
воды, то при его секреции изменяется концентрация натрия в
плазме. Например, увеличение секреции АДГ приводит к снижению уровня натрия в плазме благодаря сохранению воды в
организме. (Более подробно роль АДГ в регуляции уровня натрия в плазме описана в гл. 7.)
38
Раздел 1. Основные принципы
Блок 2.1. Факторы, увеличивающие выброс антидиуретического
гормона (АДГ)1
· Увеличение осмоляльности плазмы, выявляемое
осморецепторами, локализованными в гипоталамусе
· Снижение эффективного циркулирующего объема, определяемое
волюморецепторами, локализованными в легочных сосудах и
левом предсердии
· Снижение артериального давления, определяемое
барорецепторами
· Стресс и боль
· Лекарства, в т. ч. морфин и барбитураты
· Хирургические операции и применение некоторых анестетиков
· Искусственная вентиляция легких с положительным давлением
1
См. в гл. 20 о нарушениях, ведущих к неадекватной или чрезмерной продукции
АДГ.
Блок 2.2. Факторы, уменьшающие выброс антидиуретического
гормона (АДГ)1
· Снижение осмоляльности плазмы
· Увеличение эффективного циркулирующего объема
· Возрасание кровяного давления
· Медикаменты, в т. ч. фенитоин и этиловый спирт
1
См. в гл. 20 о нарушениях, ведущих к снижению активности или выброса АДГ.
Блок 2.3. Лекарства, изменяющие действие антидиуретического
гормона
Подавление
· Литий
· Демеклоциклин
· Метоксифлуран
Усиление
· Хлорпропамид
· Индометацин
Дополнительно к лекарствам, стимулирующим секрецию
АДГ, существуют также препараты, подавляющие или усиливающие действие АДГ в собирательных трубочках нефрона (блок 2.3).
Кроме лекарств, влияющих на выброс АДГ, существуют так
же средства, подавляющие или стимулирующие действие АДГ
на почечные собирательные канальцы (см. блок. 2.3).
Глава 2. Регуляция объема внутрисосудистой жидкости
39
Чувство жажды
Чувство жажды, как и АДГ, регулирует концентрацию внеклеточной жидкости. Его стимулируют, в основном, те же факторы,
которые увеличивают выделение АДГ: возрастанием осмоляльности плазмы, кровопотерей и гипотензией. Также стимулируют
чувство жажды увеличение уровня ангиотензина II и сухость
слизистых оболочек (чувство сухости во рту). Чувство жажды регулируется не столь тонко, как выделение АДГ, поскольку на
него сильно воздействуют социальные и эмоциональные факторы. Однако чувство жажды обеспечивает первичную защиту от
гиперосмоляльности. Симптоматическая гиперосмоляльность
возникает только у лиц, у которых нарушен нормальный механизм жажды, или у тех, у кого нет возможности выпить воды.
Так, гиперосмоляльность может развиваться у младенцев или у
больных в состоянии комы, которые не способны попросить
воды. У пациентов с несахарным диабетом, выделяющих большое количество сильно разбавленной мочи вследствие нарушения функции АДГ, сохраняются относительно нормальные
осмоляльность и объем крови до тех пор, пока они могут пить и
утолять жажду.
Защита объема клеток головного мозга
Хотя сдвиг осмоляльности внеклеточной жидкости, особенно
внезапный, действует на клетки мозга, они способны защищаться от значительных изменений объема воды, изменяя количество молекул внутри клеток. Это очень важный защитный
механизм головного мозга. Конкретные молекулы и механизм,
посредством которого происходят такие изменения, пока не известны. Следует избегать быстрой коррекции аномалий осмоляльности внеклеточной жидкости (например, быстрой
коррекции гипонатриемии, гипернатриемии или сильной гипергликемии) из-за риска внезапных сдвигов объема клеток
мозга (см. гл. 7).