Металлы, обеспечивающие электролитный гомеостаз (Na/K)

13 Августа в 0:57 2149 0


Выше неоднократно упомянута роль этих элементов 1 группы в метаболизме, в частности, в поддержании электролитного гомеостаза. Распределение Na+и К+ в организме противоположное. Примерно 70% из содержащихся в организме 3000 мМоль Na+ свободно обмениваются, а 30% связаны в костной ткани. При этом почти 95% обменивающегося запаса иона находятся вне клеток, тогда как около 98% свободного К+ находится внутри клеток (рис. 1). Такое распределение активно поддерживается натриевым насосом (Na+/K+-обменивающей АТФ-азой).

Распределение H2O, K и Na в организме мужчины

Рис. 1. Распределение Н2О, К+ и Na+в организме мужчины массой 70 кг

От гомеостаза обоих ионов зависит содержание воды в организме. Любая потеря воды повышает осмоляльностъ внеклеточной жидкости (в норме равную 282-295 мМоль/л воды), что вызывает, во-первых, диффузное перераспределение воды из внутриклеточной во внеклеточную жидкость. Во-вторых, изменение осмоляльности внеклеточной жидкости даже на 1 % приводит к стимуляции гипоталамического центра жажды и гипоталамических рецепторов, от которых зависит высвобождение вазопрессина — антидиуретического гормона (АДГ). АДГ резко увеличивает проницаемость собирательных канальцев почек для воды, обеспечивая её реабсорбцию и концентрирование мочи.

В свою очередь, секреция АДГ стимулируется ангиотензином II, артериальными и венозными барорецепторами, а также волюморецепторами. При снижении объема плазмы более чем на 10% гиповолемия мощно стимулирует секрецию АДГ, причем в этом случае для поддержания постоянного объема внеклеточной жидкости осмоляльный контроль перекрывается.

Соотношение Na/K в моче довольно изменчиво, и может зависеть не только от заболеваний, но и от пищевых привычек. Поэтому во внимание следует принимать главным образом данные по анализу суточной мочи, причем их интерпретация тоже может оказаться неоднозначной (табл. 1). Поскольку экскреция Na+отражает состояние кровотока только в почках, а не в организме в целом, понять причины изменений определяемого показателя не всегда легко.

Таблица 1. Причины изменения соотношения Na/K в моче

Выделение в сутки

Изменения

Причина

Na+ в норме 2-4 г

Ниже 2 г



Выше 4 г

Гиперкортицизм

Отеки (сердечная недостаточность)

Олигурия

Почечная недостаточность

Недостаточность минералокортикоидной функции надпочечников (гипоальдостеронизм)

При лечении диуретиками

При введении гипертонических растворов

К+ в норме 1,5-2 г

Ниже 1,5 г

Выше 2 г

Гипоальдостеронизм

Гиперальдостеронизм

Длительный приём диуретиков

Почечная недостаточность

Интоксикация аспирином, парацетамолом

Алкалоз и ацидоз

Почти 90% + из первичной мочи реабсорбируется в проксимальных канальцах и вновь поступает в кровь. В дистальных канальцах происходит дополнительная реабсорбция иона, в значительной степени определяемая уровнем альдостерона, который выделяется клубочковым слоем коры надпочечников. В итоге из первичной мочи может реабсорбироваться практически весь ион. Несмотря на интенсивный внутренний оборот Na+, даже при небольшой недостаточности реабсорбции его гомеостаз может нарушаться.

В крови практически здоровых людей соотношение Na/K равно 1,5 (при 95%-ном доверительном интервале от 1,4 до 1,6). При этом коэффициент распределения Кp между плазмой и цельной кровью для этих элементов существенно различается: для Na он равен 1,93, а для К — 0,26, то есть Na (радиус иона 98 пм) находится главным образом в плазме, а К+ (радиус иона 133 пм) накапливается в основном в клетках крови (Барашков с соавт., 2003а).

Меньшее или большее значение этого соотношения может свидетельствовать о патологии, поскольку отражает состояние Na+/K+ - обменивающей АТ-Фазы (натриевого насоса) в мембране клеток. Приведём некоторые данные относительно широко распространенных заболеваний от дисбаланса щелочных металлов (табл. 2).

Непосредственно изменения этой величины интерпретировать трудно, поскольку на нее влияют разнонаправленные процессы. Так, снижение соотношения Na/K может зависеть как от уменьшения содержания Na, так и от увеличения содержания К, и наоборот. Поэтому в данном случае принимают во внимание в первую очередь абсолютные значения содержания этих металлов в сыворотке (плазме) крови и в моче. У здоровых людей содержание К+ в сыворотке (плазме) составляет 3,5-5 мМоль/л (13,7-19,5 мг/л), a Na+— 136-145 мМоль/л (312,8-333,5 мг/л). В цельной крови эти показатели равны: К+- 13,5-19,2 мМоль/л (528-751 мг/л), a Na+- 262-280 мМоль/л (1140-1218 мг/л).

Таблица 2. Болезни, связанные с изменениями соотношения Na/K в крови

Соотношение

Изменения

Заболевание

<1,4

Гипонатриемия

Снижение показателя при недостаточности функций надпочечников и При ХПН, особенно на фоне сниженного потребления соли;

При снижении уровня альдостерона; при почечном канальцевом ацидозе;

При физиологическом ответе на травму или ожог, сопровождающиеся перемещением иона в клетки;

При потерях через ЖКТ, в частности, при острой и хронической диарее, кишечной непроходимости, фистуле;

При избыточной потливости;

При парентеральном вводе жидкостей с недостаточным содержанием электролитов;

При плевральном выпоте и асците;

Иногда содержание Na+ в сыворотке снижено, хотя общее содержание иона в организме может превышать норму — при сердечной или почечной недостаточности в результате задержки воды вследствие повышения концентрации антидиуретического гормона (АДГ), приводящего к нарушению распределения иона вне и внутри клеток.

Иногда жидкость перемещается из внутриклеточного во внеклеточное пространство под влиянием гипергликемии. При этом концентрация Na+ снижается на 1,6 ммоль/л на каждые 100 мг/дл глюкозы при её общей концентрации выше 200 мг/дл. То же происходит при гиперлипидемии или гиперглобулинемии.


Гиперкалиемия

Механизм процессов при этом сходный — объем, обычно занятый водой, заполняется другими веществами. В итоге содержание воды и электролитов в плазме снижается.

Нарушение регуляции нервно-мышечного возбуждения и способности мышечной ткани к сокращению.

Повышение содержания К+ отмечается при почечной недостаточности, особенно при увеличенном распаде белков и клеток;

Анурии или олигурии; диабете с кетоацидозом;

Диабетической коме до инсулинотерапии;

Недостаточности функции надпочечников при гипоальдостеронизме;

Слишком быстром введении солевых растворов, особенно внутривенно;

Под действием лекарственных препаратов (верошпирон, триамтерен и фенформин).

1,4-1,6

Электролитный гомеостаз

Норма

> 1,6

Гипокалиемия

Нарушение регуляции нервно-мышечного возбуждения и способности мышечной ткани к сокращению.

Снижение показателя при голодании, а также при нарушении деятельности ЖКТ (рвота, понос, синдром мальабсорбции) или при приёме полистирольной сульфонированной смолы. То же — при аномальном распределении иона вне или внутри клеток при наследственном периодическом параличе и при применении тестостерона;

При полиурии; диабетической коме;

При аномалиях почечных канальцев и почечном канальцевом алкалозе;

При приёме лекарственных препаратов, которые вызывают потерю иона через почки — при гиперадренокортицизме и кортикостероидной терапии, при метаболическом алкалозе, при использовании ртутных диуретиков, а также хлортиазида и его производных, при лечении антибиотиками, которые выводятся из организма в виде анионов (карбенициллин, тикарциллин, деградированный тетрациклин), фенотиазинами, амфотерицином В и препаратами с высоким содержанием Na+ (или другими антагонистами).


Гипернатриемия

Повышение содержания при дефиците воды, травмах и заболеваниях нервной системы, при избытке кортикостероидов, гиперадренокортицизме с гиперальдостеронизмом; при олигурии

Примечание: нормальное содержание К+ в сыворотке (плазме) крови составляет 3,5-5 мМоль (13,7-19,5 мг/л); Содержание Na- 136-145 мМоль/л (312,8-333,5 мг/л).

Концентрация Na+ в плазме крови зависит от относительного содержания в ней иона и воды. Поэтому сама по себе она не характеризует содержание металла во внеклеточной жидкости, и оценивать результат следует с осторожностью. Содержание Na+ считают необходимым определять всего в нескольких случаях:

  • при обезвоживании организма для выбора объема соответствующей заместительной терапии;
  • при парентеральном введении жидкости пациентам, не способным сообщить о своем состоянии (младенцы, старики, больные в коме);
  • при нарушениях сознания, поведения, при чрезмерной возбудимости ЦНС (Маршалл, 2000).

Клинические проявления нарушений метаболизма К+ обусловлены изменениями его внеклеточной концентрации. Ее снижение наблюдается при голодании, потере жидкости в ЖКТ, применении ряда лекарств. Гипокалиемия препятствует проведению нервных импульсов к мышцам, что сопровождается гипотонией, мышечной слабостью, сердечными аритмиями. Истощение резервов К+ внутри клеток проявляется внеклеточным алкалозом. Возможны судороги и тетанические сокращения мышц, повышение уровня бикарбонатов в плазме крови. Длительный дефицит приводит к поражению клеток почечных канальцев.

С другой стороны, резко выраженная гиперкалиемия сопровождается риском внезапной остановки сердца, причем без каких-либо предварительных симптомов. Уровень калия повышается при недостаточности функции почек и надпочечников, анафилактическом шоке, судорогах, диабетическом кетоацидозе, бронхиальной астме.

Na+ — основной осмотически активный ион внеклеточного пространства (составляет около 140 из 155 мЭкв всех катионов плазмы). От него зависит работа натриевого насоса, который обеспечивает электрохимический градиент на мембранах клеток и, следовательно, энергетическое обеспечение метаболизма (синтез АТФ).

Повышение уровня натрия, гипернатриемия, всегда сопровождает потерю воды. Чаще всего она наблюдается при травмах, болезнях нервной системы, избытке кортикостероидов. Снижение содержания Na+, гипонатриемия, обусловлено избытком жидкости при отеках и асците при хронической сердечной недостаточности, сахарном диабете, циррозе печени, нефротическом синдроме, интерстициальном нефрите, голодании. Неудивительно развитие недостатка этого иона при нарушениях функции ЖКТ (рвотах, диарее), потливости, злоупотреблении диуретиками.

Медицинская бионеорганика. Г.К. Барашков

Похожие статьи
  • 20.07.2012 73926 44
    Типы химических связей

    Каждый атом обладает некоторым числом электронов. Вступая в химические реакции, атомы отдают, приобретают, либо обобществляют электроны, достигая наиболее устойчивой электронной конфигурации. Наиболее устойчивой оказывается конфигурация с наиболее низкой энергией (как в атомах благородных газов&...

    Бионеорганика
  • 21.07.2012 19320 16
    Ионные насосы

    Ионными насосами называют молекулярные механизмы, локализованные в мембране и способные транспортировать вещества за счет энергии, высвобождаемой при расщеплении АТФ, или любого другого вида энергии.

    Бионеорганика
  • 19.06.2012 17111 20
    1 группа (1А подгруппа) — щелочные металлы (главная группа)

    В нее входят Li, Na, К, Rb, Cs, Fr (табл. 1 и 2). По многим химическим свойствам несколько отличается от других щелочных металлов Li+, имеющий диагональное сходство с Mg2+.

    Бионеорганика
показать еще
 
Биотехнологии и биоматериалы