Объем жидкостей тела и концентрация электролитов в них удерживаются в очень узких пределах, несмотря на широкие колебания потребления, метаболической активности и влияний внешней среды. Главная роль в поддержании гомеостаза жидких сред принадлежит почкам.
Баланс воды тесно взаимосвязан с балансом натрия. Общее количество воды (ОКВ) в организме составляет примерно 60% веса тела у мужчин (около 50% у лиц с ожирением и около 70% у людей без него) и около 50% у женщин. Почти 2/3 ОКВ содержится во внутриклеточном пространстве (интрацеллюлярная жидкость, ИЦЖ), а треть – во внеклеточном (экстрацеллюлярная жидкость, ЭЦЖ). В норме примерно 25% ЭЦЖ находится в сосудах, а остальные 75% – в интерстициальном пространстве (см. рисунок Содержание жидкости из расчета на мужчину с массой тела 70 кг [Fluid compartments in an average 70-kg man]).
Компартменты жидкости в организме человека с весом 70-кг
Общее количество воды = 70 кг × 0,60 =42 л (280 мосмоль/кг [280 ммоль/кг]). |
Главным внутриклеточным катионом является калий. Главным внеклеточным катионом является натрий. Они присутствуют в ИЦЖ и ЭЦЖ в следующих концентрациях:
Внутриклеточная концентрация калия в среднем достигает 140 мЭкв/л (140 ммоль/л).
Внеклеточная концентрация калия – от 3,5 до 5 мЭкв/л (от 3,5 до 5 ммоль/л).
Внутриклеточная концентрация натрия – 12 мЭкв/л (12 ммоль/л).
Внеклеточная концентрация натрия в среднем составляет 140 мЭкв/л (140 ммоль/л).
Осмотические силы
Суммарная концентрация растворенных в воде веществ определяет осмолярность раствора (количество растворенных веществ в 1 л раствора), которая для жидких сред организма сходна с осмоляльностью (количество растворенных веществ в 1 кг раствора). Осмоляльность плазмы измеряют в лаборатории или рассчитывают по формуле:
Расчетная осмоляльность плазмы в условных единицах (мосмоль/кг) =
где концентрация натрия (Na) в сыворотке выражена в мЭкв/л, а концентрации глюкозы и азота мочевины – в мг/дл.
Расчетная осмоляльности плазмы в единицах СИ равна 2[сывороточный Na] + глюкоза + мочевина, где все значения выражены в ммоль/л.
Осмоляльность жидкостей организма в норме колеблется между 275 и 290 мосмоль/кг (275 и 290 ммоль/кг). Осмоляльность плазмы определяется главным образом концентрацией натрия. Наблюдаемые изменения расчетной осмоляльности могут быть следствием ошибочных измерений концентрации натрия, что бывает в случае с больными, страдающими гиперлипидемией или острой гиперпротеинемией, поскольку липиды или белки занимают пространство в объеме сыворотки крови, взятой для анализа; сама же концентрация натрия в сыворотке крови не изменяется. Решить эту проблему помогают новые методы измерения электролитов сыворотки с использованием прямых ионоселективных электродов. Осмолярный разрыв возникает, когда измеренная осмоляльность превышает расчетную осмоляльность на ≥ 10 мосмоль/кг (≥ 10 ммоль/кг). Это вызвано чрезмерным количеством осмотически активных веществ, присутствующих в плазме. Наиболее распространенными являются спирты (этанол, метанол, изопропанол, этиленгликоль), маннит и глицин.
Вода свободно проходит сквозь клеточные мембраны из пространств с низкой концентрацией растворенных веществ в пространства с их высокой концентрацией. Таким образом, выравнивание осмоляльности разных жидкостных пространств организма связано в основном с перемещением воды, а не растворенных веществ. Вещества, свободно диффундирующие через клеточные мембраны (например, мочевина), практически не влияют на перемещение воды (т.е. имеют незначительную осмотическую активность или же лишены ее), тогда как вещества, присутствующие преимущественно в одном из жидкостных пространств (такие как натрий и калий), обладают наибольшей осмотической активностью.
Осмотическую активность отражает тоничность, или эффективная осмоляльность, от которой зависит сила, заставляющая воду перемещаться из одного жидкостного пространства в другое (осмотическая сила). Осмотической силе могут противодействовать другие силы. Например, слабой осмотической силе белков плазмы, притягивающей в нее воду, противодействует гидростатическое давление в сосудах, действующее в противоположном направлении.
Потребление и экскреция воды
Суточное потребление жидкости составляет в среднем 2,5 л. Здоровому человеку для восполнения потерь жидкости с мочой, потом и т.п. необходимо примерно 1-1,5 л/день. Однако в кратковременной перспективе среднему молодому человеку с нормальной функцией почек для выведения из организма азотистых и прочих отходов обмена веществ достаточно потреблять лишь 200 мл воды в сут. Любое снижение концентрационной способности почек увеличивает потребность в воде. Эта способность снижается:
Престарелые
Пациенты с несахарным диабетом, некоторыми почечными заболеваниями, гиперкальциемией, жестким ограничением потребления соли, хронической гипергидратацией или гиперкалиемией
При приеме этанола, фенитоина, лития, демеклоциклина или амфотерицина В
при осмотическом диурезе (например, вследствие высокобелковой диеты или гипергликемии)
Другие облигатные, но неощутимые, потери воды через легкие и кожу составляют в среднем 0,4-0,5 мл/кг/час, т.е. у здорового взрослого человека весом 70 кг – примерно 650-850 мл/день. При повышении температуры тела на каждый превышающий норму градус Цельсия может теряться еще по 50-75 мл/день. Потери через желудочно-кишечный тракт в отсутствие сильной рвоты или поноса обычно пренебрежимо малы. Потери с потом на жаре или при интенсивной физической работе могут быть довольно значительными.
Потребление воды регулируется жаждой. Жажду вызывает раздражение рецепторов передне-бокового гипоталамуса при повышении осмоляльности плазмы (всего на 2%) или уменьшении объема жидкости в организме. В редких случаях дисфункции гипоталамуса способность ощущать жажду снижается.
Экскреция воды почками регулируется гипофизарным вазопрессином (антидиуретический гормон [АДГ]). Вазопрессин выделяется из задней доли гипофиза и усиливает реабсорбцию воды в дистальных отделах нефрона. Секреция вазопрессина стимулируется любым из следующих факторов:
Повышением осмоляльности плазмы
Уменьшением ОЦК
Пониженное артериальное давление
Стрессом
Секреция вазопрессина может быть нарушена в следствие введения определенных веществ (например, этанола, фенитоина), опухолей или инфильтративных нарушений, поражающих нейрогипофиз, а также травм головного мозга. Во многих случаях конкретные причины не могут быть идентифицированы.
Потребление воды снижает осмоляльность плазмы. Низкая осмоляльность плазмы ингибирует секрецию вазопрессина, в результате чего почки выделяют разведенную мочу. У молодых людей способность почек разводить мочу такова, что позволяет потреблять до 25 л жидкости в сут; бóльшие количества быстро снижают осмоляльность плазмы.
