Регуляция водно-электролитного баланса

Система регуляции водного баланса обеспечивает два основных гомеостатических процесса: во-первых, поддержание постоянства общего объема жидкости в организме и, во-вторых, оптимальное распределение воды между водными пространствами и секторами организма.

Система регуляции воды в организме включает центральное, афферентное и эфферентное звенья.

Центральное звено системы контроля обмена воды — центр жажды (водорегулирующий). Его нейроны находятся в основном в переднем отделе гипоталамуса. Этот центр связан с областями коры большого мозга, участвующими в формировании чувства жажды или водного комфорта.

Афферентное звено системы включает чувствительные нервные окончания и нервные волокна от различных органов и тканей организма (слизистой оболочки полости рта, сосудистого русла, желудка и кишечника, тканей), дистантные рецепторы (главным образом зрительные и слуховые). Афферентная импульсация от рецепторов различного типа (хемо-, осмо-. баро-, терморецепторов, возможно, и некоторых других) поступает к нейронам гипоталамуса.

Наиболее важное значение при этом имеют:

- увеличение осмоляльности плазмы крови более 280±3 мосм/кг Н₂0 (нормальный диапазон 270-290 мосм/кг);

- гипогидратация клеток;

- увеличение уровня ангиотензина II.

Регуляторные стимулы от нейронов центра жажды (нервные и гуморальные) адресуются эффекторным структурам.

Эфферентное звено системы регуляции водного обмена включает почки, потовые железы, кишечник, лёгкие. Эти органы в большей (почки) или в меньшей (например, лёгкие) мере обеспечивают устранение отклонений содержания воды, а также солей в организме.

Важными регуляторами главного механизма изменения объёма воды в организме — экскреторной функции почек — являются антидиуретический гормон (АДГ), система «ренин—ангиотензин—альдостерон», предсердныи натрийуретический фактор (атриопептин), катехоламины, Пг, минералокортикоиды.

К числу факторов поддержания водного гомеостаза относятся осмотическое и онкотическое давление жидкостей водных пространств, гидростатическое и гидродинамическое давление крови, проницаемость гистогематических барьеров и других мембран, активный транспорт электролитов и не электролитов, нейроэндокринные механизмы регуляции деятельности почек и других органов выделения, а также питьевое поведение и жажда.

Для гомеостаза электролитов необходимо взаимодействие нескольких процессов: поступление их в организм, перераспределение и депонирование в клетках и их микроокружении, выделение из организма. Поступление электролитов в организм зависит от состава и свойств пищевых продуктов и воды, особенностей их всасывания в желудочно-кишечном тракте и состояния энтерального барьера. Однако, несмотря на широкие колебания количества, и состава поступающих пищевых веществ и воды, водно-солевой баланс в здоровом организме неуклонно поддерживается за счет изменений экскреции с помощью органов выделения. Основную роль в этом гомеостатическом регулировании выполняют почки. То есть постоянство осмотической концентрации, ионного состава и объема жидкостей внутренней среды обеспечивается осморегулирующими, ионорегулирующими и волюморегулирующими рефлекторными механизмами. Особенно интенсивные возрастные изменения этих механизмов происходят в течение 1-го года жизни.

Химическое строение пространств таково, что на нагрузки они прежде всего реагируют «сглаживанием». Наряду с этим начинаются более сложные регуляторные процессы, направленные в сторону возможно более полного восстановления равновесия. Эти системы работают по принципу обратной связи. Автоматизм обеспечивается тем, что регуляторный характер определяется самим стимулом, приводящим систему в движение, точнее, малейшим отклонением от нормальных величин. Этот раздражитель улавливается рецепторами, которые возбуждают деятельность посредников — в большинстве случаев гормонов — в исполнительном органе, например в почечных канальцах. По устранениию стимула рецептор получает об этом «сообщение» посредством обратной связи, и прекращается деятельность посредников и их синтез. По данному принципу функционирует как осмо-, так и волюморегуляция.

Гуморальная регуляция водного обмена.

Нормальный водный баланс поддерживается альдостероново-антидиуретическим механизмом, который запускается нервно-рефлекторным путем при изменениях в организме внеклеточной жидкости и концентрации в ней электролитов (главным образом натрия). Главным эфферентным органом обеих систем являются почки, а афферентное звено представлено волюмо- и осморецепторами.

В ходе эволюции сложилась тонко сбалансированная секреция вазопрессина и потребления воды с осмолярностью внеклеточной жидкости, т.е. с концентрацией ионов натрия. Изменение содержания натрия во внеклеточной жидкости оказывает глубокое влияние на объем. Следовательно, регуляция баланса натрия является главным фактором в гомеостазе объема внеклеточной жидкости и состава электролитов.

Альдостерон - это гормон клубочковой зоны коры надпо­чечников, который способствует накоплению натрия во внеклеточной жидкости, а также в «сухих депо» — в костях и сухожилиях. Содержание в организме натрия в основном зависит от того, сколько его выделяется с мочой. Он «управляет» реабсорбцией натрия в дистальных отделах канальцев и собирательных трубкочках. Под действием альдостерона происходит увеличение числа натриевых каналов на апекальном полюсе эпителиоцита, а на противоположном — базолатеральном — повышается активность Nа-К-АТфазы. Из первичной мочи натрий реабсорбируется активно с участием ферментативных систем, так называемого, «натрий - калиево­го насоса». В проксимальных канальцах реабсорбируется 7/8 всего профильтровавшегося натрия. Это облигатная (обязательная) реабсорбция. В дистальные отделы канальцев поступает 1/8 профильтровавшегося натрия.

Главным стимулятором секреции альдостерона является ангиотензин-II. Механизм его появления в крови можно представить следующим образом (схема 1).

Снижение центрального венозного давления или снижение сердечного выброса крови приводит к раздра­жению барорецепторов и возбуждению симпатической нервной системы. Это вызывает сужение почечных сосудов, что приводит к усилению секреции ренина в клетках юкстагломерулярного (ЮГА) аппарата в приводящей артериоле клубочка, а также в мезангиальных клетках и в клетках плотного пятна стенки дистального извитого канальца. Секреция ренина в ЮГА регулируется четырьмя основными влияниями. Во-первых, величиной давления крови в приносящей артериоле, т. е. степенью ее растяжения. Снижение растяжения активирует, а увеличение — подавляет секрецию ренина. Во-вторых, регуляция секреции ренина зависит от концентрации натрия в мочедистального канальца, которая воспринимается macula densa — своеобразным Na-рецептором. Чем больше натрия оказывается в моче дистального канальца, тем выше уровень секреции ренина. В-третьих, секреция ренина регулируется симпатическими нервами, ветви которых заканчиваются на ЮГК, медиатор норадреналин через бета-адре-норецепторы стимулирует секрецию ренина. В-четвертых, регуляция секреции ренина осуществляется по механизму отрицательной обратной связи, включаемой уровнем в крови других компонентов системы — ангиотен-зина и альдостерона, а также их эффектами — содержанием в крови натрия, калия, артериальным давлением, концентрацией простагландинов в почке, образующихся под влиянием ангиотензина.

Секретированный в кровь ренин вызывает расщепление альфа-глобулина плазмы крови — ангиотензиногена, образующегося в печени. При этом в крови образуется малоактивный декапептид ангиотензин-I, который в сосудах почек, легких и других тканей подвергается действию превращающего фермента (карбоксикатепсин, кининаза-2), отщепляющего от ангиотензина-I две аминокислоты. Образующийся октапептид ангиотензин-II обладает большим числом различных физиологических эффектов, в том числе стимуляцией клубочковой зоны коры надпочечников, секретирующей альдостерон, что и дало основание называть эту систему ренин-ангиотензин-альдостероновой.

Таким же действием, как и альдостерон, т.е. задерживающим натрий, обладают симпатические импульсы и их медиаторы-катехоламины, а также гормон антиотензин- II.

Ангиотензин-II, кроме стимуляции продукции альдостерона, обладает следующими эффектами:

• вызывает сужение артериальных сосудов,

• активирует симпатическую нервную систему, как на уровне центров, так и способствуя синтезу и освобождению норадреналина в синапсах,

• повышает сократимость миокарда,

• увеличивает реабсорбцию натрия и ослабляет клубочковую фильтрацию в почках,

• способствует формированию чувства жажды и питьевого поведения.

Таким образом, ренин-ангиотензин-альдостероновая система участвует в регуляции системного и почечного кровообращения, объема циркулирующей крови, водно-солевого обмена и поведения.

Схема №1

Эффекты активации системы

ренин-ангиотензин-альдостерон

АКТИВАЦИЯ СИНТЕЗА РЕНИНА КЛЕТКАМИ ЮКСТАГЛОМЕРУЛЯРНОГО АППАРАТА ПОЧЕК

СТИМУЛЯЦИЯ РЕАБСОРБЦИИ Nа⁺ В ПОЧКАХ,

ТОЛСТОМ КИШЕЧНИКЕ, СЛЮННЫХ И ПОТОВЫХ ЖЕЛЕЗАХ

ПОВЫШЕНИЕ ОСМОЛЯЛЬНОСТИ ПЛАЗМЫ КРОВИ

УВЕЛИЧЕНИЕ РЕАБСОРБЦИИ ВОДЫ В ПОЧКАХ

УСТРАНЕНИЕ / СНИЖЕНИЕ

СТЕПЕНИ ГИПОГИДРАТАЦИИ ОРГАНИЗМА

Противоположным альдостерону, т.е. тормозящим реабсорбцию натрия действием, обладают все факторы, приводящие к подъему артериального давления или к расширению почечных сосудов. Из эндогенных биологически активных веществ натруийуретическим действием обладают дофамин, простагландины А₂ и Е_2, кинины.

Механизм натрийуретического действия дофамина: 1) непосредственно подавляет реабсорбцию натрия; 2) усиливает выделение натрия с мочой, повышая почечный кровоток; 3) подавляет секрецию компонентов ренин-ангиотензин- альдостероновой системы (РААС); 4) стимулирует секрецию других натрийуретиков — простагландинов и кининов

Механизм натрийуретического действия простагландинов. Подавляющее большинство простагландинов обладают сосудорасширяющим и натрийуретическим действием. Они непосредственно снижают реабсорбцию натрия в собирательных трубочках и дистальных канальцах, а также усиливают натрийурез, повышая почечный кровоток.

Вазопрессин (антидиуретический гормон) — нейрогормон человека, вырабатываемый в гипоталамусе, поступает в гипофиз, из которого выделяется в кровь, по химической природе – пептид.

Вазопрессин главный гормональный регулятор водовыделительной функции почек.

Примерно 6/7 всего объема (около 150 л) фильтруемой в клубочках жидкости реабсорбируется в кровь в проксимальных канальцах, стенка которых полностью проницаема для воды. Оставшаяся часть жидкости, подлежащая реабсорбции всасывается в кровь из дистальных канальцев и собирательных трубочек. Однако их стенки для воды непроницаемы. В этом отделе нефрона реабсорбция воды возможна только при участии вазопрессина. Этот гормон активирует фермент гиалуронидазу, который расплавляет гликозоаминогликаны, цементирующие эпителиоциты дистальных канальцев и трубочек. Кроме того, через активацию аденилатциклазы этих клеток повышается проницаемость для воды самих эпителиоцитов.

Секреция вазопрессина осуществляется супраоптическими ядрами гипоталамуса. Синтез этого гормона осуществляется несколькими путями. В здоровом организме при нормальном состоянии системы кровообращения главным путем повышения секреторной активности супраоптических ядер является повышение осмолярности внеклеточной жидкости в области самих ядер. Это возбуждение воспринимают осморецепторы ядер, а также и осморецепторы тканей, которые передают его по афферентным путям супраоптическим ядрам.

Другим путем возбуждения секреции вазопрессина является воздействие на объемные рецепторы сердечно-сосудистой системы при нарушениях гемодинамики. Слабые нарушения гемодинамики воспринимаются рецепторами области низкого давления (крупные вены вблизи сердца, правое предсердие). Резкие сдвиги в циркуляции крови воспринимаются преимущественно объемными рецеп­торами артериальной системы. Понижение давления в левом предсердии вызывает усиление секреции АДГ, повышение давления в нем — понижение секреции.

Сильными возбудителями секреции вазопрессина являются также стрессорные воздействия (травмы, операции), а также простагландины Е_2. Алкоголь тормозит его секрецию.

Схема №2

Эффекты антидиуретического гормона

при гипогидратации организма

ГИПОГИДРАТАЦИЯ ОРГАНИЗМА, СНИЖЕНИЕ КРОВЕНАПОЛНЕНИЯ СОСУДОВ