Глава 5. Водно-электролитный обмен и кислотно-основное состояние организма

5.1. Водно-электролитный обмен

5.1.1. Механизмы регуляции

Водно-электролитный обмен имеет исключительно важное значение в поддержании гомеостаза в организме за счет обеспечения ряда констант (постоянных величин). Наиболее значимыми являются постоянство осмотического давления и ионного состава вне и внутри клеток, объема воды в организме, онкотического давления в жидких средах, а также участие в поддержании уровня АД.

Примечания

1. Гомеостаз - способность организма поддерживать относительное постоянство внутренней среды (крови, лимфы, межклеточной жидкости) и устойчивость основных физиологических функций (кровообращения, дыхания, обмена веществ и др.) в пределах, обеспечивающих его нормальную жизнедеятельность.

2. Осмотическое давление - давление, производимое молекулами растворенного вещества на полупроницаемые стенки сосуда.

3. Онкотическое давление - это часть осмотического давления, создаваемая присутствием в жидкости высокомолекулярных соединений, в первую очередь белков.

Для водно-электролитного обмена характерно чрезвычайное постоянство основных па-

раметров. Осмотические показатели, как и значения рН, относятся к наиболее четко и жестко регулируемым показателям гомеостаза, так как от их параметров зависит структура белковых молекул и функциональное состояние клеток.

Клетка является основной структурно-функциональной единицей организма, и для создания оптимальных условий ее существования необходима эффективная система регуляции состава, концентрации и объема внеклеточной жидкости, которая постоянно изменяется в соответствии с реакцией организма на воздействия окружающей среды. Напротив, внутриклеточная жидкость защищена внеклеточной и остается относительно постоянной по составу, обеспечивая нормальную функцию клеток. Регуляция состава внеклеточной жидкости непосредственно зависит от уровня регуляции обмена электролитов (прежде всего натрия).

Водно-электролитный обмен в целом характеризуется внешним водным балансом и распределением воды в организме. Внешний водный баланс представляет собой соотношение между поступлением и потерей жидкости организмом и в случае его нарушения может становиться положительным или отрицательным (см. ниже). Вследствие этого для поддержания равновесия основных параметров существует мощная регуляция водно-солевого равновесия, включающая в себя нервные, гормональные, гуморальные, метаболические механизмы. В этом непосредственно участвуют ренин-ангиотензин-альдостероновая система (РААС), система почек, рефлексы, направленные на удержание натрия и воды в организме, и другие факторы, совокупность эффектов которых обеспечивает необходимый водно-электролитный баланс.

5.1.2. Обмен воды в организме

Общий объем воды у новорожденного составляет 80 % массы тела, у взрослого человека - 50-60 %, колебания зависят от типа телосложения, пола и возраста. Из этой величины 40 % приходится на внутриклеточный (интрацеллюлярный) и 20 % на внеклеточный (экстрацеллюлярный) объемы.

Внутриклеточная жидкость является составной органической частью протоплазмы. По сравнению с внеклеточным сектором, внутри клетки отмечаются более высокий уровень белка и калия и менее высокий уровень натрия. Такая разность концентрации ионов создается функционированием калиево-натриевого насоса, обеспечиваю-

щего биоэлектрический потенциал, необходимый для возбудимости нервно-мышечных структур. Вода, поступившая из плазмы внутрь клетки, включается во все биохимические процессы и выделяется из нее в виде обменной воды; на весь этот цикл уходит 9-10 сут. У детей грудного возраста данный цикл в силу более интенсивных окислительно-восстановительных процессов составляет 5 сут.

Вода внеклеточного объема распределяется по трем водным секторам:

1) внутрисосудистому;

2) интерстициальному;

3) трансцеллюлярному.

Внутрисосудистый сектор состоит из плазменного объема и воды, связанной в эритроцитах. Кроме обычного обмена вновь поступающей в эритроциты воды на обменную воду часть воды из эритроцитов может выделяться при дегидратации, а при гипергидратации происходит обратный процесс.

Если учесть, что масса эритроцитов составляет до 30 мг/кг массы тела, то объем воды, связанной в эритроцитах, будет равен примерно

2100 мл.

Принимая во внимание длительность обменных процессов водой между эритроцитами и плазмой, объем воды, связанный в эритроцитах, следует учитывать как необменный.

Объем плазмы у взрослого человека составляет 3,5-5 % массы тела.

Внутрисосудистый сектор отличается высоким содержанием белка, что определяет соответствующее онкотическое давление и является наиболее мобильным в обменных процессах. При лечении шоковых состояний любой этиологии этот сектор требует самого пристального внимания.

Интерстициальный сектор содержит до 15 % массы тела. Жидкость данного сектора состоит из воды межклеточного пространства и лимфы, циркулирующей между двумя полупроницаемыми мембранами: клеточной и капиллярной. Эти мембраны легко проницаемы для воды и электролитов и менее проницаемы для белков плазмы.

Интерстициальная жидкость является связующим звеном между внутриклеточным и внутрисосудистым сектором, участвует в поддержании гомеостаза, через нее в клетки поступают электролиты, кислород, питательные вещества и происходит обратное движение отработанных продуктов обмена к выделительным органам. От плазмы

крови интерстициальная жидкость отличается значительно меньшим содержанием белка. Острую кровопотерю организм компенсирует прежде всего за счет привлечения в сосудистое русло интерстициальной жидкости.

Интерстициальный сектор может исполнять роль своеобразного буфера. После восполнения ОЦК переливанием больших количеств кристаллоидных растворов последние уходят в интерстициальное пространство.

Трансцеллюлярный сектор представляет собой жидкость, содержащуюся внутри желудочно-кишечного тракта и других замкнутых полостей (например, плевральной полости). Объем данного сектора периодически меняется в зависимости от количества пищеварительных соков, количества и качества пищи, состояния выделительных функций организма и т. д. Содержание воды в отдельных секторах тела представлено на рис. 5.1.

Поддержание гомеостаза возможно только при соблюдении строгого баланса поступления и выделения воды из организма. Превышение поступления воды над ее выделением в условиях нормы характерно только для новорожденных (до 15-22 мл/сут) и детей в возрасте до года (3-5 мл/сут).

Суточная потребность в воде у взрослого человека составляет 2- 3 л, однако данная величина, в зависимости от конкретных условий (например, тяжелая длительная физическая работа при высокой тем-

Рис. 5.1. Содержание воды в отдельных секторах тела в зависимости от возраста и пола: а - внутрисосудистая жидкость; б - интерстициальная жидкость; в - внутриклеточная жидкость

пературе воздуха), может резко возрастать и доходить до 10 л/24 ч и более. Дети потребляют большее количество воды на единицу массы по сравнению с взрослыми; это связано с интенсивностью происходящих в их организме окислительно-восстановительных процессов.

Вода поступает в организм в виде питьевой воды (800-1700 мл) и воды, содержащейся в пище (700-1000 мл); кроме этого, примерно 200-300 мл воды образуется в тканях при окислительно-восстановительных процессах.

Помимо принятой экзогенной жидкости (2-3 л), внутри организма в течение суток происходит передвижение большого количества (до 8 л) пищеварительных соков: в просвет ЖКТ выделяется до 1,5 л слюны, 2,5 л желудочного сока, 0,5 л желчи, 0,5-0,7 л панкреатического сока и 2-3 л кишечного сока. Весь этот объем (8 л) вместе с вновь поступившей водой (2-3 л) полностью всасывается, за исключением небольшого количества воды (150-200 мл), выделяемой с калом.

Следует подчеркнуть, что все перемещения воды в организме тесно связаны с электролитным обменом. Суточная потребность в воде представлена в табл. 5.1.

Таблица 5.1. Суточная потребность в воде в зависимости от возраста (средние сводные данные)

Возрастные группы (масса, кг)

  

Суточное потребление воды

  

мл на кг массы тела

  

общий объем, мл

  

Дети:

  

  

  

• грудные (2-10)

  

100-165

  

330-1000

  

• в возрасте 2-10 лет

  

  

  

(10-40)

  

45-100

  

1000-1800

  

Взрослые (70)

  

30-45

  

2100-3150

  

Выделение жидкости из организма происходит через почки (1,5 л), легкие (0,5 л) и кожу (0,5 л). Почечная система в основном регулирует состав и объем жидкостей; выделение жидкости через кожу и легкие отражает состояние тепловой регуляции.

Почки являются главным регуляторным органом водного и электролитного обмена в организме. В течение суток через клубочки коркового вещества почек фильтруется до 900 л крови, из образующихся 180 л первичного ультрафильтрата более 99 % подвергается реабсорбции, и менее 1 % жидкости выделяется в виде мочи.

Количество мочи зависит от объема внеклеточной жидкости и содержащегося в ней уровня ионов натрия. Чем их больше, тем интенсивней диурез.

Контроль над состоянием выделительной функции почек является одним из ключевых моментов при лечении различных экстремальных состояний.

Примечание. Всегда нужно помнить, что фильтрационная функция почек уменьшается при давлении в почечных артериях, равном 80 мм рт. ст., и полностью прекращается при давлении 60 мм рт. ст. и менее. Если этот период будет продолжаться от 1 ч и более, у больного возможно развитие преренальной формы ОПН.

В нормальных условиях через кожные покровы за сутки выделяется около 500 мл жидкости, возрастание температуры тела на каждый 1 °С сопровождается дополнительной потерей 500 мл/24 ч. Усиленное потоотделение может отмечаться при коллаптоидных состояниях, интоксикации, поражении центра терморегуляции и т. д. До 20 % теплоотдачи организм осуществляет через потоотделение, это объясняет возникновение гипертермического синдрома у детей грудного возраста при чрезмерном укутывании. При длительной физической работе в условиях жаркого и сухого климата суточное потоотделение может превысить 10 л.

Выделение воды через легкие составляет в среднем 500 мл/24 ч. При мышечной нагрузке или одышке легочная вентиляция возрастает в 3-5 и более раз; прямо пропорционально данной величине увеличивается выделение воды через легкие, потери электролитов в данном случае не происходит.

Существует тесная взаимосвязь между количеством жидкости в различных секторах организма, состоянием периферического кровообращения, проницаемостью капилляров и соотношением онкотического и гидростатического давления.