Водно-электролитный обмен и его регуляция

Вода – самое распространённое химическое соединение – идеальный растворитель для органических и неорганических веществ и неотъемлемый компонент метаболических реакций, основная составляющая внутренней среды организма. В жидкой среде осуществляется пищеварение и всасывание в кишечнике питательных веществ. С водой из организма устраняются продукты его жизнедеятельности. Вода является необходимым компонентом для осуществления большинства жизненно важных функций организма.

Водно-электролитный обмен – совокупность процессов всасывания, распределения, потребления и выделения воды и солей в организме животных и человека. Он обеспечивает поддержание водного баланса и постоянство осмотического давления, ионного состава и кислотно-щелочного состояния внутренней среды организма.

Содержание воды в организме взрослого человека составляет в среднем 60% от массы тела, колеблясь от 45% (у пожилых людей c избыточной массой тела) до 70% (у молодых мужчин). В зависимости от веса, возраста, пола, интенсивности физической работы, температуры тела, внешних условий (в горячих цехах, в жарком климате) суточная потребность человека в воде составляет в среднем 30–45 г на кг массы тела, что соответствует 2.1–3.1 л.

Потребность организма в воде соответствует количеству теряемой жидкости (таблица 1).

Таблица 1.

Среднесуточное поступление и потеря воды у взрослых.

Водный баланс складывается из трёх процессов:
1) поступления воды в организм с питьём и пищей;
2) образования воды при обмене веществ (эндогенная вода);
3) выведения воды из организма.

Количество выпиваемой воды приблизительно эквивалентно диурезу, а количество воды, поступающей с пищей примерно равно потерям при потоотделении и со слизистых дыхательных путей.

В организме вода перераспределена между внутриклеточным и внеклеточным секторами (таблица 2).

Таблица 2.

Распределение воды в организме.

Внеклеточный сектор включает жидкость, находящуюся в интерстициальном (межклеточном) пространстве и жидкость, циркулирующую в сосудистом русле. В региональных полостях локализуется трансцеллюлярная жидкость, (цереброспинальная, внутриглазная, внутрисуставная, плевральная и т.д.). Внеклеточная и внутриклеточная жидкости значительно отличаются по составу и концентрации отдельных компонентов, но общая суммарная концентрация осмотически активных веществ примерно одинакова. Перемещение воды из одного сектора в другой происходит при небольших отклонениях в них осмотического давления. Поскольку большинство растворенных веществ и молекулы воды легко проходят через эпителий капилляров, происходит быстрое перемешивание всех низкомолекулярных компонентов между плазмой крови и интерстициальной жидкостью. Прием, потеря или ограничение потребления воды, усиленное потребление соли или ее дефицит, изменение интенсивности метаболизма и т.д., способны изменять объем и состав жидкостей тела. Отклонение этих параметров от некоего нормального уровня включает механизмы, корригирующие нарушения водно-солевого равновесия.

Работасистемы регуляции обмена воды направлена на поддержание оптимального объёма жидкости в организме. Эта система устраняет отклонения содержания жидкости и солей в организме или способствует уменьшению их выраженности. Функция системы регуляции водного обмена тесно связана с системами контроля солевого обмена и осмотического давления.

Система регуляции водно-электролитного обменав организме включает афферентное, центральное и эфферентное звенья.

Афферентное звено системы включает чувствительные нервные окончания и нервные волокна в различных органах и тканях организма (слизистой оболочки полости рта, желудка и кишечника, сосудистого русла и др.), а также дистантные рецепторы (главным образом зрительные и слуховые). Афферентная импульсация от рецепторов различного типа (осмо-, хемо-, баро-, терморецепторов) поступает к нейронам гипоталамуса в центр жажды.

Центральное звено системы контроля обмена воды – центр жажды. 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. Регуляторные стимулы от нейронов центра жажды (нервные и гуморальные) передаются к эффекторным структурам.

Эфферентное звено системы регуляции водно-электролитного обменавключает почки, потовые железы, кишечник, лёгкие. Эти органы обеспечивают выведение либо задержку воды и солей в организме. Важными регуляторами главного механизма изменения объёма воды в организме – экскреторной функции почек – являются антидиуретический гормон (АДГ, вазопрессин), ренин-ангиотензин-альдостероновая система (РААС) и предсердный натрийуретический фактор (ПНФ, атриопептид), катехоламины, простагландины, минералокортикоиды (рисунок).

Рисунок.

Система регуляции водного обмена организма (по П.Ф. Литвицкому).

Раздражение осморецепторов гипоталамической области (при повышении осмотического давления крови более 280±3 мосм/л Н₂О), а также волюморецепторов левого предсердия (при уменьшении объема крови) усиливает освобождение вазопрессина (АДГ) супраоптическим и паравентрикулярным ядрами гипоталамуса. АДГ усиливает реабсорбцию воды в канальцах нефронов.

Ишемия почек, активация рецепторов приводящей артериолы почки (при уменьшении почечного кровотока, кровопотере) и натриевых рецепторов плотного пятна юкстагломерулярного комплекса (при дефиците натрия) усиливает синтез и высвобождение в кровь ренина, способствуют повышению его активности как кислого катепсина. Образующийся под влиянием ренина ангиотензин-II стимулирует синтез и увеличивает выброс надпочечниками альдостерона, который повышает реабсорбцию в извитых канальцах нефронов натрия. Уменьшение объема внеклеточной жидкости и ангиотензин-II стимулируют также центр жажды в гипоталамусе.

Антидиуретическим и антинатрийуретическим механизмам противостоят диуретические и натрийуретические. Главными действующими факторами этих механизмов являются реномедуллярные почечные простагландины и атриопептид. ПНФ вырабатывается в клетках предсердий и повышает диурез и натрийурез, снижает тонус сосудов и понижает артериальное давление. Содержание ПНФ в предсердиях и секреция его в кровь увеличивается под влиянием приема избытка воды и поваренной соли, растяжения предсердий, при повышении кровяного давления, а также при стимуляции рецепторов вазопрессина и a-адренорецепторов.

Названные механизмы функционируют постоянно и обеспечивают восстановление водно-электролитного гомеостаза при кровопотере и обезвоживании, избытке воды в организме, а также при изменениях осмотической концентрации внеклеточной жидкости.

Изменения или нарушения водного обмена обозначаются как положительный (накопление в организме избытка воды) или отрицательный (дефицит в организме воды) баланс. Если эффективность системы регуляции водного баланса недостаточна, развиваются различные варианты нарушений водного обмена.