Обычно потребность в воде взрослого человека, живущего в нежарком климате, составляет не менее 2,5-3 л в сутки (в тропическом климате потребность возрастает более чем в два раза). Примерно половина этого объема поступает с разнообразными напитками и еще около половины — с пищей, а также образуется в результате распада органических веществ (такую воду иногда называют « метаболической »). В среднем за сутки около 1,4 л воды человек выделяет с мочой и примерно 1 л испаряется с поверхности тела, а также с легких. Таким образом поддерживается водный баланс организма — равновесие между количеством воды, поступающей в организм, и тем, что выделяется.
При этом следует учесть, что потребность в воде зависит от жизненной активности, питания, физической нагрузки, здоровья, возраста, климата и даже погоды.
Далеко не все, что называют в быту водой, безопасно для здоровья человека. Так, например, совсем не подходит водопроводная, обработанная хлором вода, содержащая вредные ионы, и в которой встречаются болезнетворные организмы и вредные вещества. Лучшей для питья считается вода из природных источников, которая содержит сбалансированный комплекс различных ионов, имеет нужный для организма поверхностное натяжение и насыщенность кислородом.
Дефицит воды в организме — хроническое обезвоживание — одна из причин многих заболеваний (астмы, аллергии, повышенного артериального давления, избыточного веса и даже психических расстройств, например депрессии). Обычно люди не чувствуют того, что их организм испытывает дефицит воды.
Оказывается, что большинство людей ежесуточно выпивает меньше жидкости, чем необходимо для здоровой жизни. А свои болезни никак не связывают с недостатком воды — главного растворителя, без которого невозможна жизнь.
Из вышеуказанного следует, что питьевая вода в ближайшее время станет важным природным ресурсом, который будет определять здоровье нации. Тогда как уже сейчас в Украине это один из самых дефицитных природных ресурсов. Через физико — географические особенности территории и вследствие создания огромного числа плотин, загородили реки и привели к их загрязнению, Украина превратилась в страну с постоянным дефицитом питьевой воды. Ежегодно на каждого жителя нашей страны приходится до 1 тыс. м3 пресной воды в год. Тогда как по оценкам ООН достаточной считается величина на порядок больше — 10-15 тыс. м3.
Еще немного интересной и важной информации. При потере воды на 2 % от массы тела появляется жажда, на 6-8 % — наступает полубезсознательность, при нехватке в объеме 10 % появляются галлюцинации, а при дефиците в 12% человек погибает.
Курение приводит к обезвоживанию организма.
Употребление кофе и алкоголя также приводит к обезвоживанию. На каждую выпитую чашку кофе или порцию алкоголя надо выпить дополнительно стакан воды.
Если спортсмен пьет больше воды, чем требует чувство жажды, то его выносливость резко повышается.
Те, кто пьют воды и напитков больше, проявляют и больше выдержки, а еще такие люди склонны к творчеству.
Многие из тех, кто хочет похудеть, считают, что их организм удерживает воду, и стараются пить как можно меньше. Однако вода является естественным мочегонным средством, и поэтому при похудении следует пить больше воды.
В путешествии человек нередко сталкивается с проблемами пищеварения и усталостью, которые трудно объяснить. Оказывается, их причиной является лишь смена воды. Дело в том, что организм « запоминает» определенный баланс веществ в воде, потребляемой ежедневно, и реагирует на изменения этого состава.
Особое значение в организме имеет вода — самая массовая соединение клетки и распространенное вещество на планете Земля. Она имеет небольшие по размерам полярные молекулы и полукристаллических структуру. Это единственное вещество, которое может находиться в трех агрегатных состояниях. Вода является сильным растворителем и химически активным веществом. Она обеспечивает теплорегуляцию организма, транспортировки веществ в организме, движение крови капиллярами у животных и воды ведущими сосудами у растений.
Водный баланс организма поддерживается благодаря адекватному поступлению воды в соответствии с ее потерями. Организм получает воду с питьем, пищей и в результате обменных процессов, а теряет ее с мочой, калом, через легкие и кожу. Количество потребляемой и выделяемой воды в среднем в сутки составляет по 2,5 л. В виде питья в норме в организм должно поступать 1300 мл, с пищей - 1000 мл, в процессе метаболизма образуется 200 мл воды. Минимальное поступление воды, обеспечивающее водно-электролитное равновесие, равно 1500 мл. Суточный диурез - 1400 мл, через кожные покровы и легкие выделяется 1000 мл воды, с калом 100 мл.
Суточная потребность в воде зависит от многих факторов: массы тела, пола, возраста, температуры окружающей среды и др. В связи с этим суточная потребность организма человека в воде в норме колеблется в широких пределах - от 1 до 3 л и более. При выработке 1000 ккал образуется приблизительно 100 мл воды. Поскольку пищевой рацион взрослого человека составляет в среднем 1500-2200 ккал, то количество образующейся эндогенной воды в среднем равно 150-220 мл. Количество выпиваемой воды приблизительно соответствует диурезу, а количество воды, поступающей с пищей, примерно равно потерям при дыхании и через кожу.
Нормальные показатели неощутимых потерь воды при дыхании и с поверхности кожи с потом у взрослых составляют около 15 мл/кг массы тела в сутки. Их объем зависит от интенсивности обменных процессов, количества образующейся эндогенной воды и внешних факторов. Средняя суточная потеря воды через легкие равна 0,4-0,5 л, через кожу - 0,5-0,7 л. Таким образом, объем неощутимых, или незаметных, потерь воды у взрослого человека с массой тела 70 кг в нормальных условиях составляет примерно 1 л/сут. Физиологические колебания потерь воды довольно значительны. При повышении температуры тела увеличивается количество эндогенной воды и возрастают потери воды через кожу и при дыхании. У новорожденных потери воды более значительны, чем у взрослых, и достигают 50 мл/кг в сутки. Ежедневный обмен внеклеточной жидкости у новорожденных составляет 50 %, а у взрослого - только 15 %.
При уменьшении поступления воды возникает олигурия, повышается концентрация мочи, происходит накопление азотистых шлаков. Оптимальный суточный диурез у человека составляет 1400-1600 мл. Минимальное количество воды, обеспечивающее водно-электролитное равновесие, равно 1,5 л.
Вода с растворенными в ней веществами представляет собой функциональное единство как в биологическом, так и в физико-химическом отношении, является важнейшей реакционной средой и выполняет роль основного пластического элемента тела. Общее количество воды зависит от общего количества катионов, особенно натрия и калия, регулирующих содержание анионов и связанной воды. Выделительная функция почек зависит от содержания воды. При дегидратации в результате действия антидиуретического гормона (АДГ) возникает олигурия. АДГ обычно не влияет на экскрецию катионов калия и натрия.
Общее содержание воды в организме. У новорожденных общее количество воды составляет 80 % массы тела. С возрастом содержание воды в тканях уменьшается: в организме здорового мужчины ее содержится в среднем около 60 %, а у женщин около 50 % массы тела. При ожирении содержание воды уменьшается у мужчин до 50 %, а у женщин до 42 %. При пониженном питании содержание воды в тканях увеличено (до 70 % у мужчин и до 60 % у женщин). Жировая ткань содержит приблизительно 30 % воды, обезжиренная масса - 72-73 %. Этим, по-видимому, можно объяснить тот факт, что тучные люди переносят потери воды значительно тяжелее, чем люди с нормальным или пониженным питанием.
Водные разделы организма
Примерно 2/3 воды находится внутри клеток (внутриклеточное водное пространство), 1/3 - вне клеток (внеклеточное водное пространство) (табл. 19.1).
Таблица 19.1.
Секторальное распределение воды в организме человека
| Процент от массы тела | |||
| Водные секторы | Сокращение | у мужчин | у женщин |
| Общая жидкость тела | ОбщЖ | 60 | 54 |
| Внутриклеточная жидкость | ВнуКЖ | 40 | 36 |
| Внеклеточная жидкость | ВнеКЖ | 20 | 18 |
| Интерстициальная жидкость | ИнЖ | 15 | 14 |
| Плазматическая жидкость | ПЖ | 4-5 | 3,5-4 |
| Объем циркулирующей крови | ОЦК | 7 | 6,5 |
Примечание. ВнуКЖ = ОбщЖ — ВнеКЖ; ИнЖ = ВнеКЖ — ПЖ.
Внеклеточное водное пространство . Внеклеточное пространство - это жидкость, окружающая клетки, объем и состав которой поддерживается с помощью регулирующих механизмов. Основным катионом внеклеточной жидкости является натрий, основным анионом - хлор. Натрию и хлору принадлежит главная роль в поддержании осмотического давления и объема жидкости этого пространства. Через внеклеточное пространство обеспечивается транспорт кислорода, питательных веществ и ионов к клеткам и доставка шлаков к органам выделения. Внеклеточная среда негомогенна (кровеносные и лимфатические сосуды, межтканевая жидкость, жидкость в плотных соединительных тканях) и имеет зоны разной интенсивности обмена. В связи с этим определение внеклеточного объема в известной степени условно, хотя и имеет большое практическое значение. Принято считать, что внеклеточная жидкость составляет примерно 20-22 % массы тела. На самом же деле общий объем внеклеточной жидкости превышает эту величину.
Внеклеточное пространство включает в себя следующие водные секторы.
Внутрисосудистый водный сектор - плазма, имеющая постоянный катионно-анионный состав и содержащая белки, удерживающие жидкость в сосудистом русле. Объем плазмы у взрослого человека составляет 4-5 % массы тела.
Интерстициальный сектор (межтканевая жидкость) - это среда, в которой расположены и активно функционируют клетки и которая является своего рода буфером между внутрисосудистым и клеточным секторами.
Интерстициальная жидкость отличается от плазмы значительно меньшим содержанием белка. Мембраны сосудов легко проницаемы для электролитов и менее проницаемы для белков плазмы (эффект Доннана). Тем не менее между белками плазмы и межтканевой жидкостью происходит постоянный обмен. В двух секторах - внутрисосудистом и интерстициальном - создается изотоничность жидкости, то же наблюдается и в клеточном секторе. Через интерстициальный сектор осуществляется транзит ионов, кислорода, питательных веществ в клетку и обратное движение шлаков в сосуды, по которым они доставляются к органам выделения.
Интерстициальный сектор является значительной «емкостью», содержащей 1/4 всей жидкости организма (15 % от массы тела). Эта «емкость» как вместилище воды может значительно увеличиваться (при гипергидратации) или уменьшаться (при дегидратации). За счет жидкости интерстициального сектора происходит компенсация объема плазмы при острой крово- и плазмопотере. Переливание значительного количества кристаллоидных растворов не сопровождается значительным увеличением ОЦК вследствие их проникновения через сосудистые мембраны в межтканевую жидкость.
Трансцеллюлярный сектор (межклеточная жидкость) представляет собой жидкость, которая располагается в полостях организма, в том числе в пищеварительном тракте. Общее количество трансцеллюлярной жидкости, по данным разных авторов, составляет 1-2,3 % от массы тела, хотя интенсивность выделения и реабсорбции жидкости из желудочно-кишечного тракта очень велика - 8-10 л/сут. Значительное увеличение трансцеллюлярного сектора происходит при нарушениях реабсорбции и депонировании жидкости в желудочно-кишечном тракте (перитонит, кишечная непроходимость).
Внутриклеточное водное пространство . Вода в клетках окружает внутриклеточные структуры (ядро и органеллы), обеспечивает их жизнедеятельность и фактически является составной частью протоплазмы клеток. В отличие от внеклеточной жидкости во внутриклеточной более высокий уровень белка и калия и небольшое количество натрия. Основным клеточным катионом является калий, основными анионами - фосфат и белки. Калий составляет примерно 2 / 3 активных клеточных катионов, около 1/3 приходится на долю магния. Концентрация калия в мышечных клетках равна 160 ммоль/л, в эритроцитах - 87 ммоль/л, в плазме только 4,5 ммоль/л. Калий в клетках или находится в свободном состоянии, или связан с ионом хлора или двумя фосфатными буферными ионами (КзНРO 4 и КНзРO 4). Ион хлора в здоровых клетках отсутствует либо содержится в очень небольшом количестве. Содержание хлора в клетках увеличивается только при патологических состояниях. Концентрация калия в эритроцитах не полностью отражает его баланс в клеточном пространстве, так как изменения в содержании калия в эритроцитах происходят медленнее, чем в других клетках.
Таким образом, концентрация калия и натрия в клеточной жидкости значительно отличается от концентрации этих ионов во внеклеточном водном пространстве. Это различие обусловлено функционированием натриево-калиевого насоса, локализующегося в клеточной мембране. В связи с разностью концентраций образуется биоэлектрический потенциал, необходимый для возбудимости нервно-мышечных структур. Вследствие реполяризации клеточной мембраны ионы К + и Na + свободно проникают в клетку, однако Na + сразу же изгоняется из клетки. Натриево-калиевый насос как бы постоянно перекачивает натрий из клеток в интерстиций, а калий, наоборот, - в клетки. Для осуществления этого процесса необходима энергия, которая образуется путем гидролиза аденозинтрифосфата (АТФ) при усвоении жиров, углеводов и витаминов, при отсутствии же энергетического материала расходуются тканевые белки.
Изменения концентрации калия и магния в сыворотке крови не полностью соответствуют изменениям концентрации этих ионов в клеточной жидкости. Снижение концентрации калия в плазме при ацидемии означает дефицит калия не только в плазме, но и в клетках. Нормальный уровень калия в плазме не всегда соответствует его нормальному содержанию в клетках.
Осмолярность и коллоидно-осмотическое давление
Осмотическое давление - это связывающая способность водных растворов, зависящая от количества растворенных частиц, но не от природы растворенного вещества или растворителя. Осмотическое давление создается в тех случаях, когда раствор отделен от чистого растворителя мембраной, которая свободно проходима для растворителя, но непроницаема для растворенных веществ. Количество веществ в растворе принято обозначать в миллимолях на 1 л (ммоль/л).
Плазма крови представляет собой сложный раствор, содержащий ионы (Na + К + , Сl + , НСО 3 — и др.), молекулы неэлектролитов (мочевина, глюкоза и др.) и протеины. Осмотическое давление плазмы равно сумме осмотических давлений содержащихся в ней ингредиентов (табл. 19.2).
Данные, приведенные в табл. 19.2, рассчитаны по уравнению Вант-Гоффа (Белавин Ю.И.). Уравнение справедливо для разбавленных растворов. В реальном растворе значения осмотического давления могут быть несколько меньше за счет межмолекулярных и межионных воздействий. В указанной таблице не учтены жиры и холестерин.
Общая концентрация плазмы составляет 285-295 ммоль/л. Осмотическое давление плазмы создается преимущественно диссоциированными электролитами, имеющими относительно высокую молекулярную концентрацию и незначительную молекулярную массу. Осмотическую концентрацию обозначают термином «осмолярность» - количество миллимолей, растворенных в 1 л воды (ммоль/л), или термином «осмоляльность» (ммоль/кг). Примерно 50 % осмотического давления плазмы обусловлено Na + и Сl + . Одновалентные ионы образуют в растворе количество осмолей, равное числу эквивалентов. Двухвалентные ионы образуют по два эквивалента, но по одному осмолю; 100 мг% глюкозы создают 5,5 ммоль/л, 100 мг% мочевины - 17,3 ммоль/л, белки плазмы - 1,5-2 ммоль/л.
Таблица 19.2.
Концентрация компонентов плазмы и создаваемое ими осмотическое давление
| Компоненты плазмы | Концент-рация, ммоль/л | Мол.м. | Осмотическое давление | ||
| мм рт.ст. | атм. | кПа | |||
| Na + | 142 | 23 | 2745 | 3,61 | 365 |
| С1 — | 103 | 35,5 | 1991 | 2,62 | 265 |
| НСО 3 — | 26 | 61 | 503 | 0,66 | 67 |
| K + | 4,5 | 39 | 78 | 0,11 | 11 |
| Са 2+ | 2,5 | 40 | 48 | 0,06 | 6 |
| Mg 2+ | 1,0 | 24,3 | 19 | 0,03 | 3 |
| РО 4 3- | 1,0 | 95 | 19 | 0,03 | 3 |
| SO 4 2 — | 0,5 | 10 | 0,02 | 2 | |
| Органические кислоты | 5,0 | 97 | 0,13 | 13 | |
| Глюкоза | 4,0 | 180 | 77 | 0,10 | 10 |
| Белок | 1,5-2,0 | 70 000-400 000 | 25 | 0,04 | 4 |
| Мочевина | 5,0 | 60 | 97 | 0,13 | 13 |
| Всего… | 296 | - | 5709 | 7,54 | 762 |
Осмотическое давление, создаваемое высокомолекулярными коллоидными веществами, называется коллоидно-осмотическим давлением (КОД). В плазме этими веществами являются альбумины, глобулины и фибриноген. В норме КОД равно 25 мм рт.ст. (3,4 кПа) и может быть определено с помощью расчетов или прямым измерением онкометром (табл. 19.3).
КОД зависит от молекулярной массы растворенного вещества и его концентрации. Альбумины, концентрация которых в плазме равна 42 г/л (4,2 г%), имеют мол. м. 70 000, их доля в КОД плазмы составляет до 80 %. Глобулины, имеющие более высокую мол. м., чем альбумины, создают до 16-18 % общего КОД плазмы. Всего 2 % КОД плазмы создают белки свертывающей системы крови. КОД зависит от уровня белка плазмы, главным образом от уровня альбумина, и связано с волемией, осмолярностью и концентрацией Na + в плазме.
КОД играет важную роль в поддержании объема водных секторов и тургора тканей, а также в процессах транскапиллярного обмена. Имеется прямая зависимость между объемом плазмы и величиной КОД. Соотношение КОД и гидростатического давления определяет процессы фильтрации и реабсорбции. Снижение концентрации белков плазмы, особенно альбумина, сопровождается уменьшением объема крови и развитием отеков. Липоидо-растворимые вещества не обладают осмотической активностью.
Повышение осмолярности плазмы приводит к увеличению продукции антидиуретического гормона (АДГ) и вызывает ощущение жажды. Под влиянием АДГ меняется состояние гиалуроновых комплексов интерстициального сектора, повышается резорбция воды в дистальных канальцах почки и уменьшается мочеотделение. Образование АДГ закономерно увеличивается при снижении объемов жидкости в интерстициальном и внутрисосудистом секорах. При повышении объема крови образование АДГ уменьшается.
Таблица 19.3.
Ионный и молярный состав жидкостей тела
| Ионный состав | Плазма | Интерстициальная жидкость | Внутриклеточная жидкость | |||
| мэкв/л | ммоль/л | мэкв/л | ммоль/л | мэкв/л | ммоль/л | |
| Катионы | ||||||
| К + | 4 | 4 | 4 | 4 | 160 | 160 |
| Са 2+ | 5 | 2,5 | 2 | 1 | 2 | 1 |
| Mg 2+ | 3 | 1,5 | 2 | 1 | 26 | 13 |
| Всего… | 154 | 150,0 | 152 | 150 | 198 | 184 |
| Анионы | ||||||
| НСО 3 — | 27 | 27 | 30 | 30 | 11 | 11 |
| РО 4 3- | 2 | 1 | 2 | 1 | 100 | 50 |
| SO 4 2 — | 1 | 0,5 | 1 | 0,5 | 20 | 10 |
| Органические анионы | 5 | 5 | 5 | 5 | ||
| Белки | 16 | 2 | 64 | 8 | ||
| В с е г о… | 154 | 138,5 | 152 | 150,5 | 198 | 82 |
Примечание. В каждом водном разделе поддерживаются постоянный ионный состав, постоянные значения осмотического давления и рН. Распределение воды между разделами зависит от общего количества растворенных в ней веществ. Вода движется в направлении более высокого осмотического градиента. Электронейтральность среды обеспечивается равенством суммарных количеств катионов и анионов.
Функционирование этого механизма обусловлено рецепторами объема в артериальной системе, предсердиях и интерстициальной ткани. При гиповолемии усиливается секреция альдостерона, увеличивающего реабсорбцию натрия.
Внеклеточная и внутриклеточная жидкость, концентрация электролитов и рН находятся между собой в неразрывной связи. Любые нарушения постоянства внутренней среды организма сопровождаются изменениями водных секторов. Большие колебания жидкости в секторах обусловлены сложными биологическими процессами, подчиняющимися физико-химическим законам. При этом наибольшее значение имеют законы электронейтральности и изоосмолярности.
Закон электронейтральности
заключается в том, что сумма положительных зарядов во всех водных пространствах равна сумме отрицательных зарядов. Постоянно возникающие изменения концентрации электролитов в водных средах сопровождаются изменением электропотенциалов с последующим восстановлением. Таким образом, при динамическом равновесии образуются стабильные концентрации катионов и анионов.
Графическое изображение этого закона может быть представлено в виде диаграммы Гембла. Содержание катионов в любом водном секторе равно содержанию анионов. Сумма положительных зарядов, создаваемых катионами, равна сумме отрицательных зарядов, создаваемых анионами. Наиболее быстрым изменениям подвержены ион гидрокарбоната и остаточные анионы. Наглядность изменений электролитов позволяет использовать диаграмму в процессе интенсивного лечения различных категорий больных. Некоторые компоненты диаграммы могут быть определены путем расчетов (рис. 19.1).
Внеклеточная жидкость изотонична внутриклеточной, несмотря на то что внутри клеток заряженных частиц больше. Это объясняется тем, что часть ионов внутри клетки связана с протеинами. Многие ионы поливалентны, что увеличивает число зарядов, а не осмотически активных частиц.
Закон изоосмолярности.
Осмолярность в секторах, между которыми происходит перемещение воды, должна быть одинаковой, несмотря на различие в ионном составе.
Таким образом, равновесие достигается в том случае, если осмолярность ВнуКЖ = осмолярности ИнЖ = осмолярности ПЖ. Если в одном из пространств осмолярность повысится, т.е. увеличится количество растворенных частиц, то вода перейдет в это пространство из другого пространства с меньшей осмолярностью. В результате устанавливается новая величина осмолярности, образуются новые объемы жидкости и концентрации электролитов.
Почечная регуляция водно-электролитного равновесия
Почки являются основным органом, регулирующим количество воды и электролитов в организме. Моча образуется из внеклеточной жидкости. Поскольку последняя состоит из воды и натрия, можно сказать, что для образования мочи необходимы вода и натрий. Чем больше их во внеклеточной жидкости, тем больше диурез. При недостатке воды и электролитов олигурия и анурия являются физиологической реакцией, связанной со стимуляцией АДГ и альдостерона. В этом случае восстановление водно-электролитных потерь приведет к восстановлению диуреза.
Здоровые почки взрослого человека могут хорошо функционировать при ограничении или избытке поступления жидкости и электролитов. За сутки с мочой выделяется от 300 до 1500 моем, в среднем около 600 моем, остаточных продуктов метаболизма в виде солей и других растворенных веществ. Концентрационная способность почек у новорожденных и младенцев примерно в 2 раза ниже, чем у взрослого человека. Почки взрослых могут создавать концентрацию до 1400 мосм/л. Для выделения 1 моем здоровой почке взрослого человека требуется не меньше 0,8 мл воды, или 480 мл на 600 моем. Для поддержания осмотической регуляции необходимо поступление не меньше 1500 мл воды в сутки, из которых 1000 мл уходит на перспирационные потери. Ограничение жидкости в этом случае привело бы к нарушению почечной компенсации.
В то же время почки могут выделять 600 моем в гораздо большем разведении. При этом для выделения 1 моем требуется до 5-10 мл воды, и эти цифры не являются показателем нарушенной функции почек. Для выделения 600 моем потребуется значительное количество воды (4-7 л), что не повредит здоровым почкам. Таким образом, потребление 1,5 л воды является минимумом, а 7 л - максимумом, средние же величины являются оптимальными. При добавлении к воде соли увеличивается диурез, здоровые почки при этом могут выделить до 15 л мочи в сутки.
Основная роль ионов
Значение электрически заряженных частиц в организме огромно: электролиты играют ведущую роль в осмотическом гомеостазе, создают биоэлектрические мембранные потенциалы, участвуют в обмене веществ, утилизации кислорода, переносе и сохранении энергии, деятельности органов и клеток. Различные катионы и анионы выполняют свою биологическую функцию.
Натрий - важнейший катион внеклеточного пространства. Натрию принадлежит основная роль в поддержании осмотического давления внеклеточной жидкости. Даже небольшой дефицит натрия не может быть восполнен никакими другими катионами, в этом случае немедленно изменится осмотичность и объем внеклеточной жидкости. Таким образом, натрий регулирует объем жидкости во внеклеточном пространстве. Отмечена линейная зависимость между дефицитом плазмы и дефицитом натрия. Увеличение концентрации натрия во внеклеточной жидкости приводит к выходу воды из клеток и, наоборот, уменьшение осмотичности внеклеточной жидкости будет способствовать перемещению воды в клетки. Натрий участвует в создании биоэлектрического мембранного потенциала.
Калий - это основной катион внутриклеточного пространства. Большая часть этих катионов находится внутри клеток в основном в виде непрочных соединений с белками, креатинином и фосфором, частично в ионизированном состоянии. В интерстициальном секторе и плазме калий содержится преимущественно в ионизированной форме. Калию принадлежит важная роль в белковом обмене (участие в синтезе и расщеплении белка), утилизации гликогена клетками, процессах фосфорилирования и нейромышечного возбуждения. Калий освобождается при фосфорилировании адениловой кислоты и промежуточных звеньев гликолиза. При дефосфорилировании происходит задержка калия внутри клеток. Вследствие этого гликогенолиз связан с гиперкалиемией, что может быть результатом действия адреналина. Гипогликемия, обусловленная избытком инсулина в крови, наоборот, сопровождается гипокалиемией. Выход калия из клеток происходит при шоке, кислородном голодании, белковом катаболизме, клеточной дегидратации и других состояниях стресса. Возврат калия в клетки наблюдается при улучшении утилизации углеводов, синтезе белков, восстановлении водного баланса. Об интенсивности клеточного обмена можно судить по отношению содержания калия во внеклеточном и внутриклеточном пространствах, которое в норме равно 1/30. В клетку калий проникает с глюкозой и фосфором.
Калий играет важную роль в деятельности сердечно-сосудистой системы, пищеварительного тракта и почек, поляризации клеточной мембраны. Концентрация калия увеличивается при ацидозе и уменьшается при алкалозе.
Кальций - катион внеклеточного пространства. Биологической активностью обладают только ионы кальция. Они оказывают влияние на возбудимость нервно-мышечной системы, проницаемость мембран, в частности эндотелия сосудов, свертывание крови. Определенное влияние на соотношение между ионизированными и неионизированными соединениями кальция в крови оказывает рН. При алкалозе концентрация ионов кальция в плазме заметно снижается, а при ацидозе - повышается, что играет большую роль в возникновении тетании при алкалозах. Не диализируют и не переходят в ультрафильтрат соединения кальция с белками. В плазме человека кальций связан с белками, органическими кислотами и находится в ионизированном состоянии.
Магний, как и калий, является основным клеточным катионом. В клетках его концентрация значительно выше, чем в плазме и интерстициальной жидкости. В плазме он связан с белками, а также другими соединениями и находится в ионизированном состоянии. Магний играет важную роль в ферментативных процессах: утилизации кислорода, гликолизе, выделении энергии. Магний уменьшает возбудимость нервно-мышечной системы, снижает сократительную способность миокарда и гладкой мускулатуры, оказывает депрессивное влияние на ЦНС.
Хлор - основной анион внеклеточного пространства, участвует в процессах поляризации клеточных мембран, находится в эквивалентных соотношениях с натрием. Избыток хлора ведет к ацидозу.
Гидрокарбонат . В отличие от ионов натрия, калия и хлора, которые называют фиксированными ионами, ион гидрокаобоната подвержен значительным изменениям. Уменьшение концентрации гидрокарбоната приводит к метаболическому ацидозу, увеличение - к алкалозу. Гидрокарбонат входит в состав важнейшей буферной системы внеклеточного пространства. Вместе с белками плазмы он образует сумму бикарбонатного и белкового буфера, которая в норме равна 42 ммоль/л.
Остаточные анионы - фосфаты, сульфаты и анионы органических кислот (лактат, пируват, ацетоуксусная и бета-оксимасляная кислоты и др.) - находятся в плазме в низких концентрациях.
Фосфат - основной анион внутриклеточного пространства. Концентрация фосфата в клетках примерно в 40 раз выше, чем в плазме. Фосфат в плазме представлен в виде моногидрофосфатного и дигидрофосфатного анионов. Он связан с белками, нуклеиновыми кислотами, участвует в обмене углеводов, энергетических процессах, обладает свойствами буфера.
Сульфат - преимущественно клеточный анион. Его процент в плазме очень невелик. Сульфат образуется при распаде аминокислот, содержащих серу. Повышение концентрации сульфата в плазме происходит при почечной недостаточности.
Концентрация молочной и пировиноградной кислот в плазме повышается при анаэробном гликолизе, ацетоуксусной и бета-оксимасляной кислот - при диабете.
Значительная часть ионов находится в фиксированном состоянии в костной и хрящевой ткани, сухожилиях и других тканях и не принимает участия в обмене. В табл. 19.4 приведены данные о содержании и распределении электролитов в организме взрослого человека с массой тела 70 кг [по В.Хартигу, 1982].
Таблица 19.4.
Содержание катионов и анионов в организме человека
| Ион | Общее содержание, г | г/кг | Распределение в тканях |
| Na + | 100 | 1,4-1,5 | 1/2 часть во ВнеКЖ, 1/3 в костной и хрящевой ткани, небольшая часть во ВнуКЖ |
| K 2+ | 150 | 2-2,1 | 98 % в клетках, 2 % - внеклеточно, 70 % - в мышцах |
| Са 2+ | 1000-1500 | 14-21 | 99 % в костях, остальная часть во ВнеКЖ |
| Mg 2+ | 20-28 | 0,3-0,4 | 1 / 2 часть в костной и хрящевой ткани, остальная часть преимущественно в клетках, немного во ВнеКЖ |
| С1 — | 100 | 1,4-1,5 | Преимущественно во ВнеКЖ 88 % |
| Фосфат | 500-800 | 9-11,5 | Большая часть в скелете, остальная часть в клетках, небольшая часть во ВнеКЖ |
Белки, или протеины,- высокомолекулярные сложные органические вещества, построенные из аминокислот и являющиеся главной составной частью живого организма и материальной основой жизнедеятельности. Белки регулируют многие важнейшие процессы, стимулируют химические реакции, связывают токсины и яды, попавшие в кровь, являются переносчиками кислорода, гормонов, лекарственных и других веществ, участвуют в процессах свертывания крови и мышечного сокращения, создают коллоидно-осмотическое давление и обладают буферным свойством. Содержание белков в клетках значительно выше, чем в плазме.
Белки составляют примерно 17 % массы тела. В сосудистом секторе содержится примерно 120 г альбумина. В интерстициальной жидкости содержание альбумина незначительно - 0,4 г в 100 мл. Концентрация белков плазмы в норме равна 2 ммоль/л (16-17 мэкв/л). Большая часть аминокислот содержится в мышцах.
Текст: Антон и ОльгаФото: Ольга
Сегодня мы поднимем очень важную тему - водный баланс организма, проблемы с ним и как этих проблем избежать.
Общая информация
Человеческий организм в зависимости от возраста состоит из воды на 90-50%. Из них:
- Кровь - 92% воды,
- мышцы - 75% воды,
- кости - 22% воды,
- желудочный сок - 99% воды,
- жировые ткани - 20% воды,
- мозг - 85% воды.
В биологии электролиты - это водные растворы, содержащие различные ионы (катионы — натрий, калий, кальций, магний; анионы — хлор, гидрокарбонат, фосфаты, сульфат). Электролиты необходимы организму, они отвечают за осмолярность жидкостей в теле, обладают иммунотропной активностью, служат в качестве «запаса энергии», участвуют в свертывании крови, образуют биоэлектрический потенциал, катализируют обмен веществ, определяют активность ионов водорода (pH) жидкостей тела, влияют на состояние костных тканей.
Суточная норма потребления воды и восстановление электролитов
Учитывая важность воды в организме, необходимо в обязательном порядке следить за собственным водным балансом (а также за кислотно-щелочным балансом), особенно при повышенных физических нагрузках. Минимальной суточной нормой воды для взрослого человека является 1,5 литра, при этом потребление воды, дающее повышенную нагрузку на почки и сердечнососудистую систему надо рассчитывать индивидуально (для повышенных физических нагрузок суточную норму рассчитывают из расчёта 40 мл/1 кг веса тела, большее количество начинает нагружать почки и сердце).
Кислотно-щелочной баланс (КЩБ) — соотношение кислота-основание в организме. Является составной частью гомеостаза, то есть напрямую связан с возможностью организма поддерживать жизнь. Изменения КЩБ сказываются на качестве химических реакций в организме, что может быть крайне опасным для здоровья.
Очень важно поддерживать (сохранять) кислотно-щелочной баланс (КЩБ) в организме. На сегодняшний день существует масса таблеток и растворов для поддержания КЩБ. Одним из самых доступных средств является «Регидрон», применяющийся в медицине для восстановления КЩБ при рвоте и диарее. Растворив 1 пакетик в 1 литре воды необходимо выпивать около 10 мл/1 кг веса тела для восстановления КЩБ, либо 1 пакетик/24 часа для поддержания КЩБ.
Обратите внимание, что при серьёзном обезвоживании (10% и более) препараты типа «Регидрона» неэффективны, регидратацию (восстановление количества воды в организме) необходимо производить внутривенными средствами с тщательным мониторингом КЩБ (т. е. в условиях стационара ).
Для высоких физических нагрузок эффективной является система, применяемая в спорте: 500 мл до нагрузки, один-два небольших глотка каждые 15-20 минут в течение нагрузки, 500 мл после нагрузки (можно использовать растворы/изотоники). Такая система очень хорошо сочетается с .
Очень важно помнить, что организм болезненно реагирует на изменения водяного и кислотно-щелочного балансов. Даже небольшие изменения серьёзным образом сказываются на мышечном тонусе и, в конечном счёте, на физической форме в целом.
Полезные факты и советы
- Нельзя относиться к воде по принципу «мне сейчас неохота пить», «я потерплю до привала» и т. п. Необходимо чётко придерживаться выбранной схемы поддержания водяного баланса;
- кофеин мешает восстановлению водного баланса в организме;
- во время приступов голода приём порции воды изменит настроение «съел бы лошадь» на «сейчас бы перекусить»;
- приём охлажденной воды приводит к замедлению процессов обмена веществ, поэтому стоит пить воду, условно «комнатной» температуры;
- «обычная» вода не способна восстановить КЩП, поскольку она вызывает быстрое падение осмотического давления плазмы крови и притупляет чувство жажды до того, как запасы жидкости восстановятся полностью. Поэтому желательно использовать специальные растворы/изотоники или таблетки;
- всевозможные «обманки» типа камешка (или даже пули) под языком недопустимы, бороться с чувством жажды нельзя;
- недопустимо использовать вместо воды фрукты (апельсины и тем более лимоны) или большие количества чая (многие заваривают зелёный чай) для поддержания водного баланса, можно очень сильно навредить своему желудку в случае с фруктами (за счёт воздействия лимонной кислоты на желудок) или усугубить потери воды эффектами кофеина (кофеин имеет мочегонные свойства, а кроме того «подстёгивает» расход электролитов).
Для пешеходного туризма можно предложить следующий вариант:
За основу мы берём 3 л/сутки. В стартовой точке мы «досыта» напиваемся (500 мл), в течение дневного маршрута мы делаем один-два глотка в 20 минут (около литра за маршрут), при остановке на ночёвку выпиваем 500 мл воды с раствором/таблетками (или изотоник) для поддержания КЩБ. Оставшийся литр можно принять как в виде «супа и чая», так и опять же напившись «досыта».
Существует также большое количество вариантов с детальными расчётами (исходя из массы тела) от «впритык», до «полное восстановление»*.
*Более подробную информацию о нормах потребления можно прочитать в пункте «суточная норма потребления воды и восстановление электролитов».
Обезвоживание (дегидратация), его симптомы и доврачебная помощь при обезвоживании
Обезвоживание (дегидратация) — это патологическое состояние организма, вызванное уменьшением содержания в нём воды, сопровождающееся нарушениями метаболизма. Причиной обезвоживания может быть ряд заболеваний, связанных со значительными потерями воды (потоотделение, рвота, диурез, диарея), или недостаточное поступление воды в организм.
Симптомы обезвоживания: сильная жажда, сухой рот/клейкая слюна, малое количество мочи, темно-желтый цвет мочи, ухудшение самочувствия, слабость, потеря концентрации внимания, апатия. При сильном обезвоживании - галлюцинации, острая сосудистая недостаточность (тепловой удар). Обезвоживание 10-20% опасно для жизни.
Доврачебная помощь при обезвоживании
- Пострадавшего необходимо срочно убрать с открытого солнца в тень.
- Необходимо нормализовать температуру тела (расстегнуть на пострадавшем одежду, охладить с помощью компрессов и т. п.).
- Дать выпить воды (маленькими глотками) или специальный раствор/изотоник. Может сработать вода с соляными таблетками или с насыпанной на язык солью.
- Наблюдая за пострадавшим определить серьёзность обезвоживания. При необходимости - доставить к врачу (для стационарного лечения).
Чтобы наш организм нормально функционировал, задействован сложнейший комплекс внутренних процессов. Поддержание в норме водно-солевого обмена относится к одному из них. Когда он в порядке, человек не испытывает проблем со здоровьем, а вот его нарушение приводит к сложным и заметным отклонениям. Так что такое водно-солевой баланс? Нарушение, симптомы его также будут рассмотрены.
Общая информация
Водно-солевым балансом считаются взаимодействующие друг с другом процессы поступления в организм воды и солей, их усваивание и распределение во внутренних органах и тканях, а также способы их выведения.
Всем известно, что человек более чем наполовину состоит из воды, количество которой в организме может быть различным. Это зависит от многих факторов, например, массы жира и возраста. Новорожденный на 77% состоит из воды, у взрослых мужчин этот показатель равняется 61%, а у женщин - 54%. Такое небольшое количество жидкости в женском организме объясняется наличием многочисленных жировых клеток. К старости такой показатель становится еще ниже.
Как распределяется вода в человеческом организме?
Распределение жидкости осуществляется таким образом:
- 2/3 от общего числа приходится на внутриклеточную жидкость;
- 1/3 от общего числа представлена внеклеточной жидкостью.
В человеческом организме вода находится в свободном состоянии, происходит ее удерживание коллоидами или она участвует в образовании и распаде молекул жиров, белков и углеводов.
По сравнению с межклеточной жидкостью и плазмой крови, тканевая жидкость в клетках характеризуется более высокой концентрацией ионов магния, калия и фосфатов и низким содержанием ионов хлора, натрия, кальция и ионов гидрокарбоната. Такое различие объясняется тем, что капиллярная стенка для белков обладает низкой проницаемостью. Нормальный у здорового человека способствует поддержке не только постоянного состава, но и объема жидкости.
Регуляция водно-солевого баланса почками и мочевыделительной системой
Почки необходимы для поддержания постоянных процессов. Они в ответе за ионный обмен, выводят из организма лишнее количество катионов и анионов путем реабсорбции и экскреции натрия, калия и воды. Роль почек крайне важна, так как благодаря им сохраняется необходимый объем межклеточной жидкости и оптимальное количество растворенных в ней веществ.
В день человек должен потреблять 2,5 л жидкости. Около 2 л поступает через питье и пищу, а остальной объем образуется в организме из-за обменных процессов. Почками выводится 1,5 л, кишечником - 100 мл, кожей и легкими - 900 мл. Таким образом, регулирует водно-солевой баланс не один орган, а их совокупность.
Объем выводимой почками жидкости зависит от потребностей и состояния организма. Максимальное количество мочи, которое в состоянии вывести этот орган за сутки, составляет 15 л жидкости, а при антидиурезе оно равняется 250 мл.
Такие разные показатели зависят от характера и интенсивности канальцевой реабсорбции.
Отчего нарушается баланс воды и соли в организме?
Нарушение водно-солевого баланса происходит в следующих случаях:
- Скопление в организме жидкости в большом количестве и замедление ее выведения. Происходит ее накапливание в межклеточном пространстве, объем ее внутри клеток увеличивается, в результате чего происходит набухание последних. Если в процесс вовлекаются нервные клетки, возбуждаются нервные центры, способствующие возникновению судорог.
- Также в организме могут происходить совершенно противоположные процессы. Из-за чрезмерного выведения жидкости из организма начинает сгущаться кровь, повышается риск возникновения тромбов, нарушается кровоток в органах и тканях. Если дефицит воды составит больше 20% - человек умирает.
Нарушение водно-солевого баланса организма приводит к потере веса, сухости кожи и роговицы. В случае сильного дефицита влаги подкожная жировая клетчатка начинает напоминать тесто по консистенции, происходит западание глаз, а объем циркулирующей крови уменьшается. Кроме того, черты лица становятся острыми, возникают цианоз ногтей и губ, гипофункция почек, снижается артериальное давление, пульс учащается и ослабевает, а из-за нарушения белкового обмена повышается концентрация азотистых оснований. У человека начинают
Помимо этого, нарушение баланса может возникнуть из-за равной потери воды и солей. Обычно такое происходит при острых отравлениях, когда жидкость и электролиты теряются при рвоте и диарее.
Почему происходит недостаток и избыток воды в организме?
Чаще всего такой патологический процесс происходит из-за внешней потери жидкости и ее перераспределения в организме.
Снижение уровня кальция в крови происходит:
- при заболеваниях щитовидной железы;
- при использовании препаратов радиоактивного йода;
- при псевдогипопаратиреозе.
Натрий уменьшается в результате длительно протекающих заболеваний, при которых очень плохо выделяется моча; после операции; из-за самолечения и бесконтрольного приема мочегонных препаратов.
К снижению калия приводят:
- его перемещение внутри клеток;
- алкалоз;
- терапия кортикостероидами;
- патологии печени;
- инъекции инсулина;
- альдостеронизм;
- алкоголизм;
- операция на тонком кишечнике;
- гипофункция щитовидной железы.
Симптомы нарушения баланса воды и соли в организме
Если нарушен водно-солевой баланс в организме, то возникают такие симптомы, как рвота, сильная жажда, отечность, диарея. Начинает меняться кислотно-щелочной баланс, снижается артериальное давление, появляется аритмия. Такие симптомы ни в коем случае нельзя оставлять без внимания, так как прогрессирующая патология способна привести к остановке сердца и смерти.
Дефицит кальция опасен возникновением судорог гладкой мускулатуры, особенно если происходит спазм гортани. Если этого элемента в организме, наоборот, очень много, появляется сильная жажда, боль в желудке, рвота, учащенное мочеиспускание.
При дефиците калия возникает алкалоз, хроническая почечная недостаточность, атония, кишечная непроходимость, сердца, патология головного мозга. При его повышении появляется рвота, тошнота, восходящий паралич. Такое состояние опасно тем, что очень быстро возникает фибрилляция сердечных желудочков, приводящая к остановке предсердий.
Избыточное количество магния появляется из-за дисфункции почек и злоупотребления антацидами. В этом случае возникает тошнота, доходящая до рвоты, повышается температура тела, замедляется сердечный ритм.
Как восстановить водно-солевой баланс в организме?
Самостоятельно определить у себя наличие такой патологии довольно сложно, и в случае появления подозрительных симптомов следует обратиться к врачу. Он может предложить следующие способы лечения для того, чтобы произошло восстановление водно-солевого баланса:
- медикаментозный;
- амбулаторный;
- химический;
- диета.
Медикаментозный способ лечения
Этот метод заключается в том, что больной должен принимать минеральные или витаминно-минеральные комплексы, содержащие кальций, натрий, силиций, магний, калий, т. е. такие элементы, которые в ответе за водно-солевой баланс в организме.
К таким препаратам относятся:
- «Дуовит»;
- «Витрум»;
- «Биотех Витаболик».
Курс лечения составляет месяц, затем делают перерыв в несколько недель.
Химический способ лечения
В этом случае необходимо принимать специальный раствор. В любой аптеке можно приобрести специальные пакеты, содержащие в себе различные соли. Подобные средства раньше использовали при отравлении, холере, дизентерии, которые сопровождаются поносом и рвотой, в результате чего происходит быстрое а такой солевой раствор способствует задержке воды в организме.
Перед тем как использовать такое средство, необходимо проконсультироваться с врачом, потому что оно противопоказано при:
- сахарном диабете;
- почечной недостаточности;
- инфекциях мочеполовой системы;
- заболеваниях печени.
Как восстановить водно-солевой баланс подобным способом? Для этого необходимо пропить неделю курс такого средства. Принимать соляной раствор следует через час после еды, а следующий прием осуществляют не раньше, чем через 1,5 часа. Во время лечения стоит отказаться от употребления соли.
Амбулаторный способ лечения
Очень редко, но случается такая ситуация, что больного приходится госпитализировать из-за нарушения водно-солевого баланса. В этом случае пациент принимает солевые растворы и специальные минеральные препараты под присмотром врача. Кроме этого, рекомендован строгий режим питья, а питание готовят под потребности больного. В крайних случаях назначают капельницы с
Диета
Чтобы привести в норму водно-солевой баланс, необязательно для этого принимать лекарственные препараты. В этом случае больному назначают специальную диету с расчетом количества соли. Ее следует ограничить до 7 г в сутки.
- вместо поваренной соли лучше использовать морскую, так как в ней больше содержание полезных минералов;
- если нет возможности использовать морскую соль, можно добавлять в блюда йодированную поваренную;
- не стоит солить «на глаз», а использовать для этого ложку (в чайную помещается 5 г соли, а в столовую - 7 г).
Кроме того, необходимо употреблять воду, в зависимости от массы тела. На 1 кг массы приходится 30 г воды.
Вывод
Таким образом, водно-солевой баланс можно самостоятельно привести в норму, но перед этим все равно необходимо обратиться к врачу и сдать все нужные анализы. Не следует самому себе назначать различные минеральные и витаминные комплексы или солевые пакеты, лучше придерживаться специальной диеты и полезных рекомендаций.
Загрузка...
