Физикохимические основы водноэлектролитного баланса в организме
 Скачать 133.72 Kb.
|
|
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Самарский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО СамГМУ Минздрава России) Кафедра общей, бионеорганической и биоорганической химии Реферат на тему: «Физико-химические основы водно-электролитного баланса в организме» Выполнил: студентка группы 110 лечебного факультета Кухтина А.А. Проверил: доцент, кандидат химических наук Кривопалова М.А. Самара, 2020 СОДЕРЖАНИЕ Введение 1– Вода в организме человека_______________________________4 2 – Растворенные вещества. Электролиты___________________4 – 5 3 – Компартменты жидкостей_____________________________5 – 6 4 – Транспортные процессы_________________________________6 5 – Концентрация жидкостей в организме______________________7 6 – Нарушения водно-электролитного обмена_______________7 – 8 7 – Отеки________________________________________________9 8 – Профилактика нарушения водно-электролитного баланса____10 Заключение Список использованной литературы Приложения Введение Главным правилом физиологии является высказывание Клода Бернара о гомеостазе – «Постоянство внутренней среды – есть основа свободной жизни». Водно-электролитный обмен является совокупностью процессов всасывания, распределения, потребления и выделения воды и солей в организме животных и человека, обеспечивая поддержание водного баланса и постоянство осмотического давления, ионного состава и кислотно-щелочного состояния внутренней среды организма. Для выполнения жизненно необходимых специфических физиологических функций клеткам организмов необходимо поддерживать постоянство состава внутренней среды, в том числе стабильное обеспечение питательными веществами и постоянное выведение продуктов метаболизма. Именно, поэтому водно-солевой баланс – один из основных факторов жизнедеятельности, непосредственно отражающийся на здоровье человека. Цель моей работы: изучение особенностей физико-химических основ водно-электролитного баланса в организме, определить основные формы и функции Задачи: 1) изучить строение, принцип действия и отличительные черты водно-электролитного баланса; 2) рассмотреть классификацию водно-электролитного баланса; 3) профилактика от нарушений водно-электролитного баланса; 1 – Вода в организме человека Биомасса Земли на 3/4 состоит из воды. Суммарное содержание воды в организмах составляет примерно половину от количества воды во всех реках земного шара. В разных организмах, особенно в различных тканях, содержание воды колеблется в широких пределах: так, в биожидкостях (цитозоль, пасока деревьев, кровь, лимфа, гемолимфа) содержится от 88 до 99 % воды, тогда как в древесине растений или костной ткани животных – 20-24 %. Чем моложе организм, тем выше в нём содержание воды. Содержание воды в организме взрослого человека составляет в среднем 60 % массы тела, колеблясь от 45 % (у тучных пожилых людей) до 70 % (у молодых мужчин), что составляет примерно 40 л. Большая часть – 2/3 воды, около 27 л, находится внутри клеток. Внеклеточная вода составляет 1/3 от общей воды – 13 л, из них примерно 4,5 л приходится на внутрисосудистые жидкости (кровь – 3 л, лимфа – 1,5 л), а 8,5 л – на межклеточную жидкость*. Межклеточная жидкость – система наиболее подвижная и изменяющая свой объём при избытке или недостатке воды в теле. Эта водная система внутренней среды организма контактирует с внешней средой с помощью различных физиологических систем, обеспечивающих не только обмен метаболитами, но и регуляцию этих процессов (приложение 1). В обычных условиях взрослый человек теряет в сутки 1500 мл воды, 600 мл удаляется через кожу в виде пота, 500 мл – с мочой, 400 мл – с выдыхаемым воздухом. Основная масса воды потребляется с пищей. Так как при полном окислении белков, жиров и углеводов в количествах, обеспечивающих выделение энергии, равное 8400 кДж/сут, образуется 350 мл воды, то потребление воды должно составлять 1150 мл. 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. Все химические и физико-химические процессы, протекающие в организме, осуществляются в водной среде.(приложение 2) 2 – Растворенные вещества. Электролиты. Кроме воды, жидкости организма содержат два типа растворенных веществ – электролиты и неэлектролиты. Подробнее остановимся на электролитах. Электролитный состав жидкостей представлен в таблице.(приложение 3) Вещества, диссоциирующие в растворе и способные проводить электрический ток – это электролиты. Определенный ионный состав жидкостей необходим для поддержания многих жизненных процессов. Им в организме человека принадлежит главенствующая роль в осмотическом гомеостазе. Они диссоциируют на положительно и отрицательно заряженные ионы, и их содержание измеряется по способности соединяться друг с другом, по количеству вещества или по их весу. Катионы – ионы, создающие в растворе положительный заряд. Основным внеклеточным катионом является натрий (Na+), а основным внутриклеточным катионом – калий (K+). В клеточной мембране имеется специальные молекулярные насосы, перекачивающие натрий из клетки, а калий – в клетку. Анионы – ионы, создающие в растворе отрицательный заряд. К основным внеклеточным анионам относят хлорид (Cl–) и бикарбонат (НСО–), а основным внутриклеточным анионом – фосфат (PO43–). 3 – Компартменты жидкостей. Все жидкости организма распределяются между двумя главными жидкостными компартментами: внутриклеточным и внеклеточным. Внутриклеточная жидкость – это жидкость, находящаяся внутри клеток. У взрослых внутриклеточная жидкость составляет примерно 2/3 жидкости тела, что для мужчины со средней массой тела 70 кг составляет приблизительно 27 л. У младенцев же, наоборот, только половина жидкости находится в клетках. Внеклеточная жидкость – это жидкость, находящаяся вне клеток. Относительный объем внеклеточной жидкости уменьшается с возрастом. У новорожденного примерно половина жидкости тела находится вне клеток. К концу первого года жизни относительный объем внеклеточной жидкости уменьшается приблизительно до 1/3 общего объема жидкости, что эквивалентно примерно 15 л у взрослого мужчины со средней массой 70 кг. Внеклеточная жидкость подразделяется на несколько типов: интерстициальную, внутрисосудистую и трансцеллюлярную. Внеклеточная жидкость подразделяется на несколько типов: 1. Интерстициальная жидкость – жидкость, окружающая клетки. Лимфа является интерстициальной жидкостью. 2. Внутрисосудистая жидкость – жидкость находящаяся внутри сосудистого русла. 3. Трансцеллюлярная жидкость, содержащаяся в специализированных полостях тела. К трансцеллюлярной жидкости относится спинномозговая, перикардиальная, плевральная, синовиальная, внутриглазная, а также пищеварительные соки. Различие состава внеклеточной и внутриклеточной жидкостей обусловлено: 1. Непроницаемостью клеточной мембраны для ионов; 2. Функционированием транспортных систем и ионных каналов. 4 – Транспортные процессы. Движение воды и растворенных веществ определяется несколькими транспортными процессами: Диффузия – случайное движение частиц во всех направлениях в растворе или газе. Частицы двигаются по градиенту концентрации из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией. Энергия для диффузии обеспечивается за счет тепловых процессов. Примером диффузии является движение кислорода из легочных альвеол в кровь легочных капилляров. Активный транспорт. Простая диффузия невозможна при отсутствии благоприятного градиента потенциала или градиента концентрации. Для перемещения вещества из области с меньшей или равной концентрацией в область с равной или большей концентрацией требуется энергия. Данный процесс называется активным транспортом и, подобно облегченной диффузии, зависит от наличия переносчика. Многие важные растворимые вещества, включая натрий, калий, водород, глюкозу и аминокислоты, активно транспортируются через клеточные мембраны. Активный транспорт жизненно необходим для поддержания уникального состава как внеклеточной, так и внутриклеточной жидкостей. Фильтрация – это движение воды и растворенных в ней веществ из области с высоким гидростатическим давлением в область с низким гидростатическим давлением. Гидростатическое давление – давление, создаваемое весом жидкости. Фильтрация важна для обеспечения тока жидкости из артериального конца капилляров. Кроме того, эта сила обеспечивает фильтрацию 180 л плазмы через почки ежедневно. Осмос – движение воды через полупроницаемую мембрану из области с более низкой концентрацией растворенного вещества в область с более высокой его концентрацией. Осмос возникает при изменении концентрации растворенного вещества на одной из сторон клеточной мембраны. Растворы, имеющие одинаковое осмотическое давление, называются изотоническими. 5 – Концентрация жидкостей в организме. Изменения концентрации жидкостей в организме влияют на процесс перемещения воды между компартментами посредством осмоса. Меру способности раствора создавать осмотическое давление, действуя тем самым на движение воды, называют осмоляльностью. Осмоляльность можно так же определить, как меру концентрации жидкостей организма (соотношение растворенных веществ и воды). Изменения внеклеточной осмоляльности могут приводить к изменениям объема как внеклеточной, так и внутриклеточной жидкостей. Снижение осмоляльности внеклеточной жидкости вызывает перемещение воды из внеклеточной во внутриклеточную жидкость. Увеличение осмоляльности внеклеточной жидкости вызывает перемещение воды из внутриклеточной во внеклеточную жидкость. Вода будет продолжать движение до тех пор, пока осмоляльность двух компартментов не выровняется. Если молекулы небольшие, как, например, молекула мочевины, то они легко проникают через все мембраны и их концентрации быстро уравновешиваются в различных компартментах. Такие молекулы слабо влияют на перемещение воды. Их называют неэффективными осмотически активными веществами. Напротив, глюкоза, натрий, и маннит являются эффективными осмотически активными веществами. Они не могут быстро проходить через клеточные мембраны и поэтому воздействуют на процесс передвижения воды. Таким образом, эффективная осмолярность или тоничность зависит не только от количества растворенных веществ, но и от проницаемости мембраны для этих субстанций. 6 – Нарушения водно-электролитного обмена. Все нарушения водного обмена (дисгидрии) можно объединить в две формы: гипергидратация, характеризующаяся избыточным содержанием жидкости в организме, и гипогидратация (или обезвоживание), заключающаяся в уменьшении общего объема жидкости. Гипогидратация. Данная форма нарушения возникает вследствие либо значительного снижения поступления воды в организм, либо чрезмерной ее потери. Крайняя степень обезвоживания называется эксикозом. Изоосмолярная гипогидратация – сравнительно редкий вариант нарушения, в основе которого лежит пропорциональное уменьшение объема жидкости и электролитов, как правило, во внеклеточном секторе. Обычно это состояние возникает сразу после острой кровопотери, но существует недолго и устраняется в связи с включением компенсаторных механизмов. Гипоосмолярная гипогидратация – развивается вследствие потери жидкости, обогащенной электролитами. Некоторые состояния, возникающие при определенной патологии почек (увеличение фильтрации и снижение реабсорбции жидкости), кишечника (диарея), гипофиза (дефицит АДГ), надпочечников (снижение продукции альдестерона), сопровождаются полиурией и гипоосмолярной гипогидратацией. Гиперосмолярная гипогидратация – развивается вследствие потери организмом жидкости, обедненной электролитами. Она может возникнуть вследствие диареи, рвоты, полиурии, профузного потоотделения. К гиперосмолярному обезвоживанию может привести длительная гиперсаливация или полипноэ, так как при этом теряется жидкость с малым содержанием солей. Среди причин особо следует отметить сахарный диабет. В условиях гипоинсулинизма развивается осмотическая полиурия. Однако уровень глюкозы в крови остается высоким. Важно, что в данном случае состояние гипогидратации может возникать сразу и в клеточном, и в неклеточном секторах. Гипергидратация. Эта форма нарушения возникает вследствие либо избыточного поступления воды в организм, либо недостаточного ее выведения. В ряде случаев эти два фактора действуют одновременно. Изоосмолярную гипогидратацию – можно воспроизвести, вводя в организм избыточный объем физиологического раствора, например, хлористого натрия. Развивающаяся при этом гипергидрия носит временный характер и обычно быстро устраняется (при условии нормальной работы системы регуляции водного обмена). Гипоосмолярная гипергидратация формируется одновременно во внеклеточном и клеточном секторах, т.е. относится к остальным формам дисгидрий. Внутриклеточная гипоосмолярная гипергидратация сопровождается грубыми нарушениями ионного и кислотно-основного баланса, мембранных потенциалов клеток. При водном отравлении наблюдается тошнота, многократная рвота, судороги возможно развитие комы. Гиперосмолярная гипергидратация – может возникнуть в случае вынужденного использования морской воды в качестве питьевой. Быстрое возрастание уровня электролитов во внеклеточном пространстве приводит к острой гиперосмии, поскольку плазмолемма не пропускает избытка ионов в клетку. Однако она не может удержать воду, и часть клеточной воды перемещается в интерстициальное пространство. В результате внеклеточная гипергидратация нарастает, хотя степень гиперосмии снижается. Одновременно наблюдается обезвоживание тканей. Этот тип нарушения сопровождается развитием таких же симптомов, как и при гиперосмолярной дегидратации. 7 – Отеки. Типовым патологическим процессом, который характеризуется увеличением содержания воды во внесосудистом пространстве, являются отеки. В основе их развития лежит нарушение обмена воды между плазмой крови и периваскулярной жидкостью. Отек – широко распространенная форма нарушения обмена воды в организме. Выделяют несколько главных патогенетических факторов развития отеков. Гемодинамический отек возникает вследствие повышения давления крови в венозном отделе капилляров, то уменьшает величину реабсорбции жидкости при продолжающейся ее фильтрации. Онкотический отек развивается вследствие либо понижения онкотического давления крови, либо повышения его в межклеточной жидкости. Гипоонкия крови чаще всего бывает обусловлена снижением уровня белка и главным образом альбуминов. Гипопротеинемия может возникнуть в результате недостаточного поступления белка в организм, нарушения синтеза альбуминов, чрезмерной потери белков плазмы крови с мочой при некоторых заболеваниях почек; Также выделяют отеки осмотического происхождения. Отек может возникать и вследствие понижения осмотического давления крови или повышения его в межклеточной жидкости. Принципиально гипоосмия крови может возникать, но быстро формирующиеся при этом тяжелые расстройства гомеостаза «не оставляют» времени для развития его выраженной формы. Гиперосмия тканей, как и гиперонкия их, чаще носит ограниченный характер. Она может возникать вследствие нарушения вымывания электролитов и метаболитов из тканей при нарушении микроциркуляции, снижения активного транспорта ионов через клеточные мембраны при тканевой гипоксии, массивной «утечки» ионов из клеток при их альтерации, увеличения степени диссоциации солей при ацидозе. Мембранногенный отек формируется вследствие значительного возрастания проницаемости сосудистой стенки. Отеки развиваются вследствие действия факторов: 1. Снижение концентрации альбуминов в плазме крови. 2. Повышение уровня АДГ, альдостерона вызывающее задержку воды, натрия. 3. Увеличение проницаемости капилляров. 4. Повышение капиллярного гидростатического давления крови. 5. Избыток или перераспределение натрия в организме. 6. Нарушение циркуляции крови (например сердечная недостаточность). 8 – Профилактика нарушения водно-электролитного баланса. Профилактика нарушения водно-электролитного баланса заключается в поддержании нормального водно-солевого баланса. Поддержание нормального водно-электролитного баланса (ВЭБ) организма является одной из важных задач при развитии критического состояния любого генеза. У каждого больного с нарушениями жизненно важных функций необходимо определять концентрации электролитов, исследовать водный баланс и другие показатели, которые характеризуют состояние ВЭБ. Солевой обмен может нарушаться не только при тяжелых патологиях (ожоги 3-4 степени, язвенная болезнь желудка, язвенные колиты, острая кровопотеря, пищевые интоксикации, инфекционные заболевания ЖКТ, психические расстройства, сопровождающиеся нарушением питания – булемия, анорексия и др.), но и при чрезмерном потоотделении, сопровождающимся перегреванием, систематическом бесконтрольном употреблении мочегонных препаратов, продолжительной бессолевой диете. В профилактических целях стоит следить за состоянием здоровья, контролировать течение имеющихся заболеваний, способных спровоцировать солевой дисбаланс, не назначать себе самостоятельно лекарств, влияющих на транзит жидкости, восполнять необходимую суточную норму жидкости при условиях, близких к обезвоживанию, правильно и сбалансированно питаться. Профилактика нарушения водно-электролитного баланса также заключается и в правильном рационе – употребление овсяной каши, бананов, куриной грудки, моркови, орехов, кураги, инжира, виноградного и апельсинового сока не только полезно само по себе, но и способствует поддержанию правильного баланса солей и микроэлементов. Заключение Водно-электролитный баланс — разница между поступлением и выделением вода и электролитов в организме человека. В обычных условиях у детей имеет место положительный баланс, который с возрастом уменьшается. Любое резкое изменение баланса рассматривается как отклонение от нормы. Постоянство физико-химических условий жидкостей внутренней среды организма, является определяющим фактором эффективной деятельности всех органов и систем организма человека. Живой организм – это водный раствор, заключенный в оболочку – поверхность тела. Объем организма, и концентрация растворенных веществ должны сохраняться постоянными в довольно узких пределах, так как для оптимального функционирования организма требуется совершенно определенный и относительно неизменный состав жидкостей тела. Значительные отклонения от нормального состава обычно несовместимы с жизнью. Перед живым организмом стоит задача поддержать надлежащие концентрации растворенных веществ в жидкостях тела, несмотря на то, что они почти всегда отличаются от соответствующих концентраций во внешней среде. Разница концентраций стремится выровняться, нарушая требуемое постоянство внутренней среды – в этом важнейшая роль поддержания водно-электролитного обмена. Список использованной литературы 1) А.Я. Цыганенко, В.И. Жуков, В.В. Мясоедов, И.В. Завгородний. Клиническая биохимия (Учебное пособие для студентов медицинских вузов). – М.: Триада-Х, 2002. – 504 с. 2) Хейтц У., Горн М. Водно-электролитный и кислотно-основный баланс: краткое руководство // Единое окно доступа к информационным ресурсам [Сайт]. – URL: http://window.edu.ru/catalog/pdf2txt/307/65307/36604. html 3) Кнорре, Д.Г. Биологическая химия: Учеб. для хим., биол. и мед. спец. вузов/Д.Г. Кнорре, С.Д. Мызина. – 3-е изд., испр. – М.: Высшая школа, 2002. – 479 с. 4) Водно-электролитный баланс, кислотно-щелочное состояние организма // Мир знаний [Сайт]. – URL: http://mirznanii.com/a/148375/vodno-elektrolitnyy-balans-kislotno-shchelochnoe-sostoyanie-organizma. html 5) Профилактика нарушения водно-электролитного баланса // Я живу! Здорово! [Сайт]. – URL: https://ilive.com.ua/health/narushenie-vodno-elektrolitnogo-balansa_109487i15952. html 6) Водно-электролитный баланс, кислотно-щелочное состояние организма // Мир знаний [Сайт]. – URL: http://mirznanii.com/a/148375/vodno-elektrolitnyy-balans-kislotno-shchelochnoe-sostoyanie-organizma. html 7) Филиппович Ю. Б. Основы биохимии: Учеб. для хим. и биол. спец. пед. ун-тов и ин-тов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М: Агар, 1999. – 512 с: ил. Приложение 1  Схема водно-электролитного баланса в организма человека Приложение 2  Схема распределения воды в организме Приложение 3 Электролитный состав сред человеческого организма  |