клинбиохметод. Лекции по клинической биохимии караганда 2003 удк 616 577 (075. 8) Рецензенты
 Скачать 0.78 Mb.
|
Механизмы регуляции воды в организме.Состав внеклеточной жидкости организма примерно соответствует составу воды в первичном океане, в котором зародилась жизнь. “Организм замечательным образом сохранил свою, происходящую из эпохи кембрия, колыбель” - писал известный исследователь водно-солевого обмена Гембл. Организм, попадая в различные условия существования, сохраняет постоянство водного обмена и распределения жидкости внутри организма благодаря постоянно действующим механизмам регуляции обмена воды. Эти механизмы носят различный характер. Некоторые из них основаны на физико-химических закономерностях, включенных в процессы жизнедеятельности; некоторые носят специфически биологический характер, не сопоставимый ни с чем, относящимся к неживой природе. Выделяют 5 сил, определяющих движение жидкости в организме между различными пространствами. 1. Первая сила - это осмотическое давление, т.е. давление растворенных в жидкости веществ. Вода является идеальным растворителем для полярных (способных к диссоциации и ионизации) веществ. Концентрация растворенных веществ может быть различной. В силу второго закона термодинамики наблюдается тенденция к устранению различий в концентрациях общающихся друг с другом через полупроницаемую перегородку веществ. Если два раствора разделены такой перегородкой, то происходит осмос - перемещение молекул растворителя из раствора с более высокой концентрацией в раствор с менее высокой концентрацией. Живой организм представляет собой, по существу, систему полупроницаемых перегородок - клеточных мембран, межтканевых мембран, гисто-гематический барьер. Эффективным осмотическим давлением называется сила пермещения воды из раствора с высокой концентрацией в раствор с низкой концентрацией. Осмотическое давление зависит от концентрациии растворенных веществ - катионов натрия, калия, кальция, магния и анионов хлора, карбоната, фосфата, сульфата. Определенная доля осмотического давления зависит от белков (при рН крови 7.36 - 7.44 они являются анионами). Эти белки - анионы не проходят через полупроницаемые мембраны, но влияют на давление, называемое онкотическим давлением. Величина осмотического давления составляет 7,9 атм (это в 8 раз превышает атмосферное давление), но не приводит к разрушению сосудов и ткани. Растворенные вещества диффундируют через сосудистые и клеточные мембраны с расходом силы осмотического давления именно за счет этой силы. Онкотическое давление, следовательно, возникает и осуществляется в каждом пространстве, между клеткой и межклеточной средой, между межклеточной средой и внутрисосудистой. 2. Вторая сила - это гидростатическое, гидродинамическое давление, возникающее в просвете сосудов, в клетке и в межклеточном пространстве и действующее на перемещение жидкостей. Внутри сосудов гидродинамическое давление вызывается силой сердечных сокращений. Эта сила встречает определенное сопротивление - эластическое сопротивление соединительного каркаса сосудистой стенки и активного сопротивления, вызванного сокращением гладких мышц периферических артериол. В межтканном пространстве, в межклеточном пространстве, существует эластическое давление, определяемое эластическими соединительными структурами. Баланс между гидростатическим, гидродинамическим и осмотическим давлением определяет перемещение жидкости из сосуда в ткань и наоборот. Так, разница на артериальном конце капилляра между гидростатическим давлением и осмотическим и превращением гидростатического давления вызывает движение жидкости в ткань. Наоборот, на венозном конце капилляра меньшая величина гидростатического давления по отношению к осмотическому приводит к тому, что жидкость движется внутрь сосуда, т.е. вену. 3. Третья сила - проницаемость стенок клеток, сосудов и других мембран - определяющая движение жидкости, связана с биохимическими процессами, целостностью структур, целостностью межклеточного вещества соединительной ткани в стенках сосудов и мембран. 4. Четвертая сила - активный биологический механизм перемещения ионов - способствует поддержанию водно-солевого баланса в организме. Так называемая ионная помпа поддерживает градиент концентрации ионов натрия и калия в клетке и вне клетки. Разница концентрации Na и K поддерживается, пока существует живая клетка. Расход энергии оправдывается сохранением работоспособности клеток, которая без калия резко падает. Элетктрический потенциал мембраны определяет ее способность к восприятию раздражений, к осуществлению специфических клеточных реакций. 5. Пятая сила - активные регуляторные механизмы - определяют степень потери организмом воды и натрия в узловых точках соприкосновения внутренней среды с внешней средой организма (почки, потовые, слюнные железы, стенки кишечника). За сутки почки пропускают около 1000 литров плазмы через свои сосуды. 180 литров первичной мочи фильтруется через клубочки почек, из которых лишь один процент превращается в окончательную (вторичную) мочу, которая покидает организм. В проксимальных канальцах шесть седьмых ультрафильтрата реабсорбируется. Остальная вода в дистальных канальцах подвергается парциальной (факультативной) реабсорбции. Активные гуморальные регуляторные механизмы приложены именно к этому отделу канальцев, в котором осуществляется “доводка” концентрации солей и объема мочи. К таким активным механизам регуляции водно-солевого обмена прежде всего относятся механизмы действия антидиуретического гормона гипофиза (вазопрессин) и надпочечникового гормона альдостерона. Основной точкой приложения антидиуретического гормона (АДФ) является стенка дистальных канальцев, где он усиливает выработку гиалуронидазы, которая способна деполимеризовать гиалуроновую кислоту и тем самым повышать проницаемость стенок канальцев. Вода вследствие повышения проницаемости стенки канльцев пассивно диффундирует в клетки в силу осмотического градиента между гиперосмотической межклеточной жидкостью организма и гипотонической, гипоосмотической мочой. АДГ регулирует реабсорбцию осмотически свободной воды. Высоко осмотическое давление возбуждает гипоталамические рецепторы, что проявляется ощущением жажды, которое связано с выходом воды из клеток и с увеличением концентрации внутриклеточной жидкости. Антидиуретический гормон является средством, противодействующим развитию жажды, поскольку он задерживает воду и тем самым способстует понижению осмотического давления в организме, в клетках ( в частности, в тех клетках, раздражение которых высоким осмотическим давлением вызывает ощущение жажды). Низкое осмотическон давление, наоборот, тормозит выработку антдиуретического гормона, следовательно, вызывает сброс избыточной воды в мочу. В некоторых условиях, несмотря на понижение осмотического давления, секреция антидиуретического гормона оказывает усиленной, в частности это происходит при чрезмерном снижении объема внеклеточной жидкости. Известно, что ряд влияний усиливает секрецию антидиуретического гормона, независимо от изменения осмотического давления. Это центральные влияния, такие как развитие ссстояни стресса, боль, вызванная, в частности, оперативным вмешательством, барбитураты, аналгетики. С другой стороны, существуют факторы, которые способны тормозить выработку антидиуретического гормона - таким влиянием, в частности, обладает алкоголь. Альдостерон - натрийзадерживающий гормон - секретируется клубочковым, наружным слоем коры надпочечников. Этот гормон регулирует постоянство электролитического состава организма. Всего лишь 2,5% натрия, профильтрованного клубочками почек, секретируется с мочой, т.е. удаляется из организма. Семь восьмых от общего количества натрия, профильтрованного в провизорную мочу, реабсорбируется в проксимальных канальцах, вновь поступает в ткани, в кровь. Таким образом, концентрация натрия в моче, прошедшей через проксимальный каналец, может составлять лишь 50% от первоначальной концентрации его в моче. В дистальном канальце производится дополнительная реабсорбция натрия, причем влияние альдостерона, усиливающего реабсорбцию натрия, может быть настолько сильным, что практически весь натрий из провизорной мочи может вновь реабсорбироваться в организм. Вопрос о механизмах регуляции секреции альдостерона представляется еще не совсем ясным, однако существуют данные о том, что возбуждение секреции альдостерона происходит под влиянием раздражения волюмрецепторов (рецепторов объема). Некоторые авторы локалилизуют эти рецепторы в крупных сосудах, подходящих к сердцу. В последние годы выяснилось, что практически роль такого рода волюмрецепторов может играть юкстагломерулярный аппарат почек, околоклубочковый аппарат почек, который имеет две группы клеток. Первая группа клеток локализуется в стенках приводящих артериол почек, в которых эти клетки выполняют роль рецепторов растяжения. При недостаточном поступлении крови к почечным клубочкам, при недостаточном растяжении стенок артериол, происходит возбуждение заложенных в стенках артериол клеток юкстагломерулярного аппарата, которые начинают усиленно вырабатывать ренин. Фермент, способный превращать ангиотензиноген - полипептид, вырабатываемый в печени, в ангиотензин - полипептид, способный стимулировать, в частности, секрецию надпочечниками альдостерона. Вторая группа клеток юкстагломерулярного аппарата локализуется в области так называемого “плотного пятна”, и тесно связана с петлей Генли, с тем участком в канальцах, в котором происходит усиленная реабсорбция натрия. Недостаточная реабсорбция натрия, т.е. недостаточное поступление натрия в клетки “плотного пятна”, также возбуждает юкстагломерулярный аппарат, увеличивает выработку в нем ренина, следовательно. далее приводит к выработке больших количеств ангиотензина, способного влиять на секрецию альдостерона. Альдостерон, в свою очередь, усиливает реабсорбцию натрия, и таким образом, восстанавливает нормальный уровень секреции ренина в клетках околоклубочкового аппарата. Сопоставляя физиологические эффекты активных регуляторных механизмов водно-солевого обмена, можно резюмировать, что антидиуретический гормон понижает осмотическое давление в тканях организма, а альдостерон - повышает его. Ведущее значение в регуляции водно-солевого обмена имеет альдостерон, регулирующий реабсорбцию натрия. Это имеет, по-видимому, определенное биологическое обоснование, поскольку жизнь зарождалась в условиях, когда важно было сохранить определенное количество натрия во внутренней среде организма, и механизмы, задерживающие натрий, должны были быть достаточно мощным, для того, чтобы создать те условия “колыбели жизни”, о которых в свое время говорил Гембл. |