Клиническая химия в диагностике и лечении. Обмен натрия и воды обмен калия лечение диуретиками гомеостаз ионов водорода
 Скачать 3.99 Mb.
|
|
Единицы измерения осмотического давления: осмолярность и осмоляльность Концентрации молекул можно выразить либо как молярность, т. е. число молей (или ммолей) на 1 л раствора, либо как моляльность, т. е. число молей (или ммолей) на 1 кг растворителя. Эти величины очень близки, если молекулы растворены в чистой воде при тех концентрациях, которые встречаются в биологических жидкостях. Плазма крови, однако, представляет собой сложный раствор. Он содержит также большие молекулы, такие как белки, и общий объем раствора (вода плюс белок) превышает объем растворителя (только вода). Небольшие молекулы растворены только в воде, и при концентрации белка 70 г/л объем воды примерно на 6% меньше общего объема раствора (иными словами, моляльность будет на 6% больше молярностн). Как правило, при измерениях содержания отдельных ионов, таких как натрий, их концентрацию выражают как молярность (ммоль/л). Осмотическое давление также можно выразить либо как осмолярность, т. е. число молей на 1 л раствора, либо как осмоляльиость, т. е. число ммолей на 1 кг растворителя. Термин миллиосмоль (мосмоль) применяли для выражения осмолярности и осмоляльности; в настоящее время его использование не рекомендуют. Результаты, получаемые наиболее распространенным криоскопическнм (основанным на измерении точки замерзания) методом измерения осмотического давления плазмы крови, указывают на ее осмоляльность. Но результаты расчета осмотического давления с учетом вкладов растворенных ионов и молекул выражают как осмолярность. Осмометр, таким образом, измеряет осмотическую концентрацию во внеклеточной воде. Именно эта осмоляльная, но не осмолярная концентрация оказывает действие по обе стороны стенок клеток, а также влияет на функционирование гомеостатических механизмов. В норме, хотя измеряемая осмоляльность должна была бы превышать рассчитанную осмолярность (из-за наличия белка в плазме крови), между этими двумя цифрами разница очень небольшая. Это происходит потому, что неполная диссоциация, например, NaCl на Na+ и Сl- уменьшает осмотический эффект почти в той же мере, в какой объем, занимаемый белком, повышает его. При этом рассчитанная осмолярность весьма близка к истинной. Это положение может быть неверным при выраженной гнперлипемии или гиперпротеинемии, когда объем, занимаемый белками или липидами, значительно превышает 6% от измеряемого объема плазмы крови. В этих случаях отдают предпочтение определениям осмоляльности. Молярная концентрация натрия, измеренная методом пламенной фотометрии, может при таких условиях оказаться значительно ниже истинной концентрации в водной фазе плазмы крови. Такие трудности обычно не возникают, если измеряют моляльттуго концентрацию натрия при помощи соответствующих ионселективных электродов. Поскольку моча в норме не содержит ни белков, ни липидов, прямое сопоставление показателей мочи ir крови можно осуществить только путем измерения осмоляльности обеих биологических жидкостей. Расчет осмолярности мочи но представляется целесообразным из-за значительной вариации концентраций различных растворимых веществ, которые обычно не определяют; во всех случаях следует измерять осмоляльность. РЕГУЛЯЦИЯ ОБМЕНА НАТРИЯ И ВОДЫ Ниже мы представляем упрощенное изложение сложных вопросов. Регуляция обмена натрия Если в организме человека потребление патрия находится под контролем специального механизма, то он представляется менее важным, чем механизм жажды, регулирующий потребление воды. Выведение натрия из организма контролируется главным образом минер алокортикоидным гормоном альдостероном. Альдостерон Альдостерон секретируется клетками клубочковой зоны коры надпочечников. Он воздействует на процессы обмена ионов натрийкалий и натрийводород через все клеточные мембраны. Помимо клеток почечных канальцев, альдостерон воздействует также на выведение натрия с фекалиями и распределение электролитов в организме. В дистальных отделах нефрона он усиливает реабсорбцию натрия из содержимого канальцев в обмен на ионы калия или водорода. В конечном счете результатом этих процессов является задержка в организме натрия (преобладающая над задержкой воды) и выведение ионов калия и водорода. Концентрация натрия в моче низка, если в кровотоке много альдостерона. В регуляции по принципу обратной связи секреции альдостерона участвуют многие факторы. Среди них величины локальных концентраций электролитов в надпочечниках и в почках, очевидно, менее важны с точки зрения клиники или физиологии, чем воздействия системы ренинангиотензин на надпочечники. Система ренинангиотензин Ренин представляет собой протеолитический фермент, секретируемьш группой клеток, расположенных в непосредственной близости от почечных клубочков (и называемых поэтому юкстагломерулярным аппаратом). В кровяном русле ренин действует на субстрат (а2глобулин), образуя ангиотензин I. Этот декапептид расщепляется далее при участии иешидазы, локализованной преимущественно в легких, до ангиотензина II. Этот пептидный гормон в организме оказывает два главных эффекта: 1) воздействует непосредственно на стенки кровеносных сосудов, вызывая сужение их просвета и способствуя, очевидно, таким образом поддержанию постоянства уровня давления крови; 2) стимулирует секрецию альдостерона клетками клубочковой зоны коры надпочечников. Наиболее важным фактором, усиливающим образование ренина. представляется уменьшение почечного кровотока (по-видимому. изменения среднего уровня давления крови в афферентных артериолах почек и являются непосредственным стимулом). Сниженный почечный кровоток часто обусловлен общими нарушениями давления крови в организме. Устранению этих нарушений способствуют оба эффекта ангиотензина II: 1) сужение просвета кровеносных сосудов может привести к повышению давления крови раньше, чем объем циркулирующей крови мог бы быть восполнен; 2) альдостерон способствует задержке натрия в организме, что обычно сопровождается задержкой воды и восполнением объема циркулирующей крови. На основании данных о регуляции секреции альдостерона и его действии мы можем сделать следующее упрощенное заключение. Альдостерон вызывает задержку натрия. Секрецию альдостерона стимулирует ренин, для образования которого важен объем циркулирующей крови. Следовательно, объем циркулирующей крови регулирует общую задержку натрия. Натрийуретический гормон. Имеются некоторые указания на то, что и третий фактор (вероятно, гормональной природы) может участвовать в регуляции экскреции натрия при определенных условиях. Считают, что этот фактор секретируется в ответ на увеличение объема плазмы крови и тормозит реабсорбцию натрия в проксимальных отделах канальцев. Предполагают, что его секреция в условиях образования отеков прекращается. В последующем изложении мы будем исходить из положения о решающем значении ренинальдостеронового механизма в регуляции процессов выведения натрия из организма. Регуляция обмена воды Как потребление, так и выведение воды из организма контролируются системой, к числу компонентов которой относится градиент осмотического давления на мембранах клеток гипоталамических центров. Эти анатомически взаимосвязанные центры регулируют жажду и секрецию пептидного антидиуретического гормона (АДГ : аргининвазопрессин). В стимуляции функционирования обоих центров участвуют осмотический градиент, способствующий перемещению воды из клеток (при относительно высокой осмоляльности вне клеток). Нормализация повышенной внеклеточной осмоляльности постепенно достигается и увеличением потребления воды, регулируемого жаждой, и увеличением потребления воды (по сравнению с реабсорбцией растворимых веществ), когда АДГ действует на собирательные протоки почек. Быстрое увеличение внеклеточной осмоляльности лишь на 2% приводит к усилению секреции АДГ в 4 раза, тогда как уменьшение осмоляльности на 2% сопровождается полным прекращением секреции АДГ. При этом концентрация натрия изменяется на 3 ммоль/л. Более медленные изменения могут почти не оказать влияния на указанные процеессы, если осмотический градиент сведен к минимуму в результате перераспределения растворимых веществ. Резкое уменьшение объема циркулирующей крови в некоторых случаях стимулирует секрецию АДГ и жажду, несмотря на гипоосмоляльность плазмы крови. Такие процессы не являются адекватными уровню осмолярности. В этих случаях значительная доля задерживаемой в организме воды поступает в клетки в соответствии с осмотическим градиентом и, таким образом, оказывается относительно неэффективной для коррекции гиповолемии. В норме осмоляльность плазмы крови в значительной мере зависит от концентрации в ней натрия. Как уже отмечалось выше, объем циркулирующей крови регулирует задержку натрия в организме, а концентрация натрия регулирует содержание воды в организме. (Необходимо подчеркнуть, что такое заключение будет ошибочным при уремии, гипергликемии или после внутривенных вливаний таких веществ как маннит.) В некоторых случаях действию АДГ противостоят другие факторы, например, при осмотическом диурезе, обусловленном глюкозой, мочевиной, аминокислотами или маннитом, моча, хотя и пе гипоосмоляльная, содержит больше воды, чем натрия. Возможно истощение резервов воды у больных даже при адекватной секреции АДГ (и высокой осмоляльности мочи) в условиях парентерального питания или при повреждении тканей, когда имеет место усиленный распад белка и образование избытка мочевины из освобождаемых при этом аминокислот. Как и в примерах с натрием и альдостероном, такие не связанные с действием АДГ явления обычно считаются относительно второстепенными. Взаимосвязь между гомеостазом натрия и воды Натрий благодаря своему осмотическому эффекту регулирует секрецию АДГ, а вода благодаря воздействию на почечный кровоток регулирует секрецию альдостерона. Но АДГ регулирует выведение воды, а альдостерон — выведение натрия из организма. Между процессами гомеостаза (поддержания постоянства концентрации) натрия и воды имеется взаимосвязь, что и показано на упрощенной схеме (рис. 9). На этом рисунке не отмечена жажда как регуляторный механизм, но следует помнить, что увеличение осмоляльности не только уменьшает выведение воды из организма, но также усиливает жажду, вследствие 'юго увеличивается поступление воды в организм. Диагональ, разделяющая прямоугольник на рис. 9 на два треугольника (А и Б), указывает, что изменения гидратации могут непосредственно менять концентрации натрия. При объяснении сути явлений, происходящих при патологических состоянпях, мы будем неоднократно возвращаться к этой схеме. Читателю следует помнить, что данная схема является упрощенной. Она по отражает воздействия перемещений жидкости через стенки клеток на внеклеточные концентрации и объем, не касается изменений содержания других осмотически активных растворимых веществ, помимо натрия, а также не описывает перераспределение растворимых веществ при хронических нарушениях внеклеточной осмоляльности.  Рис. 9. Упрощенный цикл гомеостаза натрия и воды. (При уремии, гипергликемии и после внутривенных вливаний гиперосмоляльных растворов таких веществ, как маннит или аминокислоты, значительные изменения осмоляльности могут быть обусловлены не натрием, а другими факторами.) ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ БАЛАНСА НАТРИЯ И ВОДЫ Измерить поступление в организм воды и натрия при обследованиях больных, получающих жидкую пищу (внутрь или внутривенно), не составляет труда. Однако при потреблении твердой пищи сделать это не так просто (но в этих случаях точные измерения обычно не требуются). Выведение веществ из организма через почки также легко поддается измерению. Эта задача затрудняется при необходимости исследовать выведение с фекалиями, потом и выдыхаемым воздухом (незаметные потери). Получение такой информации может быть важным при нарушениях гомеостаза, когда потери через экстраренальные пути yвеличены, а также у больных, находящихся в бессознательном состоянии, или у детей. У этих лиц необходимо обеспечить адекватный уровень гидратации и затем поддерживать их в состоянии равновесия. Задача врача трудна. Он должен поддерживать нормальный гомеостаз без помощи чувствительных и взаимосвязанных гомеостатических механизмов организма. Оценка состояния гидратации Оценку состояния гидратации организма больного производят на основании клинических наблюдений и результатов лабораторных исследований, указывающих на концентрирование или разведение крови. Необходимо подчеркнуть, что оба указанных метода оценки гидратации приблизительные и могут развиться весьма тяжелые нарушения обмена воды прежде, чем они будут обнаружены клиническими или лабораторными методами. При потерях внеклеточной жидкости (не обусловленных кровотечениями) в содержимом кровеносных сосудов отмечают уменьшение воды, а также электролитов при одновременном повышении концентраций больших молекул и клеточных элементов, о чем свидетельствует увеличение содержания всех белковых фракций нлазмы крови, гемоглобина и показателей гематокрита (концентрирование крови). При повышении же уровня гидратации все эти показатели резко уменьшаются (разведение крови). На результаты этих исследований безусловно влияют предсуществовавшие отклонения от нормы содержания белков или эритроцитов. Хотя динамика изменений всегда более информативна, чем результаты однократного исследования, необходимо помнить, что содержание как белков, так и гемоглобина может изменяться, например, после переливания крови, а также в результате первичного заболевания. Проблема оценки состояния гидратации может оказаться трудной, но обычно разрешимой, если учесть данные анамнеза, результаты клинических наблюдений и лабораторных исследований. В некоторых случаях целесообразно определение концентрации натрия в моче. Оценка состояния баланса жидкостей При оценке ежесуточных изменений баланса жидкостей в организме наиболее важное значение принадлежит результатам измерений потребления и выведения. «Неощущаемые потери» обычно считают равными приблизительно 900 мл за сутки. Эту величину следует сопоставить с «неощущаемым» образованием в процессах обмена вещества примерно 500 мл воды за сутки. Поэтому общие «неощущаемые потери», составляя разность между этими двумя величинами, равны примерно 400 мл за сутки. Этот основной объем жидкости в дополнение к объему, равному измеренным потерям (моча, рвотные массы и другие), выведенным из организма в течение предшествующих 24 ч, необходимо вводить ежесуточно пациентам, организм которых гидратирован в пределах нормы, но не способен поддерживать свой баланс. Если же предполагается что уровень гидратации отличается от нормального, необходимо отрегулировать поступление жидкости в организм таким образом, чтобы вернуть уровень гидратации к норме. Во всех случаях при расчете необходимого суточного объема жидкости следует учитывать объем жидкости, выведенный из организма за предшествующие 24 ч. Такой расчет правомерен, если состояние гидратации организма пациента на протяжении всего периода обследования было нормальным. Необходимо помнить, что при лихорадке больной может терять с потом 1 л или даже больше жидкости. При учащенном дыхании или при использовании респиратора потери воды с выдыхаемым воздухом могут быть значительными. В таких случаях неощущаемые потери жидкости могут превосходить 400 мл за сутки. При многих тяжелых заболеваниях пациенты страдают недержанием мочи, что затрудняет или делает невозможным измерение объема выводимой мочи. Ежедневное взвешивание позволяет оценить изменения содержания жидкости в организме (масса 1 л соды составляет 1 кг). За короткий промежуток времени изменения массы нерастворимых компонентов организма будут небольшими и можно считать, что изменения общей массы тела будут определяться изменениями баланса жидкостей. К сожалению, при очень тяжелых заболеваниях пациенты не могут сидеть в тарированных креслах. Некоторые больницы располагают тарированными кроватями, на которых взвешивают больных вместе с постельным бельем, массу которого учитывают. При тяжелых заболеваниях оценка баланса жидкостей может быть сопряжена с большими трудностями. Следует стремиться к тому, чтобы как можно более точно измерить потребление и выведение жидкости из организма. В большинстве случаев тщательный учет этих величин более важен, чем результаты часто повторяемых определений содержания электролитов в плазме крови. Небрежный учет объемов потребляемых и выводимых жидкостей не только бесполезен, но и может приводить к опасным недоразумениям. Оценка состояния натрия в организме Важное значение натрия определяется осмотическим эффектом его концентрации. Следует систематически наблюдать за содержанием натрия в плазме крови, принимая соответствующие меры для корректировки объема, с тем чтобы поддерживать нормальное распределение жидкости между клетками и внеклеточной средой. Нужно учитывать наличие и других осмотически активных растворимых веществ. Измерения общего содержания натрия в организме не представляются необходимыми. КЛИНИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ НАРУШЕНИЙ ОБМЕНА ВОДЫ И НАТРИЯ Эти нарушения связаны с изменениями внеклеточной осмоляльности и, следовательно, гидратации клеток (натрий), а также объема циркулирующей крови (вода). Клинические проявления нарушений концентрации натрия Определение концентрации натрия является не вполне адекватной заменой измерения осмоляльности. Важное значение в организме имеет осмотический градиент натрия, но не содержание последнего. Следует помнить о том, что эти показатели не всегда взаимосвязаны непосредственно. Если происходит изменение концентрации натрия, но не других внеклеточных растворимых веществ, то непосредственные клинические проявления зависят преимущественно от разницы величин осмотического давления по обе стороны клеточной мембраны. При постепенных изменениях концентраций, когда имеется достаточно времени для перераспределения таких способных к диффузии растворимых веществ как мочевина и, следовательно, для уравнивания величин осмоляльности без значительных перемещений воды, клинические проявления могут быть незначительными. |