Внеклеточные жидкости организма

Внеклеточные жидкости организма

Общее количество жидкости на 1 кг массы тела у детей больше, чем у взрослых, однако водный обмен у детей протекает более интенсивно. Так, у взрослых вся вода в организме обновляется примерно каждый месяц, а внеклеточное водное пространство – каждую неделю. У грудного же ребенка время пребывания молекулы воды в организме составляет всего 3–5 дней.

В отличие от взрослых, у детей раннего возраста отмечается большая проницаемость клеточных мембран, а фиксация жидкости в клетке и межклеточных структурах более слабая.

Величину пространств, занимаемых жидкостью, можно определить с помощью специальных методов с применением таких веществ, которые распределяются равномерно или во всех жидкостях организма, или только во внеклеточной жидкости (хлоридное пространство), или только в плазме крови. Либо можно определить лабильную, не связанную с кислыми мукополисахаридами воду (инулиновое пространство).

У ребенка объемы хлоридного и инулинового пространств почти одинаковы: 41,2 и 40 % от массы тела. У взрослого они соответственно равны 26,4 и 16 %. Это свидетельствует о большей скорости протекания водного обмена у детей.

С помощью изотопов можно определить общее содержание натрия, калия и хлора в организме.

Классификация жидкостей

Хотя жидкости в организме представляют собой единое целое, химический состав их различен.

Принято различать внеклеточную и внутриклеточную жидкости, которые разделены мембранами клеток. При зваболеваниях может появляться третье водное пространство – в полостях тела: брюшной, плевральной и т. д.

Внеклеточная или экстрацеллюлярная жидкость

Объем внеклеточной жидкости составляет 20–25 % от массы тела. Состоит из:

· жидкой части или плазмы крови (5 % от массы тела), которая образует транспортирующую систему, питающую клетки и уносящую продукты обмена веществ;

· тканевой или интерстициальной жидкости (15 % от массы тела);

· трансцеллюлярной жидкости (1–3 % от массы тела), которая, в свою очередь, состоит из секретов желудочно-кишечного тракта и спинномозговой, внутриглазной, плевральной, перитонеальной, синовиальной жидкостей. Объем трансцеллюлярной жидкости значительно увеличивается при воспалительных заболеваниях кишечника (диарее, кишечной непроходимости, плеврите и др.).

Благодаря сходному химическому составу плазма и интерстициальная жидкость составляют функциональное единство.

Внеклеточная жидкость также подразделяется на:

· мобильную, свободную часть плазмы, располагающуюся между клетками и капиллярами;

· менее мобильную, находящуюся в соединительной ткани.

Внеклеточная жидкость связана с внешней средой через желудочно-кишечный тракт, легкие, кожу и почки.

Жизненно важной функцией внеклеточной жидкости является поддержание нормального количества плазмы крови и тем самым обеспечение кровообращения.

При недостатке воды в организме вода из тканей направляется в плазму крови, при избытке наоборот.

Накопление или потеря электролитов также отражаются на ионном соотношении как плазмы, так и всей внеклеточной жидкости.

Внеклеточная жидкость является внутренней средой, в которой живут клетки. Следовательно, она должна обеспечивать оптимальные условия для их жизнедеятельности.

Уменьшение с возрастом внеклеточной жидкости в основном обусловлено увеличением роста клеток и уменьшением скорости роста коллагена по отношению к мышечной ткани.

Внутриклеточная или интрацеллюлярная жидкость

Объем внутриклеточной жидкости составляет в среднем около 40 % от массы тела. Она представляет собой сумму жидкостей в клетках, имеющих разные локализацию, функцию, состав.

Водный баланс складывается из трёх процессов:
• поступления воды в организм с пищей и питьём,
• образования воды при обмене веществ (так называемая эндогенная вода).
• выделения воды из организма.

Изменения или нарушения водного обмена обозначаются как положительный (накопление в организме избытка воды) или отрицательный (дефицит в организме воды) баланс.

Суточный баланс воды в организме взрослого человека

Регуляция обмена воды

Система регуляции обмена воды имеет сложную структуру. Адаптивная цель этой системы — поддержание оптимального объёма жидкости в организме. При воздействии патогенных факторов и/или отклонении содержания жидкости и солей в организме эта система устраняет сдвиги или способствует уменьшению их степени. Функция системы регуляции водного обмена тесно связана с системами контроля солевого обмена и осмотического давления.

Система регуляции обмена воды в организме включает центральное, афферентное и эфферентное звенья.
• Центральное звено системы контроля обмена воды — центр жажды (водорегулирующий). Его нейроны находятся в основном в переднем отделе гипоталамуса. Этот центр связан с областями коры большого мозга, участвующими в формировании чувства жажды или водного комфорта.
• Афферентное звено системы включает чувствительные нервные окончания и нервные волокна от различных органов и тканей организма (слизистой оболочки полости рта, сосудистого русла, желудка и кишечника, тканей), дистантные рецепторы (главным образом зрительные и слуховые).

Система регуляции водного обмена организма. ВНС — вегетативная нервная система; ПНФ — предсердныи натрийуретический фактор (атриопептин); рецепторы — чувствительные нервные окончания.

Афферентная импульсация от рецепторов различного типа (хемо-, осмо-. баро-, терморецепторов, возможно, и некоторых других) поступает к нейронам гипоталамуса. Наиболее важное значение при этом имеют:
— увеличение осмоляльности плазмы крови более 280±3 мосм/кг Н20 (нормальный диапазон 270-290 мосм/кг);
— гипогидратация клеток;
— увеличение уровня ангиотензина II.

Регуляторные стимулы от нейронов центра жажды (нервные и гуморальные) адресуются эффекторным структурам.

• Эфферентное звено системы регуляции водного обмена включает почки, потовые железы, кишечник, лёгкие. Эти органы в большей (почки) или в меньшей (например, лёгкие) мере обеспечивают устранение отклонений содержания воды, а также солей в организме. Важными регуляторами главного механизма изменения объёма воды в организме — экскреторной функции почек — являются антидиуретический гормон (АДГ), система «ренин—ангиотензин—альдостерон», предсердныи натрийуретический фактор (атриопептин), катехоламины, Пг, минералокортикоиды.

При воздействии патогенных факторов и/или отклонении содержания жидкости в организме система регуляции водного обмена, как правило, устраняет эти отклонения или обеспечивает уменьшение их степени. Если же эффективность этой системы недостаточна, развиваются различные варианты нарушений водного обмена.

Антидиуретический гормон (АДГ). Вазопрессин

Каждый день почки фильтруют неодинаковое количество шлаков и воды. Они реагируют на изменения потребностей организма. Например, при повышенной температуре организм с потом теряет больше воды. Это может привести к обезвоживанию. Чтобы компенсировать процесс потоотделения, почки реабсорбируют из канальцевой жидкости больше воды, чем обычно. В результате мочи выделяется меньше, и она становится более концентрированной и Стандартной диагностической процедурой является удаление воды из мочи и анализ осадка.

Каким образом обеспечивается контроль? Это сложное взаимодействие нервов и гормонов, которые ежеминутно реагируют на перемены в организме.

Представьте, что вы активно двигаетесь в жаркий день. Вы начинаете потеть, уровень воды в организме и, следовательно, в крови падает. По мере того, как кровь циркулирует через мозг, она активирует специальные сенсоры (осморецепторы) в гипоталамусе, расположенном на стволе головного мозга.

Осморецепторы посылают по нервам сообщения в гипофиз — орган размером с горошину у основания мозга. Эти сообщения стимулируют гипофиз к высвобождению АДГ (антидиуретического гормона, вазопрессина). Он поступает в кровь и переносится к почкам.

В почках АДГ воздействует на внутреннюю выстилку дистальных извитых канальцев и собирательных трубок. Его воздействие повышает проницаемость поверхности.

Под влиянием АДГ большее количество воды переходит из жидкости, находящейся в канальцах и трубочках, обратно в кровь расположенных вокруг них капилляров. Моча становится более концентрированной, а кровь более жидкой за счёт дополнительной воды. Конечным результатом является меньшее количество мочи и сохранение воды в организме.

Противоположные процессы наблюдаются, если в течение короткого промежутка времени выпить большое количество жидкости. Количество воды в крови моментально увеличивается. Осморецепторы мозга не раздражаются, они перестают посылать в гипофиз сигналы о необходимости высвободить АДГ. Соответственно, содержание АДГ, переносимого кровью к почкам, снижается. Внутренняя выстилка канальцев и трубочек начинает пропускать через себя меньше воды. В моче остаётся больше жидкости. Результатом является более обильная и менее концентрированная моча.

Осморецепторы (от осмос и рецепторы), концевые образования чувствительных нервов, реагирующие на изменение концентрации осмотически активных веществ, т. е. осмотического давления (ОД), в окружающей их жидкости. О. имеются в различных органах и тканях животных (печень, поджелудочная железа и др.). Импульсы от О. поступают в отделы центральной нервной системы, участвующие в регуляции водно-солевого обмена организма (см. также Осморегуляция). Функция осморецепции присуща нервным клеткам т. н. супраоптических ядер гипоталамуса, которые воспринимают даже небольшие колебания ОД плазмы крови (1—2%) и при повышении ОД вырабатывают гормон вазопрессин, накапливающийся в гипофизе. Выделяясь в кровь, этот гормон, обладающий антидиуретическим действием, изменяет проницаемость стенки почечных канальцев, что приводит к уменьшению объёма выделяемой мочи.

Осморегуляция (от осмос и лат. regulo — направляю), совокупность физико-химических и физиологических процессов, обеспечивающих относительное постоянство осмотического давления (ОД) жидкостей внутренней среды (межклеточных жидкостей, лимфы, крови) у гомойосмотических животных. Механизмы О. обнаруживаются у организмов, обитающих в средах с различной концентрацией осмотически активных веществ, главным образом солей, и при разном уровне потребления как этих веществ, так и воды. О. присуща всем пресноводным и наземным животным; среди морских организмов О. обладают все позвоночные (кроме миксин), некоторые ракообразные. В основе физиологических механизмов О. лежит соответствующий рефлекс: изменение ОД крови или межклеточной жидкости воспринимается осморецепторами; возникающие в них импульсы передаются в нервные центры, которые регулируют потребление воды и солей и их выделение осморегулирующими органами — нефридиями, почками, солевыми железами и др. Механизм О. может быть гиперосмотическим, когда ОД внутренней среды больше, чем в жидкости внешней среды, и гипоосмотическим, когда внутреннее ОД меньше внешнего. В первом случае избыток воды выделяется животным главным образом через почки (растением — преимущественно через устьица); во втором — пассивную потерю воды через покровы тела организм восполняет, потребляя богатую солями воду и выделяя избыток солей в основном через солевые железы. Все пресноводные животные и морские хрящевые рыбы характеризуются гиперосмотических регуляцией. У акул и скатов это обусловлено высокой концентрацией в крови мочевины. В тело этих животных через проницаемые для воды участки покровов по осмотическому градиенту поступает вода. Избыток её у всех животных выделяется почками или их аналогами (сократительные вакуоли простейших, нефридии), а соли всасываются из пресной воды клетками жаберного аппарата или кожи (у земноводных). Гипоосмотическая регуляция характерна для морских костистых рыб, морских пресмыкающихся и некоторых других. Эти животные теряют воду через покровы и с мочой. Для компенсации потерь они пьют морскую воду, опресняемую клетками солевых желёз и др. органами, выделяющими концентрированные растворы солей. У млекопитающих основной орган О. — почки, способные выделять гипотоническую мочу при избытке воды и осмотически концентрированную — при её дефиците. Проходные рыбы (например, лососи) и некоторые ракообразные обладают обоими механизмами О. и могут жить как в пресной, так и в морской воде.

Важнейшими барорецепторными зонами (рецепторов растяжения, воспринимающих АД) являются области дуги аорты и каротидного синуса ( рис. 18-27 ). Если сосудистую стенку растягивать под действием постоянного давления, то импульсация в барорецепторах будет непрерывной, причем кривая зависимости частоты этой импульсации от давления имеет почти S-образный характер. Импульсы от них по синокаротидному нерву ( нерву Геринга , ветви языкоглоточного нерва ) поступают в продолговатый мозг . Барорецепторы реагируют на колебания артериального давления во время сердечного цикла ритмичными залпами разрядов, частота которых изменяется тем больше, чем выше амплитуда и скорость нарастания волны давления. Поэтому барорецепторы передают информацию не только о среднем артериальном давлении , но также об амплитуде колебаний давления и крутизне его нарастания , а следовательно, и о ритме сердца .

Читайте также:  Сколько соли для ванны

Афферентные импульсы от барорецепторов поступают к кардиоингибиторному центру и сосудодвигательному центру , расположенным в продолговатом мозге , а также в другие отделы ЦНС .

От рецепторов растяжения , расположенных в артериях и венах большого и малого крута кровообращения ( барорецепторов и волюморецепторов ), в ствол мозга постоянно поступает информация об артериальном и венозном давлении. На основании этой информации изменяется симпатический тонус, благодаря чему поддерживаются АД и кровоток в жизненно важных органах ( рис. 70.3 ).

При повышении АД увеличивается импульсация от барорецепторов каротидного синуса и дуги аорты. Эта импульсация поступает в ядро одиночного пути продолговатого мозга , а затем — в стволовые симпатические центры , оказывая на них тормозное влияние ( рис. 70.3 ). Благодаря этому так называемому барорефлексу повышение АД по механизму отрицательной обратной связи приводит к снижению симпатического тонуса. В этом торможении участвует стволовой норадренергический путь , связанный с ядром одиночного пути . Нейроны этого пути возбуждаются центральными альфа2-адреностимуляторами , и именно на них действуют некоторые гипотензивные средства (например, клонидин ), усиливающие барорефлекторную депрессорную реакцию. Когда же АД падает, снижение импульсации от барорецепторов приводит к уменьшению тормозных влияний на стволовые симпатические центры, что сопровождается повышением симпатического тонуса и ростом АД.

ВОЛЮМОРЕЦЕПТОРЫ (от франц. volume — объем и рецепторы), чувствительные нервные окончания в различных органах и кровеносных сосудах, реагирующие на растяжение их стенок.

Обмен воды и электролитов в организме имеет сложную нервно-гуморальную регуляцию. Наиболее подвержены регуляторным воздействиям вода и тесно связанный с нею в метаболизме натрий. Сложная рефлекторная цепь регуляции водно-электролитного обмена начинается с четырех рецепторов, которые сигнализируют об изменении количества воды в организме. Во-первых, это рецепторы слизистой рта, подсыхание которой вызывает чувство жажды. Однако это ощущение

проходит при смачивании слизистой, хотя вода в организм при этом не поступает. Поэтому данный вид жажды называется ложной жаждой. Во-вторых, сигналы о необходимости восполнить запасы воды в организме или прекратить ее потребление идут от барорецепторов слизистой желудка. Раздувание желудка ведет к исчезновению чувства жажды, а спадение его стенок — наоборот, к возникновению. Поскольку жажда, возникающая в этом случае, связана не с изменением содержания воды в организме, а с изменением тонуса желудочной стенки, она также ложная. Третью группу нервных окончаний, принимающих участие в регуляции водно-электролитного обмена, составляют осморецепторы тканей, которые сигнализируют об изменениях осмотического давления в тканях. Чувство жажды при раздражении осморецепторов — это вид жажды истинный. И наконец, четвертая группа рецепторов — волюм-рецепторы сосудистого русла, реагирующие на изменение объема циркулирующей в сосудистой системе крови.

В регуляции водно-солевого обмена принимают участие и дистантные рецепторы (зрительный, слуховой), обеспечивающие условнорефлекторный компонент регуляции. Импульсы со всех указанных групп рецепторов идут в гипоталамус, где расположен центр водорегуляции. Отсюда поступают "команды" на эффекторы, выводящие воду из организма.

Регулятором водно-солевого обмена являются гормоны коры надпочечников (альдостерон) и задней доли гипофиза (антидиуретический).

Ангиотензины ( Angiotensins ): физиологически активные пептиды широкого спектра действия. Обнаружены практически во всех тканях организма, включая структуры центральной нервной системы .

Пептиды группы ангиотензина участвуют в регуляции не только уровня артериального давления и сопряженных процессов почечной фильтрации и водно-солевого обмена , но также и в репродуктивной функции, многих процессах генерализованного характера ( стресс , алкогольная мотивация , агрессивное поведение ), процессах ноотропного ряда. Ангиотензин участвует в синтезе или рилизинге ряда других физиологически активных соединений — гормонов , низкомолекулярных медиаторов ( катехоламины , серотонин ), чем в значительной мере объясняется широкий спектр физиологических функций этих субстанций. Исследования последнего времени уделяют внимание молекулярным аспектам рецепторов ангиотензина II .

Обзоры: Jin M. et al., 1989 , Eberhardt R. et al., 1993 , Schunkert H. et al., 1993 , Kang P. et al., 1994 , Wright J. et al., 1994 .

Ангиотензины — пептидные гормоны, образующиеся в крови и периферических тканях при действии специфических протеаз (в частности ренина) из крупномолекулярного белкового предшественника — прогормона ( ангиотензиногена ), секретируемого печенью.

Первичный продукт протеолиза неактивного ангиотензиногена — декапептид ангиотензин I . Из ангиотензина I за счет отщепления двух аминокислотных остатков с С-конца его молекулы образуется основной эффекторный пептид — ангиотензин II под влиянием ангиотензин- превращающего фермента ( дипептидил карбоксипептидазы , К.Ф.3.4.15.1 ).

Этот фермент также участвует в инактивации брадикинина — физиологического антипода ангиотензина II и других пептидов. Ингибиторы ангиотензин-превращающего фермента нашли широкое распространение в клинической практике сердечно- сосудистых патологий.

Ангиотензины обладают выраженными вазопрессорным действием , а также являются специфическими регуляторами биосинтеза альдостерона корой надпочечников . При этом ангиотензин II приблизительно на порядок активнее ангиотензина I. Очевидно, два С-концевых аминокислотных остатка декапеп- тида тормозят его биологическую активность.

Проведенный функционально-структурный анализ молекулы ангиотензина II показал, что роль актона в ней, по-видимому, выполняют 1-3-трипептид, расположенный на N-конце, и 8-й (С-концевой) аминокислотный остаток. Роль же рецептор-связываемого локуса выполняет средний 3-6-тетрапептидный фрагмент молекулы.

В 70х годах обнаружен ангиотензин III , обладающий повышенным сродством к рецепторам коры надпочечников. Ангиотензин III — гептапептид, образующийся из ангиотензина II путем отцепления от него N-концевого аспарагилового остатка.

Ангиотензиновые рецепторы — G-белоксопряжённые рецепторы, лигандами которых является ангиотензин, гормон ренин-ангиотензиновой системы, и его производные. У человека описано четыре AT-рецептора. Антагонисты рецепторов ангиотензина II применяются в качестве средств, снижающих давление.

Последнее изменение этой страницы: 2016-04-26; Нарушение авторского права страницы

Внеклеточной жидкости ( ECF ) обозначает все жидкости организма за пределами клетки . Общее содержание воды в организме в организме человека , составляет от 45 до 75% от общей массы тела. Около двух третей этого внутриклеточная жидкость внутри клеток, и одна треть внеклеточной жидкости. Основной компонент внеклеточной жидкости является интерстициальной жидкости , которая омывает клетки.

Внеклеточная жидкость является внутренней средой всех многоклеточных животных , а также у тех животных , с кровью системой кровообращения долей этой жидкости в плазме крови . Плазма и межклеточная жидкость является два компонентом , которые составляют по меньшей мере 97% от ECF. Лимфатический составляет небольшой процент от межклеточной жидкости. Оставшаяся небольшая часть ECF включает трансцеллюлярную жидкость (около 2,5%). ECF , можно также рассматривать как имеющие две компоненты — в плазме и лимфе в качестве системы доставки, и интерстициальной жидкости для воды и растворенных веществ обмена с клетками.

Внеклеточная жидкость, в частности , в межклеточной жидкости, образует в организме внутренней среды , которая омывает все клетки в организме. Композицию ECF Поэтому крайне важен , так как для них нормальных функций, и поддерживается рядом гомеостатических механизмов , связанных с отрицательной обратной связью . Гомеостаз регулирует, среди прочего, рН , натрий , калий и кальций концентрации в ECF. Объем жидкости тела, уровень глюкозы в крови , кислорода и двуокиси углерода уровней также плотно гомеостатически поддерживается.

Объем внеклеточной жидкости в молодом взрослом мужчине 70 кг (154 фунтов) составляет 20% от массы тела — около четырнадцати литров. Одиннадцать литров интерстициальной жидкости, а остальные три литров плазмы.

содержание

Компоненты

Основной компонент внеклеточной жидкости является интерстициальной жидкостью , которая окружает клетки в организме. Другой важный компонент ECF является внутрисосудистой жидкостью из системы кровообращения называемой плазмой крови . Оставшийся небольшой процент ECF включает в себя трансцеллюлярную жидкость . Эти компоненты часто называют жидкости отсеков . Трансцеллюлярного жидкость включает водный юмор в глаза , то синовиальной жидкости в суставах , то спинномозговой жидкости в головном мозге и спинном мозге , то серозной жидкости в серозные оболочки подкладки полости тела и в слюне и других кишечных жидкостей ( желудочного сока , сок поджелудочной железы и других кишечных выделений), а также перилимфе и эндолимфы во внутреннем ухе. Объем внеклеточной жидкости в молодом взрослом мужчине 70 кг, составляет 20% от массы тела — около четырнадцати литров.

Интерстициальной жидкости и плазмы составляют около 97% от ECF, а также небольшой процент от этого лимфы . Интерстициальная жидкость жидкость , которая окружает клетки, обеспечивая их питательные вещества и удаление их продуктов жизнедеятельности. Одиннадцать литров ECF является межклеточной жидкости , а остальные три литров плазмы. Плазменная и интерстициальная жидкость очень похожи , потому что вода, ионы, и небольшие растворенные вещества , непрерывно обмениваются между ними через стенку капилляров, через пору и капиллярные щели .

Интерстициальная жидкость состоит из воды растворителя, содержащего сахар, соли, жирные кислоты, аминокислоты, коферменты, гормоны, нейротрансмиттер, белые кровяные клетки и клеточных отходы побочных продукты. Это решение приходится 26% воды в организме человека. Состав межклеточной жидкости зависит от обменов между клетками в биологической ткани и крови. Это означает, что тканевая жидкость имеет различный состав в различных тканях и в различных участках тела.

Плазма, который фильтрует через капилляры в межклеточную жидкость не содержит эритроциты или тромбоциты, поскольку они слишком велики, чтобы пройти через, но могут содержать некоторые белые кровяные клетки, чтобы помочь иммунной системе.

После того, как внеклеточная жидкость собирается в мелких сосудах оно считается лимфа, и сосуды, которые несут его обратно в кровь, называются лимфатические сосуды. Лимфатическая система возвращает белок и избыток интерстициальной жидкости для циркуляции.

Ионный состав интерстициальной жидкости и плазмы крови изменяются вследствие эффекта Гиббса-доннановского . Это вызывает небольшое различие в концентрации катионов и анионов между двумя жидкостными камерами.

функция

Внеклеточной жидкости обеспечивает среду для обмена веществ между ECF и клетками, и это может происходить через растворение, смешивание и транспортировки в текучей среде. Вещества в ECF включают растворенные газы, питательные вещества и электролиты , все необходимые для поддержания жизни. ECF также содержит материалы , секретируемые из клеток в растворимой форме, но который быстро сливается в волокна (например , коллаген , ретикулярная и эластичные волокна ) или выпадает в осадок в твердой или полутвердой форме (например , протеогликаны , которые образуют основную часть хряща , а также компоненты , из кости ). Эти и многие другие вещества встречаются, особенно в связи с различными протеогликанами с образования внеклеточного матрикса или «наполнитель» веществом между клетками по всему телу. Эти вещества возникают во внеклеточном пространстве, и поэтому все купались или замачивают в ECF, не будучи частью ECF.

Читайте также:  Мужчина накаченный торс

регулирование

Внутренняя среда стабилизируется в процессе гомеостаза . Сложные гомеостатические механизмы действуют для регулирования и поддержания состава стабильной ECF. Отдельные клетки могут также регулировать свою внутреннюю композицию с помощью различных механизмов.

Существует значительная разница между концентрациями натрия и калия ионов внутри и снаружи клетки. Концентрация ионов натрия находится во внеклеточной жидкости значительно выше , чем во внутриклеточной жидкости. Обратное верно концентраций ионов калия внутри и вне клетки. Эти различия вызывают все клеточные мембраны , чтобы быть электрически заряжены, с положительным зарядом на внешней стороне клетки и отрицательный заряд на внутренней стороне . В покое нейрон (не проводит импульс) мембранный потенциал известен как потенциал покоя , и между двумя сторонами мембраны составляет около -70 мВ.

Этот потенциал создается натрий-калиевые насосы в клеточной мембране, которые качают ионы натрия из клетки, в ECF, в обмен на ионы калия , которые поступают в клетку из ECF. Содержание этой разницы в концентрации ионов между внутри клетки и снаружи, имеет решающее значение , чтобы сохранить нормальные объемы клеток стабильны, а также для того, чтобы некоторые клетки генерировать потенциалы действия .

В некоторых типах клеток напряжения закрытого ионные каналы в мембране клетки могут быть временно открыты при определенных условиях в течение нескольких микросекунд в то время. Это позволяет кратко приток ионов натрия в клетку (в ведомой с помощью ионов натрия градиента концентрации , которая существует между внешней и внутренней ячейки). Это приводит к клеточной мембране временно деполяризациям (теряет свой электрический заряд) , составляющей основу потенциалов действия.

Ионы натрия в ECF также играют важную роль в движении воды из одного тела отсека в другой. Когда слезы секретируются, или слюна образуется, ионы натрия закачивается из ECF в каналы , в которых формируются и собираются эти жидкости. Содержание воды в этих растворах следует из того факта воды следует ионы натрия (и сопутствующие анионы ) осмотически. Же принцип применим и к образованию многих других жидкостей организма .

Ионы кальция имеют большую склонность к связыванию с белками . Это изменяет распределение электрических зарядов на белке, вследствие что 3D (или третичная) структура белка изменяется. Нормальная форма, и , следовательно , функция очень многие из внеклеточных белков, а также внеклеточные участки клеточных мембран белков зависят от очень точной концентрации ионизированного кальция в ECF. Белки, которые особенно чувствительны к изменениям в ECF ионизируется концентрация кальция являются некоторые из факторов свертывания в плазме крови, которые являются нефункциональными в отсутствии ионов кальция, но становятся полностью функциональным при добавлении правильной концентрации солей кальция. В напряжении ионного натрия каналов в клеточных мембранах нервов и мышц имеют еще большую чувствительность к изменениям в ECF концентрации ионизированного кальция. Относительно небольшое снижение в плазме ионизируется уровней кальция ( гипокальциемии ) вызывают эти каналы утечки натрия в нервных клетках или аксонов, что делает их гипер-возбудимых, тем самым вызывая спонтанные мышечные спазмы ( тетании ) и парестезии (ощущение «покалывания» ) конечностей и вокруг рта. Когда плазма ионизируется кальция поднимается выше нормальной ( гиперкальциемии ) больше кальция связан с этим натриевых каналов , имеющих противоположный эффект, вызывая вялость, мышечную слабость, отсутствие аппетита, запор и лабильные эмоции.

Третичная структура белков также зависит от рН раствора для купания. Кроме того, рН ECF влияет на доле от общего количества кальция в плазме , которая происходит в свободной или ионизированной форме, в отличие от фракции , который связан с ионами белком и фосфатом. Изменение рН ECF , следовательно , приводит к изменению концентрации ионизированного кальция в ECF. Поскольку рН ECF находится в прямом зависимости от парциального давления диоксида углерода в ECF, гипервентиляции , что снижает парциальное давление углекислого газа в ECF, вызывают симптомы, которые почти неотличимы от низких плазменных концентраций ионизированного кальция.

Внеклеточной жидкости постоянно «перемешивают» в кровеносной системе , которая гарантирует , что водянистая среда , которая омывает клетки организма практически идентична по всему телу. Это означает , что питательные вещества могут быть секретируется в ECF в одном месте (например , в кишечнике, печени, или жировые клетки) и в течение примерно одной минуты, равномерно распределяется по всему телу. Гормоны так же быстро и равномерно распределяется в каждую клетку тела, независимо от того, где они выделяются в кровь. Кислород поглощается из легких альвеолярного воздуха также равномерно распределен на правильное парциальное давление ко всем клеткам организма. Отходы производство также равномерно распределяется по всей ECF, и удаляется из этой общей циркуляции в определенных точках (или органах), еще раз гарантируя , что нет , как правило , не локализовано накопления нежелательных соединений или избытков иначе важных веществ (например , натрий ионы, или любой из других компонентов ECF). Единственным существенным исключением из этого общего принципа является плазма в венах , где концентрации растворенных веществ в отдельных вен отличается, в разной степени, от тех , в остальной части ECF. Однако эта плазма удерживается в пределах водонепроницаемых стенок венозных трубок, и , следовательно , не влияет на интерстициальной жидкости , в которой живой клетке организма. Когда кровь из всех вен в теле смешивается в сердце и легких, различающиеся композиции сокращаются (например , кислая кровью из активных мышц нейтрализуются щелочной кровь гомеостатический производятся почками). Из левого предсердия вперед, чтобы каждый орган в организме, нормальные, гомеостатический регулируемые значения всех компонентов ECF являются поэтому восстановлены.

Глава 29. Водно-электролитный обмен

Распределение жидкости в организме

Для выполнения специфических функций клеткам необходима устойчивая среда обитания, включая стабильное обеспечение питательными веществами и постоянное выведение продуктов обмена. Основу внутренней среды организма составляют жидкости. На них приходится 60 – 65 % массы тела. Все жидкости организма распределяются между двумя главными жидкостными компартментами: внутриклеточным и внеклеточным.

Внутриклеточная жидкость – жидкость, содержащаяся внутри клеток. У взрослых на внутриклеточную жидкость приходится 2/3 всей жидкости, или 30 – 40 % массы тела. Внеклеточная жидкость – жидкость, находящаяся вне клеток. У взрослых на внеклеточную жидкость приходится 1/3 всей жидкости, или 20 – 25 % массы тела.

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.

Все жидкости состоят из воды и растворенных в ней веществ.

Вода является основным компонентом человеческого организма. У взрослых мужчин вода составляет 60 % а у женщин – 55 % массы тела.

К факторам влияющим на количество воды в организме относятся.

1. Возраст. Как правило, количество воды в организме с возрастом уменьшается. У новорожденного количество воды составляет 70 % массы тела, в возрасте 6 – 12 месяцев – 60 %, у пожилого человека 45 – 55 %. Снижение количества воды с возрастом происходит вследствие уменьшения мышечной массы.

2. Жировые клетки. Содержат мало воды, поэтому количество воды в организма снижается с увеличением содержания жира.

3. Пол. Женский организм имеет относительно меньше воды, так как содержит относительно больше жира.

В жидкостях организма содержатся два типа растворенных веществ – неэлектролиты и электролиты.

1. Неэлектролиты. Вещества, которые не диссоциируют в растворе и измеряются по массе (например мг на 100 мл). К клинически важным неэлектролитам относятся глюкоза, мочевина, креатинин, билирубин.

2. Электролиты. Вещества которые диссоциируют в растворе на катионы и анионы и их содержание измеряется в миллиэквивалент на литр [мэкв/л]. Электролитный состав жидкостей представлен в таблице.

Таблица 29.1. Основные электролиты жидкостных компартментов организма (приведены средние значения)

Содержание электролитов, мэкв/л Внеклеточная жидкость Внутриклеточная жидкость
плазма интерстициальная
Na + 140 140 10
K + 4 4 150
Ca 2+ 5 2,5
Cl — 105 115 2
PO 4 3- 2 2 35
HCO 3 — 27 30 10

Основными внеклеточными катионами являются Na + , Са 2+ , а внутриклеточными К + , Мg 2+ . Вне клетки преобладают анионы Сl — , НСО 3 — , а главным анионом клетки является РО 4 3- . Внутрисосудистая и интерстициальная жидкости имеют одинаковый состав, так как эндотелий капиляров свободно проницаем для ионов и воды.

Различие состава внеклеточной и внутриклеточной жидкостей обусловлено:

1. Непроницаемостью клеточной мембраны для ионов;

2. Функционированием транспортных систем и ионных каналов.

Кроме состава, важное значение имеют общие характеристики (параметры) жидкостей. К ним относятся: объем, осмоляльность и рН.

Объем жидкости зависит от количества воды которая присутствует в данный момент в конкретном пространстве. Однако вода переходит пасивно, в основном за счет Na + .

Жидкости взрослого организма имеют объем:

1. Внутриклеточная жидкость – 27 л

2. Внеклеточная жидкость – 15 л

• Интерстициальная жидкость – 11 л

• Трансцеллюлярная жидкость – 1 л.

Вода, биологическая роль, обмен воды

Вода в организме находится в трех состояниях:

1. Конституционная (прочно связанная) воды, входит в структуру белков, жиров, углеводов.

2. Слабосвязанная воды диффузионных слоев и внешних гидратных оболочек биомолекул.

3. Свободная, мобильная вода, является средой в которой растворяются электролиты и ниэлектролиты.

Между связанной и свободной водой существует состояние динамического равновесия. Так синтез 1 г гликогена или белка требует 3 г Н 2О которая переходит из свободного состояния в связанное.

Вода в организме выполняет следующие биологические функции:

1. Растворитель биологических молекул.

2. Метаболическая – участие в биохимических реакциях (гидролиз, гидратация, дегидратация и др.).

3. Структурная – обеспечение структурной прослойки между полярными группами в биологических мембранах.

4. Механическая – способствует сохранению внутриклеточного давления, формы клеток (тургор).

5. Регулятор теплового баланса (сохранение, распределение, отдача тепла).

6. Транспортная – обеспечение переноса растворенных веществ.

Суточная потребность в воде для взрослого человека составляет около 40 мл на 1 кг массы или около 2500 мл. Время пребывания молекулы воды в организме взрослого человека составляет около 15 дней, в организме грудного ребенка – до 5 дней. В норме имеется постоянный баланс между поступлением и потерей воды (Рис. 29.1).

Рис. 29.1 Водный баланс (внешний водный обмен) организма.

Примечание. Потеря воды через кожу слагается из:

1. неощутимых потерь воды – испарение с поверхности кожи со скоростью 6 мл/кг массы/час. У новорожденных скорость испарения больше. Эти потери воды не содержат электролитов.

2. ощутимые потери воды – потоотделение, при котором теряется вода и электролиты.

Регуляция объема внеклеточной жидкости

Значительные колебания объема интерстициальной части внеклеточной жидкости могут наблюдаться без выраженного влияния на функции организма. Сосудистая часть внеклеточной жидкости менее устойчива к изменениям и должна тщательно контролироваться, чтобы ткани адекватно снабжались питательными веществами при одновременном непрерывном удалении продуктов метаболизма. Объем внеклеточной жидкости зависит от количества натрия в организме, поэтому регуляция объема внеклеточной жидкости связана с регуляцией обмена натрия. Центральное место в этой регуляции занимает альдостерон.

Читайте также:  Топ каш быстрого приготовления

Альдостерон действует на главные клетки собирательных трубок, т. е. дистальную часть почечных канальцев – на тот участок в котором реабсорбируется около 90 % фильтруемого натрия. Альдостерон связывается с внутриклеточными рецепторами, стимулирует транскрипцию генов и синтез белков которые открывают натриевые каналы в апикальной мембране. В результате повышенное количество натрия входит в главные клетки и активирует Na + , К + — АТФазу базолатеральной мембраны. Усиленный транспорт К + в клетку в обмен на Na + приводит к повышенной секреции К + через калиевые каналы в просвет канальца.

Роль системы ренин-ангиотензин

Система ренин-ангиотензин играет важную роль в регуляции осмоляльности и объема внеклеточной жидкости.

При понижении артериального давления в приносящих артериолах почек если уменьшения содержания натрия в дистальных канальцах в гранулярных клетках юкстагломерулярного аппарата почек синтезируется и секретируется в кровь протеолитических фермент-ренин. Дальнейшая активация системы показана на рис. 29.2.

Рис. 29.2. Активация системы ренин-ангиотензин.

Предсердный натрийуретический фактор

Предсердный натриуретический фактор (ПНФ) синтезируется предсердиями (в основном правым). ПНФ является пептидом и выделяется в ответ на любые события, приводящие к увеличению объема или возрастанию давления накопления сердца. ПНФ в отличие от ангиотензина II и альдостерона снижает сосудистый объем и артериальное давление.

Гормон обладает следующими биологическими эффектами:

1. Повышает экскрецию почками натрия и воды (за счет усиления фильтрации).

2. Уменьшает синтез ренина и выброс альдостерона.

3. Снижает выброс АДГ.

4. Вызывает прямую вазодилатацию.

Нарушения водно-электролитного обмена и кислотно-основного равновесия

Обезвоживание (дегидратация, водная недостаточность) ведет к умньшению объема внеклеточной жидкости-гиповолемии.

Развивается вследствие:

1. Аномальной потери жидкости через кожу, почки, желудочно-кишечный тракт.

2. Снижение поступления воды.

3. Перемещения жидкости в третье пространство.

Выраженное снижение объема внеклеточной жидкости может привести к гиповолемическому шоку. Продолжительная гиповлемия может вызвать развитие почечной недостаточности.

Различают 3 типа обезвоживания:

1. Изотоническое – равномерная потеря Na + и H 2O.

2. Гипертоническое – недостаток воды.

3. Гипотоническое – недостаток жидкости с превалированием недостатка Na+.

В зависимости от типа потери жидкости дегидратация сопровождается снижением или повышением показателей осмоляльности, КОР, уровня Nа + и К + .

Отеки – одно из наиболее тяжелых нарушений водно-электролитного обмена. Отек – это избыточное накопление жидкости в интерстициальном пространстве, например на ногах или легочном интерстиции. При этом происходит набухание основного вещества соединительной ткани. Отечная жидкость всегда образуется из плазмы крови, которая в патологических условиях не в состоянии удерживать воду.

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).

Нарушения кислотно-основного равновесия

Нарушения наступают при не способности механизмов поддержания КОР предотвращать сдвиги. Могут наблюдаться два крайних состояния. Ацидоз – повышения концентрации ионов водорода или потеря оснований приводящее к уменьшению рН. Алкалоз – возрастание концентрации оснований или снижение концентрации ионов водорода вызывающее увеличение рН.

Изменение рН крови ниже 7,0 или выше 8,8 вызывают смерть организма.

Три формы патологических состояний приводят к нарушению КОР:

1. Нарушение выведения углекислого года легкими.

2. Избыточная продукция кислых продуктов тканями.

3. Нарушения выведения оснований с мочой, фекалиями.

С точки зрения механизмов развития различают несколько типов нарушений КОР.

Дыхательный ацидоз – вызывается повышением рСО 2 выше 40мм. рт. ст за счет гиповентиляции при заболеваниях легких, ЦНС, сердца.

Дыхательный алкалоз – характеризуется снижением рСО 2 менее 40мм. рт. ст., является результатом повышения альвеолярной вентиляции и наблюдается при психическом возбуждении, заболеваниях легких (пневмонии).

Метаболический ацидоз – следствие первичного снижения бикарбоната в плазме крови, что наблюдается при накоплении нелетучих кислот (кетоацидоз, лактоацидоз), потере оснований (диарея), снижение экскреции кислот почками.

Метаболический алкалоз – возникает при увеличении уровня бикарбоната плазмы крови и наблюдается при потере кислого содержимого желудка при рвоте, использовании диуретиков, синдроме Кушинга.

Минеральные компоненты тканей, биологические функции

В организме человека обнаружено большинство элементов встречающихся в природе.

С точки зрения количественного содержания в организме их можно разделить на 3 группы:

1. Микроэлементы-содержание в организме более 10–2%. К ним относятся – натрий, калий, кальций, хлорид, магний, фосфор.

2. Микроэлементы – содержание в организме от 10–2% до 10–5%. К ним относятся – цинк, молибден, иод, медь и др.

3. Ультрамикроэлементы – содержание в организме менее 10–5%, например серебро, алюминий и др.

В клетках минеральные вещества находятся в виде ионов.

Основные биологические функции

1. Структурная – участвуют в формировании пространственной структур биополимеров и других веществ.

2. Кофакторная – участие в образовании активных центров ферментов.

3. Осмотическая – поддержание осмолярности и объема жидкостей.

4. Биоэлектрическая – генерация мембранного потенциала.

5. Регуляторная – ингибирование или активирование ферментов.

6. Транспортная – участие в переносе кислорода, электронов.

Натрий, биологическая роль, обмен, регуляция

Биологическая роль:

1. Поддержание водного баланса и осмоляльности внеклеточной жидкости;

2. Поддержание осмотического давления, объема внеклеточной жидкости;

3. Регуляция кислотно-основного равновесия;

4. Поддержание нервно-мышечной возбудимости;

5. Передача нервного импульса;

6. Вторично активный транспорт веществ через биологические мембраны.

В организме человека содержится около 100 гр натрия, который распределен преимущественно во внеклеточной жидкости. Натрий поступает с пищей в количестве 4–5 гр в сутки и всасывается в проксимальном отделе тонкой кишки. Т? ( время полуобмена) для взрослых 11–13 суток. Выделяется натрий из организма с мочой (3,3 гр/сут), потом (0,9 гр/сут), калом (0,1 гр/сут).

Основная регуляция обмена осуществляется на уровне почек. Они отвечают за экскрецию избытка натрия и способствуют его сохранению при недостатке.

Почечную экскрецию:

1. усиливают: ангиотензин-II, альдостерон;

2. уменьшает ПНФ.

Калий, биологическая роль, обмен, регуляция

Биологическая роль:

1. участие в поддержании осмотического давления;

2. участие в поддержании кислотно-основного равновесия;

3. проведение нервного импульса;

4. поддержание нервно-мышечного возбуждения;

5. сокращение мышц, клеток;

6. активация ферментов.

Калий – основной внутриклеточный катион. В организме человека содержится 140 г калия. С пищей ежесуточно поступает около 3–4 г калия, который всасывается в проксимальном отделе тонкой кишки. Т? калия – около 30 суток. Выводится с мочой (3 г/сут), калом (0,4 г/сут), потом (0,1 г/сут).

Несмотря на небольшое содержание К + в плазме, его концентрация регулируется очень строго. Поступление К + в клетки усиливают адреналин, альдостерон, инсулин, ацидоз. Общий баланс К + регулируется на уровне почек. Альдостерон усиливает выделение К + за счет стимуляции секреции по калиевым каналам. При гипокалиемии регуляторные возможности почек ограничены.

Кальций, биологическая роль, обмен, регуляция

Биологическая роль:

1. структура костной ткани, зубов;

2. мышечное сокращение;

3. возбудимость нервной системы;

4. внутриклеточный посредник гормонов;

5. свертывание крови;

6. активация ферментов (трипсин, сукцинатдегидрогеназа);

7. секреторная активность железистых клеток.

В организме содержится около 1 кг кальция: в костях – около 1 кг, в мягких тканях, преимущественно внеклеточно – около 14 г С пищей поступает 1 г в сутки, а всасывается 0,3 г/сутки. Т? для кальция содержащегося в организме около 6 лет, для кальция костей скелета – 20 лет.

В плазме крови кальций содержится в двух видах:

1. недиффундируемый, связанный с белками (альбумином), биологически неактивный – 40 %.

2. диффундируемый, состоящий из 2-х фракций:

• ионизированный (свободный) – 50 %;

• комплексный, связанный с анионами: фосфатом, цитратом, карбонатом – 10 %.

Все формы кальция находятся в динамическом обратимом равновесии. Физиологической активностью обладает только ионизированный кальций. Кальций выделяется из организма: с калом – 0,7 г/сутки; с мочой 0,2 г/сутки; с потом 0,03 г/сутки.

В регуляции обмена Са 2+ имеют значение 3 фактора:

1. Паратгормон – увеличивает выход кальция из костной ткани, стимулирует реабсорбцию в почках, и активируя превращение витамина D в его форму D 3 повышает всасывание кальция в кишечнике.

2. Кальцитонин – уменьшает выход Са 2+ из костной ткани.

3. Активная форма витамина D – витамин D 3 стимулирует всасывание кальция в кишечнике. В конечном итоге, действие паратгормона и витамина D направлено на повышение концентрации Са2+ во внеклеточной жидкости, в том числе в плазме, а действие кальцитонина – на понижение этой концентрации.

Фосфор, биологическая роль, обмен, регуляция

Биологическая роль:

1. образование (совместно с кальцием) структуры костной ткани;

2. строение ДНК, РНК, фосфолипидов, коферментов;

3. образование макроэргов;

4. фосфорилирование (активация) субстратов;

5. поддержание кислотно-основного равновесия;

6. регуляция метаболизма (фосфорилирование, дефосфорилирование белков, ферментов).

В организме содержится 650 г фосфора, из них в скелете – 8,5%, в клетках мягких тканей – 14%, во внеклеточной жидкости – 1 %. Поступает около 2 г в сутки, из которых всасывается до 70%. Т? кальция мягких тканей – 20 суток, скелета – 4 года. Выводится фосфор: с мочой – 1,5 г/сутки, с калом – 0,5 г/сутки, с потом – около 1 мг/сутки.

Паратгормон усиливает выход фосфора из костной ткани и выведение его с мочой, а также увеличивает всасывание в кишечнике. Обычно концентрация кальция и фосфора в плазме крови изменяются противоположным образом. Однако не всегда. При гиперпаратиреоидизме повышаются уровни обоих, а при детском рахите снижаются концентрации обоих.

Эссенциальные микроэлементы – микроэлементы без которых организм не может расти, развиваться и совершать свой естественный жизненный цикл. К эссенциальным элементам относятся: железо, медь, цинк, марганец, хром, селен, молибден, иод, кобальт. Для них установлены основные биохимические процессы в которых они участвуют. Характеристика жизненно-важных микроэлементов приведена в таблице 29.2.

Таблица 29.2. Эссенциальные микроэлементы, краткая характеристика.

Микро-элемент Содержание в организме (в среднем) Основные функции
Медь 100 мг Компонент оксидаз (цитохромоксидаза), участие в синтезе гемоглобина, коллагена, иммунных процессах.
Железо 4,5 г Компонент гем-содержащих ферментов и белков (Hb, Mb и др.).
Йод 15 мг Необходим для синтеза гормонов щитовидной железы.
Кобальт 1,5 мг Компонент витамина В 12.
Хром 15 мг Участвует в связывании инсулина с рецепторами клеточных мембран, образует комплекс с инсулином и стимулирует проявление его активности.
Марганец 15 мг Кофактор и активатор многих ферментов (пируваткиназа, декарбоксилазы, супероксиддисмутаза), участие в синтезе гликопротеинов и протеогликанов, антиоксидантное действие.
Молибден 10 мг Кофактор и активатор оксидаз (ксантиноксидаза, сериноксидаза).
Селен 15 мг Входит в состав селенопротеинов, глутатионпероксидазы.
Цинк 1,5 г Кофактор ферментов (ЛДГ, карбоангидраза, РНК и ДНК-полимеразы).

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Ссылка на основную публикацию
Витамины содержащие белок
Список продуктов с высоким содержанием белка перед вами. Белок (протеин) является незаменимым строительным элементом для нашего организма. И мало кто...
Витамин б12 для мужчин
Для нормальной работы органов и систем организму человека необходимо поступление с пищей витаминов, микроэлементов, полезных веществ. Витамин B12 — это...
Витамин в12 действие на организм
В12 витамин — это биологически активное соединение, содержащее кобальт и необходимое для протекания обменных процессов в организме человека. B12 —...
Витамины спортпит для женщин
Женский организм – это сложная биологическая система и для того, чтобы он функционировал нормально, ему нужен сбалансированный комплекс витаминов. Витамины...
Adblock detector