XIII. Водный и минеральный обмен

Водный обмен и его регуляция

Вода является в количественном отношении самой значительной составной частью всех клеток организма. Жизнь в ходе эволюции возникла в воде, и организмы без воды существовать не могут. Большая часть реакций обмена веществ протекает в водных растворах. Это среда, в которой существуют клетки и поддерживается связь между ними. Вода составляет основу всех жидкостей в организме: крови, лимфы, мочи, соков пищеварительного аппарата, спинномозговой жидкости и др.

В целом в организме содержание воды составляет % веса тела и меняется с возрастом. Так, у четырехмесячных эмбрионов, количество воды составляет 94%, у новорожденных - 77%, а у взрослых - 50-60%. В теле мужчин содержится в среднем 60% (50-71%) воды, тогда как у женщин - 50% (40-60%).

Уровень воды в разных тканях различен. Соединительные ткани, кости относительно бедны водой, а кровь, нервная ткань, мышцы, печень содержат много воды (табл. 8).

Таблица 8. Содержание воды в различных тканях человека в процентах

Всю воду можно подразделить на внутриклеточную и внеклеточную. К последней относятся кровь, лимфа, межклеточная жидкость, которая образует во всем организме единую фазу. Состав лимфы и межклеточной жидкости примерно соответствует составу плазмы крови. Жидкая среда, находящаяся в различных клетках тела, имеет примерно одинаковый состав и определяется как внутриклеточная жидкость. Обе жидкости тела отличаются по количеству воды. Внутриклеточная жидкость содержит в среднем около 35-45% воды по отношению к весу тела, а внеклеточная-15%. Различаются они и по составу электролитов. Во внеклеточной жидкости преобладают ионы натрия, хлора и бикарбонатов; во внутриклеточной-ионы калия, а из анионов - белок и фосфорные эфиры.

У здорового человека наблюдается водное равновесие, что видно из табл. 9.

Таблица 9. Примерный водный обмен человека в миллилитрах

Потребность в воде меняется с возрастом. Взрослому человеку необходимо в сутки около 15 мл на 1 кг веса тела, а грудному ребенку - 35 мл, что зависит от интенсивного обмена веществ у ребенка и недостаточно развитой функции почек.

Рис. 63. Органы водного обмена

В водном обмене принимают участие почки, легкие, кожа и желудочно-кишечный тракт (рис. 63). Почки являются главным органом регуляции водного обмена. В условиях недостатка воды выделяется мало мочи и она сильно концентрирована. При избытке воды организм способен выделять большое количество разбавленной мочи. Нарушение способности изменять концентрацию мочи отмечается при тяжелых почечных заболеваниях. Легкие выделяют воду в виде водяного пара. Это происходит в результате того, что воздух в альвеолах при температуре тела насыщается водяными парами. Количество воды, выводимой через легкие, зависит от объема дыхания, температуры тела и т. д. При усиленной мышечной деятельности, лихорадках увеличивается объем дыхания и соответственно возрастает количество выводимой воды. Через кожу потеря воды происходит путем испарения и выделения пота. Испарение воды кожей зависит от разницы температур тела и внешней среды. Пот представляет собой секрет потовых желез. Потоотделение происходит периодически и связано с повышением температуры воздуха. Способность организма выделять пот различного состава является приспособительной реакцией. При высокой температуре окружающего воздуха у человека с недостаточной акклиматизацией выделяется пот, относительно богатый ионами натрия и хлора, состав которого приближается к составу плазмы крови. У акклиматизированных же людей пот сильно разведенный.

Регуляция водного обмена осуществляется разными путями. В основе регуляции лежит поддержание постоянства осмотического давления. Важное значение принадлежит обменным взаимоотношениям между вне- и внутриклеточной жидкостями. Так, при поступлении в организм электролитов, которые распределяются в основном во внеклеточной жидкости, происходит перемещение воды из клеток в межтканевые пространства, кровь, лимфу. При избытке электролитов внутри клеток вода движется в обратном направлении. Основной регуляторной системой обмена воды в организме является система гормоны - почки. Из гормонов следует указать на вазопрессин и альдостерон.

Вазопрессин обладает антидиуретическим действием, поэтому его часто называют антидиуретическим гормоном. Секреция вазопрессина регулируется величиной осмотического давления плазмы крови. Механизм действия можно представить следующим образом. Повышение осмотического давления плазмы стимулирует выработку вазопрессина, который снижает выведение воды из организма за счет увеличения выделения концентрированной мочи. В результате этого уменьшается осмотическое давление и снижается раздражение нейрогипофиза и прекращается секреция вазопрессина.

Адреналин и различные болевые раздражения стимулируют выработку вазопрессина и уменьшают диурез, тогда как небольшие дозы алкоголя тормозят его образование и усиливают мочеотделение.

Действие на водный обмен альдостерона связано с уровнем натрия в плазме крови. Понижение осмотического давления и выделение из организма воды и, следовательно, разбавленной мочи в большом количестве может быть связано с понижением концентрации натрия в плазме крови. Это снижение натрия вызывает повышенную секрецию альдостерона, который усиливает процессы обратного всасывания натрия в почках и тем самым задержку его в организме. Повышение уровня натрия в плазме тормозит выработку этого гормона.

Таким образом, механизм действия этих двух гормонов является различным и зависит от осмотического давления плазмы, снижение которого обусловливает повышенную секрецию альдостерона и торможение выработки вазопрессина. При повышении осмотического давления возникают обратные соотношения в процессе регуляции.

Патология водного обмена может быть обусловлена либо потерями больших количеств воды (дегидратация), либо ее задержкой в организме (отеки), либо перераспределением жидкости между вне- и внутриклеточными депо. Дегидратация, или гипогидрия, развивается при нарушении деятельности желудочно-кишечного тракта, рвоте, сильном потоотделении, заболеваниях почек, избыточном поступлении в организм солей, особенно NaCl и NaHCО₃.

Рис. 64. Распределение жидкости при отеке

Увеличение количества внеклеточной жидкости (полигидрия) приводит к развитию отеков (рис. 64), когда выделение мочи снижается (олигурия) или прекращается совсем (анурия). Такое состояние наблюдается при заболеваниях почек, сердца, печени.