Понятие о гомеостазисе

"Гомеостазис" в переводе на русский язык обозначает понятие "внутренняя среда организма". Еще в первой половине XIX века Клод Бернар впервые обратил внимание на большое значение интерстициальной (внеклеточной) жидкости, которая омывает все клетки и ткани организма. К ней относятся кровь, лимфа, тканевые жидкости.

Химический состав внутренней среды организма зависит от многих продуктов реакций обмена веществ. Важнейшей особенностью внутренней среды организма является удивительное постоянство ее основных биохимических показателей. Эта способность живого организма поддерживать одинаковый внутренний климат для клеток и органов и была названа гомеостазисом, который в значительной степени определяется составом воды и минеральных веществ. Изменение их концентраций во внеклеточной жидкости немедленно отражается на деятельности органов и тканей. Поэтому изучение свойств внеклеточной жидкости имеет важное значение.

Для характеристики внутренней среды организма существует ряд показателей, в том числе осмотическое и онкотическое давление, рН, величина кислотно-щелочного равновесия и др.

Осмотическое давление

Давление любой жидкости, в том числе крови и лимфы, определяется молярной концентрацией растворенных в ней веществ, которые называются осмотически активными. К ним относятся как неэлектролиты (белок, мочевина, креатин, сахар и др.), так и различные соли (NaCl, HCl, NaHCO₃, Na₂HPO₄ и др.). Последние в большей степени, чем неэлектролиты, влияют на величину осмотического давления. Это зависит от того, что соли в воде диссоциируют на ионы, которые в свою очередь являются осмотически активными веществами. Таким образом, достаточно высокое и постоянное содержание солей, в первую очередь NaCl, в биологических жидкостях способствует сохранению осмотического давления этих жидкостей на необходимом уровне.

Кровь, лимфа и другие тканевые жидкости представляют собой водные растворы молекул и ионов многих веществ. Их суммарное осмотическое давление при температуре 37° составляет 7,7-8,1 атм. Катионы и анионы создают равное друг другу осмотическое давление.

Осмотическое давление имеет очень большое физиологическое значение, поскольку кровь и лимфа, омывая все клетки человеческого организма, определяют целый ряд их жизненных функций-сохранение определенной формы, способности воспринимать извне и отдавать во внешнюю среду различные вещества и др. Постоянство осмотического давления поддерживается почками и другими регуляторными механизмами организма.

Изучение состава веществ, определяющих осмотическое давление внеклеточной жидкости, имеет очень важное значение. В опытах с изолированными органами было установлено, что для обеспечения их жизнедеятельности можно пользоваться растворами, содержащими определенные соли в концентрациях, приближающихся к их уровню в крови. Поэтому в клинике при обидьных кровопотерях, тяжелых ожогах больному вводят в кровь растворы, осмотическое давление которых близко к осмотическому давлению крови.

Лучше всех растворов отвечает этим требованиям раствор Рингера - Локка, в 1 л которого содержатся в граммах следующие вещества: глюкоза - 1,0, NACl - 9,0, КО - 0,2, СаСl₂ - 0,2, МаНСO₃ - 0,1.

Такой раствор называется изотоническим (от греч. "изос" - равный). Осмотическое давление этого раствора примерно одинаково с таковым крови. Изотонический раствор еще называют физиологическим. В клинике часто пользуются раствором, содержащим в 100 мл воды 0,9 г NaCl (0,9% раствор), который приравнивается к физиологическому. Растворы, отличающиеся от изотонического большей или меньшей величиной осмотического давления, называют соответственно гипер- или гипотоническими.

Онкотическое давление

Коллоидно-осмотическое давление, обусловленное наличием белков, называется онкотическим давлением. Оно невелико и составляет в норме всего около 0,04 атм, но его значение в биологических жидкостях очень важно. Например, при понижении содержания белков в крови (гипопротеин-емия), при голодании, заболеваниях пищеварительного тракта, почек возникает разница в онкотическом давлении в крови и тканевых жидкостях. В результате этого вода из крови устремляется в сторону более высокого давления, т. е. в ткани, чаще всего в подкожную клетчатку, где и накапливается. Возникают отеки, которые называют голодными, или почечными.

рН среды

рН - показатель концентрации водородных ионов, который характеризует реакцию среды: кислую, щелочную или нейтральную.

Концентрацию водородных ионов определяют исходя из того, что в 1 л воды в диссоциированном состоянии находится 1*10^-14 грамм-ионов Н₂О. Так как вода диссоциирует на один ион Н⁺ и один ион ОН^-, то, следовательно, концентрация [Н⁺] и [ОН^-] одинакова и равна 10^-7 грамм-ионов. В этом случае реакция воды является нейтральной. При уменьшении концентрации [Н⁺] происходит соответствующее увеличение концентрации [ОН^-]. Например, если концентрация [Н⁺] будет равной 10^-3, то концентрация [ОН^-] увеличивается до 10^-11 и реакция среды будет щелочной. В случае преобладания концентрации Н⁺ над концентрацией ОН^- реакция среды будет кислой. Таким образом, количественно реакцию среды выражают через концентрацию водородных ионов. Однако в практике пользуются не этой величиной, а так называемым водородным показателем, который представляет собой отрицательный десятичный логарифм концентрации водородных ионов и обозначается рН. Поэтому концентрация водородных ионов, равная 10^-3 грамм-ионов (в 1 л), соответствует рН 3, а 1*10^-7 - рН 7,0 и т. д. Нейтральная среда характеризуется рН 7,0. Кислотность растворов определяется значением рН в пределах от 0 до 7,0, щелочность - от 7,0 до 14,0. Величина рН является одной из важнейших констант внутренней среды и отличается постоянством. Так, рН крови находится в пределах 7,36-7,4. В связи с тем что в кровь постоянно поступают различные кислые или щелочные вещества, представляющие собой или продукты распада, или конечные метаболиты обмена веществ, поддержание постоянства реакции среды имеет очень важное значение. Незначительное смещение рН характеризует тяжелое состояние организма. Смещение рН крови в кислую или щелочную сторону называется соответственно ацидозом или алкалозом. В организме имеются различные регуляторные механизмы, совместное действие которых обеспечивает поддержание постоянства рН среды в допустимых пределах. К ним относятся* почки, легкие, кожа, буферные системы, которые контролируются центральной нервной системой. Участие в этом процессе легких связано с тем, что они выводят избыток углекислоты из организма. В печени происходят процессы обезвреживания токсических для организма продуктов обмена веществ, через почки выводится из организма избыток кислых или щелочных продуктов.