Роль водно-электролитного обмена в организме и его регуляция

Вода и электролиты входят в состав всех биологических структур и являются средой, в которой осуществляются обменные процессы.

В организме взрослого человека содержание воды составляет 60-65% массы тела. Почти 2/3 этого объёма локализовано внутри клеток и образует внутриклеточный водный сектор. Остальная часть воды распределена в межклеточном и внутрисосудистом секторах. В каждом из этих пространств вода находится в трёх состояниях: свободная вода, связанная вода коллоидов (гидратационная) и конституционная вода, входящая в состав молекул белков, жиров и углеводов.

В процессе обмена веществ вода из одного состояния переходит в другое. При биосинтезе гликогена, жира или белка часть свободной воды переходит в конституционную, а при их окислении вновь высвобождается свободная вода. Физиологическое набухание или отбухание гидрофильных коллоидов также сопровождается переходом воды из свободного состояния в связанное и наоборот. Наибольшей интенсивностью и скоростью кинетики (движения) по секторам обладает свободная вода организма, наименьшей - конституционная.

Водные пространства организма (клетки, межклеточное пространство, сосудистое русло) отделены друг от друга биологическими мембранами, которые проницаемы для воды, низкомолекулярных молекул (мочевина) и не проницаемы для высокомолекулярных веществ (белков). Водные секторы организма отличаются друг от друга составом электролитов и неэлектролитов. Во внутрисосудистой жидкости содержится больше белков (альбумин, глобулин, фибриноген), чем в межклеточной жидкости. Главными ионами внутриклеточной жидкости являются ионы калия, магния и фосфат-ионы. В межклеточной жидкости преобладают ионы натрия, хлора, гидрокарбоната. Несмотря на ионную асимметрию, суммарное количество растворённых частиц (ионов и молекул) в каждом секторе одинаково, а, следовательно, одинаково и осмотическое давление. Если в одном из секторов осмотическое давление меняется, вода перемещается из области низкого осмотического давления в область более высокого (т.е. в тот сектор, где больше концентрация веществ), пока не достигается осмотическое равновесие - изоосмолярность.

Движение воды между клетками и интерстицием, интерстицием и сосудистым руслом зависит от количества воды и солей, поступивших в организм и покинувших его. Перемещение воды между этими системами зависит также от интенсивности клеточного метаболизма, т.к. при этом изменяется форма связывания воды, а также изменяется количество молекул и, соответственно, осмотическое давление. Например, при внутриклеточном гидролизе белков, происходящем под влиянием лизосомальных гидролаз, образуются аминокислоты, возрастает осмолярность клетки, в неё устремляется вода и клетка набухает.

Существенное передвижение жидкости и электролитов происходит в организме за счёт выделения и всасывания пищеварительных секретов. Вода и электролиты выводятся из организма с мочой (1,5 л в сутки), калом (200 мл), потом и выдыхаемыми водяными парами (750 - 1000 мл в сутки).

Регуляция водно-солевого обмена обеспечивается нейрогуморальными механизмами, тесно связанными с чувствительными образованиями - осморецепторами, волюморецепторами и рецепторами, реагирующими на натрий и другие ионы. Конечным звеном действия регуляторных систем водно-солевого обмена являются органы выделения.

Повышение осмотического давления (осмолярности) плазмы является специфическим возбудителем осморецепторов переднего гипоталамуса. В результате у человека возникает чувство жажды и активируется продукция антидиуретического гормона (АДГ). АДГ стимулирует реабсорбцию воды в дистальных канальцах нефрона почек и, таким образом, задерживает воду в организме.

При снижении осмолярности плазмы и (или) гиповолемии возбуждаются осмо- и волюморецепторы сосудов почек и в них рефлекторно повышается секреция ренина, который запускает каскад ферментативных реакций, приводящих к образованию ангиотензина II. Ангиотензин II обладает многосторонним действием: вызывает вазоконстрикцию, перераспределение крови, мобилизацию в сосудистое русло тканевой жидкости, стимулирует секрецию альдостерона и АДГ. Альдостерон и АДГ усиливают реабсорбцию натрия и воды, восстанавливая объём плазмы и её осмолярность.

Чрезмерные водно-солевые нагрузки или потери воды и солей вызывают развитие тяжелых патологических состояний. Дисбаланс воды и электролитов чаще всего возникает из-за нарушения функций регуляторных систем и органов выделения. В условиях целостного организма нарушения водного баланса вовлекают в патологический процесс практически все органы и системы органов. Будучи нераспознанными и неустранёнными, нарушения обмена воды и электролитов могут привести организм к гибели.