Распределение воды в теле человека. Жидкость внутри тела распределена в двух основных пространствах: внутриклеточном (интрацеллюлярном) и внеклеточном. Внеклеточное пространство включает: - межклеточное (интерстициальное), - внутрисосудистое (плазма крови), - трансцеллюлярное (спинномозговая, внутриглазная, плевральная, внутрибрюшинная и синовиальная жидкости). Суммарное количество воды в теле составляет 50-70% от массы тела и зависит от пола, возраста, конституции. Нормальные объемы распределения воды представлены на схеме:
| Межклеточная (интер-стициальная) вода 15-16 % |
| Внутриклеточная (интрацеллюлярная) вода 30 – 40 % |
Вода плазмы
4-5%
Рис. 1. Распределение воды в теле человека (% от массы тела).
Измерение концентрации растворенных веществ и воды. Разделим два водных раствора мембраной, проницаемой для воды, но не для солей (Рис. 2.). Если с одной стороны мембраны находится только вода, а с другой – вода и растворенное вещество, то вода будет перемещаться в сторону растворенного вещества. Такая односторонняя диффузиячерез полупроницаемую мембрану называется осмосом. Перемещение воды создает гидростатическое давление, измеряемое разностью уровней жидкости и противодействующее проникновению воды в раствор. Когда гидростатическое давление достигнет определенной величины, осмос прекратиться - наступит равновесие. Измеряя гидростатическое давление при таком равновесии, можно определить величину осмотического давления раствора, которое выражается уравнением Вант-Гоффа: π = n·С·R·T, где n – константа диссоциации молекул растворенного вещества, С – молярная концентрация растворенного вещества, моль/л; R – газовая постоянная, равная 8,31 (кПа∙л)/(моль∙К); T - абсолютная температура в градусах по Кельвину (К).
Вещество, добавляемое Равновесное
в 0 время состояние
Гидростатическое
Давление
вода вода + соль
Полупроницаемая мембрана
Рис 2. Гидростатическое давление создается в результате осмотического градиента. Растворенное вещество, добавленное в правую половину резервуара, вызывает движение воды через полупроницаемую мембрану. Гидростатическое давление, измеряемое по изменению высоты столбика, пропорционально осмотическому давлению раствора.
Выражение осмотического давления в единицах атмосферного давления или миллиметрах ртутного столба не слишком удобно для клинической практики. Для этих целей осмотическое давление выражают в единицах осмолярности, или концентрации растворенных частиц в единице объема раствора (мОсм/л). Поскольку объем воды меняется с изменением температуры, а объем плазмы состоит приблизительно на 93% из воды, концентрацию осмотически активных веществ принято выражать в расчете на объем (массу) воды. Эту величину называют осмоляльностью и выражают в единицах «мОсм/кг воды». Чем выше осмоляльность плазмы, тем ниже в ней концентрация воды. И наоборот, чем ниже осмоляльность плазмы, тем выше концентрация воды. Осмоляльность плазмы крови колеблется в достаточно узком диапазоне от 280 до 295 мОсм/кг воды и оказывает влияние на потребление и экскрецию воды организмом человека.
Проницаемость клеточных мембран неодинакова для разных растворенных веществ. Раствор с высокой осмолярностью может существенно изменить движение воды через клеточную мембрану, если эта мембрана непроницаема для растворенного вещества. Напротив, раствор со столь же высокой осмолярностью может не влиять на перемещение воды, если эта мембрана легко проницаема для растворенного в нем вещества (например, мочевины и этанола). Это свойство раствора – способность вызывать движение воды в клетку или из клетки – называют тоничностью. Если клетки поместить в гипертонический раствор, это вызовет их сморщивание; помещение их в гипотонический раствор приведет к набуханию; в изотоническом растворе клетки нормально функционируют. В норме между внеклеточной и внутриклеточной жидкостью поддерживается изоосмолярностьи изотоничность.
Катионы (в основном натрия Na+) и анионы (Cl- и HCO3-) являются главными осмотически активными частицами в плазме (таблица 1).
Таблица 1. Концентрация растворенных веществ в сыворотке крови.
| Вещество | Молекулярная масса | Экв/Моль | Осм/Моль | Концентрация в плазме |
| Na+ | 135 - 145 ммоль/л | |||
| K+ | 39,1 | 3,5 - 4,5 ммоль/л | ||
| Cl- | 35,5 | 95 – 105 ммоль/л | ||
| HCO3- | 24 - 32 ммоль/л | |||
| Ca2+ (общий) | 40,1 | 2,25 – 2,57 ммоль/л (9,0 - 10,3 мг/100 мл) | ||
| РО43- | 1,12 – 1,45 ммоль/л (3,5 – 4,5 мг/100 мл) | |||
| NH4+ | 10,6 – 28,2 мкмоль/л | |||
| Глюкоза | 3,57 - 6,05 ммоль/л (65 - 110 мг/100 мл) | |||
| Мочевина | (азот моче-вины – 28) | 3,3 - 6,6 ммоль/л (20 - 50 мг/100 мл) |
Зная, какие внеклеточные вещества наиболее значимы для создания осмотического давления плазмы, можно рассчитать осмоляльность плазмы, и она будет достаточно хорошо соответствовать значениям, получаемым при измерении лабораторными методами (с использованием осмометра [1]).
Рассчитанную осмоляльность плазмы (сыворотки) крови получают по следующей формуле:
Sоsm (мОсм/кг H2O) = 2 х SNa (ммоль/л) + [глюкоза (мг/100 мл) / 18] + [мочевина (мг/100 мл) /2,8]
Концентрацию натрия умножают на 2, т.к. заряд катионов должен уравновешиваться одинаковой концентрацией анионов (прежде всего – хлорида и бикарбоната). Натрий и связанные с ним анионы обуславливают 96,5% рассчитанной осмоляльности. Данная формула обычно дает небольшую ошибку ( «осмолярная разница» ) по сравнению с измеренной осмоляльностью, составляющую приблизительно 10 мОсм/кг воды. Осмотическая разница может повышаться в результате присутствия в сыворотке крови неизмеряемых химическими методами осмотически активных веществ (этиленгликоль, молочная кислота и др.), а также снижения относительной концентрации воды в результате гиперлипидемии и гиперпротеинемии.
Состав и концентрация ионов в плазме крови и в межклеточной жидкости представлена в таблице 2.Анализируя данные таблицы, можно отметить следующие особенности:
1) Одинаковая концентрация анионов и катионов в отдельном пространстве, т.о. наблюдается электронейтральность.
2) Отсутствие белка в интерстициальном пространстве. Это отражает особенности эндотелия сосудов, который непроницаем для белка, но проницаем для воды и малых осмотически активных молекул.
Плазма крови состоит, прежде всего, из воды (около 93%). Белки составляют около 6-7% от общего объема плазмы. Частью общего осмотического давления крови является коллоидно-осмотическое (онкотическое) давление (КОД), которое обусловлено присутствием белков. Наибольший вклад в величину КОД вносят альбумины – 65-80%, глобулины - 16-18%, фибриноген – 2%. На долю белков плазмы крови приходится осмотическая концентрация, эквивалентная 1,65 мОсм/кг воды. В норме КОД плазмы крови равно 25 мм рт. ст. Прямое определение КОД проводят с помощью приборов – онкометров. Расчетный метод требует определения общего белка в плазме крови (г%):
КОД = 2,1 ∙ (общий белок) + 0,16 ∙ (общий белок)2 + 0,009 ∙ (общий белок)3
Эту формулу нельзя использовать при использовании в лечении пациентов безбелковых плазмозаменителей, которые разбавляют плазму и снижают расчетное значение КОД.
Таблица 2. Концентрация ионов (мэкв/л) в жидкостных пространствах
| Ионы | Плазма крови | Интерстициальная жидкость | Внутриклеточная жидкость |
| Na+ K+ Ca2+ Mg2+ Н+ Сумма катионов | 0,04 | 2,5 1,5 0,04 | 0,13 |
| Cl- HCO3- HPO4- SO42- Органические кислоты Белки Сумма анионов | 16 (70 г/л) | 0 (<5 г/л) | - 55 (20 г/л) |
Баланс воды в организме.
В организме здорового человека наблюдается равновесие водного баланса (водное равновесие) Поступление Н2О = Потери Н2О:
Таблица 3. Пример ежедневного водного баланса человека в норме.
| Поступление воды, мл/сут | Потери воды, мл/сут | ||||
| Источник | Обязательное | Избира-тельное | Источник | Обязательное | Избира-тельное |
| Питьевая вода Пища Эндогенная вода (окисление: 100 г жира →107 г Н2О, 100 г углеводов →56 г Н2О, 100 г белка → 42 г Н2О) ВСЕГО | Моча Кожа Дыхание Стул |
Ежедневные колебания общей воды в норме не превышают 0,2% в связи с жесткой регуляцией баланса между потреблением и выделением воды. Потребность в воде зависит от: возраста, интенсивности обмена веществ, количества и состава пищи, интенсивности физической нагрузки, окружающей температуры, концентрационной способности почек. Относительная потребность в воде (мл/кг массы тела) составляет: грудные дети – 100-105, дети от 1года до 15 лет - 45-100, взрослые – 30-45 мл/кг.
Биологические жидкости содержат различные электролиты (таблица 4).
Организм человека постоянно теряет воду. При этом с мочой и потом теряется значительное количество электролитов (в основном, неорганических солей). Концентрация ионов в тканях поддерживается примерно постоянной (ионный гомеостаз). Поэтому прием и выведение солей тесно связаны с обменом воды.
Таблица 4. Ионный состав некоторых биологических жидкостей, моль/л
| Биологическая жидкость | Объем мл/сут | Na+ | K+ | Ca2+ | Cl- | HCO3- | Масс. доля белка, % |
| Слюна Желудочный сок Желчь Панкреатический сок Кишечный сок Ликвор Синовиальная жидкость Слезная жидкость Пот Моча | 700-1000 >1000 100-150 - - - - 500-1500 | 60-100 134-156 113-153 72-120 | 7-20 1-30 4-6 2-7 3.5-7 | 1.5-4 - - - 1.3 - - 2.5 | 60-80 8-100 83-110 54-95 69-127 | 10-20 0-20 - - | 0.5 0,5 - 1.2 - 0.03 0.03 0,8 - - |
Организм человека постоянно теряет воду. При этом с мочой и потом теряется значительное количество электролитов (в основном, неорганических солей). Концентрация ионов в тканях поддерживается примерно постоянной (ионный гомеостаз). Поэтому прием и выведение солей тесно связаны с обменом воды.
