Главная страница ● Основные положения ● Электролиты

Катионы и анионы выполняют в организме важные функ» ции, например:
— ответственны за осмоляльность жидкости тела,
— образуют биоэлектрический мембранный потенциал,
— катализируют процесс обмена веществ,
— определяют действительную реакцию (рН) жидкости тела,
— стабилизируют определенные ткани (костную ткань),
— служат в качестве энергетического депо (фосфаты),
— участвуют в свертывающей системе крови.

Натрий

Содержание

В организме человека массой 70 кг содержится приблизительно 100 г натрия (60 мэкв/кг), 67% его активно обменивается (Geigy). Половина натрия организма находится во внеклеточном пространстве. Треть располагается в костях и хрящах. Содержание натрия в клетках мало (см. также рис. 6).

Концентрация в плазме: 142(137—147) мэкв/л

Основная роль

— Основная ответственность за осмоляльность внеклеточного пространства. 92% всех катионов и 46% всех внеклеточных осмотически активных частиц составляют ионы натрия.

Концентрация натрия может определять осмоляльность плазмы, за исключением таких патологических процессов, как сахарный диабет, уремия (см. 1.1.2).

Величина внеклеточного пространства зависит от содержания натрия.
При бессолевых диетах или применении салуретиков внеклеточное пространство уменьшается; оно увеличивается при усиленном введении натрия.
— Влияние на внутриклеточное пространство через содержание натрия в плазме. При повышении внеклеточной осмоляльности, например при введении гипертонического раствора поваренной соли, вода выводится из клеток, при снижении осмоляльности плазмы, например при потере соли, клетки обводняются.
— Участие в создании биоэлектрического мембранного потенциала.

Калий

Содержание

В организме человека массой 70 кг содержится приблизительно 150 г калия (54 мэкв/кг), 90% его активно участвует в обмене (Geigy); 98% калия организма находится в клетках и 2% — внеклеточно (Fleischer, Frohlich). В мускулатуре определяется 70% общего содержания калия (Black)., Концентрация калия не во всех клетках одинакова. Мышечные клетки содержат 160 мэкв калия/кг воды (Geigy), эритроциты располагают только 87 мэкв/кг эритроцитной массы (Burck, 1970).

Концентрация калия в плазме: 4,5 (3,8—4,7) мэкв 1 л.

Основная роль

Калий
— участвует в утилизации углеводов;
— необходим для синтеза белков; три расщеплении белков калий освобождается; при синтезе связывается (соотношение: 1 г азота приблизительно на 3 мэкв калия);
— оказывает важное влияние на нервно-мышечное возбуждение.
Каждая клетка мышц и нервное волокно в состоянии покоя представляют собой калиевую батарею, заряд которой в значительной степени определяется соотношением концентраций калия внутри и вне клеток. Процесс возбуждения связан с активным включением внеклеточных ионов натрия во внутренние волокна и медленным выходам внутриклеточного калия из волокон.
Препараты обусловливают вывод внутриклеточного калия. Состояния, связанные с низким содержанием калия, сопровождаются выраженным действием препаратов дигиталиса. При хроническом недостатке калия нарушается тубулярная реабсорбция (Nizet).
Калий участвует в деятельности мышц, сердца, нервной системы, почек, каждой клетки.

Особенности

Большой практический интерес представляет собой взаимосвязь между концентрацией калия в плазме и содержанием калия внутри клетки. Существует принцип, что при уравновешенном обмене веществ содержание калия в плазме определяет его общее содержание во всем организме. На это соотношение влияют:
— значение рН внеклеточной жидкости,
— энергия обмена веществ в клетке,
— содержание натрия,
— функция почек.

Влияние значения рН на концентрацию калия в плазме

При нормальном содержании калия в организме снижение рН увеличивает количество калия в плазме, (повышение рН — уменьшает. Пример:
рН 7,3, ацидемия — концентрация калия в плазме 4,8 мэкв/л рН 7,4, норма — концентрация калия в плазме 4,5 мэкв/л рН 7,5, алкалиемия—концентрация калия в плазме 4,2 мэкв/л (Значения рассчитаны по данным Siggaard-Andersen, 1965.) Ацидемии соответствует небольшое по сравнению с нормой повышение концентрации калия в плазме. Иначе говоря, значение 4,5 мэкв/л плазмы указывает при ацидемии на внутриклеточный дефицит калия. Наоборот, при алкалие-мии в случае нормального содержания калия нужно ожидать пониженного содержания его в плазме. Зная кислотно-щелочное состояние, можно лучше оценить количество калия в плазме:

Ацидемия →[К]плазма — повышение
Алкалиемия→ [К]плазма — снижение

Эти зависимости, выявленные в эксперименте, не всегда клинически доказуемы, так как одновременно развиваются: дальнейшие процессы, влияющие на количество калия в плазме, вследствие чего нивелируется воздействие одного процесса (Heine, Quoss, Guttler).

Влияние энергии обмена веществ клетки на концентрацию калия в плазме

Усиленный отток клеточного калия во внеклеточное пространство происходит, например, при:
— недостаточном снабжении тканей кислородом (шок),
— усиленном разрушении белков (катаболическое состояние).
— сниженной утилизации углеводов (диабет),
— клеточной дегидратации.
Интенсивный приток калия в клетки наблюдается, например, при:
— улучшенной утилизации глюкозы под действием инсулина,
— усиленном синтезе белков (рост, введение анаболических стероидов, репарационная фаза после операции, травма),
— клеточной регидратации.

Разрушающие процессы →[К]илазмы — повышение
Восстанавливающие процессы →[К]плаэмы — снижение

Влияние содержания натрия на концентрацию калия в плазме

Ионы натрия, введенные в большом количестве, повышают обмен клеточного калия и способствуют повышенному выведению калия через почки (особенно если ионы натрия связаны не с ионами хлора, а с легко метаболизируемыми анионами, например цитратом). Концентрация калия в плазме вследствие излишка натрия снижается в результате увеличения внеклеточного пространства. Снижение натрия ведет к уменьшению внеклеточного пространства и повышению концентрации калия в плазме:
Излишек натрия→[К] плазма — снижение
Недостаток натрия→ [К] плазма — повышение

Влияние почек на концентрацию калия в плазме

Почки меньше влияют на сохранение содержания калия, чем натрия. При недостатке калия почки удерживают его вначале с трудом, поэтому потери могут превышать введение. Наоборот, при передозировке калий довольно легко удаляется током мочи. При олигурии и анурии повышается количество калия в плазме.

Олигурия, анурия→[К]плазма — повышение

Таким образом, внеклеточная (плазменная) концентрацш калия является результатом динамического равновесия между:
— введением;
— способностью клеток к удержанию в зависимости от значения рН и состоянием обмена веществ (анаболизм — катаболизм);
— ренальным выведением калия в зависимости от:
содержания натрия,
кислотно-щелочного состояния,
тока мочи,
альдостерона;
— внепочечной потерей калия, например, в желудочно-кишечном тракте.

Кальций

Содержание

У взрослого человека массой 70 кг содержится приблизительно 1000—1500 г кальция —от 50000 до 75000 мэкв (1,4—2% массы тела), 99% кальция находится в костях и зубах (Rapoport).

Концентрация в плазме: 5(4,5—5,5) мэкв/л с небольшими индивидуальными отклонениями (Rapoport).

Кальций в плазме распределен в трех фракциях, а именно 50—60% ионизировано и способно к диффузии, 35—50% связано с белками (не ионизировано и не способно к диффузии), 5—10% связано комплексной связью с органическими кислотами (лимонная кислота) — не ионизировано, но способно к диффузии (Geigy). Между отдельными фракциями кальция существует подвижное равновесие, которое зависит от рН. При ацидозах, например, степень диссоциации, а следовательно, и количество диссоциированного кальция возрастают (замедляет явления тетании при ацидозе).
Биологически активны только ионы кальция. Точные данные, позволяющие определить состояние обмена кальция, получают только путем измерения количества ионизированного кальция (Pfoedte, Ponsold).

Основная роль

— Составная часть костей. Кальций в костях находится в виде нерастворимого структурного минерала, главным образом фосфата кальция (гидроксилапатит).
— Влияние на возбудимость нервов и мышц. Ионы кальция посредничают в биоэлектрическом феномене между поверхностью волокон и контрактильными реакциями внутри волокон.
— Влияние на проницаемость мембран.
— Вклад в свертывающую систему крови.

Особенности

На абсорбцию кальция в кишечнике влияет состав пищи. Так, абсорбции кальция способствуют лимонная кислота и витамин D, а препятствуют органические кислоты, например оксалиновая кислота (шпинат, ревень), фитиновая кислота (хлеб, хлебные злаки), жирные кислоты (болезни желчного пузыря). Оптимальное соотношение кальция и фосфата (1.2.1) способствует абсорбции. В регуляции содержания кальция играют ведущую роль паратгормон, витамин D и кальцитонин.

Магний

Содержание

В организме человека массой 70 кг находится 20—28 г магния (Hanze)—от 1600 до 2300 мэкв. Он определяется преимущественно в скелете (половина общего количества), меньше в почках, печени, щитовидной железе, мышцах и нервной системе (Simon). Магний наряду с калием является важнейшим катионом клеток животных и растений.


Концентрация в плазме: 1,6—2,3 мэкв/л (Hanze).

Приблизительно 55—60% магния плазмы ионизировано, 30% связано с белками и 15% — с комплексными соединениями (Geigy).

Основная роль

Значение для многочисленных процессов, управляемых ферментами (регенерация клеток, утилизация кислорода и выделение энергии; Simon). Магний важен для гликолиза, различных ступеней цитратного цикла, окислительного фосфорилирования, активации фосфатов, нуклеаз, различных пептидаз (Hanze).
— Тормозит перенос нервного возбуждения в конечную точку (подобно кураре; антагонист — ионы кальция), следствием чего является понижение нервно-мышечного возбуждения.
— Депрессивное влияние на центральную нервную систему.
— Уменьшение сократительной способности гладкой мускулатуры и миокарда.
— Подавление возбуждения в синусовом узле и нарушение атриовентрикулярной проводимости (при очень высоких дозах остановка сердца в диастоле).
— Расширение сосудов.
— Содействие фибринолизу (Hackethal, Bierstedt).

Особенности

Наряду с абсорбцией и выделением через почки в регуляции содержания магния в организме участвует еще не до конца изученный гормон поджелудочной железы. Дефицит магния приводит к выведению ионов магния и кальция из костей. Абсорбцию понижает пища, богатая белками и кальцием, а также алкоголь (Simon).

Хлор

Содержание

В организме человека массой 70 кг содержится приблизительно 100 г хлора — 2800 мэкв (Rapoport). Концентрация в плазме: 103 (97—108) мэкв/л

Основная роль
— Хлор — важнейшая часть анионов плазмы.
— Ионы хлора участвуют в образовании мембранного потенциала.

Гидрокарбонат

Гидрокарбонат относится к изменяемой части ионов. Изменения в содержании анионов уравновешиваются благодаря гидрокарбонату. Система гидрокарбонат — угольная кислота является важнейшей внеклеточной буферной системой. Значение рН внеклеточного пространства можно рассчитать по отношению гидрокарбоната к угольной кислоте (дальнейшее рассуждение см. 1.3).

Фосфат

Содержание

В теле взрослого человека содержится 500—800 г фосфата (1% массы тела). 88% находятся в скелете (Grossmann), остальная часть располагается внутриклеточно и лишь небольшая его часть — во внеклеточном пространстве (Rapoport).
Фосфат может быть как органическим (в качестве составной части фосфопротеинов, нуклеиновых кислот, фосфатидов, коферментов — Rapoport), так и неорганическим. Приблизительно 12% фосфатов плазмы связано с белками [Walser, 1960, 1961].

Концентрация в плазме (неорганический фосфор): 1,4— 2,6 мэкв/л.

Основная роль

— Вместе с кальцием образует нерастворимый гидроксилапатит (опорная функция костей).
— Участие в метаболизме углеводов, а также в хранении и переносе энергии (АТФ, креатинфосфат).
—Буферное действие.

Особенности

Фосфор находится во всех продуктах питания. Абсорбция стимулируется витамином D и цитратом, задерживается некоторыми металлами (например, алюминием), цианидами, а также повышенным введением кальция. Фосфаты, выделяемые мочой, действуют в качестве буфера.

Сульфат

Концентрация в плазме (неорганического сульфата) :0,65 мэкв/л

Сульфат образуется из серосодержащих аминокислот (например, цистеин, метионин) и выводится через почки.
При почечной недостаточности концентрация сульфатов в плазме повышается в 15—20 раз.

Органические кислотные радикалы

— Лактат (молочная кислота).
— Пируват (пировиноградная кислота).
—бета-гидроксибутират (бета-гидроксимасляная кислота).
— Ацетоацетат (ацетоуксусная кислота).
— Сукцинат (янтарная кислота).
— Цитрат (лимонная кислота).

Концентрация в плазме: 6 мэкв/л (Geigy)

Молочная кислота является промежуточным продуктом в процессе обмена углеводов. При снижении уровня кислорода (шок, сердечная недостаточность) концентрация молочной кислоты повышается.
Ацетоуксусная кислота и бета-гидроксимасляная кислота (кетоновые тела) появляются при снижении количества углеводов (голод, пост), а также при нарушении утилизации углеводов (диабет) (см. 3.10.3).

Белки

Молекулы белков при рН крови 7,4 существуют главным образом в виде анионов (16 мэкв/л плазмы).

Содержание

Общее содержание белков составляет 17% массы тела. Эти белки организма находятся в состоянии обмена с аминокислотами. Они составляют так называемый аминокислотный фонд (приблизительно 45 г аминокислот, при этом 40 г — в мускулатуре, 1 г — в плазме, 2—4 г — в печени; Lang, Fekl).

Основная роль

Жизнь связана с белками, отсюда без белков нет жизни

Белки
— являются основной составной частью клеточных и межтканевых структур;
— ускоряют в качестве ферментов процессы обмена веществ;
— образуют межклеточное вещество кожи, костей и хрящей;
— обеспечивают деятельность мускулатуры благодаря контрактильным свойствам определенных белков;
— определяют коллоидно-осмотическое давление и тем самым водозадерживающую способность плазмы (1 г альбумина связывает 16 г воды);
— являются защитными веществами (антитела) и гормонами (например, инсулин);
— транспортируют вещества (кислород, жирные кислоты, гормоны, лекарственные вещества и др.);
— действуют в качестве буфера;
— участвуют в свертывании крови.
Это перечисление уже показывает основополагающее значение белков. Особую нагрузку испытывает белковый баланс в состоянии стресса (см. также 3.8.2.1).


Указания для клинициста

Определяя состояние белков, обычно привлекают следующие параметры:
— клиническую оценку состояния пациента (похудание и пр.);
— концентрацию общего белка и альбумина в плазме;
— концентрацию трансферрина;
— состояние иммунитета (например, кожный тест, исследование с помощью БЦЖ и др., определение числа лимфоцитов и др.).
Чувствительный показатель состояния белкового питания, каковым является концентрация альбумина в плазме, представляет величину зкстраваскулярного запаса альбумина, измеряемого с помощью меченого альбумина. Экстраваскулярный, межтканевый альбумин можно рассматривать как белковый резерв. Он повышается при отличном питании и снижается при дефиците белков без изменения концентрации альбумина в плазме (Kudlicka и соавт.).
Внутрисосудистый запас альбумина составляет 120 г,. межтканевый — от 60 до 400 г, у взрослых в среднем 200 г. При падении концентрации альбумина в плазме ниже предельной границы нормы значительно истощаются в первую очередь межтканевые запасы альбумина (Kudlicka, Kudlickova), что видно из табл. 2 и 3. У 46 больных, оперированных по поводу хронических гастродуоденальных язв, Studley установил корреляцию послеоперационной летальности с предоперационным похуданием (см. табл. 3).

Таблица 2