07.Нарушения водно-солевого обмена
advertisement
НАРУШЕНИЯ ВОДНО-СОЛЕВОГО ОБМЕНА Розпределение воды в организме. Количественный и качественный её состав • Вода является важнейшим компонентом внутренней среды организма и составляет приблизительно 60 % от массы тела, колеблясь от 45 % (у полных людей преклонного возраста) до 70 % (у молодых мужчин). • У женщин больше жира, меньше мышц и общее количество воды составляет 50 %. Нормальные отклонения наблюдаются приблизительно в пределах 15 %. У детей содержание воды више, чем у взрослых. С возрастом содержание воды постепенно уменьшается. • Большая часть воды (35-45 % массы тела) находиться в средине клеток (интрацеллюлярная жидкость). • Внеклеточная жидкость (экстрацеллюлярная) составляет 15-25 % от массы тела и делится на: внутрисосудистую (5 %) межклеточную (12-15 %) трансцеллюлярную (1-3 %) Внутрішньоклітинна Внутриклеточная • В течение суток в организм человека поступает: • с питьём приблизительно 1,2 л воды • с едой – приблизительно 1 л • приблизительно 300 мл воды образуется при окислении питательных веществ • При нормальном водяном балансе столько же воды (около 2,5 л) виделяется из организма: • почками (1-1,5 л) • через ипарение кожей (0,5-1 л) и легкими (около 400 мл) • с калом (50-200 мл) • Жидкость находятся в постоянном движении: жидкость, которая омывает клетки, доставляет организму питательные вещества и кислород и выделяет продукты метаболизма и углекислый газ. • Клеточные мембраны свободно проницаемые для воды, но не проницаемые для многих растворимых веществ, поэтому движение жидкости между внутриклеточным и внеклеточным пространствами возникает по осмотическому градиенту, который создаётся осмотически активными веществами. • По закону изоосмомолярности вода перемещается через биологические мембраны в сторону более высокой концентрации растворённых веществ. Растворённые вещества свободно проникают через мембраны и не влияют на движение воды. • Обмен воды между сосудами и тканями осуществляется по механизму Е.Старлинга: через стенки капилляров легко перемещается вода, электролиты, некоторые органические соединения, но плохо транспортируются белки. • У здорового человека за сутки из крови в ткань фильтруется до 20 л жидкости, 17 л всасывается назад у капилляры и около 3 л одтекает из ткани по лимфатическим капиллярам и через лимфатическую систему возвращается в сосудистое русло. Обмен жидкостями в капилляре по закону Старлинга • Натрий является основным катионом внеклеточной жидкости. • Хлориды и бикарбонаты являют собой анионную электролитную группу внеклеточного пространства. • В клеточном пространстве определяющем катионом является калій, а анионная группа представлена фосфатами, сульфатами, белками, остаточными анионами и бикарбонатом. • Электролиты обеспечивают 94-96 % осмолярности плазмы, а натрий как основной ион внеклеточной жидкости – 50 % осмотического давления. • Так как капиллярная мембрана непроницаемая для протеинов, то коллоидно-осмотическое давление является основной движущей силой, которая перемещает по законам осмоса свободную воду и электролиты через капиллярную мембрану. • В целом организм нестойкий до осмотических градиентов. Внезапная смена осмолярности во внеклеточном пространстве ведет к перемещению жидкости через клеточную мембрану, вследствие этого осмотические градиенты выравниваются. • Водно-электролитный обмен характеризуется постоянством, которое поддерживается нервными, эндокринными механизмами, а также осмотическими и электрическими силами. Основным показателем его является водный баланс. • Важнейшим условием постоянства водных клеточных сред является их изотоничность. • Величина катионных зарядов должна равняться величине анионных зарядов как в средине клеток, так и вне их. • Однако в биологических объектах превалирует внутриклеточный потенциал. При этом также сохраняется разница потенциалов как міжду клеткой и внешней средой, на уровне 80 мВ, так и между отдельными элементами самой клетки (ядро, протоплазма и оболочка или мембрана) • Сохранение разности потенциалов является одним из основных свойств клетки, которая обезпечивает возможность осуществлять метаболические процессы и ёё специфические функции. • Аноионы, которые находятся в средине клетки, поливалентные, большие и не могут свободно проникнуть через клеточную мембрану. Единым катионом, для которого клеточная мембрана проницаемая, является калий. • Натрий является внеклеточным катионом, что обусловлено низкой способностю проникать через клеточную мембрану и наличием особенного механизма вытеснения его из клетки с помощью натриевого насоса. • Анион хлора также является внеклеточным компонентом, но его способность проникать через клеточную мембрану относительно высокая. • Энергия натриевого насоса, который является специфическим свойством клеточной мембраны, обеспечивается АТФ и направлена на выталкивание натрия из клетки. Эта ж энергия способствует движению калия в средину клетки. КАТИОННЫЙ И АНИОННЫЙ СОСТАВ ЖИДКОСТЕЙ Механизмы регуляции объёма жидкости и ионного состава • • • • • Постоянство объёма и осмолярности внеклеточной жидкости поддерживается регуляторными механизмами, главным эффекторным органом которых является почка Повышение осмолярности плазмы крови является специфическим раздражителем осморецепторов, заложеных в переднем гипоталамусе. В результате появляется чувство жажды. Жажда – это один из главных и найболее существенных признаков дефицита воды. Раздражение осморецепторов гипоталамической области, а также волюмрецепторов левого предсердия усиливает секрецию вазопрессина (АДГ) супраоптическими и паравентрикулярными ядрами гипоталамуса. Вазопрессин усиливает реабсорбцию воды в дистальных канальцах нефрона через активацию V2 рецепторов эпителия и образования цАМФ, который повышает проницаемость их для воды. Стимулирующий эффект АДГ определяется пермиссивным действием АКТГ аденогипофиза. Это ведет к уменьшению диуреза, увеличению объёма циркулирующей крови. Кроме того, АДГ сужает артериоли и повышает артериальное давление. • Секрециия АДГ может также стимулироваться и не осмотическими факторами, из которых найболее важный – снижение сосудистого объёма крови. • Стимуляция АДГ при этом возникает вследствие влияния на рецепторы низкого давления (локализованы в предсердиях), так и на рецепторы высокого давления (локализованы в каротидном синусе). • Парасимпатическая цепочка связывает эти рецепторы объёма с нейрогипофизом. При этом снижение интраваскулярного объём крови стимулирует так называемый центральный механизм секреции АДГ. Дополнительными неосмотическими факторами стимуляции АДГ является также болевой синдром, эмоцийный стресс, бета-адренергическая стимуляция. • Раздражение рецепторов приводящей артерии почек (при уменьшении почечного кровотока, кровопотере) и натриевых рецепторов юкстагломерулярного аппарата (при дефиците натрия) усиливает синтез и освобождение ренина. • Под влиянием ренина з ангиотензиногена плазмы крови образуется ангиотензин І. • При прохождении через капилляры легких с ангиотензина І под действием конвертирующего фермента, эндотелиальных клеток образуется ангиотензин ІІ. • Далее под влиянием ангиотензиназ образуется ангиотензин ІІІ. • Ангиотензин ІІ проявляет два эффекта: • 1) вызывает сокращение гладких мышц артериол, в результате чего осуществляеться их сужение и повышается артериальное давление; • 2) действуя на клубочковую зону коры надпочечников, он активирует секрецию альдостерона. • Ангіотензин ІІІ увеличивает секрецию только альдостерона. Основные функциональные эффекты альдостерона связанные с его влиянием на почки. Действуя на дистальные извитые канальцы нефронов, альдостерон вызывает: увеличние реабсорбции Na+ увеличение секреции К+ увеличение секреции Н+ (усиливает ацидогенез) • Антидиуретическим и антинатрийурическим механизмам противостоят диуретические и натрийурические. • Главными факторами их является реномедулярные простагландины и атриальный натрийурический фактор (АНФ, атриопептид). • АНФ синтезируется в клітках левого предсердия. Он повышает диурез и натрийурез, расслаблюет гладкие мышцы сосудов и снижает артериальное давление. Секреция его в кров увеличивается после избыточного употребления воды и солей, вследствие растяжения предсердий, повышения артериального давления, а также стимуляции альфа-адренорецепторов и рецепторов вазопрессина. Нарушения водно-электролитного баланса Нарушения водно-сольового обмена разделяют на Обезвоживание (дегидратация) Задержка воды в организме (гипергидратация). В зависимости от изменений осмотической концентрации (соотношения воды и электролитов) дегидратацию и гипергидратацию деляют на изоосмолярную гипоосмолярную гиперосмолярную • Изоосмолярная дегидратация развивается при эквивалентной потере воды и электролитов. • Это наблюдается при полурии, кишечном токсикозе, острой кровопотере, рвоте, поносе. • При этом уменьшение количества тканевой жидкости идет преимущественно за счёт внеклеточной. Эксикоз • Гипоосмолярная дегидратация характеризуется уменьшением осмотического давления внеклеточной жидкости и наблюдается в случае преимущественной потери солей. • Она развивается при потере секретов желудка и кишок (понос, рвота), повышенном потовыделении, если потеря воды восстанавливается питьём без солей. • При этом снижение осмотического давления во внеклеточной среде приводит к переходу воды в клітки, вследствие чего усиливается гиповолемия, сгущение крови и нарушение кровообращения, снижается фильтрацийная способность почек, развивается дегидратация клеток (в частности нервных) и нарушение их функции. • Обезвоживание и потеря электролитов приводит к нарушению кислотно-щёлочного равновесия. Поэтому обезвоживание с потерей хлоридов и ионов Н+ желудочного сока приводит к алкалозу. Снижение панкреатического и кишечного соков, которые содержат больше натрия и гидрокарбонатов, ведет к ацидозу. • Гиперосмолярная дегидратация развивается при потере воды, вследствие чего увеличивается осмотическое давление внеклеточной жидкости. • Это наблюдается в тех случаях, когда потеря воды превышает потерю электролитов (натрия), например, при гипервентиляции, профузном потовыделении, потере слюны, а также при поносе, рвоте, полиурии, когда пополнение потеряной воды недостаточное. • При этом возникает уменьшение объёма внеклеточной жидкости и повышение её осмотичности. Увеличение осмотического давления внеклеточной жидкости ведет к перемещению воды с клеток. • Обезвоживание клеток вызывает болезненное чувство жажды, усиление распада белков, повышение температуры, а иногда – потемнение сознания, кому. • Увеличение осмотического давления межклеточной жидкости ведет к внутриклеточному обезвоживанию и увеличению внутриклеточной концентрации электролитов, что в свою очередь приводит к нарушению гидратных оболочек белковых молекул. • При этом уменьшается растворимость белков, они осаждаются, что проявляется нарушением их функций. • Уменьшение воды в клетках приводит к уменьшению их объёма и к снижению активности поверхности клеточных мембран. В результате этого нарушаются функции, связанные с плазматической мембраной – межклеточных взаимодействий, восприятию регуляторных сигналов, миграции и др. Патогенез несахарного диабета • Основным фактором патогенеза несахарного диабета является уменьшение продукции вазопрессина. • Причиной несахарного диабета могут быть опухоли, воспалительный процесс, саркоидоз или травма, которые повреждают нейрогипофиз, ножку гипофиза или ядра гипоталамуса. • Другая форма болезни – первичная полидипсия психогенного происхождения, которая сопровождается вторичной полиурией. • Третьей формой болезни является нефрогенный несахарный диабет, в основе которого лежит снижение чувствительности почек к вазопрессину. При этом отмечается снижение продукции в эпителии канальцев цАМФ и снижение проницаемости дистальной части канальца нефрона для воды. Патогенез ангидремического шока • Крайним проявлением внеклеточного обезвоживания является развитие ангидремического шока. • Основное значение в его развитии имеют: • 1) гиповолемия (уменьшение объёма циркулирующей крови). Она является причиной нарушения общей гемодинамики. При этом уменьшается минутный объём крови и артериальное давление, что ведет к развитию циркуляторной гипоксии и метаболического ацидоза. В результате гемодинамических нарушений развивается острая почечная недостаточность: уменьшается фильтрационное давление, развиваются олиго- и анурия, гиперазотемия уремия • 2) гемоконцентрация. Возникает нарушения микроциркуляции, замедляется кровоток в капиллярах, развивается сладж-синдром, истинный капиллярний стаз. Следствием таких расстройств является гипоксия и ацидоз. • Гипоксия, ацидоз и интоксикация является основными факторами, которые нарушают функцию ЦНС и других жизненноважных органов и приводят к смерти. • Признаки тяжелой ангидремии и смерть возникают у взрослых после потери 1/3, у детей – 1/5 объёма внеклеточной жидкости. Защитно-компенсаторные реакции организма при обезвоживании. Функциональные эффекты симпатоадреналовой системы • 1) активация ренин-ангиотензиновой системы. Действие катехоламинов на бета-адренорецепторы юкстагломерулярного аппарата почек и опосредованым влиянием на ЮГА вследвие спазма приводных артериол; • 2) внутрипочечный перераспределение кровотока. Такое перераспределение кровотока в почках ведет к значительному увеличению реабсорбции натрия и воды и способствует их сохранению в организме; • 3) спазм артериол периферических тканей. При этом уменьшается фильтрация воды с капилляров в ткани, что способствует сохранению общего объёма крови в организме; • 4) уменьшение потовыделения. Эта реакция направлена на снижение потери воды и солей организмом. Защитно-компенсаторные реакции при внеклеточном обезвоживании • Переход жидкости с интерстициального сектора в сосуды. • Уменьшение объёма циркулирующей крови ведет к раздражению волюморецепторов и увеличению секреции антидиуретического гормона. • Активация ренин-ангиотензивной системы и увеличения секреции альдостерона. • В результате снижения артериального давления возбуждаются барорецепторы, что приводит к активации симпатоадреналовой системы. • Обезвоживание вызывает через центральные и периферические механизмы чувство жажды. В результате формируются поведенческие реакции, направленные на поиск воды и пополнения потеряной жидкости. Избыточное накопление воды в организме • Внеклеточная гипергидратация – это увеличение объёма жидкости во внеклеточном секторе организма. • Причини внеклеточной гипергидратации: • Избыточное поступление воды в организме: питьё солёной воды, которая не уталяет жажду внутривенное введение большого количества жидкости • Задержка воды в организме вследствие нарушения её выделения почками: почечная недостаточность нарушения регуляции почек (первичный и вторичный гиперальдостеронизм, гиперпродукция антидиуретического гормона) При изоосмолярной гипергидратации осмотическое давление внеклеточной жидкости не изменяется. Гипоосмолярная гипергидратация (водное отравление) характеризуется уменьшением осмотического давления внеклеточной жидкости. В клинике водное отравление возможно при рефлекторной анурии, а также во второй стадии острой почечной недостаточности. Гиперосмолярная гипергидратация характеризуется увеличением осмотического давления внеклеточной жидкости и может развиться при употреблении солёной морской воды. Защитно-компенсаторные реакции при внеклеточной гипергидратации Внеклеточная гипергидратация сопровождается увеличениемобъём циркулирующей крови. Это ведет к механическому растяжению клеток предсердий, которые в ответ освобождают в кров предсердный натрийурический гормон. Последний увеличивает натрийурез и диурез, в результате чего уменьшается объём циркулирующей крови. Увеличение объёма циркулирующей крови является причиной уменьшения импульсации от волюморецепторов, в результате чего уменшается секреция антидиуретического гормона и растёт диурез. Отёки Отёки – это избыточное накопление жидкости в тканях организма и серозных полостях. Розличают общие и местные отёки. Общие отёки являются проявлением внеклеточной гипергидратации Містные – связаны с нарушением баланса жидкости в ограниченой области или ткани органа В зависимости от механизмов розвития отёки могут быть: • • • • • гидростатическими онкотическими мембраногенными лимфогенными вследсвие нарушения нейро-эндокринной регуляции Гидростатические отёки могут быть обусловлены следующими механизмами: • увеличением объёма крови (гиперволемические отёки) • увеличением венозного давления (застойные отёки) • первичным нарушенем микроциркуляции – розширением артериол и спазмом венул (микроциркуляторные отёки) • Гиперволемические отёки при внеклеточной гипергидратации и отёки, связанные с задержкой в организме ионов натрия, например, при сердечной недостаточности, вторинном альдостеронизме. Патогенез застойных отёков • Застойные отёки возникают при нарушении оттока крови по венозных сосудах, повышении венозного давления и фильтрацийного давления в капиллярах • Найболее частой причиной повышения венозного давления в условиях патологии является пороки сердечных клапанов, что ведёт к недостаточности сердца и застою крови в венах. Венозное давление повышается при здавлении или закупорке вен, нарушении их клапанного аппарата, при длительном стоянии. Патогенез застойных отёков При нарушении микроциркуляции: розширении артериол и сужении венул. Такие нарушения возникают под влиянием гуморальных факторов, которые регулируют просвет артериол и тонус прекапиллярных сфинктеров (биогенные амины, продукты метаболизма и др.). Розширении артериол с последующим увеличением объёма межтканевой жидкости может наблюдаться в нормальных условиях, например, в работающих мышцах. Повышение фильтрационного давления может быть при резком негативном давлении в межклеточном пространстве. Так, при ожоге отрицательное давление межклеточной жидкости может увеличиваться вследствие испарения воды с поверхности и изменении коллоидов, которые создают образование выталкивающих сил. Этот механизм является главным в патогенезе отёка при ожоге кожи. Патогенез застойных отёков Патогенез сердечных отёков Патогенез сердечных отёков Отёк нижних конечностей Отёк конечностей Отёк конечности Онкотические отёки • Онкотические отёки развиваются : • при уменьшении содержания в плазме крови белков (альбуминов) • снижении градиента осмотического давления между кровью и межклеточной жидкостью. • при гипопротеинемии (протеинурия, голодание, цирроз печени) и снижении онкотического давления крови, а также при накоплении осмотически активных веществ (Na+, белков, продуктов метаболизма) в межклеточном пространстве. • Онкотическое давление межтканевой жидкости повышается также при блокаде лимфооттока. Гидрофильность тканевых коллоидов зависит также от концентрации Н+. При сдвиге рН в кислую сторону происходит набухание паренхиматозных элементов и дегидратация соединительной ткани. При сдвиге рН в щёлочную сторону соединительная ткань гидратируется. Мембраногенные отёки • Мембраногениные отёки возникают вследствие повышения проницаемости стенки сосудов. • В организме гидростатическое, онкотическое и осмотическое давление может проявлять своё действие только при определенном состоянии проницаемости сосудов. • Повышение проницаемости сопровождается выходом белков из крови в интерстициальную среду, знижением онкотического давления плазмы крови и повышением его в межклеточном пространстве. • Этот механизм является ведущим в розвитии аллергических, воспалительных, токсических отёков. Лимфогенные отёки • Лимфогенные отёки возникают вследствие нарушений лимфообразования и лимфооттока. При этом нарушуется выведение с лимфой белков, которые в норме фильтруются в ткань, и увеличивается тканевое онкотическое давление. • Среди причин развития лимфогенных отёков следует выделить • здавление лимфатических сосудов рубцовой тканью; • увеличение центрального венозного давления (недостаточность сердца), что нарушает приток лимфы в систему кровообращения. • Установлено, что венозный застой, который сопровождается повышением давления в верхней полой вене вызывает рефлекторный спазм лимфатических сосудов. Кроме того, межтканевая жидкость, которая накопляется при отёках, здавливает лимфатические сосуды Слоновость Задержка воды, связанная с нарушениями регуляции водно-электролитного обмена • Наблюдается при: • гипофункции щитовидной железы (микседема) • гиперпродукции вазопрессина, инсулина, который повышает гидрофильность тканевых коллоидов • при первичном, а также вторичном гиперальдостеронизме • Гормональные факторы в регуляции нарушений водноэлектролитного обмена выступают в тесной связи с нейрогенными. Эта взаимосвязь чётко видна в гипофизарноадреналовом механизме, который играет важную роль в развитии сердечных и других видов отёка. Патогенез отёков • Первая стадия – накопление связанной воды. Отёчная жидкость связывается с тканевыми коллоидами и накопляется в основном в желеподобных структурах (коллагеновые волокна, основное вещество соединительной ткани). При этом клинические признаки отёка незначительные – немного увеличивается тургор ткани. • Вторая стадия – накопление свободной воды. Когда маса связанной воды увеличивается приблизительно на 30 %, а гидростатическое давление в ткани достигает атмосферного, начинает накопляться свободная несвязанная вода. Тогда появляются выраженные признаки отёка: свободная вода перемещается относительно силы гравитации, появляется симптом “ямки” при надавливании на ткань. Виды отёков в зависимости от причин и механизмов возникновения сердечный почечный печёночный кахектический воспалительный токсический аллергический лимфогенный нейрогенный Эндокринный и др. Сердечный, или застойный, отёк возникает преимущественно при венозном застое и повышении венозного давления, которое сопровождается повышением фильтрации плазмы крови в капиллярах. Гипоксия, которая развивается при застое крови, приводит к нарушению проницаемости сосудов. Большое значение в возникновении сердечных отёков при недостаточности кровообращения принадлежит также рефлекторно-ренин-адреналовому механизму задержки воды. Почечный отёк В патогенезе отёка при гломерулонефрите первичное значение придают снижению клубочковой фильтрации, которое ведет к задержке воды в организме. При этом также повышается реабсорбция натрия в канальцах нефронов, известная роль принадлежит вторичному альдостеронизму, а также повышению проницаемости сосудов. При наличии нефротического синдрома на первый план выступает фактор гипопротеинемии (вследствие протеинурии), который сочетается с гиповолемией и стимуляцией продукции альдостерона. В развитии печёночного отёка при поражении печени важную роль играет гипопротеинемия, вследствие нарушения синтеза белков в печени. Важное значение при этом имеет повышение продукции или нарушение инактивации альдостерона. В развитии асцита при циррозе печіени решающая роль принадлежит нарушению печёночного кровообращения и повышению гидростатического давления в системе воротной вены. Кахектический отёк развивается при алиментарной дистрофии (голодании), гипотрофии у детей, злокачественных опухолях и других истощающих заболеваниях. Важнейшим фактором его патогенеза является гипопротеинемия, обусловлена нарушением синтеза белков, повышением проницаемости стенки капилляров и накоплением продуктов розпада тканей. В патогенезе воспалительного и токсического отёка (при действии химических соединений, укусе пчёл и других насекомых) первостепенную роль играет нарушения микроциркуляции в очаге поражения и повышения проницаемости стенки капилляров. В развитии этих нарушений важная роль принадлежит освобождению вазоактивных медиаторов: биогенных аминов (гистамин, серотонин), простагландинов, лейкотриенов, кининов. Аллергический отёк возникает в связи с развитием аллергических реакций Механизм развития аллергического отёка во многом подобный до патогенеза воспалительного и нейрогенного отёка. Нарушению микроциркуляции и проницаемости стенки капилляров с освобождением при этом биологически активных веществ, образованием иммунных комплексов, принадлежит ведущая роль в патогенезе. Нейрогенный отёк розвивается в результате нарушения нервной регуляции водного обмена, трофики тканей и сосудов. Сюда относится отёк конечностей при гемиплегии и сирингомиелии, отёк лица при невралгии тройничного нерва и отёк Квинке. В происхождении нейрогенных отёков важную роль играет повышение проницаемости стенки сосудов и нарушения обмена в поврежденных тканях Микседематозные отёки – это особенный вариант отёков, в основе которых лежит увеличение гидрофильных тканевых коллоидов При этом в тканях увеличивается кольичество связанной воды Микседематозные (“слизистые”) отёки характерны для гипофункции щитовидной железы.
