Download Электролиты в организме: роль и функции натрия, калия, кальция и магния and more Study notes Mathematics in PDF only on Docsity!
Введение ион электролитный физиологический Биологические жидкости организма человека (внутриклеточные и внеклеточные) представляют собой растворы, содержащие электролиты. Электролит – вещество, распадающееся при растворении на ионы. Определенный ионный состав жидкостей необходим для поддержания многих жизненных процессов. Например, функция некоторых ферментов оптимальна только в условиях определенной концентрации ионов и величины рН. Эффект многих гормонов осуществляется благодаря изменению проницаемости клеточной мембраны для некоторых ионов. Ионный состав внутри клетки значительно отличается от ионного состава внеклеточной жидкости. Электролиты выполняют в организме следующие функции: отвечают за осмолярность жидкостей тела, образуют биоэлектрический потенциал, катализируют процессы обмена веществ, определяют рН жидкостей тела, стабилизируют костную ткань, служат в качестве «энергетического депо», участвуют в свертывании крови, обладают иммунотропной активностью. Для постановки окончательного диагноза и выбора метода терапии необходимо установить вид и степень изменений обмена воды и электролитов, поскольку клиническая картина отдельных нарушений не имеет характерных признаков. Для определения концентрации электролитов используют следующие методы исследования: пламенная фотометрия, ионометрический (потенциометрический) и фотометрический.
1. Физиологическая роль основных ионов в организме Роль отдельных электролитов в жизнедеятельности организма многообразна и неоднозначна. Натрий В организме взрослого человека содержится 70–100 г. натрия, у детей его содержание ниже. Содержание натрия в плазме крови 130–150 ммоль / л. Во внеклеточных жидкостях находится около 40% всего натрия, в костях и хрящах около 50%, внутри клеток менее 10%. Около 85% ионов натрия представлено в свободной форме и приблизительно 15% его удерживается белками. Функции натрия в организме:
- создает и поддерживает осмотическое давление жидкостей организма (преимущественно внеклеточной);
- задерживает воду в организме;
- участвует во всасывании в кишечнике и обратном всасывании в почках глюкозы и аминокислот;
- участвует в регуляции кислотно-щелочного баланса организма, является щелочным резервом крови;
- является активатором некоторых ферментов;
- определяет величину мембранного потенциала и, соответственно, возбудимость клеток;
- стимулирует АТФазную активность фракций клеточных мембран, стабилизирует симпатический отдел нервной системы, принимает участие в регуляции тонуса сосудов. Основное количество натрия поступает в организм с поваренной солью, небольшое количество потребляется в виде бикарбоната натрия, цитрата, сульфата и глутамата натрия, которые встречаются в продуктах питания как добавки. Суточная потребность ребенка в натрии составляет в
- играет важнейшую роль в деятельности сердечно-сосудистой, мышечной, нервной систем, в секреторной и моторной функциях пищеварительного тракта, экскреторной функции почек. Выход калия из клеток зависит от увеличения их биологической активности, распада белка и гликогена, недостатка кислорода. Концентрация зависит от состояния кислотно-щелочного баланса: при накоплении кислот количество калия увеличивается, при повышении содержания щелочей количество калия снижается. Дефицит и избыток калия вызывают серьезные изменения в организме ребенка. Кальций Кальций в различных тканях содержится внутриклеточно и почти исключительно в соединении с белками. Лишь в костной ткани, включающей до 97% всех запасов кальция в организме, он находится внеклеточно. Содержание кальция в организме у детей составляет около 200 ммоль / л, у взрослых 475 ммоль / л. У взрослого человека поддерживается нулевой баланс кальция, у детей – положительный. Содержание кальция в крови составляет 2,5–2,8 ммоль / л, приблизительно 40% из них связано с белком. Основной источник кальция – продукты питания: молоко и молочные продукты, яйца, бобовые, сухофрукты и др. Для детей грудного возраста основной источник кальция – молоко. Ежесуточное выделение кальция через почки составляет 100 – 200 мг, через кишечник 150 мг, с потом до 20 мг. Потери кальция с мочой увеличиваются при нарушении кислотно-щелочного баланса в плане накопления кислот, и при потреблении больших количеств белка. Функции кальция:
- необходимый участник процесса мышечного сокращения;
- важнейший компонент свертывающей системы крови;
- активатор в работе многих ферментов;
- входит в состав костей и хрящей;
- является стабилизатором клеточных мембран;
- регулирует возбудимость нервов и мышц;
- внутриклеточный посредник в действии некоторых гормонов на клетку;
- универсальный пусковой элемент многих секреторных процессов. Кальций участвует в физиологических процессах только в ионизированном виде. Ионизация кальция зависит от кислотно-щелочного баланса крови. При чрезмерном увеличении кислот содержание ионизированного кальция повышается, а при увеличении содержания щелочей падает. Увеличение щелочей и снижение уровня кальция ведут к резкому повышению нейромышечной возбудимости и судорожным приступам. Магний Концентрация магния в клетках значительно выше, чем во внеклеточной среде. Примерно половина всего магния находится в костях, примерно половина в мышцах и печени, около 1% во внеклеточном пространстве. Общее количество магния в организме детей составляет 11 ммоль / л, у взрослых 14 ммоль / л. Уровень магния в крови составляет 0,75 – 0,9 ммоль / л, при этом более 60% находится в ионизированном виде. Суточная потребность в магнии взрослого человека составляет около 300 мг. Овощи с зелеными листьями, фрукты, бобовые, злаки, мясо являются основными пищевыми источниками магния. При недостатке магния в организме он полностью обратно всасывается почками, которые являются главным регулятором содержания магния в организме. Если же есть избыток магния, то он удаляется через желудочно-кишечный тракт. Функции магния:
- структурный элемент костной ткани;
- стабилизатор биологических мембран, уменьшает их текучесть и проницаемость;
- входит в состав более 300 разных ферментных комплексов, обеспечивая их активность;
Фосфор Фосфор входит в состав межклеточной жидкости и каждой клетки организма. Внутри клеток концентрация фосфора выше в 40 раз, чем во внеклеточной среде. Около 70% фосфора сосредоточено в костной ткани. Содержание фосфора в крови составляет 0,94–1,60 ммоль / л, у детей первого года жизни 1,26–2,26 ммоль / л. Потребность в фосфатах взрослого человека составляет около 1200 мг / сут. Фосфор в достаточном количестве присутствует в пищевом рационе, т.к. содержится практически во всех пищевых продуктах. Удаление фосфора из организма осуществляется почками и через кишечник. Выделение фосфатов с мочой может быть усилено белковым гормоном паращитовидной железы. Выделение возрастает также и при увеличении уровня неорганического фосфора в плазме крови. Фосфор имеет исключительно большое биологическое значение для растущего организма:
- необходимый компонент клеточных мембран;
- играет ключевую роль в метаболических процессах, входя в состав многих коферментов, нуклеиновых кислот и фосфопротеидов;
- структурный компонент костей и зубов;
- участвует в регуляции концентрации водородных ионов;
- важнейший компонент фосфор-органических соединений организма: нуклеотидов, нуклеиновых кислот, фосфопротеидов, фосфолипидов, фосфорных эфиров углеводов, коферментов, 3-ФКГ и др.;
- органические соединения фосфора составляют основу энергетического обмена. Избыток фосфора в организме встречается редко и наблюдается при нарушении функции почек или паращитовидной железы. Избыток приводит к гипокальциемии и нарушению созревания костной ткани. Проявлениями недостатка фосфора являются ломкость костей, нарушение распада оксигемоглобина, слабость, миопатия, кардиомиопатия. Сульфаты
Сульфаты в большом количестве содержатся во внутриклеточном пространстве, входят в состав многих биологически активных веществ. В плазме крови неорганических сульфатов содержится 0,3–1,5 ммоль / л. Они необходимы для обезвреживания токсических соединений в печени. Бикарбонат Бикарбонат в наибольшем количестве содержится во внеклеточной жидкости. Он находится в динамическом равновесии с угольной кислотой и является компонентом буферной системы организма, которая поддерживает определенную концентрацию ионов водорода. Средняя концентрация бикарбоната в сыворотке крови 27 мэкв / л. Концентрация бикарбоната у недоношенных новорожденных колеблется в пределах 11–29 ммоль / л, у доношенных новорожденных она составляет 21 ммоль / л.
2. Электролитный обмен в организме Электролитам в организме человека принадлежит главенствующая роль в осмотическом гомеостазе (поддержании постоянства внутренней среды). Электролиты находятся в водных секторах организма в виде катионов (в основном калий и натрий) и анионов (в основном хлориды и бикарбонаты). В таблице ниже представлено содержание электролитов в водных секторах тела человека (по Г.А. Рябову, 1982; В.Д. Малышеву, 1985): Электролиты Водные среды внутрисосудистый сектор интерстициальный сектор внутриклеточ-ный сектор ммоль/л мэкв/л ммоль/л мэкв/л ммоль/л мэкв/л КАТИОНЫ Na+^142 142 132 132 20 K+^5 5 5 5 115 Ca++^ 2,5 5 2,5 5 - - Mg++^ 1,5 3 1,5 3 17,5 35
осмолярность нормальной плазмы величина постоянная = 285..295 мосмоль/л (главные компоненты: катионы натрия – 140, и анионы хлора – 100); миллиэквивалент = 1/1000 эквивалента – количество химического элемента, соединяющееся с одной весовой частью водорода или замещающей ее (для расчета необходимо знать ионную массу и валентность). моль – единица молярности, соответствующая раствору в 1 литре которого растворен 1 моль вещества. Среднее содержание основных катионов в органах и жидкостях тела человека (ммоль/л) (Я.А. Жизневский, 1994): Органы, жидкости Nа+ K+ Cа+ Mg+ Мозг 74 84 3 7 Сердце 80 64 2,5 10 Легкие 108 38 4,25 3 Печень 83 55 3 7, Почки 76 45 5 5 Мышцы 31 150 1,75 9 Эритроциты 15 100 0,25 2, Сыворотка крови 142 4,5 2,5 1 Лимфа 135 2,2 - - Ликвор 145 2,3 1,2 1, Моча 195 57 5/сут 4/сут Содерж. желудка 110 20 - - Пот 25 11 - -
3. Нарушения электролитного баланса Нарушения обмена калия Нарушения обмена калия в виде гипокалиемии или гиперкалиемии сопровождают заболевания желудочно-кишечного тракта достаточно часто. Гипокалиемия может быть следствием заболеваний, сопровождающихся рвотой или поносом, а также при нарушениях процессов
всасывания в кишечнике. Она может возникать под влиянием длительного применения глюкозы, диуретиков, сердечных гликозидов, адренолитических препаратов и при лечении инсулином. Недостаточная или неправильная предоперационная подготовка или послеоперационное ведение больного – бедная калием диета, вливание растворов, не содержащих калия, – также могут приводить к снижению содержания калия в организме. Дефицит калия может проявляться чувством покалывания и тяжести в конечностях; больные ощущают тяжесть в веках, мышечную слабость и быструю утомляемость. Они вялы, у них наблюдается пассивное положение в постели, медленная прерывистая речь; могут появиться нарушения глотания, преходящие параличи и даже расстройства сознания – от сонливости и сопора до развития комы. Изменения со стороны сердечнососудистой системы характеризуются тахикардией, артериальной гипотензией, увеличением размеров сердца, появлением систолического шума и признаков сердечной недостаточности, а также типичной картиной изменений на ЭКГ. Нарушения обмена натрия Гипонатриемия может возникать и при отсутствии внешних потерь – при развитии гипоксии, ацидоза и других причин, вызывающих повышение проницаемости клеточных мембран. В этом случае внеклеточный натрий перемещается внутрь клеток, что и сопровождается гипонатриемией. Гипернатриемия возникает на фоне олигурии, ограничения вводимых жидкостей, при избыточном введении натрия, при лечении глюкокортикоидными гормонами и АКТГ, а также при первичном гиперальдостеронизме и синдроме Кушинга. Она сопровождается нарушением водного баланса – внеклеточной гипергидратацией, проявляется жаждой, гипертермией, артериальной гипертензией, тахикардией. Могут развиваться отеки, повышение внутричерепного давления, сердечная недостаточность. Гипернатриемия устраняется назначением ингибиторов
может наблюдаться в послеоперационном периоде вследствие развития функционального гипокортицизма, вызывающего уход кальция из плазмы крови в костные депо. Снижение содержания кальция в плазме проявляется повышением нервно-мышечной возбудимости, вплоть до тетании, слабостью, головокружением, тахикардией. Терапия гипокальциемических состояний и их профилактика заключаются во внутривенном введении препаратов кальция – хлорида или глюконата. Профилактическая доза кальция хлорида составляет 5–10 мл 10% раствора, лечебная – может увеличиваться до 40 мл. Предпочтительно осуществлять терапию слабыми растворами – не выше 1- процентной концентрации. В противном случае резкое повышение содержания кальция в плазме крови вызывает выброс кальцитонина щитовидной железой, что стимулирует его переход в костные депо; при этом концентрация кальция в плазме крови может упасть ниже исходной. Гиперкальциемия при заболеваниях желудочно-кишечного тракта встречается гораздо реже, однако она может иметь место при язвенной болезни, раке желудка и других заболеваниях, сопровождающихся истощением функции коры надпочечников. Гиперкальциемия проявляется мышечной слабостью, общей заторможенностью больного; возможны тошнота, рвота. При проникновении значительных количеств кальция внутрь клеток могут развиться поражения головного мозга, сердца, почек, поджелудочной железы. Нарушения обмена магния Гипомагниемия возникает при длительном парентеральном питании и патологических потерях через кишечник, так как магний всасывается в тонкой кишке. Поэтому дефицит магния может развиваться после обширной резекции тонкой кишки, при поносах, тонкокишечных свищах, при парезе кишечника. Такое же нарушение может возникать на фоне гиперкальциемии и гипернатриемии, при лечении сердечными гликозидами, при диабетическом кетоацидозе. Дефицит магния проявляется повышением
рефлекторной активности, судорогами или мышечной слабостью, артериальной гипотензией, тахикардией. Коррекция осуществляется растворами, содержащими магния сульфат (до 30 ммоль/сут). Гипермагниемия встречается реже гипомагниемии. Главные ее причины – почечная недостаточность и массивное разрушение тканей, ведущее к высвобождению внутриклеточного магния. Гипермагниемия может развиться на фоне недостаточности функции надпочечников. Она проявляется снижением рефлексов, гипотонией, мышечной слабостью, нарушениями сознания, вплоть до развития глубокой комы. Гипермагниемия корригируется устранением ее причин, а также перитонеальным диализом или гемодиализом.
Список литературы
- Эндокринология и метаболизм (в 2-х томах под ред. Ф. Фелига)/Ф.У. Бродус, Ф. Фелиг – М.:Медицина. – 1985.
- Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов: Учеб. для вузов/Ю.А. Ершов, В.А. Попков, А.С. Берлянд и др.; Под ред. Ю.А. Ершова. – 2-е изд., испр. и доп.-М.: Высш. шк., 2000–560 с.: ил.
- Мусил Я. /Основы биохимии патологических процессов. – М.:Москва. –
- Калюжный В.П. Электролиты в норме и патологии и методы их исследования // Электронная библиотека/2014 г. – Режим доступа: [http://ooovera.ru/index.php/informacia/articles/304-elecrolytes1] Размещено на Allbest.ru
