Роль макроэлементов — Na, Cl, K.

Содержание натрия и его распределение, суточная потребность, поступление и выделение.

В организме содержится 3000-3700 ммоль натрия, из них 25% находится в костях и тканях, а 75% — во внеклеточной жидкости. Одна­ко натрия, участвующего в обмене веществ, вне клеток находится 95%. Концентрация Na в плаз­ме и сыворотке — 136-145 ммоль л Суточная потребность в натрии составляет примерно 100 ммоль (2,3 г); она значительно возрастает при сильном потоотделении (высокие температуры, интенсивная работа). В сутки с пишевыми про­дуктами поступает — 35 ммоль (0,8 г) естественно­го натрия, основной же источник натрия — пова­ренная соль. Всасывается Na+ практически цели­ком. Выделение из организма в основном проис­ходит с мочой и соответствует поступлению. Это обеспечивается реабсорбцией натрия почками, на которую расходуется очень много АТФ Если бы этот механизм отсутствовал, то за 1 сутки теря­лось бы 600 г Na+, что потребовало бы такого же поступления натрия в организм. Количество на­трия в организме и его концентрация в крови под­держивается ангиотензином II и альдостероном, увеличивающими реабсорбцию Na+ дистальными канальцами почек. Другая группа гормонов — натрийуретические пептиды («факторы»), почечный дофамин увеличивают экс­крецию Na+ (дофамин действует на проксималь­ные канальцы). В кишечник за сутки поступает 1000 ммоль Na+ (23 г), но из-за реабсорбции его выделяется с калом лишь около 5 ммоль (110 мг); столько же теряется с потом. В клетке концентра­ция Na+ — 10 ммоль/л, что в 14 раз ниже, чем в межклеточной жидкости и плазме.

Две основные функции натрия — главный вне­клеточный катион и обеспечение своего электро­химического потенциала на плазматической мем­бране клетки. Первое определяет важную роль на­трия в поддерживании объема плазмы, артериаль­ного давления и осмотического давления плазмы крови; он увеличивает эффекты вазоконстрикторов (норадреналина и др.) и участвует в Na+/H+- обмене в кости. Последнее снижает ацидоз в плазме крови. Электрохимический потенциал на­трия на плазматической мембране обес­печивает нормальную активность клеток, особен­но возбудимых тканей, и реализует эффект воз­буждающих медиаторов — глутамата и ацетилхолина (через М-холинорецепторы): быстрые каналы вызывают массивный вход в клетку, что приводит к деполяризации клетки и в ре­зультате к ее возбуждению. Восстановление со­стояния покоя реализуется , Na-К+-АТФазой плазматической мембраны, удаляющей избыток из клетки и возвращающей в нее ионы К. Антагонисты быстрых натриевых каналов — важ­ные лекарства: антиконвульсанты (например, фенитоин), антиаритмики (пропафен) и местные аналгетики (лидокаин). В миоцитах 2 Nа+/Са+- обмен увеличивает сократимость. В кишечнике всасывание глюкозы и аминокислот происходит в симпорте с На этом основана регидратационная терапия: при обессоливании и обезвоживании организма из-за поносов (особенно у детей) вво­дят внутрь раствор поваренной соли с глюкозой, что быстро улучшает состояние. Это позволило у меньшить годовую смертность детей в мире — на 1 миллион.

При нарушении обмена натрия, а именно не­достатке натрия — развивается гипонатриемия, при избытке — гипернатриемия.

Причины гипернатриемии: увеличенное по­ступление натрия (избыточная солевая терапия), сниженное выведение (острая и хроническая по­чечная недостаточность), повышенная задержка натрия почками при первичном и вторичном гиперальдостеронизме, избытке ангиотензина, кушингизме; обильная потеря жидкости при избы­точной потере солей через кожу (профузный пот), легкие (длительное гиперпноэ), ЖКТ (тяжелая рвота или диарея различной этиологии) и почки (несахарный диабет). Клинические проявления гипернатриемии — периферический отек, одышка, отек легких, венозный застой, выпоты, гипертензия. Риск развития последней увеличивается при избыточном потреблении поваренной соли.

Гипонатриемия развивающаяся при низком поступлении натрия в организм; наблюдается в клинике при избытке диуретиков, заболеваниях почек, когда почки утрачивают способность реаб- сорбировать обильном потении; рвоте, поно­се, ожогах; застойной сердечной недостаточности; циррозе печени; гипоальдостеронизме, недоста­точности коры надпочечников,сахарном диабете, избыточной продукции АДГ, муковисцидозе. Клинические проявления гипонатриемии — сла­бость, апатия, обморок, тахикардия, гипотензия, недостаточность периферического кровообраще­ния, олигурия, снижение тургора кожи.

Содержание хлоридов, их распределение, потребность, поступление и выделение

В организме содержится 3000-3700 ммоль (100-130 г) хлоридов. В сутки поступает около 100 ммоль (3,5 г), основной источник — поварен­ная соль. Практически все поступившее количест­во всасывается, выводится в основном почками, небольшая часть выделяется с калом и потом. В плазме концентрация хлоридов составляет 97-­108 ммоль/л. Ангиотензин II и альдостерон уве­личивают содержание Сl- в организме и в крови в результате почечной реабсорбции. В клетке кон­центрация хлорида в 36 раз меньше — 3 ммоль/л, нежели в плазме.

Две основные функции хлорида, как и нат­рия, — то, что он является главным внеклеточным анионом и обеспечивает свой электрохимический потенциал на плазматической мембране. Первое определяет важную роль хлорида в сохранении объема плазмы, артериального давления и осмо­тического давления плазмы крови, а также в под­держивании кислотности желудочного сока (уравновешивание заряда Н). Кроме того, хлорид активирует амилазу, важен для транспорта эритроцитами СО2 от клеток к легким.

Электрохимический потенциал хлорида на плазматической мембране опосредует эффект ингибиторных медиаторов — ГАМК и глицина.

Оба циклонуклеотида — цАМФ и цГМФ соот­ветственно через протеинкиназы А и О и кистофиброзный трансмембранный регулятор прово­димости активируют клетки эпителия к секреции, которая необходима для образова­ния нормальных жидких секретов многих желез (за хлоридом по осмотическим законам идет во­да). Холерный и др. микробные токсины необра­тимо активируют Ов-белок — аденилилциклазу, что приводит к накоплению цАМФ —  секреторной диарее — опасно­му обессоливанию и обезвоживанию организма.

Рецессивная мутация у гетерозигот (1:25) увеличивает резистентность к холере. Однако у гомозигот мутация приводит к самому частому (1: 25000) наследственному заболеванию муковисцидозу (кистофиброзу). Для него характерны гус­тые, вязкие секреты, закупорка протоков, повтор­ные бронхолегочные инфекции, внешнесекретор- ная недостаточность поджелудочной железы со­провождающаяся обильным неприятно пахнущим стулом (у новорожденных — меконием) и увели­чением NaСl в поте (проба с ионофорезом пило­карпина). Кроме того, в реакции, катализируемой миелопероксидазой лейкоцитов, хлорид необходим для образования сильного окислителя — хлорноватистой кислоты, повреждающей микроорганизмы при фагоцитозе.

Нарушения обмена хлорида проявляются ги­пер- и гипохлоремией. Многие факторы могут вы­звать гиперхлоремию. Столь же многочисленны причины гипохлоремии. Специфических признаков избытка или недостатка хлорида нет. Они значительно перекрываются признаками сдвигов концентрации натрия и калия.

Суммарная концентрация ионов и Сl со­ставляет 86% от суммы всех электролитов плазмы крови и только 4,5% от электролитов в эритроци­тах, что в 19 раз меньше. Не только в норме, но и в патологии эффекты натрия и хлорида идентич­ны или взаимосвязаны. Избыточное потребление поваренной соли увеличивает риск гипертонии. В середине XX века нормой считали 8-15 г (135­255 ммоль) в сутки. Затем было установлено, что потребление более 15 г (Япония, Закарпатская Украина) и особенно более 20 г (Хоккайдо) зна­чительно учащает гипертонию. Реальная потреб­ность в соли — не более 6 г (100 ммоль), а гипер­тоники должны съедать даже меньше.

Содержание калия и его распределение, потребность, поступление и выделение

В организме человека содержится около 3000-­3500 ммоль (117-137 г). 98% всего калия состав­ляет внутриклеточный калий и только 2% (60-­70 ммоль) находится во внеклеточной жидкости.

Концентрация К+ в сыворотке — 3,6-5,0 ммоль/л. В плазме калий находится в подвижной, ионизиро­ванной форме, в тканях — одна часть калия сво­бодна, другая — связана с белком, глюкозой или фосфатом. В сутки в организм поступает 60-­130 ммоль (2,5-5 г) калия; он содержится в любых пищевых продуктах, особенно в бобовых и карто­феле. Всасывается калий практически целиком. В основном калий выводится почками, его экскре­ция имеет циркадный ритм, наименьшее значение в ночное время (22 ч); выделение через кожу и кишечник составляют примерно 15-20 ммоль/сут (585-780 мг). Ангиотензин II и альдостерон уве­личивают экскрецию К+ почками.

Основные функции калия — это то, что он яв­ляется главным внутриклеточным катионом и обеспечивает свой электрохимический потенциал на плазматической мембране. Концентрация К+ в клетке высока — 150 ммоль/л, что в 35 раз выше, чем в плазме крови, и составляет чуть больше по­ловины (52%) концентрации всех электролитов в гиалоплазме. Калий поддерживает осмотическое давление в клетке, активирует синтез белка, спо­собствует усвоению углеводов клеткой Его элек­трохимический потенциал на плазматиче­ской мембране поддерживает нормальную функ­циональную активность клеток. Открытие К-каналов приводит к выходу К+ и снижению его кон­центрации в клетке, что вызывает гиперполяриза­цию и уменьшение активности клетки. Это — важ­ный механизм ингибиторных эффектов ряда нейротрансмиттеров: ГАМК (через ГАМКв-репепторы), ацетилхолина, дофамина, норадреналина, аденозина, опиоидов, Один из видов К-каналов ингибируется АТФ. При низком АТФ ка пол­ностью открыт, К+ быстро выходит, что приводит к снижению активности клетки; при высоком уровне АТФ канал закрывается, это обеспечивает сохранение запасов К и активного состояния клетки. В результате достигается тесное сопряже­ние функциональной активности клетки с ресурсами АТФ. Антагонисты этих каналов — сульфа- нилмочевины (гликлазид, глибенкламид) стиму­лируют секрецию инсулина и поэтому применя­ются при сахарном диабете II типа. Агонисты К— каналов — спазмолитики и вазодилататоры (дна- зоксид, пинацидил).

Калий участвует в разных видах ионного об­мена: в обкладочных клетках Н+/К+-антипорт при­водит к активации секреции Н+ в желудочный сок и в результате к возникновению резко кислой среды; в канальцах почек Nа+/К+-антипорт спо­собствует сбережению Na4 в организме, особенно при действии ангиотензина и альдостерона. Отме­тим, что гомеостаз ионов Н+ и К+ взаимосвязан, поскольку в почках сбережение Na+ происходит за счет секреции Н+ и К+. Поэтому при ацидозе пре­имущественно выделяется Н+, а не К+, и это мо­жет привести к гиперкалиемии, а при алкалозе — выделяется преимущественно К+, а не Н+, что яв­ляется причиной гипокалиемии. —

Широко известный фермент плазматической мембраны К+, Na+-АТФаза за счет энергии АТФ осуществляет активный транспорт К+ в клетку, а — из клетки в межклеточную жидкость. Этот антипорт действует противоположно К+ и ионным каналам и в результате восстанавливает исходное состояние клетки. Ингибиторы К+, АТФазы — сердечные гликозиды (дигоксин, стро­фантин) дают противоположные эффекты: сниже­ние в миокарде ионов К+ и аккумуляцию что увеличивает возбудимость сердца, а последую­щий обмен 2№+/Са+ приводит к увеличению со­кратимости миокарда, увеличивает его работоспо­собность. Снижение ионов К+ в миокарде может неблагоприятно действовать на сердце.

Причинами нарушения обмена калия, в част­ности гиперкалиемии множественны: избыточное поступление (включая переливание консервиро­ванной крови) или сниженное выведение иона, острая и хроническая почечная недостаточность, лечение ингибиторами ангиотензинпревращающего фермента и сохраняющими калий диурети­ками, гипоальдостеронизм, повреждение тканей («вымывание» К+ из клеток), катаболические со­стояния (тяжелое острое голодание, системный ацидоз, недостаточность инсулина). Гиперкалиемия требует неотложной диагностики. Встречается и ложная гиперкалиемия (гемолиз в пробирке, позднее от­деление сыворотки).

Гипокалиемия встречается при сниженном по­ступлении калия, повышенной экскреции (гиперальдостеронизм, диуретическая фаза острой по­чечной недостаточности, кушингизм, синдром Фанкони, почечном канальцевом ацидозе), уси­ленной внепочечной потере калия (диарее, приеме слабительных, профузной рвоте, избыточном по­тоотделении), перемещении калия через клеточ­ные мембраны (алкалозе, введении инсулина). Выраженная гипокалиемия приводит к нарушению проводимости и ритма, что отражает­ся на ЭКГ (депрессия зубца SТ, депрессия / ин­версия зубца Т). Особенно тяжелая потеря калия (до 80 ммолей, или 3 г) и гипокалиемия встреча­ется при лечении сильными диуретиками. Этот дефицит может быть восполнен не овощами и фруктами (в день требуются сотни граммов кура­ги, изюма или картофеля, 1 кг яблок, литры со­ков), аспаркамом или юникапом (соответственно 80 и 600 таблеток в день), а только растворами КСl (капельно или в микстуре).

Этот пример показывает, что в отличие от микроэлементов, серьезный дефицит макроэле­ментов невозможно быстро восполнить таблетка­ми или драже.