В. А. Плотников
Отеки: причины и последствия. Современный взгляд на лечение и профилактику
Электролитный и водный обмен в организме человека
Нормальная жизнедеятельность организма возможна при необходимых и соответствующих концентрациях воды и неорганических веществ (в виде электролитов) в его тканях. Это могут быть как соли, так и минеральные комплексы. Так, минеральные вещества, именуемые микроэлементами, представлены в основном как раз комплексами (в сочетании с углеводами, органическими кислотами, белками и т. д.).
Неорганические вещества мягких тканей и тканевых жидкостей при этом находятся в растворенном состоянии, и только в костной ткани они откладываются в твердой форме.
Чем человек моложе, тем богаче водой его организм. Одномесячный человеческий эмбрион содержит 97,54 % воды, 4-месячный – 91,38, 8-месячный – 82,9 %. У новорожденного содержание воды в теле – 71,2 %, у взрослого – в среднем 64,5 %. Соответственно и обмен воды у молодого организма гораздо интенсивнее, чем у взрослого. Старение характеризуется в первую очередь обезвоживанием организма вследствие целого ряда физиологических возрастных изменений.
Главная масса (больше половины) воды в организме человека приходится на мышцы и кожу.
Содержание воды в органах и тканях составляет (в %):
● почки – 79–83;
● печень – 78–79;
● легкие – 78–79;
● селезенка – 75,8–86;
● головной мозг – 75–82;
● мышцы —73–87;
● скелет – 22–34;
● кровь —78,9;
● плазма – 89,8;
● лимфа – 95.
При избытке воды большая часть ее задерживается мышцами (67,89 %) и кожей (17,75 %), содержание же воды в крови при этом почти не изменяется.
Более половины воды, потребляемой организмом за сутки, может поступать не в виде жидкости, а с пищей: так, мясо содержит до 70 % воды, картофель – 75, помидоры – 94, хлеб – 30–40 % и т. д.
Окисление 100 г крахмала дает 55,5 г воды, окисление такого же количества белка – 41,3 г, жира – 107,1 г.
Суточная продукция воды за счет окисления пищи составляет около 270 г в покое и 470 г при нагрузке. Нельзя забывать, что вода образуется и при сжигании собственных тканей организма: жир при окислении дает воды больше своего веса. Кроме этой воды, получающейся вследствие сжигания белков, жиров и углеводов организма, при разрушении его тканей освобождается еще и связываемая ими вода. Этой воды 1 г белка тканей освобождает около 4 г, 1 г жира – 0,1–0,4 г.
Количество воды, выпиваемое в той или иной форме в течение суток, индивидуально, и можно говорить лишь о необходимом ее минимуме. Это примерно от 2,3 до 3,5 л, но эти числа имеют лишь относительное значение. Действительно необходимое организму количество воды определяется характером преобладающих в пище органических веществ. На первом месте в этом отношении стоят углеводы.
Пищевой рацион
Для обеспечения роста, развития и сохранения здоровья пищевой рацион человека должен содержать необходимый ассортимент минеральных веществ. Общая их концентрация в сухом весе должна составлять около 4 % от общего веса пищи. Когда содержание минеральных веществ в пище не достигает этого уровня или превышает его, возможны различные нарушения функций (так, рост замедляется, если концентрация минеральных веществ превышает 16 % сухого веса пищи). Продолжительное потребление воды, которая содержит 1 % и более солей кальция, магния или натрия, вызывает раздражение слизистой оболочки кишечника и мочевого пузыря. Исследованиями установлено, что тело человека содержит воду в количестве 60–70 % веса и минеральных веществ – около 5 %. Эти величины являются относительно постоянными, но в случае избыточной полноты (в зависимости от количества депонированного в организме жира) они могут весьма существенно меняться.
Сохранение минерального состава тканей обеспечивается у человека благодаря потреблению минеральных веществ, средняя суточная потребность в которых является следующей (в милли-эквивалентах): натрия – 215, калия – 75, кальция – 60, магния – 35, хлоридов – 215, фосфатов – 105, сульфатов – 90.
Из пищевых продуктов молоко снабжает организм 40 % необходимых минеральных веществ, мясо и яйца – приблизительно 25, злаки – 15, зелень – 15, овощи и фрукты – приблизительно 5 %.
Межклеточная жидкость
Вода по своему местонахождению в нашем организме разделяется на следующие три фракции:
● внутрисосудистая;
● межклеточная;
● внутриклеточная.
Если вода в организме человека составляет 70 % веса его тела, упомянутые три части распределяются следующим образом: внутриклеточная вода составляет 50 %, межклеточная – 15 и вода плазмы крови – 5 %.
Общий объем крови человека (плазма и эритроциты) у взрослого равен 5200 мл. Из них в сердце находится 250 мл, в сосудах легких – 1300, в артериях – 550, в капиллярах – 300 мл, в венах – 2250 и в ретикуло-эндотелиальной системе – 550 мл.
Но вода также образуется внутри клеток благодаря окислению атомов водорода, находящихся в метаболитах. Это так называемая метаболическая вода, или вода окисления. Потребление жидкости, пищи, образование метаболической воды в тканях и выделение мочи, удаление воды с калом, испарение пота, выдыхание паров при дыхании определяют баланс воды в организме человека.
Биологическая жидкость организма человека обладает общим осмотическим давлением 6000 мм рт. ст., но столь большая сила не вызывает нарушений в тканях, так как многие растворенные в воде вещества свободно переходят из одной формы жидкости в другую, из межклеточных пространств в клетки, для чего используется осмотическая сила. Например, белки не могут так свободно циркулировать в организме.
Внутриклеточная жидкость богата белками, а клеточные оболочки при физиологических условиях не пропускают белка. В то же время межклеточная жидкость содержит мало белка. Благодаря такой разнице в концентрации веществ вода и растворенные в ней вещества, способные к диффузии, могут переходить из межклеточной жидкости внутрь клетки с помощью осмотического давления.
Помимо воды, поступившей с помощью осмотического давления, внутри клеток образуется метаболическая вода, которая тоже влияет на баланс воды в тканях. В результате небольших изменений в упомянутых силах устанавливается равновесие, либо в клетках происходит приток и отток воды и соответствующее поступление растворимых продуктов, необходимых для клеточного обмена и удаления из клеток шлаковых веществ.
Таковы в общих чертах современные взгляды на обмен воды между клетками и межклеточной жидкостью.
Обмен между плазмой крови и межклеточной жидкостью происходит еще активнее. Капилляры человека не являются однообразными в отношении проницаемости для белка. В зависимости от анатомического расположения капилляров их стенки обладают разной пропускной способностью, поэтому концентрация белков в межклеточной жидкости различных органов неодинакова.
Объемы плазмы и межклеточной жидкости остаются в пределах физиологических норм в результате:
● осмотического давления плазмы крови;
● тканевого давления;
● капиллярного давления;
● осмотического давления межклеточной жидкости.
Поскольку кровяное давление более высокое, когда артериальная кровь поступает в капилляры, происходит выталкивание жидкости через стенки сосудов. Затем по ходу капилляров давление уменьшается, что обеспечивает вхождение жидкостей в кровеносные сосуды.
Межклеточная жидкость тканей составляет запасный резерв воды и электролитов. Эта жидкость используется в организме для многих целей. Потеря 10 % водных ресурсов организма человека сопровождается серьезными симптомами дегидратации, а потеря 20 % воды может закончиться смертью.
Несмотря на то, что межклеточная жидкость используется для осуществления различных процессов, состав ее остается практически постоянным. Однако, когда задерживаются соответствующие электролиты, объем межклеточной жидкости увеличивается. Печень служит временным депо для жидкости, всасываемой из кишечного тракта; вода в ней задерживается на более короткий промежуток времени, чем в мышцах, подкожной клетчатке или коже. Щитовидная железа предотвращает накапливание межклеточной жидкости и белка.
Баланс воды находится в соответствии с обменом органических и неорганических составляющих пищи. Чрезмерное потребление кальция или калия стимулирует потерю воды. Прием кислых блюд способствует выведению воды из организма, тогда как введение щелочей оказывает противоположное воздействие. Внезапное снижение потребления натрия приводит к быстрой потере воды организмом.
Диета с высоким содержанием углеводов способствует задержке воды, а отложение жира не влечет за собой заметного накопления ее. Повышенное потребление соли без соответствующего приема воды приводит к обезвоживанию, а потребление хлористого натрия и свободный прием воды увеличивают объем межклеточной жидкости (особенно заметно такое явление у больных нефритом).
Обезвоживание
Когда прекращается прием воды, уменьшается выделение жидкости. При этом объем мочи понижается до 500 мл в сутки, но выделение воды через кожу и легкие не претерпевает больших изменений. В результате наблюдается неизбежная потеря воды, которая составляет около 1500 мл в день. Поскольку происходит это непосредственно за счет плазмы, она первая реагирует на такие потери. Однако плазма возмещает утрату своей воды за счет межклеточной жидкости, вода из которой начинает передвигаться в сосуды в результате разницы, наступившей в концентрации жидкостей. Таким образом, потеря воды происходит за счет всех жидкостей организма. Поскольку больше всего воды содержится внутри клеток, они в конечном итоге теряют наибольшее ее количество, что и приводит к возникновению чувства жажды.
Обезвоживание организма может наступить в результате солевой интоксикации. При потреблении солевых растворов большой концентрации происходит потеря воды в количествах, обеспечивающих выведение избытка солей. Именно поэтому симптомы солевой интоксикации весьма напоминают явления недостатка воды. Оба эти нарушения влекут за собой потерю внутриклеточной воды. Алкоголь также усиливает потерю воды вследствие торможения гипофиза.
Обильное потение приводит к потере солей, но в еще большей степени при этом выводится вода. Это объясняется тем, что пот является по отношению к плазме гипотоническим раствором. У лиц, работающих в условиях жаркого климата, дневная потеря пота может достигать 10–12 л. Потение без компенсаторного потребления воды может явиться причиной водного истощения. В этом случае следует добавлять к воде хлористый натрий, чтобы предупредить солевую недостаточность. Потеря солей происходит при поносах, рвоте, хирургическом дренаже, при недостаточности коры надпочечников, у больных диабетом или хроническим нефритом. При солевом истощении происходит уменьшение объема плазмы крови и межклеточной жидкости. Объем мочи у больных, как правило, не меняется, в то же время уменьшается выделение с мочой ионов натрия и хлора. Ранние симптомы – слабость, утомление, потеря аппетита. Если не купировать солевое истощение, падает кровяное давление, учащается пульс. В ряде случаев за счет уменьшения объема крови и увеличения ее вязкости возможен смертельный исход.
Тяжелые симптомы водного голодания, наблюдающиеся при холере, детских поносах, неукротимой рвоте, при обширных тяжелых ожогах с рвотой, при отдельных профессиональных заболеваниях – это угнетение деятельности нервной системы, сердца, дыхательного аппарата, судороги, расстройства функций почек. Они являются в значительной мере следствием обеднения организма водой и нарушением физико-химического равновесия в организме.