Главная › Привод колес › Вода, водный обмен в организме. Водно-солевой обмен в организме человека: как это работает Обмен воды в организме таблица

Вода, водный обмен в организме. Водно-солевой обмен в организме человека: как это работает Обмен воды в организме таблица

При многих заболеваниях водный обмен в организме имеет решающее значение. Так, при хронической сердечной недостаточности, гипертони ческой болезни, запущенном атеросклерозе, болезнях мочеполовой системы водный и водно-солевой обмен обычно бывает

нарушен и появляются отеки.

Поэтому регуляция водносолевого обмена имеет важное значение при лечении больного.

Рассмотрим сначала вопрос о нормальном водном обмене в организме человека.

Вода в теле человека может находиться как в свободном, так и в связанном состоянии. Находясь в свободном состоянии, она легко переходит из клеток в межклеточное пространство, в лимфу и плазму крови. Если же вода связана белками, то она прочно удерживается в клетках и тканях. У здорового человека в организме постоянно соблюдается водно-солевой баланс, то есть определенное равновесие воды и солей, находящихся как в связанном, так и в свободном состоянии. При нарушении этого равновесия возникает болезнь.

Водный обмен представляет собой совокупность процессов всасывания питьевой воды, образования воды при окислении жиров, белков и углеводов, распределением ее между внутриклеточным и внеклеточным пространством, с одной стороны, и выделением воды почками, легкими, кожей и кишечником - с другой.

У взрослого человека, имеющего вес 70 кг, общее содержание воды в организме достигает 50 кг. Из этого количества только 15 % приходится на плазму" крови и лимфу, остальные 50 % составляет" вода, находящаяся внутри клеток в связанном состоянии. В состоянии водного равновесия количесгво потребляемой воды равно количеству воды выделяемой.

Баланс воды складывается из следующих величин: количество питьевой воды - 1000 мл; вода, входящая в

состав пищевых продуктов - 720 мл; вода, образующаяся при окислении жиров, белков и углеводов - 320 мл.

В супси, при нормальных условиях, человек по требляе т до 2,5 л воды. Из этого количества около 1100 мл выделяется через почки, 400-450 мл - через кожу, 300- 350 мл - через легкие и около 150 мл - с калом. При изменении условий внешней среды (температура, давление, характср пищи) эти данные могут сильно варьироваться в ту или иную сторону. Однако водно-солевой баланс в организме восстанавливается очень быстро, так как он является жизненно важным фактором.

Регуляторами вод ного обмена являются центральная нервная и эндокринная системы. Нарушение функции регуляции водно-солевого обмена может вызвать тяжелые изменения обмена и обусловить либо задержку воды в организме, либо, наоборот, усиленное ее выведение, ведущее к обезвоживанию.

Большое значение для поддержания водного баланса организма имеет состояние сердечно-сосудистой системы и содержание белков в плазме крови. На степень задержки воды в тканях значительное влияние оказывает содержание в клетках и внеклеточной жидкости солей натрия и калия. За счет этих солей в клетках создается определенное осмотическое давление. Солевой состав внутри- и внеклеточной жидкости различен. Если внеклеточная жидкость имеет большое сходство с морской водой и наличие солей в ней может сильно варьироваться, то состав внутриклеточной жидкости почти всегда постоянен и сохраняет свою химическую индивидуальность. Это обусловлено наличием клеточных мембран, которые, удерживая калий, отказываются от натрия и кальция. В клетках обычно преобладают ионы магния, калия, сульфатные группы, а вне клеток -хлор, натрий, кальций и белковые фракции.

Составляет 275-290 мосм/кг. Осмоляльность плазмы сохраняется постоянной благодаря механизмам, способным реагировать на изменения, равные 1-2% ее исходной величины. Чтобы поддержать водно-осмотическое равновесие, поступление воды в организм должно быть равно ее выделению. Нарушения этого равновесия приводят к гипонатриемии или гипернатриемии .

В норме вода теряется с мочой, калом, через кожу и легкие. В отсутствие тонкокишечного свища , поноса или рвоты потери воды через ЖКТ минимальны. Испарение воды с кожи важно для регуляции температуры тела. Обязательные потери воды через почки определяются минимальным количеством осмотически активных веществ, которое необходимо вывести из организма для поддержания осмотического баланса (600 мосм/сут). Поскольку же максимальная осмоляльность мочи составляет 1200 мосм/кг, для поддержания осмотического баланса минимальный диурез должен составлять 500 мл/сут.

Потребление. Главный стимул для потребления воды - жажда . Она возникает при повышении осмоляльности либо снижении ОЦК или АД. Осмотический порог жажды достаточно индивидуален, в среднем он составляет 295 мосм/кг. Превышение этого порога стимулирует осморецепторы гипоталамуса , в результате чего и возникает жажда.

Повышение концентрации в крови веществ, не создающих эффективной осмоляльности ( мочевины и глюкозы), не вызывает жажду.

В норме потребление воды превышает физиологические потребности.

Выведение. В отличие от потребления, выведение воды находится под жестким контролем. Главный его регулятор - АДГ ( вазопрессин , аргинин-вазопрессин). Он представляет собой полипептид, синтезируемый в супраоптическом и паравентрикулярном ядрах гипоталамуса . После синтеза АДГ поступает в нейрогипофиз , откуда и выделяется в кровь. Связывание АДГ с рецепторами типа V2 базолатеральной мембраны главных клеток собирательных трубочек активирует аденилатциклазу и запускает встраивание в апикальную мембрану этих клеток водных каналов - структур, образованных белком аквапорином-2 . В результате становится возможным пассивное перемещение воды по осмотическому градиенту из просвета собирательных трубочек в интерстициальную ткань мозгового вещества почек. Основной стимул для секреции АДГ - повышение осмоляльности внеклеточной жидкости , а поскольку ее основным катионом является натрий , осмоляльность внеклеточной жидкости определяется главным образом его концентрацией.

Изменение осмоляльности внеклеточной жидкости приводит к изменению объема осморецепторных нейронов гипоталамуса, что и сопровождается их активацией.

Осмотический порог секреции АДГ составляет 280-290 мосм/кг.

Регуляторные механизмы очень чувствительны, поэтому колебания осмоляльности плазмы не превышают 1-2%.

Секреция АДГ повышается при снижении ОЦК , снижении АД , тошноте , боли , стрессе , гипогликемии , беременности , применении целого ряда лекарственных средств. Изменения ОЦК и АД воспринимаются соответственно

При многих заболеваниях водный обмен в организме имеет решающее значение. Так, при хронической сердечной недостаточности, гипертонической болезни, запущенном атеросклерозе, болезнях мочеполовой системы водный и водно-солевой обмен обычно бывает

нарушен и появляются отеки. Поэтому регуляция водно-солевого обмена имеет важное значение при лечении больного.

Рассмотрим сначала вопрос о нормальном водном обмене в организме человека.

У взросл ого человека, имеющего вес 70 кг, общее содержание воды в организме достигает 50 кг. Из этого количества только 15% приходится на плазму крови и лимфу, остальные 50% составляет вода, находящаяся внутри клеток в связанном состоянии. В состоянии водного равновесия количество потребляемой воды равно количеству воды выделяемой.

Баланс воды складывается из следующих величин: количество питьевой воды - 1000 мл; вода, входящая в

состав пищевых продуктов - 720 мл; вода, образующаяся при окислении жиров, белков и углеводов - 320 мл. В сулеи, при нормальных условиях, человек потребляет до 2,5 л воды. Из этого количества около 1100 мл выделяется через почки, 400-450 мл - через кожу, 300-350 мл - через легкие и около 150 мл - с калом. При изменении условий внешней среды (температура, давление, характер пищи) эти данные могут сильно варьироваться в ту или иную сторону. Однако водно-солевой баланс в организме восстанавливается очень быстро, так: как он является жизненно важным фактором.

Регуляторами водного обмена являются центральная нервная и эндокринная системы. Нарушение функции регуляции водно-солевого обмена может вызвать тяжелые изменения обмена и обусловить либо задержку воды в организме, либо, наоборот, усиленное ее выведение, ведущее к обезвоживанию.

Большое значение для поддержания водного баланса организма имеет состояние сердечно-сосудистой системы и содержание белков в плазме крови. На степень задержки воды в тканях значительное влияние оказывает содержание в клетках и внеклеточной жидкости солей натрия и калия. За счет этих солей в клетках создается определенное осмотическое давление. Солевой состав внутри- и внеклеточной жидкости различен. Если внеклеточная жидкость имеет большое сходство с морской водой и наличие солей в ней может сильно варьироваться, то состав внутриклеточной жидкости почти всегда постоянен и сохраняет свою химическую индивидуальность. Это обусловлено наличием клеточных мембран, которые, удерживая калий, отказываются от натрия и кальция. В клетках обычно преобладают ионы магния, калия, сульфатные группы, а вне клеток - хлор, натрий, кальций и белковые фракции.

Обновлено: 2019-07-09 21:51:20

Показания: используется при стенокардии, начальной стадии гипертонической болезни. В народной медицине применяют как смягчительное и отхаркивающее средство.

Нормальная работа человеческого организма представляет собой чрезвычайно сложный комплекс множества процессов, одним из которых является водно-солевой обмен. Когда он пребывает в нормальном состоянии, человек не спешит поправить собственное здоровье, но как только возникают действительно заметные отклонения, многие сразу стараются применять различные меры. Чтобы такого не произошло, лучше всего заранее разобраться, что представляет собой водно-солевой обмен, и по какой причине его настолько важно поддерживать в нормальном состоянии. Также в данной статье мы рассмотрим основные его нарушения и способы восстановления.

Что это?

Водно-солевой обмен - это сочетающиеся друг с другом поступления электролитов и жидкостей в организм, а также основные особенности их усваивания и дальнейшего распределения во внутренних тканях, органах, средах, а также всевозможные процессы выведения их из человеческого организма.

О том, что сами по себе люди более чем наполовину состоят из воды, каждый человек знает еще с детства, при этом довольно интересным является тот факт, что общее количество жидкости в нашем организма изменяется и определяется достаточно большим количеством факторов, среди которых возраст, общая масса жира, а также число тех самых электролитов. Если новорожденный человек состоит из воды приблизительно на 77%, то взрослый мужчина включает в себя только 61%, а женщины - и вовсе 54%. Настолько низкое содержание воды в организме женщин обуславливается тем, что у них несколько иной водно-солевой обмен, а также присутствует достаточно большое количество жировых клеток.

Основные особенности

Общее количество жидкости в человеческом организме устанавливается примерно следующим образом:

Примерно 65% отводится на внутриклеточную жидкость, а также связанную с фосфатом и калием, являющимися анионом и катионом соответственно.
Примерно 35% представляет собой внеклеточную жидкость, которая в основном находится в сосудистом русле и представляет собой тканевую и интерстициальную жидкость.

Помимо всего прочего, стоит отметить тот факт, что вода в организме человека находится в свободном состоянии, постоянно удерживается коллоидами или же принимает непосредственное участие в образовании и распаде белковых, жировых и углеводных молекул. У различных тканей присутствует разное соотношение связанной, свободной и конституционной воды, от чего также непосредственно зависит регуляция водно-солевого обмена.

В сравнении с плазмой крови, а также особой межклеточной жидкостью, тканевая отличается наличием достаточно большого количества ионов магния, калия и фосфатов, а также не такой большой концентрацией кальция, натрия, хлора и особых ионов гидрокарбоната. Такая разница обуславливается тем, что капиллярная стенка для белков имеет довольно низкую проницаемость.

Правильная регуляция водно-солевого обмена у здоровых людей обеспечивает не только поддержание постоянного состава, но еще и необходимого объема жидкостей тела, сохраняя кислотно-щелочное равновесие, а также практически идентичную концентрацию необходимых осмотически активных веществ.

Регуляция

Нужно правильно понимать, каким образом работает водно-солевой обмен. Функции регуляции осуществляются несколькими физиологическими системами. Сначала специализированные рецепторы реагируют на всевозможные изменения в концентрации осмотически активных веществ, ионов, электролитов, а также присутствующего объема жидкости. В дальнейшем сигналы отправляются в центральную нервную систему человека, и только потом уже организм начинает изменять потребление воды, а также выделение ее и необходимых солей, и, таким образом, системы водно-солевой обмен регулируют.

Выведение ионов, воды и электролитов почками находится под непосредственным контролем нервной системы и целого ряда гормонов. В процессе регуляции водно-солевого обмена принимают участие также физиологически активные вещества, вырабатываемые в почке. Общее содержание натрия внутри организма постоянно регулируется в основном почками, находящимися под контролем ЦНС, через специализированные натриорецепторы, постоянно реагирующие на возникновение каких-либо изменений содержания натрия внутри жидкостей тела, а также осморецепторы и волюморецепторы, непрерывно анализирующие осмотическое давление внеклеточной, а также объем циркулирующей жидкости.

За регуляцию обмена калия внутри человеческого организма отвечает центральная нервная система, которая использует различные гормоны водно-солевого обмена, а также всевозможные кортикостероиды, включая инсулин и альдостерон.

Регуляция обмена хлора непосредственно зависит от качества работы почек, а из организма его ионы выводятся в преимущественном большинстве случаев вместе с мочой. Общее количество экскретируемого непосредственно зависит от используемого режима питания человека, активности реабсорбции натрия, кислотно-щелочного баланса, состояния канальцевого аппарата почек, а также массы других элементов. Обмен хлоридов непосредственно связан с обменом воды, поэтому регуляция водно-солевого обмена в организме сказывается и на множестве других факторов нормального функционирования различных систем.

Что считается нормой?

Огромнейшее количество различных физиологических процессов, происходящих внутри нашего организма, непосредственно зависят от общего количества солей и жидкостей. На данный момент известно, что для того, чтобы не допускать нарушение водно-солевого обмена, человеку в сутки нужно пить приблизительно 30 мл воды на каждый килограмм собственного веса. Данного количества вполне достаточно для снабжения нашего организма нужным количествам минеральных веществ. При этом вода будет разливаться по различным клеткам, сосудам, тканям и суставам, а также растворять и в дальнейшем вымывать наружу всевозможные продукты жизнедеятельности. В преимущественном большинстве случаев среднее число потребляемой воды на протяжении суток у человека практически не превышает два с половиной литра, и такой объем образовывается зачастую примерно так:

до 1 литра мы получаем из пищи;
до 1.5 литра - за счет питья простой воды;
0.3-0.4 литра - образование оксидационной воды.

Регуляция водно-солевого обмена в организме непосредственно зависит от баланса между количеством ее поступления, а также выделения за некоторый промежуток времени. Если на протяжении суток организму нужно получить около 2.5 литров, то в таком случае примерно такое же количество и будет выводиться из организма.

Водно-солевой обмен в организме человека регулируется целым комплексом всевозможных нейроэндокринных реакций, которые в основном нацелены на постоянное поддержание стабильного объема, а также внеклеточного сектора, и, что в особенности важно, - плазмы крови. Несмотря на то что различные механизмы коррекции данных параметров являются автономными, оба они имеют чрезвычайно высокую важность.

За счет такой регуляции достигается поддержка наиболее стабильного уровня концентрации ионов и электролитов, находящихся в составе внеклеточной и внутриклеточной жидкости. Среди основных катионов организма стоит выделить калий, натрий, магний и кальций, в то время как анионы - гидрокарбонат, хлор, сульфат и фосфат.

Нарушения

Нельзя сказать, какая железа участвует в водно-солевом обмене, так как в данном процессе принимает участие огромнейшее количество самых различных органов. Именно по этой причине в процессе работы организма могут проявляться самые разнообразные нарушения, свидетельствующие о данной проблеме, среди которых стоит выделить следующие:

возникновение отеков;
скопление большого количества жидкости внутри организма или, наоборот, ее дефицит;
нарушение баланса электролитов;
увеличение или снижение осмотического кровяного давления;
изменение ;
увеличение или же снижение концентрации каких-то определенных ионов.

Конкретные примеры

Нужно правильно понимать, что множество органов участвует в регуляции водно-солевого обмена, поэтому в преимущественном большинстве случаев сразу не удается установить конкретную причину проблемы. В основном водный баланс непосредственно определяется тем, какое количество воды вводится и выводится из нашего организма, а какие-либо нарушения данного обмена непосредственно связаны с электролитным балансом и начинают проявляться в виде гидратации и дегидратации. Крайнее выражение избытка - это отек, то есть слишком большое количество жидкости, содержащейся в различных тканях организма, межклеточных пространствах и серозных полостях, что сопровождается нарушениями электролитного баланса.

При в свою очередь, подразделяется на два основных типа:

без эквивалентного количества катионов, при которой ощущается непрерывная жажда, а вода, содержащаяся в клетках, поступает в интерстициальное пространство;
с потерей натрия, которая происходит непосредственно из экстрацеллюлярной жидкости и обычно не сопровождается жаждой.

Всевозможные нарушения водного баланса проявляются в том случае, когда снижается или же повышается общий объем циркулирующей жидкости. Ее чрезмерное повышение зачастую проявляется из-за гидремии, то есть повышения общего количества воды в крови.

Обмен натрия

Знание различных патологических состояний, при которых происходят изменения в ионном составе плазмы крови или же концентрации в ней определенных ионов, является достаточно важным для проведения дифференциальной диагностики целого ряда заболеваний. Всевозможные нарушения в обмене натрия в организме представляются его избытком, недостатком или же различными изменениями в его распределении по организму. Последнее происходит при наличии нормального или измененного количества натрия.

Дефицит может быть:

Истинным. Происходит из-за утраты и воды, и натрия, что достаточно часто проявляется при недостаточном поступлении в организм поваренной соли, а также слишком сильном потоотделении, полиурии, обширных ожогах, кишечной непроходимости и еще множестве других процессов.
Относительный. Может развиваться на фоне чрезмерного введения водных растворов при скорости, которая превышает выделение воды почками.

Избыток также различается аналогичным образом:

Истинный. Является причиной введения больному каких-либо солевых растворов, слишком большом потреблении обычной поваренной соли, всевозможных задержках выведения натрия почками, а также избыточной продукции или же чрезмерно длительном введении глюкокортикоидов.
Относительный. Зачастую наблюдается при наличии обезвоживания и является непосредственной причиной гипергидратации и дальнейшего развития всевозможных отеков.

Другие проблемы

Основные нарушения в обмене калия, который практически полностью (на 98%) находится во внутриклеточной жидкости, представляется гиперкалиемией и гипокалиемией.

Гипокалиемия происходит при наличии чрезмерного количества продукции или же в случае введения извне альдостерона или же глюкокортикоидов, которые обуславливают слишком сильную секрецию калия в почках. Также это может происходить в случае внутривенного введения различных растворов или недостаточном количестве калия, поступающего внутрь организма вместе с пищей.

Гиперкалемия представляет собой частое следствие травм, голодания, пониженного а также чрезмерного введения различных растворов калия.

Восстановление

Нормализовать водно-солевой обмен почек можно с использованием специализированных фармацевтических препаратов, которые разрабатываются специально для изменения общего содержания электролитов, воды и ионов водорода. Поддержка и регулировка основных факторов гомеостаза осуществляется за счет взаимосвязанной работы выделительной, эндокринной и дыхательной систем. Любые, даже самые незначительные изменения в содержании воды или же электролитов могут приводить к достаточно серьезным последствиям, некоторые из которых угрожают даже жизни человека.

Что назначают?

Чтобы нормализовать водно-солевой обмен человека, можно использовать следующее:

Магния и калия аспарангиат. В преимущественном большинстве случаев назначается исключительно в качестве дополнения к основной терапии при возникновении сердечной недостаточности, различных нарушениях сердечного ритма или возникновении инфаркта миокарда. Достаточно легко всасывается при приеме внутрь, после чего выводится почками.
Натрия гидрокарбонат. В основном назначается при наличии язвенной болезни двенадцатиперстной кишки и желудка, а также при гастрите с повышенной кислотностью, который происходит при возникновении интоксикаций, инфекций или же при сахарном диабете, а также во время послеоперационного периода. Достаточно быстро нейтрализует соляные кислоты желудочного сока, а также обеспечивает предельно быстрый антацидный эффект и увеличивает общее выделение гастрина вместе с вторичной активацией секреции.
Натрия хлорид. Принимается при наличии крупных потерь внеклеточной жидкости или же при наличии ее недостаточного поступления. Также достаточно часто врачи рекомендуют использовать его при гипонатриемии, гипохлоремии, кишечной непроходимости и всевозможных интоксикациях. Данное средство оказывает регидратирующее и дезинтоксикационное воздействие, а также обеспечивает восстановление нехватки натрия при наличии различных патологических состояний.
Используется для обеспечения стабилизации показателей крови. Представляет собой связующее вещество для кальция, а также ингибитор гемокоагуляции. В дальнейшем увеличивает общее содержание натрия в организме и увеличивает щелочные резервы крови, что обеспечивает положительный эффект.
Гидроксиэтилкрахмал. Применяется в процессе проведения операций, а также при ожогах, травмах, острых кровопотерях и всевозможных инфекционных заболеваниях.

Таким образом, вы сможете нормализовать водно-солевой обмен веществ и вернуть работу организма в нормальное состояние. Выбирать конкретный курс лечения должен только высококвалифицированный врач, так как самостоятельно можно значительно ухудшить состояние.

Вода - важнейшая составная часть всех клеток. В количественном отношении ее содержится значительно больше, чем других компонентов. Однако вода является не только составной частью клеток, она служит также средой, в которой существуют клетки и с помощью которой поддерживается связь между ними. Кроме того, вода - это среда, где протекают все химические реакции, связанные с жизнедеятельностью организма.

Вода выполняет важную механическую роль, способствуя скольжению трущихся поверхностей (суставы, связки и т.д.).

Благодаря испарению воды с поверхности кожи человек и теплокровные животные сохраняют постоянную температуру тела при усиленном образовании теплоты в организме или при высокой температуре окружающей среды.

Вода составляет основу всех жидкостей в организме: крови, лимфы, мочи, соков пищеварительного аппарата, спинномозговой жидкости и др. Поэтому все живые организмы, как правило, не способны переносить обезвоживание. Человек и животные погибают от недостатка воды значительно скорее, чем от недостатка пищи. Если полное голодание человек может выдержать в течение 30 сут и более, то без воды смерть наступает через несколько суток.

В организме человека содержание воды составляет 2/3 массы тела и меняется с возрастом. Так, у четырехмесячного эмбриона количество воды составляет 94 %, у новорожденных - 77 %, у взрослых людей - 50-65 %. В теле мужчин содержится в среднем 60 % воды, тогда как у женщин - 50 %.

Уровень воды в разных тканях неодинаков. Соединительная и костная ткани содержат относительно мало воды, а кровь, нервная ткань, мышцы, печень - значительно больше. Количество воды в организме зависит также от содержания жира: чем больше жира, тем меньше воды.

Всю воду в организме можно подразделить на внутриклеточную, или интрацеллюлярную (~ 72 %), и внеклеточную, или экстрацеллюлярную (~ 28 %).

Кровь, лимфа и межклеточная жидкость всего организма образуют единую фазу. Состав лимфы и межклеточной жидкости примерно соответствуют составу плазмы крови. Жидкая среда клеток различных тканей организма имеет примерно одинаковый состав и определяется как внутриклеточная жидкость. Внутриклеточная жидкость содержит в среднем около 35-45 % воды по отношению к массе тела, внеклеточная - 15 %. Эти жидкости различаются также по составу электролитов. Во внеклеточной жидкости преобладают ионы натрия, хлора и гидрокарбонатов; во внутриклеточной - ионы калия, а также белки и фосфорные эфиры.

Состояние воды в организме. В органах, тканях и клетках вода находится в виде свободной, гидратационной и иммобильной.

Свободная вода составляет основу многих биологических жидкостей: крови, лимфы, пищеварительных соков, спинномозговой жидкости.

Она участвует в доставке питательных веществ и удалении продуктов обмена из органов, тканей и клеток.

Часть воды находится в связанном состоянии, участвуя в образовании гидратных оболочек. Это так называемая гидратационная вода. Она образует гидратные оболочки вокруг молекул белков, нуклеиновых кислот и неорганических ионов. Гидратационная вода составляет около 40 % всей воды тканей, причем 10-40 % ее связывают белки. Эта вода по своим свойствам отличается от обычной: она не замерзает при снижении температуры до 0 °С и ниже и не обладает свойствами растворителя.

Большая часть воды в организме сосредоточена между различными молекулами, мембранами, волокнистыми структурами и механически ими зафиксирована, не входя в состав гидратных оболочек. Такая вода получила название иммобильной. Иммобильная вода замерзает при температуре ниже 0 °С, растворяет многие вещества и легко участвует в реакциях обмена веществ.

Между различными видами воды существует динамическое равновесие, одна ее форма может переходить в другую. Так, пополнение количества гидратной воды происходит за счет иммобильной и свободной воды.

Количество воды в отдельных органах и тканях изменяется в зависимости от их функционального состояния. Так, при мышечной работе содержание воды в мышцах увеличивается. При этом при непродолжительной работе, в течение 10-15 мин, количество воды в мышцах увеличивается за счет экстрацеллюлярной воды, при работе в течение 30-60 мин - главным образом за счет интрацеллюлярной. Такое явление объясняется приливом крови и повышением гидрофильности белков работающих мышц.

Обмен воды и регуляция водного обмена. Основными источниками воды для организма являются продукты питания и питьевая вода. Вода, поступающая с пищей, называется экзогенной и составляет 6/7 всей воды организма. Остальная часть (1/7) общей массы воды образуется в тканях человека как конечный продукт окисления нуклеиновых кислот, белков, липидов, углеводов. Это - эндогенная вода. Установлено, что при полном окислении 100 г жиров организм получает 107,1 г, углеводов - 55,6 г и белков 41,3 г воды. Ежесуточно взрослому человеку необходимо около 2,5-3 л воды. Однако это количество может сильно изменяться в зависимости от возраста человека, характера его работы, температуры окружающей среды и вида пищи. Обычно около 1 л воды вводится в организм в составе так называемой твердой пищи (хлеба, мяса, картофеля и т.п.), остальное количество - в виде питья (воды, чая, супа, молока и др.).

Обмен воды в организме является частью общего обмена веществ и тесно связан с обменом нуклеиновых кислот, белков, липидов и углеводов. В водном обмене принимают участие почки, легкие, кожа и пищевой канал.

Вода всасывается слизистой оболочкой пищевого канала на всем его протяжении, однако преимущественно в толстой кишке. Молекулы воды вместе с переваренными веществами проникают в глубь эпителиальных клеток слизистых оболочек в результате диффузии и осмоса, а также частично путем активного транспорта, который осуществляется белками крови - альбуминами и глобулинами.

Из организма вода выделяется главным образом с мочой - около 1,2-1,5 л, что составляет около 60 % всей выделяемой воды. Небольшое количество ее, около 0,2-0,3 л, выделяется через легкие в процессе дыхания. Это происходит в результате того, что воздух в альвеолах при температуре тела насыщается водяными парами. Через кожу потеря воды в количестве до 1 л происходит путем потоотделения и испарения. Незначительная часть воды - 0,2 л - выделяется через пищевой канал вместе с калом.

Количество выделяемой организмом воды может значительно изменяться в зависимости от условий окружающей среды, выполняемой работы и состояния организма. Так, в жарком климате значительно возрастает выделение воды при потоотделении (до 4-5 л). При интенсивной работе, повышении температуры тела, вследствие увеличения объема дыхания усиливается выделение воды через легкие.

В регуляции водного обмена активное участие принимает центральная нервная система, в частности, такие ее отделы, как кора больших полушарий, промежуточный и продолговатый мозг, а также многие железы внутренней секреции. Некоторые гормоны, выделяющиеся железами, способствуют задержанию воды в организме, другие - наоборот, стимулируют ее выделение.

В основе регуляции водного обмена лежит поддержание постоянства осмотического давления, а основной регуляторной системой обмена воды является система «гормоны - почки». Из гормонов, принимающих участие в регуляции обмена воды, прежде всего следует выделить гормон задней доли гипофиза - вазопрессин и гормон коры надпочечников - альдостерон.

Вазопрессин вызывает сокращение почечных сосудов, в результате чего уменьшается диурез (мочеотделение), а следовательно, и выделение воды из организма. Поэтому вазопрессин часто называют антидиуретическим гормоном. Секреция этого гормона регулируется величиной осмотического давления плазмы крови. Повышение давления стимулирует выработку вазопрессина, который снижает выделение воды из организма путем повышения водоудерживающей способности тканей и за счет увеличения выделения концентрированной мочи. В результате этого осмотическое давление уменьшается, раздражение нейрогипофиза снижается и секреция вазопрессина прекращается.

Действие на водный обмен альдостерона связано с уровнем натрия в плазме крови. Понижение осмотического давления и выделение из организма воды и, следовательно, разбавленной мочи в большом количестве связано с понижением концентрации натрия в плазме крови. Снижение уровня натрия вызывает повышенную секрецию альдостерона, который усиливает процессы обратного всасывания натрия в почках и тем самым задерживает его в организме. Повышение уровня натрия в плазме тормозит секрецию этого гормона.

Таким образом, различные механизмы действия этих двух гормонов зависят от осмотического давления плазмы, снижение которого обусловливает повышенную секрецию альдостерона и торможение выработки вазопрессина. При повышении осмотического давления наблюдаются обратные процессы в регуляции водного обмена.

Среди других гормонов, участвующих в регуляции обмена воды, необходимо отметить тироксин - гормон щитовидной железы, паратирин - гормон паращитовидной железы, андрогены и экстрогены - гормоны половых желез. Они стимулируют выделение воды почками.

Важную роль в гидратации и дегидратации тканей выполняют минеральные вещества. Ионы натрия увеличивают гидратацию тканей и задерживают воду в организме. Ионы калия и кальция, наоборот, дегидратируют ткани и способствуют удалению воды из организма.

Поступление воды в организм регулируется чувством жажды, которое возникает в результате рефлекторного возбуждения определенных участков коры головного мозга при изменении осмотического давления плазмы крови. Вся введенная в организм вода более или менее быстро всасывается и поступает в кровяное русло.

Таким образом, регуляция водного обмена осуществляется нейрогормональным путем.

Обмен минеральных веществ

Значение минеральных веществ в организме человека. К числу незаменимых веществ организма относятся минеральные соли и отдельные химические элементы, хотя они, так же как и вода, не обладают питательной ценностью и не являются источниками энергии.

В составе живых организмов обнаружено около 70 химических элементов, из них 47 содержатся в них постоянно. Это так называемые биогенные химические элементы. Их значение определяется тем, что они входят в состав клеток органов и тканей, а также биологически активных веществ - ферментов, гормонов, витаминов, белков, участвуют в реакциях обмена. Это такие элементы, как кислород, углерод, азот, водород, кальций, фосфор, калий, сера, хлор, натрий, магний, цинк, железо, медь, иод, марганец, вольфрам, молибден, кобальт, кремний. Роль и значение остальных элементов изучены недостаточно, хотя они также содержатся в тканях организма.

Четыре элемента составляют органическую основу живых организмов. Это кислород, углерод, водород и азот, процентное содержание которых составляет соответственно 62, 43 %, 21,15 %, 9,86% и 3,10 %. Остальные макро-, микро- и ультрамикроэлементы принято считать минеральными.

Больше всего минеральных веществ содержится в костях (48- 74 % общей массы) и хрящах (2-10 %). Остальные органы и ткани содержат небольшое количество минеральных веществ.

В клетках и тканях организма минеральные вещества находятся как в свободном, так и в связанном состояниях. В костях, хрящах и дентине зубов, например, они находятся в виде прочных нерастворимых соединений - неорганических солей угольной, фосфорной и других кислот. В свободном состоянии, а также в виде ионов минеральные вещества содержатся в биологических жидкостях - крови, лимфе, пищеварительных соках.

Значительная часть элементов входит в состав растворимых неорганических соединений, которые участвуют в регуляции осмотического давления. Натриевые и калиевые соли фосфорной и угольной кислот образуют с белками тканей и крови буферные системы, участвуя в поддержании постоянства рН среды в тканях и клетках.

Ионы неорганических веществ определяют физико-химические свойства коллоидов организма - явления гидратации, вязкость, растворимость, способность к набуханию и др. Некоторые минеральные вещества, например серная кислота, участвуют в нейтрализации ядовитых продуктов.

Особенно велика роль химических элементов, являющихся активаторами или парализаторами действия ферментов или участвующих в формировании их третичной и четвертичной структуры. Ионы металла, вступая во взаимодействие с различного рода функциональными группами аминокислот, расположенных в разных местах молекулы фермента, стабилизируют ее третичную и четвертичную структуры, поддерживая тем самым специфическую геометрическую конфигурацию активного центра (рис. 50, а). Кроме того, ионы металлов могут взаимодействовать также с отдельными функциональными группами аминокислот самого активного центра (рис. 50, б) и удерживать таким образом его определенную геометрическую конфигурацию, а вместе с тем третичную и четвертичную структуры молекулы фермента в целом.

Рис. 50. Функции металла (Me) в ферментных системах.

В качестве примеров участия ионов металлов в формировании и стабилизации третичной и четвертичной структур ферментов можно привести стабилизацию структуры α-амилазы и трипсина ионами Са 2+ , ксантиноксидазы - ионами Сu 2+ , креатинкиназы - ионами Mg 2+ , пируваткарбоксилазы - ионами Мn 2+ и т.д.

Все биогенные элементы делят на макро-, микро- и ультрамикроэлементы. Макроэлементы содержатся в организме в количестве от 10 -2 % и выше. К ним относятся кальций, калий, фосфор, натрий, сера, хлор, магний. К микроэлементам относятся железо, цинк, фтор, молибден, медь, бром, кремний, иод, марганец, алюминий, свинец и др. Их количество в организме составляет от 10 -3 до 10 -5 %.

Ультрамикроэлементы - вольфрам, хром, никель, цинк, барий, серебро и многие другие - составляют порядка 10 -6 % и меньше.