VI. Физико-химический гомеостаз организма

Предыдущая: Осмотический гомеостаз

В широком смысле понятие "физико-химические свойства" организма включает всю совокупность составных частей внутренней среды, их связей друг с другом, с клеточным содержимым и с внешней средой. Применительно к задачам данной монографии представлялось целесообразным выбрать физико-химические параметры внутренней среды, имеющие жизненно важное значение, хорошо "гомеостазированные" и вместе с этим относительно полно изученные с точки зрения конкретных физиологических механизмов, обеспечивающих сохранение их гомеостатических границ. В качестве таких параметров выбраны газовый состав, кислотно-щелочное состояние и осмотические свойства крови. По существу в организме нет отдельных изолированных систем гомеостазирования указанных параметров внутренней среды.

Суточная потребность в калии колеблется от 3·10^-3 до 4·10^-3 кг. Калий неравномерно распределен в интра- и экстрацеллюлярных пространствах организма. Большая его часть (89-90%) находится внутри клеток, около 2 % - в интерстициальной жидкости и пищеварительных соках, примерно 8% - в костях, хрящах и соединительной ткани и лишь 0,4% - в плазме.

В плазме и интерстициальной жидкости калий содержится в ионизированной форме, в то время как большая часть внутриклеточного калия связана с белками (каждому грамму азота соответствует 0,11 г калия), углеводами, креатинином и фосфором. Эти связи калия весьма непрочны, что обеспечивает высвобождение внутриклеточного калия и выход его в интерстициальную жидкость при увеличении биологической активности клетки, сопровождающейся распадом гликогена и белка. Не случайно поэтому по увеличению отношения K⁺ внеклеточный /К⁺ внутриклеточный - (в норме оно колеблется от 1/30 до 1/70) можно судить об интенсивности клеточного обмена. Выход калия из клеток происходит по градиенту концентрации, а переход калия в клетку осуществляется против градиента концентрации и требует энергетических затрат.

Установлено, что вхождение калия в клетку происходит в комбинации с глюкозой и фосфором в виде глюкозокалийдифосфата, катализируется АТФ и находится под гормональным контролем.

Вопрос о системе, следящей за уровнем калия в организме, остается в настоящее время открытым. Предполагают, что контроль за уровнем K⁺ в крови осуществляется наряду с осморецепторами и специфическими калийчувствительными рецепторами, обнаруженными в печени (Финкинштейн Я. Д. и др., 1973; Тарышкин Е. М., Винкинштейн Я. Д., 1977), в тонком кишечнике (Бараз Л. А., 1961; Хаютин В. М., 1965), почках (Наточин Ю. В., 1972, 1976).

Особое значение в слежении за уровнем K⁺ в плазме придается рецептивным зонам печени, в которой прежде всего в естественных условиях возникают ионные и осмотические сдвиги. Установлено, что печень, мышцы и некоторые другие органы способны временно депонировать избыток калия, поступающего в организм, предотвращая тем самым развитие острой гиперкалиемии (Наточин Ю. В., 1974; Соколова М. М., 1975; Айзман Р. И., Финкинштейн Я. Д., 1976).

Решающая роль в обеспечении калиевого гомеостаза принадлежит почкам. Уровень калийурии является результатом интеграции трех процессов: фильтрации калия, его реабсорбции и секреции. В связи с тем, что в плазме крови калий находится в свободном состоянии, он практически полностью фильтруется в почечных клубочках. Прошедшие через клубочковый фильтр ионы калия практически полностью реабсорбируются в проксимальных и дистальных канальцах, а при дефиците калия в рационе - и в собирательных трубках. Следовательно, калий дефинитивной мочи появляется в результате процесса секреции в дистальных канальцах и собирательных трубках. Однако нет полной ясности в отношении выделения калия различными отделами нефрона. Считают, что в проксимальных канальцах реабсорбция калия является активной; в нисходящих прямых канальцах и нисходящем колене петли Генли, по-видимому, калий секретируется в просвет нефрона в небольших количествах. Реабсорбция калия наблюдается в восходящем колене петли Генли; к началу дистального канальца поступает около 10% профильтровавшегося в клубочках калия. В последней трети дистального канальца калий секретируется, причем вхождение его в клетки дистального канальца является активным, а выход в просвет нефрона - пассивным процесссом. Клетки собирательных трубок способны секретировать и реабсорбировать ионы калия (Wright S., 1977; Hugh J. С. et al., 1978).

Выделение калия почками находится под гуморальным (рис. 41) и, возможно, нервным контролем, однако механизм регуляции экскреции калия почками остается неясным (Наточин Ю. В., 1976). Важная роль в регуляции калийурии принадлежит минералокортикоидам, в частности альдостерону, но вопрос о включении альдостеронового механизма при увеличении концентрации калия в плазме крови отнюдь не является решенным. По современным представлениям, усиление секреции калия в почках под влиянием альдостерона происходит независимо от реабсорбции натрия. Альдостерон, по-видимому, с одной стороны увеличивает проникновение калия в клетки дистального канальца, активируя Na-K-АТФ-азы базальной плазматической мембраны, а с другой - повышает проницаемость для калия клеточной мембраны, обращенной в просвет канальца, способствуя тем самым секреции калия (Wiederholt М. et al., 1974; Wright S., 1977). Помимо альдостерона, в регуляции выделения калия почкой, по-видимому, принимает участие инсулин. Гиперкалиемия, вызванная введением в кровь раствора хлорида калия, приводит к повышению уровня инсулина в крови (Santeusanio F. et al., 1973; Сох М. et al., 1978). Инсулин в свою очередь уменьшает выделение калия изолированной почкой собаки (Nizet A. et al., 1971). Не исключая прямого действия инсулина на калийуретическую функцию почек, можно предполагать, что снижение выделения калия почками является следствием уменьшения содержания его в крови в результате перехода во внутриклеточное пространство.

На уровень калийурии существенное влияние оказывает кислотно-щелочное состояние. Внепочечный алкалоз приводит к увеличению концентрации калия в дефинитивной моче, а ацидоз - к уменьшению калийурии (Робинсон Дж. Р., 1969; Brenner В. М. Berliner R. W., 1973). В опытах на животных и при некоторых заболеваниях человека установлено, что гипокалиемия сопровождается увеличением аммониогенеза и соответственно повышением pH мочи. При введении в организм солей K⁺ выделение NH₃ почками и pH мочи уменьшаются. Предполагают, что аммониогенез в почке связан с поддержанием гомеостаза K⁺. Клеточный механизм взаимосвязи между образованием NH₃ в почке и обменом K⁺ остается неясным, однако при гипокалиемии обнаружено увеличение активности ферментов, участвующих в аммониогенезе (Taunen Pi. L., 1977).

Кроме поддержания осмотического равновесия, калий играет важную роль в самых разнообразных видах обмена, что в значительной мере определяет распределение его по различным секторам организма. Гликогенез, анаболизм белка и липидогенез сопровождаются накоплением калия во внутриклеточном пространстве. Установлено, что вхождение калия в клетку происходит в комбинации с глюкозой и фосфором в виде глюкозокалийдифосфата, катализируется АТФ и находится под гормональным контролем (Laborit Н., 1965). Переход калия в клетку сопровождается параллельным выходом из клетки Na⁺ и H⁺. Напротив мобилизация гликогена, распад белка сопровождаются освобождением калия и переходом его во внеклеточное пространство, а затем и в мочу.

Ввиду того, что калий легко выводится из организма, а натрий легко задерживается в нем, можно говорить об известном антагонизме между калием и натрием в отношении водного обмена. В то время как натрий задерживает воду в организме, калий способствует диурезу. Вместе с тем избыточное введение калия в организм вытесняет из него натрий, а следовательно, и воду. На этом основана терапия отечных состояний диетой, обогащенной калием (Лейтес С. М., Лаптева Н. Н., 1967).

Важную роль в перемещении ионов калия между внутри- и внеклеточными секторами играет состояние кислотно-щелочного равновесия. При алкалозе развивается гипокалиемия вследствие перехода внеклеточного калия в клетки, при ацидозе, напротив, может возникнуть гиперкалиемия.

Уровень калия в плазме не отражает общего содержания калия в организме. Это прежде всего относится к гиперкалиемии и в некоторой степени к гипокалиемии. Гиперкалиемия никогда (за исключением короткого периода после острой нагрузки калием) не отражает увеличения общего количества калия в организме. К тому же клинике неизвестны патологические ситуации, при которых бы общее количество калия в организме увеличивалось. По-видимому, в процессе эволюции получили развитие гомеостатические механизмы, предотвращающие возникновение накопления избытка калия в организме, в то время как механизмы задержки калия в организме сравнительно малоэффективны. По этой причине легче возникает потеря калия, чем его накопление (Stockigt J. R., 1977).

Гипокалиемия может развиться при усиленном переходе внеклеточного калия в клетки. Такая ситуация возможна у больных сахарным диабетом при введении им глюкозы с инсулином. Недостаточное поступление калия с пищей или увеличенная потеря его через почки или с пищеварительными соками при поносе, рвоте, может быть причиной гипокалиемии. Снижение уровня калия в крови вызывают алкалоз, наружные кровотечения, усиленная продукция гормонов коры надпочечников или применение ртутных диуретиков. Калиевый дефицит отмечается тогда, когда содержание калия в организме уменьшается по сравнению с общим содержанием белков. Усиленный распад белков форсирует выделение калия из организма. Признаки недостаточности калия наблюдаются при снижении общего его количества на 10-30%. Первые признаки дефицита калия связаны с изменением нервно-мышечной возбудимости, что находит выражение в развитии мышечной слабости, астении. Снижение количества калия ниже 1,5 ммоль/л приводит к параличу дыхательных мышц, причем диафрагма оказывается наименее чувствительной мышцей к калиевому дефициту. При поражении гладких мышц развиваются парез кишечника, метеоризм, рвота, атония желудка. Расстройства деятельности сердечно-сосудистой системы проявляются в снижении АД, появлении аритмий с последующей остановкой сердца в систоле. Изменения ЭКГ появляются рано и выражаются в удлинении интервала Р - Q, а затем в расширении интервала Q - Т, увеличении зубца Р, уменьшении и уплощении зубца Т и появлении зубца U. При калиевом дефиците снижается умственная и психическая деятельность больного, он становится заторможенным, апатичным и может впадать в коматозное состояние. Коррекция отрицательного калиевого баланса должна производиться с учетом причины развития этого состояния. Однако при этом не следует забывать о возможном расхождении между уровнем калия и общим содержанием калия в организме.

Гиперкалиемия может развиться вследствие избыточного введения калия в организм, нарушения элиминации его из организма или же в результате интенсивного перехода калия из клеток в кровь. Мобилизация эндогенного калия происходит при внутренних кровотечениях, травмах с большими тканевыми повреждениями, тяжелых ожогах, гипоксии, ацидозе и т. д. Выделение калия с мочой уменьшается в основном при олигурии и при недостаточной продукции гормонов коры надпочечников. У больных с гиперкалиемией наблюдается вначале фаза физического и умственного возбуждения, сменяющаяся затем адинамией и апатией вплоть до коматозного состояния. Первыми признаками избытка калия являются также парестезии конечностей, сопровождающиеся бледностью и гипотермией. При резкой гиперкалиемии развиваются восходящие нарушения. Наиболее характерными являются симптомы со стороны сердечно-сосудистой системы: понижение АД, приглушение тонов сердца, экстрасистолия, брадикардия. Электрокардиографически гиперкалиемия проявляется в заострении и сужении зубца Т, расширении комплекса QRS, исчезновении зубца Р. Первые изменения ЭКГ появляются при содержании калия в плазме, равном 6,9-7,7 ммоль/л, увеличении содержания калия до 11,5-12,8 ммоль/л смертельно для организма, так как вызывает фибрилляцию желудочков сердца.

Лечение избытка калия состоит, во-первых, в прекращении введения в организм медикаментов и пищи, содержащих калий. Весьма эффективно введение в кровь глюкозы с инсулином, что способствует переходу калия в клетки. При недостаточности надпочечников показано проведение заместительной гормонотерапии (Сох М. et al., 1978).

К оглавлению

Литература [показать]