Для понимания механизмов поддержания водно-электролитного баланса крайне важно понятие осмотического давления, физической сутью которого является стремление молекул воды проникнуть через полупроницаемую мембрану из более разведенного раствора в более концентрированный. Осмотическая концентрация может быть выражена в единицах осмоляльности или осмолярности.
Эти показатели отличаются тем, что при расчете осмоляльности суммарная концентрация растворенных кинетически активных веществ соотносится к 1 л воды, а при расчете осмолярности — к 1 л раствора. Осмолярность плазмы крови и ликвора в норме составляет 285 — 310 мосмоль * л–1, а мочи — 600 — 1200 мосмоль * л–1.
Основной вклад в осмолярность крови вносят ионы натрия и хлора. При расчете осмолярности 1 ммоль * л–1 этих ионов равен 1 мосмоль * л–1, т. е. из 280 — 310 мосмоль плазмы крови на долю натрия падает 135 — 145 мосмоль * л–1 (около половины!) и хлора — 95 — 106 мосмоль * л–1. В норме вклад других веществ плазмы крови в общую осмолярность менее существен и составляет (в мосмоль * л–1): гидрокарбонатов — 27, мочевины — 17, глюкозы — 5,5, ионов калия — 4,5, белков — 2.
В физиологических условиях между секторами организма сохраняется изоосмолярность, т. е. если в каком-то секторе возрастает концентрация осмотически активных веществ, то в него перемещается вода из другого сектора до тех пор, пока не устанавливается новый уровень изоосмолярности.
Постоянство осмолярности в организме обеспечивается взаимосвязью систем, регулирующих осмотическую концентрацию, ионный состав, кислотно-основное состояние и объем жидкости.
Основными регуляторными субстанциями ионно-осмотического баланса являются:
- антидиуретический гормон гипоталамуса (контролирует осмолярность крови, увеличивая реабсорбцию воды в собирательных трубочках почек);
- альдостерон клубочковой зоны коры надпочечников (способствует реабсорбции натрия и экскреции калия в канальцах почек);
- натрийуретический гормон, ангиотензин, простагландины (модулируют реабсорбцию натрия в канальцах почек в зависимости от объема внеклеточного пространства).
Основными эффекторными органами считаются почки, легкие, кожа, кишки и печень. Нарушения функции этих органов, а также регулирующих систем приводят к нарушениям водно-электролитного и, естественно, осмотического баланса между секторами, вплоть до несовместимых с жизнью.
Нарушения осмолярности в организме в принципе развиваются по двум направлениям:
Гипоосмолярность
Может развиться как осложнение интенсивной терапии при быстром введении больших объемов бессолевых растворов, при избыточной медикаментозной стимуляции секреции антидиуретического гормона гипофиза (АДГ), а также при некоторых заболеваниях, в которых имеется избыточная секреция АДГ (поражения гипоталамуса при травмах, энцефалитах, абсцессах, гематомах и врожденных аномалиях головного мозга) или АДГ-подобных веществ, секретируемых некоторыми опухолями: тимомами, бронхогенным низкодифференцированным овсяно-круглоклеточным раком, аденокарциномой двенадцатиперстной кишки или поджелудочной железы (Пермяков Н. К., 1985).
Врачи отмечают, что осмотическое давление играет ключевую роль в поддержании гомеостаза в организме. Оно отвечает за баланс жидкости между клетками и межклеточным пространством, что критически важно для нормального функционирования тканей. Специалисты подчеркивают, что нарушения осмотического давления могут приводить к различным заболеваниям, таким как отеки или обезвоживание. Например, при диабете наблюдается изменение осмотического давления из-за высокого уровня глюкозы в крови, что требует внимательного контроля и коррекции. Врачи рекомендуют регулярные обследования и анализы, чтобы своевременно выявлять и устранять возможные проблемы, связанные с этим важным физиологическим процессом.
Осмотическое давление — это важный физико-химический процесс, который вызывает много обсуждений среди ученых и студентов. Многие отмечают его значимость в биологии, особенно в контексте клеточной физиологии. Например, осмотическое давление играет ключевую роль в поддержании клеточной структуры и функции, позволяя клеткам сохранять необходимый уровень жидкости.
Некоторые исследователи подчеркивают, что понимание осмотического давления имеет практическое применение в медицине, особенно при лечении заболеваний, связанных с нарушением водно-солевого баланса. В то же время, студенты часто сталкиваются с трудностями в усвоении этого понятия, так как оно требует глубокого понимания молекулярной динамики и взаимодействий.
Обсуждая осмотическое давление, люди также упоминают его влияние на сельское хозяйство, где контроль за водным режимом растений может существенно повысить урожайность. В целом, осмотическое давление остается актуальной темой для изучения и обсуждения в различных областях науки и практики.
Гиперосмолярность
Может развиваться как осложнение интенсивной терапии при значительной перегрузке внеклеточного сектора гипертоническими (гиперосмолярными) растворами или избыточной дегидратационной терапии.
Читайте также:
Кроме того, гиперосмолярность может иметь место при некоторых заболеваниях, сопровождающихся возрастанием концентрации осмотически активных веществ в крови, таких, как:
- поражения гипофиза и гипоталамуса при несахарном диабете, черепно-мозговых травмах, операциях на головном мозге, опухолях мозга;
- опухоли надпочечников, сопровождающиеся нарушением контроля за экскрецией натрия;
- некоторые опухоли желудка и поджелудочной железы, ганглионейробластомы, сопровождающиеся гиперпродукцией пептидов, способствующих массивным потерям жидкости через кишечник;
- заболевания выделительных органов (почечная недостаточность, энтероколиты), сопровождающиеся большими потерями жидкости.
Известно, что изменения водно-электролитного обмена приводят к дисбалансу других видов обмена, благодаря механизмам компенсации, поддерживающим гомеостаз. Различают 6 типов нарушения обмена воды и натрия: гипертоническая, изотоническая и гипотоническая дегидратации, гипертоническая, изотоническая и гипотоническая гипергидратации.
Гипертоническая дегидратация характеризуется недостатком воды и избытком натрия во всех жидкостных средах организма. Основными причинами являются потери бóльшего, чем натрия и других электролитов, количества воды, а также недостаточное вливание жидкости больному, особенно при введении концентрированного нутриента через зонд. В результате этого возникает внутри- и внеклеточный дефицит воды с одновременным повышением осмолярности плазмы.
Патологическая потеря воды может происходить через:
- легкие (при гипервентиляции, гипертермии, наличии трахеостомы, пневмонии);
- кожу (при гипертермии, усиленном потоотделении, ожогах);
- пищеварительный аппарат (при рвоте, поносах);
- почки (при хроническом пиелонефрите, сахарном и несахарном диабетах, полиурической стадии острой почечной недостаточности).
Особенно часто это патологическое состояние развивается в постреанимационном периоде, а также при черепно-мозговых травмах. Высокая и стойкая гипернатриемия приводит к гиперосмолярности внутрисосудистого сектора внеклеточной и, особенно, внутриклеточной дегидратации, прежде всего, клеток головного мозга (гиперосмолярная гипернатриемическая кома).
Известно, что гиперосмолярная кома развивается при повышении осмолярности плазмы крови до уровня выше 340 мосмоль * л–1. Клиническими и патологоанатомическими дифференциально-диагности-ческими признаками гиперосмолярной гипернатриемической комы, кроме повышения общей осмолярности, являются: гипернатриемия более 160 ммоль * л–1, гипокалиемия менее 3,5 ммоль * л–1, олигоурия, выраженная дегидратация (сниженный тургор, наличие продолговатых складок на языке, высокий гематокрит, гемоглобин и т. п.).
Гиперосмолярность и нарастающий дефицит воды приводят к выделению малого количества мочи с высокой относительной плотностью из-за большой концентрации в ней натрия и хлора. Это рассматривают как начальную стадию почечной недостаточности, при прогрессировании которой утрачивается концентрационная функция почек.
Одним из первых клинических симптомов гипертонической дегидратации является жажда, при этом дефицит воды составляет 1 — 2 л (1,5 — 3 % от массы тела). Снижение АД, нарастание тахикардии происходят в результате уменьшения сердечного выброса, когда дефицит в организме достигает 4 — 5 л (6 — 7 % массы тела). Потеря 7 — 8 л приводит к помутнению сознания, резким нарушениям кровообращения. При гипертонической дегидратации вследствие общей потери жидкости возрастают показатели общего белка, эритроцитов, гематокрита и гемоглобина плазмы.
Вопрос-ответ
Что такое осмотическое давление простыми словами?
Осмотическое давление – это сила, которая заставляет растворитель переходить через полупроницаемую мембрану в раствор. Осмотическое давление раствора выражают в единицах осмолярности. Осмолярным называют раствор, содержащий один осмоль вещества в 1 л растворителя.
-
Читайте также:
Что означает осмотическое давление?
Осмотическое давление можно определить как минимальное давление, которое необходимо приложить к раствору, чтобы остановить поток молекул растворителя через полупроницаемую мембрану (осмос). Это коллигативное свойство, зависящее от концентрации частиц растворенного вещества в растворе.
Что регулирует осмотическое давление в клетке?
Особая роль в поддержании физиологической величины осмотического давления принадлежит ионам натрия. Содержание натрия в плазме крови регулируется почками. Избыточное выведение натрия из организма или недостаточное поступление его с пищей может привести к обезвоживанию организма.
Кто создает осмотическое давление?
Постоянный осмос воды внутрь клеток создает избыточное гидростатическое давление, которое обеспечивает прочность и упругость тканей, которое называют тургором.
Советы
СОВЕТ №1
Изучите основные принципы осмоса и осмотического давления. Понимание этих понятий поможет вам лучше осознать, как они влияют на биологические процессы, такие как клеточный обмен веществ и поддержание гомеостаза в организме.
СОВЕТ №2
Обратите внимание на влияние осмотического давления на здоровье. Например, при обезвоживании или нарушении электролитного баланса может изменяться осмотическое давление в клетках, что может привести к серьезным последствиям для организма.
СОВЕТ №3
При проведении экспериментов с растворами учитывайте осмотическое давление. Это поможет вам избежать ошибок в расчетах и интерпретации результатов, особенно в химии и биологии.
СОВЕТ №4
Следите за новыми исследованиями в области осмотического давления. Научные открытия могут открывать новые горизонты в медицине и биотехнологиях, что может быть полезно для вашего профессионального роста или личных интересов.
