30.5. Основная роль ионов

Значение электрически заряженных частиц в организме огромно: электролиты играют ведущую роль в осмотическом гомеостазе, создают биоэлектрические мембранные потенциалы, участвуют в обмене веществ, утилизации кислорода, переносе и сохранении энергии, деятельности органов и клеток. Различные катионы и анионы выполняют свою биологическую функцию.

H а т ρ и и — важнейший катион внеклеточного пространства. Натрию принадлежит основная роль в поддержании осмотического давления внеклеточной жидкости. Даже небольшой дефицит натрия не может быть восполнен никакими другими катионами — в этом случае не-

медленно изменится осмотичность и объем ВнеКЖ. Таким образом, натрий регулирует объем жидкости во внеклеточном пространстве. Отмечена линейная зависимость между дефицитом плазмы и дефицитом натрия. Увеличение концентрации натрия во ВнеКЖ приводит к выходу воды из клеток, и наоборот: уменьшение осмотичности ВнеКЖ способствует перемещению воды в клетки. Натрий участвует в создании биоэлектрического мембранного потенциала.

К а л и и — основной катион внутриклеточного пространства. Большая часть этих ионов находится внутри клеток, в основном в виде непрочных соединений с белками, кре-атинином и фосфором, частично в ионизированном состоянии. В ин-терстициальном секторе и сыворотке крови калий содержится преимущественно в ионизированной форме. Калию принадлежит важная роль в белковом обмене (участие в синтезе и расщеплении белка), утилизации гликогена клетками, процессах фос-форилирования и нейромышечного возбуждения. Калий освобождается при фосфорилировании адениловой кислоты и промежуточных звеньев гликолиза. При дефосфорилирова-нии происходит задержка калия внутри клеток. Вследствие этого гли-когенолиз связан с гиперкалиемией, что может быть результатом действия адреналина. Гипогликемия, обусловленная избытком инсулина в крови, наоборот, сопровождается ги-покалиемией. Выход калия из клеток происходит при шоке, кислородном голодании, белковом катаболизме, клеточной дегидратации и других состояниях стресса. Возврат калия в клетки наблюдается при улучшении утилизации углеводов, синтезе белков, восстановлении водного баланса. Об интенсивности клеточного обмена можно судить по отношению содержания калия во внеклеточном и внутриклеточном пространствах, которое в норме равно ^l/3o. B клетку

калий проникает с глюкозой и фосфором.

Калий играет важную роль в деятельности сердечно-сосудистой системы, пищеварительного тракта и почек, поляризации клеточной мембраны. Концентрация калия увеличивается при ацидозе и уменьшается при алкалозе.

Кальций — катион внеклеточного пространства. Биологической активностью обладают только ионы кальция. Они оказывают влияние на возбудимость нервно-мышечной системы, проницаемость мембран, в частности эндотелия сосудов, свертывание крови. Определенное влияние на соотношение между ионизированными и неионизированными соединениями кальция в крови оказывает рН. При алкалозе концентрация ионов кальция в плазме заметно снижается, а при ацидозе — повышается, что играет большую роль в возникновении тетании при алкалозах. Не диализируют и не переходят в ультрафильтрат соединения кальция с белками. В плазме человека кальций связан с белками, органическими кислотами и находится в ионизированном состоянии.

Магний, как и калий, является основным клеточным катионом. В клетках его концентрация значительно выше, чем в плазме и интерс-тициальной жидкости. В плазме он связан с белками, а также другими соединениями и находится в ионизированном состоянии. Магний играет важную роль в ферментативных процессах: утилизации кислорода, гликолизе, выделении энергии. Магний уменьшает возбудимость нервно-мышечной системы, снижает сократительную способность миокарда и гладкой мускулатуры, оказывает депрессивное влияние на ЦНС.

X л о ρ — основной анион внеклеточного пространства, участвует в процессах поляризации клеточных мембран, находится в эквивалентных соотношениях с натрием. Избыток хлора ведет к ацидозу.

Гидрокарбонат. В отличие от ионов натрия, калия и хлора, которые называют фиксированными ионами, ион гидрокарбоната подвержен значительным изменениям. Уменьшение концентрации гидрокарбоната приводит к метаболическому ацидозу, увеличение — к алкалозу. Гидрокарбонат входит в состав важнейшей буферной системы внеклеточного пространства. Вместе с белками плазмы он образует сумму бикарбонатного и белкового буфера, которая в норме равна 42 ммоль/л.

Остаточные анионы — фосфаты, сульфаты и анионы органических кислот (лактат, пируват, ацетоуксусная и β-оксимасляная кислоты и др.) — находятся в плазме в низких концентрациях.

Φ о с φ а т — основной анион внутриклеточного пространства. Концентрация фосфата в клетках примерно в 40 раз выше, чем в плазме. Фосфат в плазме представлен в виде моногидрофосфатного и ди-гидрофосфатного анионов. Он связан с белками, нуклеиновыми кислотами, участвует в обмене углеводов, энергетических процессах, обладает свойствами буфера.

Сульфат — преимущественно клеточный анион. Его процент в плазме очень невелик. Сульфат образуется при распаде аминокислот, содержащих серу. Повышение концентрации сульфата в плазме происходит при почечной недостаточности.

Концентрация молочной и пиро-виноградной кислот в плазме повышается при анаэробном гликолизе, ацетоуксусной и β-оксимасляной кислот — при диабете.

Значительная часть ионов находится в фиксированном состоянии в костной и хрящевой ткани, сухожилиях и других тканях и не принимает участия в обмене. В табл. 30.4 приведены данные о содержании и распределении электролитов в организме взрослого человека с массой тела 70 кг [по В. Хартигу, 1982].

Таблица 30.4. Содержание катионов и анионов в организме человека

Белки, или протеины,— высокомолекулярные сложные органические вещества, построенные из аминокислот и являющиеся главной составной частью живого организма и материальной основой жизнедеятельности. Белки регулируют многие важнейшие процессы, стимулируют химические реакции, связывают токсины и яды, попавшие в кровь, являются переносчиками кислорода, гормонов, лекарственных и других веществ, участвуют в процессах свертывания крови и мышечного сокращения, создают КОД и обладают буферным свойством. Содержание белков в клетках значительно выше, чем в плазме. Белки составляют примерно 17 % массы тела. В сосудистом секторе содержится примерно 120 г альбумина. В интерстициаль-ной жидкости содержание альбумина незначительно — 0,4 г в 100 мл

[Geigy J.R., 1968]. Концентрация белков плазмы в норме равна 2 ммоль/л (16—17 мэкв/л). Большая часть аминокислот содержится в мышцах.

Эквивалентные отношения некоторых химических соединений

Натрий

1 мэкв = 1 ммоль =

= 23мг

1 г = 43,5 ммоль

Кальций 1 мэкв = 0,5 ммоль 1 ммоль = 40 мг 1 г = 25 ммоль

Хлор

1 мэкв = 1 ммоль =

= 35,5 мг

1 г = 28,2 ммоль

Калий

1 мэкв = 1 ммоль =

-39,1мг

1 г = 25,6 ммоль

Магний 1 мэкв = 0,5 ммоль 1 ммоль = 24,4 мг 1 г = 41 ммоль

Гидрокарбонат 1 мэкв = 1 ммоль = = 61 мг 1 г = 16,4 ммоль

Хлорид натрия

1 г NaCl содержит 17,1 ммоль натрия и

17,1 ммоль хлора

58 мг NaCl содержит 1 ммоль натрия и 1 ммоль хлора

1 л 5,8 % раствора NaCl содержит 1000 ммоль натрия и 1000 ммоль хлора

1 г NaCl содержит 400 мг натрия и 600 мг хлора

Хлорид калия

1 г KCl содержит 13,4 ммоль калия и

13,4 ммоль хлора

74,9 мг KCl содержат 1 ммоль калия и 1 ммоль хлора

1 л 7,49 % раствора KCl содержит 1000 ммоль калия и 1000 ммоль хлора

1 г KCl содержит 520 мг калия и 480 мг хлора

Гидрокарбонат натрия 1 г NaHCOs содержит 11,9 ммоль натрия и 11,9 ммоль гидрокарбоната

84 мг NaHCOs содержит 1 ммоль натрия и 1 ммоль гидрокарбоната

1 л 8,4 % раствора NaHCOs содержит 1000 ммоль натрия и 1000 ммоль гидрокарбоната

Гидрокарбонат калия

1 г КНСОз содержит 10,0 ммоль калия и

10,0 ммоль гидрокарбоната

Лактат натрия 1 г NaCsHsOi содержит 8,9 ммоль натрия и 8,9 ммоль лактата