Физиологическое значение некоторых электролитов

Натрий. Основной катион внеклеточного пространства. Общее содержание натрия в организме составляет 60 ммоль/кг массы тела, а потребность в нем — 1‑ 2 ммоль/кг∙ сут. Концентрация в плазме колеблется от 135 до 145 ммоль/л, в эритроцитах — 15, 6‑ 34, 8, лейкоцитах — 38, миоцитах — 16‑ 24 ммоль/л. Натрий на 46% определяет осмотическое давление внеклеточной жидкости. Натрий повышает возбудимость симпатических нервных окончаний и вместе с кальцием повышает сосудистый тонус, что может играть определенную роль в патогенезе гипертонической болезни. Натрий участвует в генерации потенциала действия, в поддержании КОС и тесно связан с водным обменом. Основной путь выведения натрия — почечный (1, 7 ммоль/кг∙ сут). С потом выводится 1, 5 ммоль/кг∙ сут, с калом — 0, 1 ммоль/кг∙ сут. Естественно, у здоровых общее количество выводимого натрия равно его потребляемому количеству.

Таблица 2
Состав внутриклеточной жидкости
Компонент	Концентрация (ммоль/л)
K+	80 — 160
Na+
Ca2+	—
Mg2+	17, 5
Cl-
HCO
HPO
SO
Мочевина	до 8
Глюкоза	до 5, 5
Белки	3, 8
Органические кислоты
Всего	≈ 300

Калий. Основной катион внутриклеточного пространства. Общее содержание калия в организме составляет 54 ммоль/кг массы тела, а потребность в нем — 0, 5‑ 1, 2 ммоль/кг∙ сут. Концентрация в плазме колеблется от 3, 5 до 5, 0 ммоль/л. Во внутриклеточной жидкости содержится 98% всего калия организма, в то время как во внеклеточной — только 2%. Основное вместилище калия — печень и мышцы, в клетках которых его концентрация может достигать 150 ммоль/л; в эритроцитах его содержание составляет 80 ммоль/л. Для поддержания КОС очень важно поддержание концентрации калия во внутриклеточном секторе, так как в случае потери клеткой калия по закону электронейтральности в нее должны войти другие катионы, в том числе ионы водорода H⁺ (на каждые 3 вышедших иона K⁺ приходится 2Na⁺ и 1H⁺). Поскольку калий является внутриклеточным электролитом, по калиемии практически невозможно судить о его содержании в организме, то есть о калигистии. О методах оценки калигистии речь пойдет ниже (наиболее распространенным методом является метод балансов). До 90% калия (75‑ 150 ммоль/сут) выводится с мочой, с калом — не более 15%.

Физиологическое значение калия огромно. Без него невозможен синтез белков, АТФ, гликогена. Он необходим для обеспечения потенциала покоя клеточных мембран, вместе с натрием и хлором формирует потенциал действия. Он также способствует активации ряда ферментов.

Магний. Общее содержание магния в организме составляет 14 ммоль/кг массы тела. Среднесуточная потребность в магнии находится в пределах 300‑ 400 мг (6 ммоль/кг∙ сут). Во внеклеточной жидкости находится лишь 1% всего магния организма, остальное его количество примерно поровну делят кости и мягкие ткани с мышцами. Магний занимает 2-е место после калия среди внутриклеточных катионов по значимости для организма. Его концентрация в разных клетках колеблется от 5 до 20 ммоль/л, в плазме — 0, 7‑ 1 ммоль/л. Магний входит в состав почти 300 ферментных комплексов, способствует синтезу белков, стабилизирует клеточные мембраны, образуя комплексы с их фосфолипидами, участвует в регуляции секреции паратирина.

Кальций. В организме взрослого человека содержится 25‑ 37 кмоль (1‑ 1, 5 кг) кальция. Суточная потребность составляет 18 ммоль/кг. 90% всего кальция находится в костях, 1% — во внеклеточной жидкости. Концентрация кальция в плазме составляет 2, 5 ммоль/л, но меньше половины этого количества находится в ионизированном, то есть активном, состоянии, бó льшая же его часть связана с белками или входит в состав солей (фосфатов, цитратов и сульфатов).

Ионизация кальция определяется pH: при ацидозе концентрация Ca²⁺ нарастает, а при алкалозе — снижается. Этим, в частности, объясняется гипокальциемическая тетания при алкалозе (при гипокальциемии резко повышается нейромышечная возбудимость). Из всех электролитов в организме именно кальций находится под самым строгим контролем. Это связано со следующими моментами. Для осуществления разнообразных процессов жизнедеятельности ионы должны мигрировать через клеточную мембрану (например, для создания потенциала действия и т.п.). Для этого в мембране образуются специфические для каждого иона каналы. Эти каналы формируются по командам из различных регулирующих систем. Для реализации команды необходим посредник между регулирующей системой и клеточной мембраной. Благодаря своим уникальным химическим свойствам в качестве такого посредника и выступают ионы Ca²⁺.

Кальций:

– поддерживает структуру скелета при постоянном образовании и резорбции костной ткани, клеточных мембран и мембран клеточных органелл;

– вызывает начальное выделение медиатора в синаптическую щель;

– индуцирует секрецию гистамина из гранул тучных клеток, является универсальным триггером многих других секреторных процессов;

– сопрягает процессы возбуждения и сокращения в мышцах;

– вместе с инсулином облегчает поступление глюкозы в клетки;

– участвует в основных биологических процессах — размножении, пролиферации и гибели клеток.

Хлор. Основной анион внеклеточного пространства. Общее содержание хлора в организме составляет 33 ммоль/кг массы тела, а потребность в нем — 1, 5‑ 3, 5 ммоль/кг∙ сут. Концентрация в плазме колеблется в пределах 90‑ 105 ммоль/л. 65% хлора находится в активной форме во внеклеточном секторе, до 17% связано в плотной соединительной ткани и хрящах, 12% находится во внутриклеточном пространстве. Специальная биологическая роль хлора минимальна. Обмен хлора тесно связан с обменом натрия, хотя в почечных канальцах они могут выделяться и реабсорбироваться независимо друг от друга. Хлор вместе с натрием обеспечивает необходимый уровень осмотического давления внеклеточной жидкости, а с калием участвует в формировании потенциала покоя клеточной мембраны.

Фосфаты. В крови бó льшая часть фосфора находится в эритроцитах в виде органического фосфата, в плазме содержится липидный фосфор, эфиры фосфорной кислоты и неорганический фосфат.

Неорганический фосфат представлен анионами HPO и H₂PO , которые участвуют в регуляции КОС. При pH 7, 4 соотношение этих ионов составляет 4: 1. Концентрация неорганического фосфата в пределах 0, 94‑ 1, 44 ммоль/л, а суточная потребность в нем — 15 ммоль/кг. 50% неорганического фосфата находится в костях, 20% — во внеклеточной жидкости.

Неорганический фосфат входит в состав коферментов, нуклеиновых кислот, фосфопротеинов; из него образуются 2‑ 3‑ дифосфоглицерат (2‑ 3‑ ДФГ, играет важнейшую роль в регуляции отдачи кислорода гемоглобином), фосфаты (обязательный компонент клеточных мембран), АТФ и креатинфосфат (хранители энергии). Вместе с кальцием фосфаты образуют апатиты — основу костной ткани.

Сульфаты. Концентрация неорганических сульфатов в плазме 0, 3‑ 1, 5 ммоль/л. Механизмы регуляции обмена сульфатов изучен мало. SO участвует в детоксикации. Сера входит в состав многих БАВ (тиамин, биотин, липоевая кислота, глутатион и др.).

Анионы органических кислот. Клиническое значение имеют анионы молочной (лактат), пировиноградной (пируват), β -оксимасляной, ацетоуксусной и лимонной кислот. Скорость образования лактата равна 25‑ 30 ммоль/кг∙ час, но его концентрация в плазме остается постоянной (1, 1‑ 1, 5 ммоль/л), так как избыток лактата в печени и корковом слое почек превращается в глюкозу. Концентрация пирувата в плазме составляет 0, 1 ммоль/л, остальных выше перечисленных анионов — 6 ммоль/л.

Белки плазмы крови. Важнейшими белками плазмы являются альбумины (40‑ 50 г/л), глобулины (20‑ 30 г/л) и фибриноген (2‑ 4 г/л). Как указывалось выше, белки, несмотря на свою малую молярную концентрацию, играют важнейшую роль в поддержании ОЦК и транскапиллярном движении жидкости, которое подчиняется закономерностям, обнаруженным Старлингом: в начальной части капилляра сумма гидродинамического и гидростатического давлений преобладает над онкотическим и превышает гидростатическое давление в тканях, поэтому жидкость из начального отдела капилляра переходит в ткани; в средней части капилляра давления уравниваются, и движение жидкости прекращается, а в венозном конце сумма гидростатического, гидродинамического и онкотического давлений плазмы становится меньше той же суммы в тканях, и поэтому жидкость переходит из межклеточного пространства в капилляр (рис. 7).