ВОДНО-СОЛЕВОЙ ГОМЕОСТАЗ И ЕГО КЛИНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ

Клод Бернар (Claude Bernard) во второй половине 19в. обосновал понятие о внутренней среде организма. Человек и высокоорганизованные животные находятся в среде внешней, но имеют и собственную внутреннюю среду, которая омывает все клетки организма. Специальные физиологические системы следят за тем, чтобы обеспечить постоянство объема и состава жидкостей внутренней среды. К.Бернару принадлежит и утверждение, ставшее одним из постулатов современной физиологии — «Постоянство внутренней среды — есть основа свободной жизни». Постоянство физико-химических условий жидкостей внутренней среды организма, является безусловно определяющим фактором эффективной деятельности всех органов и систем организма человека. В тех клинических ситуациях, с которыми столь часто встречаются реаниматологи, постоянно возникает необходимость учитывать и использовать возможности современной физиологии и медицины для восстановления и поддержания на постоянном, стандартном уровне основных физико-химических параметров плазмы крови, т.е. показателей состава и объема крови, а тем самым и других жидкостей внутренней среды. К ним относится, прежде всего, комплекс внеклеточных жидкостей, той среды, с которой соприкасается каждая из клеток целостного организма.

В нескольких словах следует обсудить современные представления о принципах физиологических регуляций, в предельно лаконичной форме рассмотреть вопрос о клиническом значении некоторых физико-химических показателей жидкостей внутренней среды [2:6]. К ним относятся осмоляльность плазмы крови, концентрация в ней таких ионов, как натрий, калий, кальций, магний [3:4], комплекс показателей кислотно-основного состояния (рН) [5:8:9], наконец объем крови и внеклеточной жидкости [4].

Центральное значение в этом перечне занимает осмоляльность плазмы крови. Этот показатель во многом определяет объем каждой клетки организма. Клетки отграничены от внеклеточной жидкости плазматической мембраной, через которую по водным каналам (аквапоринам) внутрь клетки может проникать вода или она может оттекать из клетки. Направление движения воды зависит только от того, где выше концентрация растворенных веществ — в клетке или во внеклеточной жидкости. В норме у здорового человека осмоляльность плазмы крови составляет 285 — 288 мосм/кг Н2О. В зависимости от состояния водного баланса — выпил ли человек воду или потерял ее в условиях высокой температуры окружающей среды, колебания этого показателя находятся в пределах 280 — 295 мосм/кг Н2О. Проведенные нами исследования сыворотки крови здоровых лиц, испытуемых в экстремальных условиях и пациентов с различными формами патологии показали, что из всех изученных физико-химических параметров наиболее строго поддерживаются, имеют наименьший коэффициент вариаций, три — осмоляльность, концентрация свободных ионов кальция и рН. Для осмоляльности эта величина равна 1.67%, для свободных ионов Са 2+ — 1.97%, в то время как для ионов К+ — 6.67%. Сказанное может найти простое и ясное объяснение. От осмоляльности плазмы крови зависит объем каждой клетки, а потому и функциональное состояние клеток всех органов и систем. Мембрана клеток слабо проницаема для большинства веществ, поэтому объем клетки будет определяться осмоляльностью внеклеточной жидкости, концентрацией внутри клетки находящихся в ее цитоплазме веществ и проницаемостью мембраны для воды. При прочих равных условиях повышение осмоляльности крови приведет к дегидратации, сморщиванию клеток, а гипоосмия вызовет набухание клеток. Вряд ли необходимо объяснение того, к каким неблагоприятным последствиям для пациента могут вести и то, и другое состояние.

Второе место в ряду наиболее значимых физико-химических параметров занимают свободные ноны Са2+. Известно, что в плазме крови общая концентрация ионов кальция включает три фракции — (1) активный, ионизированный кальций. (2) кальций, связанный с молекулами белка и (3) ультрафильтруемый кальций, т.е. те ионы кальция, которые связаны c молекулами цитрата, фосфата, фильтруются в просвет канальца в почечных клубочках, но практически остаются в крови физиологически инертными. Общая концентрация кальция в сыворотке крови составляет около 2.5 ммоль/л. свободный, физиологически активный кальций не превышает и половины этого значения — 1.15 — 1.25 ммоль/л. Необходимо особенно отметить, что по современным представлениям ионы кальция играют очень важную роль в регуляции химических реакций внутри клетки, активации ферментов, выполняют функцию вторичного мессенджера. В норме внутриклеточная концентрация свободных ионов Са2+ в 10000 раз меньше, чем в сыворотке крови (менее 10−7 М) и она растет при действии медиаторов и гормонов до величин порядка 10−6 М, т.е. становится в 1000 раз меньше, чем в плазме крови. Сказанное ясно показывает значение действий врача, направленных на удержание на уровне нормальных значений ряда физико-химических констант плазмы крови.

Эта небольшая вступительная статья отнюдь не претендует на исчерпывающий анализ проблемы регуляции водно-солевого обмена, ее задача лишь в том, чтобы очертить некоторые современные подходы к пониманию природы физиологических регуляций некоторых наиболее важных параметров жидкостей внутренней среды и описать несколько примеров использования результатов физиологического анализа этой проблемы в клинике.

Ведущую роль в регуляции осмоляльности плазмы крови играют почки, в поддержании баланса ионов кальция участвуют кишечник, почки, а в гомеостазе ионов кальция принимает участие и кость. Иными словами, баланс Са определяется соотношением в поступлении и выделении, а сиюминутное поддержание необходимого уровня концентрации кальция зависит и от внутреннего депо Са в организме, которым является огромная поверхность кости. Система регуляции осмоляльности, концентрации различных ионов включает несколько элементов — сенсор, чувствительный элемент, рецептор, интегрирующий аппарат (центр в нервной системе) и эффектор — орган, реализующий ответ и обеспечивающий восстановление нормальных значений данного параметра.

Несколько слов следует сказать о природе физиологических регуляций, обеспечивающих различные стороны водно-солевого гомеостаэа. Величина осмоляльности сыворотки крови зависит от следующих элементов осморегулирующего рефлекса. Осмотическое давление крови и внеклеточной жидкости воспринимается осморецепторами, иные сенсоры воспринимают концентрацию во внеклеточной жидкости некоторых ионов. В ответ на увеличение осмоляльности растет секреция в кровь антидиуретического гормона (аргинин вазопрессин). При увеличении концентрации ионов кальция в плазме крови возрастает поступление в кровь паратгормона, а при снижении (гипокальциемии) — тирокальцитонина, т.е. эндокринная система стремится минимизировать изменения ионного состава крови и способствует восстановлению нормальных показателей. При снижении в организме объема внеклеточной жидкости и плазмы крови увеличивается секреция альдостерона вазопрессина, а при увеличении объема внеклеточной жидкости усиливается поступление в кровь натрийуретических гормонов — атриопептида из предсердия, оубаинподобного фактора из мозга. Обычно регуляция каждого из параметров внутренней среды обеспечивается не менее чем двумя факторами, один из которых способствует сохранению вещества в организме, а другой — его выделению. Казалось, что иная картина наблюдается только в случае осморегуляции, т.е. при регуляции водного баланса — в зависимости от уровня осмоляльности крови секретируется разное количество вазопрессина. Этот гормон быстро разрушается и полагали, что именно соотношение секреции и инактивации вазопрессина определяет скорость экскреции воды почкой [4]. Однако, оказалось, что и в этом случае имеется парный физиологически активный фактор, от секреции которого зависит восстановление водонепроницаемости стенки почечных канальцев и скорость выделения осмотически свободной воды почкой [7]. Таким фактором, противодействующим вазопрессину, являются локально синтезируемые вещества, выделяемые во внеклеточную жидкость. Они названы аутакоидами, действуют аутокринно или паракринно. Эти результаты новых исследований физиологов имеют важное клиническое значение по двум причинам. Во-первых, от скорости секреции этих веществ зависит сила ответа на инъецируемый вазопрессин или иные физиологически активные вещества, применяемые в острых ситуациях. Во-вторых, возможны патологические состояния, обусловленные избыточным или недостаточным выделением этих веществ. Такие патологические состояния нами выявлены, одним из них является ночной энурез, другим проявлением служит развитие полиурии при одной из стадий ХПН. Эти патологические состояния названы нами аутакоидозами. Пациенты при таких состояниях обычно не поступают к врачу-реаниматологу. Эти примеры приведены лишь для того, чтобы обратить внимание на возможность влияния аутакоидов на реакцию организма человека и при лечебных мерах в экстренных ситуациях. В этой связи следует представлять, что в физиологических регуляциях участвует не две, как думали еще недавно, а три системы: нервная система, эндокринная система, система аутакоидов. Нервная система обеспечивает интеграцию организма и направление стимулов к строго заданным группам клеток, эндокринная система способствует выработке сигнала, передаваемого ко всем клеткам, где есть соответствующие химические рецепторы, наконец система аутакоидов является локальной, она действует не только в роли триггера, но чаще всего как модулятор, изменяя силу ответа на гормон или нервный стимул. Сказанное выше позволяет вскрыть еще один уровень физиологических регуляций, от клинициста требуется учитывать ее возможное влияние, именно эта система может быть ответственна за измененную чувствительность к влиянию агентов, применяемых при стандартных прописях восстановления или стабилизации функции.

При реанимационных мероприятиях сочетают меры для активации возможностей организма, и немедленного восстановления резко отклоненных от нормы показателей состава крови. Проанализируем один из примеров нестандартного решения стандартной ситуа-ции в реанимационной палате. В клинику поступает пациент с ишемическим инсультом со спутанным сознанием через несколько дней после начала заболевания. Казалось бы, нужны срочные меры для профилактики и, в случае необходимости, коррекции отека мозга, т.е. проведение дегидратационной терапии. Однако, при этом зачастую не обращают внимание на то, что больной мог быть обезвожен из-за лихорадки, нарушения глотания или потери чувства жажды. Проведенные нами исследования в нескольких клиниках Санкт-Петербурга показали, что осмоляльность сыворотки крови у таких пациентов может достигать 310 — 340 мосм/кг Н2О. Гиперосмия в сочетании с близкой к норме осмоляльностью ликвора [I], должна была бы способствовать оттоку воды из тканей мозга, а неконтролируемое увеличение осмоляльности крови при введении гипертонических растворов может оказать негативное действие на больного, так как может привести к гиперосмолярной коме. Сказанное позволило придти к заключению, что физиологически более адекватно удерживать у такого рода пациентов осмоляльность на верхних границах нормы, на уровне около 298 — 300 мосм/кг Н20.

Следовательно тактика врача у постели такого больного будет определяться значением осмоляльности плазмы крови — если она значительно выше верхнего значения нормы, то целесообразно вводить не гипертонические растворы, а напротив постепенно попытаться уйти от самой возможности гиперосмолярной комы, вернуть осмоляльность крови к значениям лишь несколько превышающим верхний предел. В этом случае сохранится градиент между кровью и ликвором, будут обеспечены физические условия для оттока воды из тканей мозга по осмотическому градиенту и тем самым для профилактики и лечения отека мозга. Как же поступить в таком случае, если пациент лишен чувства жажды и у него нарушен глотательный рефлекс? Для лечения гиперосмоляльных состояний ни в коем случае не может быть использована инфузия дистиллированной воды, а адекватное лечение (если нет сахарного диабета) может быть достигнуто в/в введением 5%−го раствора глюкозы. Такой раствор не вызовет гемолиза из-за перепада осмоляльности крови вводимой жидкостью, а в результате перехода в клетки и метаболизма глюкозы будет происходить освобождение воды и постепенное снижение осмоляльности крови до клинически необходимых значений. Этот метод дал хорошие результаты в клинике — снизилась летальность и уменьшилось количество осложнений [I].

Знание принципов современной физиологии является исходной посылкой, определяющей эффективность действий реаниматолога. Особое значение в этой связи приобретает знание новейших данных в области молекулярной физиологии, достижений молекулярной биологии, молекулярной генетики, фармакологии. Восстановление жизненных функций требует, как об этом шла речь в начале статьи, поддержания физико-химических параметров внеклеточной жидкости в строгих рамках физиологических констант. Однако, для адекватного применения при той или иной форме патологии лекарственных средств необходимо знание реальных механизмов их действия. Оказалось, что имеется несколько типов рецепторов вазопрессина, известно многообразие типов адренорецепторов, установлено разнообразие типов рецепторов и для аутакоидов, в частности для простагландинов. Имеются агонисты и антагонисты этих рецепторов, сами рецепоры каждого типа даже для одного и того же гормона, медиатора или аутакоида действуют при участии разных систем вторичных мессенджеров. Так например, увеличение проницаемости для воды при введении вазопрессина зависит от стимуляции V2−peцenторов, а на тех же клетках стимуляция V1−рецепторов приводит к модуляции реакции на гормон, снижению его эффекта. Не увеличивая число примеров, которых много, нельзя не отметить те большие трудности, которые стоят перед врачом-реаниматологом, когда требуется в кратчайший срок назначить лечение, определить то сочетание лекарственных средств, которое необходимо именно в данной ситуации у данного больного. Нет сомнения в том, что совместная работа реаниматологов с физиологами могла бы обеспечить наиболее оптимальное решение сложнейших проблем лечения пациентов в экстремальных ситуациях.

Литература

1. Виленский Б.С.. Наточин Ю.В., Семенова Г.М. и др. Снижение летальности при коррекции водно-солевого обмена в системе базисной терапии ишемического инсульта.// Журн. невропатол. и психиатр. им.С.С.Корсакова, 1998. т. 98 № 10 стр. 38−40.
2. Маршалл В.Дж. Клиническая биохимия. (Пер. с англ.). М.,СП6. Бином, Невский диалект. 1999. 368 с.
3. Наточин Ю.В.. Немцов В.И.. Эмануэль В.Л. Биохимия крови и диагностика. СПб. 1993. 149 с.
4. Физиология водно-солевого обмена и почки./Под ред. Ю.В.Наточина. В сер. Основы современной физиологии. СПб. Наука. 1993. 576 с.
5. Фролов Б.А. Физиология и патология кислотно-основного состояния. М. Медицина, 1998. 260 с.
6. Энциклопедия клинических лабораторных тестов. (Пер. с англ.). /Под ред. Н.У.Тица. М., Лабин-форм. 1997. 960с.
7. Natochin Yu.V.. Pamova R.G., Shakhmatova E.I. et al. AVP-independent high osmotic water permeability of frog urinary bladder and autacoids.// Eur.J.Physiol. 1996. V. 433 p.136−145.
8. Rose B.D. Clinical physiology of acid-base and electrolyte disorders. NY. Mcgraw-Hill, 1984. 702 p.
9. Valtin H., Gennari F.J. Acid-base disorders. Basic concepts and clinical management. Boston, Little, Brown. 1987. 195 p.7