Порушення водно-електролітного обміну

Содержание

Закон електронейтральності рідин

Закон електронейтральності рідин відіграє ключову роль у підтримці гомеостазу в організмі людини. Відповідно до цього закону, всі рідкі середовища в організмі мають електронейтральність — це означає, що сумарна концентрація аніонів (негативно заряджених іонів) у кожній рідині дорівнює сумарній концентрації катіонів (позитивно заряджених іонів). Ця рівність потрібна для підтримки електричної стабільності та правильного функціонування клітин та тканин.

У позаклітинній рідині, яка заповнює простір між клітинами, основним катіоном є натрій (Na⁺), а ключовими аніонами служать хлориди (Cl^—) та бікарбонати (HCO3^—). Натрій несе основну відповідальність за регулювання об’єму позаклітинної рідини та її осмотичного тиску, тоді як хлориди та бікарбонати є критично важливими для підтримки pH-балансу та проведення біоелектричних сигналів.

Внутрішньоклітинна рідина, що становить основний об’єм рідини всередині клітин, містить калій (K⁺) як домінантний катіон, який відіграє важливу роль у підтримці клітинного потенціалу спокою та активації клітинних функцій. Основними аніонами внутрішньоклітинної рідини є альбуміни та фосфати, які беруть участь у буферних системах, що підтримують кислотно-лужний баланс і забезпечують енергетичний обмін у клітині.

Так, підтримання балансу між катіонами та аніонами в різних рідких середовищах організму є критично важливим для забезпечення його нормального функціонування та підтримки здоров’я на клітинному та системному рівні.

Закон ізомоляльності (ізоосмоляльності)

Закон ізомоляльності (ізоосмоляльності) важливий для розуміння осмотичного балансу в організмі. Відповідно до цього закону, осмотичний тиск рідин у всіх водних середовищах організму має бути однаковим. Регуляція осмотичного тиску в організмі критично важлива для підтримки нормальної функції клітин і тканин.

Коли в одному з водних середовищ організму відбувається зміна кількості осмолітів — речовин, які чинять осмотичний тиск та погано проникають через клітинні мембрани, — це викликає переміщення води між середовищами. Переміщення води відбувається до тих пір, поки осмотичний тиск не вирівняється в усіх середовищах. До основних ендогенних осмолітів належать іони натрію (Na⁺), калію (K⁺), хлору (Cl^–) та молекули глюкози. Маннітол часто застосовується як екзогенний осмоліт у медичній практиці для корекції осмотичного тиску.

Ефективна моляльність рідин в організмі, відома як «тонія», визначає їхній осмотичний стан. Рідини, що мають осмоляльність нижчу за норму (280–290 ммоль/кг маси тіла H₂O), називаються гіпотонічними, тоді як рідини з осмоляльністю вище цього діапазону називаються гіпертонічними. Нормальна осмоляльність рідин організму є важливою для підтримки гомеостазу і здоров’я клітин.

Для приблизного обчислення осмоляльності плазми крові можна використовувати формулу:

Осмоляльність плазми крові = 2 • (Na⁺) + (глюкоза) + (сечовина), де концентрації натрію, глюкози та сечовини вимірюються у ммоль/л. За допомогою цієї формули лікар у клінічній практиці може оцінити осмотичний статус пацієнта, особливо у критичних та невідкладних станах.

Осмотична різниця є важливим показником у медичній практиці, що дозволяє оцінити наявність та концентрацію непередбачених осмолітів у плазмі крові пацієнта. Цей показник є різницею між фактично виміряною осмоляльністю плазми крові та осмоляльністю, розрахованою за стандартною формулою. У нормальних фізіологічних умовах осмотична різниця зазвичай не перевищує 10 мОсм/кг маси тіла H₂O. Такий невеликий розкид вказує на те, що основні компоненти, які вимірюються (натрій, глюкоза, сечовина), адекватно відображають осмотичний стан плазми крові.

Однак якщо осмотична різниця перевищує 15 мОсм/кг маси тіла H₂O, це може свідчити про наявність у плазмі крові додаткових осмолітів, які не враховуються у стандартному розрахунку. До таких речовин належать токсичні сполуки та метаболіти, наприклад:

• етанол;
• метанол;
• ізопропанол;
• етиленгліколь;
• пропіленгліколь;
• ацетон.

Ці речовини можуть бути небезпечними і зазвичай з’являються в плазмі крові людини в результаті інтоксикації або патологічних станів. Вони діють як ефективні осмоліти, значно підвищуючи осмоляльність плазми крові, що може призвести до серйозних порушень водно-електролітного балансу і навіть осмотичної дисфункції клітин.

У разі виявлення підвищеної осмотичної різниці слід негайно провести додаткові лабораторні дослідження для ідентифікації цих речовин, щоб підтвердити діагноз та призначити відповідне лікування. Це особливо важливо у випадках підозри на отруєння токсичними речовинами, коли своєчасна діагностика та початок лікування можуть бути життєво важливими.

Закон ізотонії

Закон ізотонії відіграє ключову роль у підтримці стабільності внутрішнього середовища організму, що є важливим аспектом гомеостазу. Відповідно до цього закону людський організм постійно прагне підтримувати стабільну концентрацію іонів, особливо іонів водню, що необхідно для підтримки оптимального рівня pH позаклітинної рідини.

У нормі концентрація іонів водню в позаклітинній рідині залишається в межах 35—45 нмоль/л, що відповідає показникам pH в межах 7,35–7,45. Цей вузький діапазон pH критичний для багатьох біохімічних процесів, включно з функціонуванням ферментів, транспортом речовин через клітинні мембрани та обмін електролітів.

Ізотонія (стабільність осмотичного тиску) та ізогідрія (постійність pH) тісно пов’язані, оскільки обидва ці стани взаємозалежні та взаємовпливають на функції клітин і тканин. Наприклад, зміни в концентрації іонів натрію та калію можуть впливати на осмотичний тиск рідин тіла, що, своєю чергою, може вплинути на pH середовища. Аналогічно, зміни в концентрації іонів водню впливають на активність та структуру білків та багатьох інших молекул.

Для підтримки ізотонії та ізогідрії в людському організмі взаємодіє низка механізмів:

1. Буферні системи — наприклад, за допомогою бікарбонатної, фосфатної, і білкової буферної систем можна нейтралізувати надмірну кількість кислот або основ, підтримуючи тим самим стабільність pH.
2. Дихальна система — може підвищувати або знижувати частоту та глибину дихання, щоб видаляти вуглекислий газ або затримувати його в організмі, що також впливає на рівень pH.
3. Нирки — регулюють виведення кислот та основ, тим самим підтримуючи як ізотонію, так і ізогідрію.

Підтримання цих параметрів у строгих межах є життєво важливим для здоров’я та нормального функціонування всіх систем організму. Порушення ізотонії та ізогідрії може призвести до серйозних захворювань, включно з метаболічними та респіраторними ацидозами або алкалозами, у разі яких потрібне негайне медичне втручання.