Водно-электролитный гомеостаз

Клеточная мембрана избирательно проницаема для веществ Изотоническая среда Проницаема для воды и непроницаема для ионов, имеющих заряд

гипотоническая среда

гипертоническая среда

Осмотическое давление жидких сред организма Осмотическое давление окружающей среды Осмотическое равновесие между внутренней и внешней средами Строгий осмоконформер Строгий осморегулятор Ограниченный осморегулятор

Транспортные системы действуют как буфер между внутренней и внешней средой. Внутриклеточная среда Внутренняя среда Наружные покровы тела Транспортные системы Внешняя среда Внешняя среда

У животных – строгих осморегуляторов – концентрация электролитов и объем воды внутри организма поддерживается относительно постоянной, несмотря на изменение данных показателей во внешней среде. Для этого необходимо, чтобы величина притока и оттока воды и солей была одинаковой на протяжении длительного времени. Такой осмотический гомеостаз поддерживается за счет метаболической энергии. Животное осморегулятор Поступление энергии Обмен воды Обмен электролитов

Облигатный обмен происходит в ответ на действие физических факторов, почти свободных от физиологического контроля со стороны организма животного. Регулируемый обмен, напротив, может изменяться за счет физиологических механизмов животного в порядке поддержания внутреннего гомеостаза. Вещества, поступающие в организм животного одним путем, могут уходить оттуда по другому пути. Организм Облигатный обмен Регулируемый обмен

Факторы, влияющие на облигатный осмотический обмен Концентрационные градиенты между внеклеточными пространствами (компартиментами) и окружающей средой, Отношение поверхность–объем, Проницаемость внешних покровов тела, Питание, Температура, физическая нагрузка и дыхание, Метаболические факторы.

From Edelman IS, Leibman J. Anatomy of body water and electrolytes. Am J Med 1959;27:256–277.

Внутриклеточная вода Межклеточная вода Плазма 28 л (40% от массы тела) 10,5 л (15% от массы тела) Внеклеточная вода Общее количество воды в организме 14 л (20% от массы тела) 42 л (60% от массы тела) 3,5 л (5%)

поступление воды Питье 1000 мл Пища 1200 мл Метаболическая вода 300 мл Итого 2500 мл потеря воды Кожа и легкие 900 мл ЖКТ(фекалии) 100 мл почки(моча) 1500 мл Итого 2500 мл

Поступление 2 л чистой воды Внутриклеточная вода Внутриклеточная вода Внеклеточная вода Внеклеточная вода Объем, л Осмолярность, мосмоль/л ,

Поступление 2 л изотоничного раствора Внеклеточная вода Внеклеточная вода Объем, л Осмолярность, мосмоль/л Внутриклеточная вода Внутриклеточная вода

Поступление 1 л 5% раствора NaCl Внеклеточная вода Внеклеточная вода Объем, л Осмолярность, мосмоль/л Внутриклеточная вода Внутриклеточная вода

Осмотическое концентрирование

285 H2OH2O NaCl 400 H2OH2O H2OH2O NaCl H2OH2O H2OH2O H2OH2O H2OH2O H2OH2O H2OH2O Na + К+К+

Антидиуретический гормон

ГИПОФИЗ Изменения объема плазмы Изменения осмотического давления плазмы Осморецепторы печени Осморецепторы гипоталамуса СОЯ и ПВЯ Н2ОН2О АДГ «волюморецепторы» (рецепторы объема) «волюморецепторы» (рецепторы объема) Барорецепторы

ГИПОФИЗ Изменения объема плазмы Изменения осмотического давления плазмы Осморецепторы печени Осморецепторы гипоталамуса СОЯ и ПВЯ Н2ОН2О Н2ОН2О АДГ «волюморецепторы» (рецепторы объема) «волюморецепторы» (рецепторы объема) барорецепторами

ЖАЖДА СУХОСТЬ СЛИЗИСТОЙ РОТОВОЙ ПОЛОСТИ ОБЪЕМ ПЛАЗМЫ КОНТРОЛЬ ВСАСЫВАНИЯ ВОДЫ В ЖКТ ОСМОТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ ПЛАЗМЫ - - Барорецепторы Осморецепторы АНГИОТЕНЗИН II

Плазма крови, ммоль/л Внутриклеточная жидкость, ммоль/л Na+142 (130–155)10 К+4 (3,2–5,5)155 Са 2+2,5 (2,1–2,9)< 0,001 Mg2+0,9(0,7–1,5)15 С1–102 (96–110)8 НСО3–25 (23–28)10 НPО42–1 (0,7–1,6)65 SО42–0,5 (0,3–0,9)10 Органические кислоты 42 Белки 26

Баланс натрия в организме Всысывание Na мг-экв Всысывание Na мг-экв Кости Na мг-экв Кости Na мг-экв Внеклеточная жидкость Na мг-экв Внеклеточная жидкость Na мг-экв Внутриклеточная жидкость Na мг-экв Внутриклеточная жидкость Na мг-экв Кожа (пот, ожоги, кровотечение) Кожа (пот, ожоги, кровотечение) ЖКТ (диарея, рвота) ЖКТ (диарея, рвота) Почки

Снижение почечного перфузионного давления ренин Почки Реабсорбция Na + Почки Реабсорбция Na ЮГК ПП ангиотензин I ангиотензиноген ангиотензина II АКФ альдостерон АДГ Почки Реабсорбция Н 2 О Почки Реабсорбция Н 2 О жажда Потребление Н 2 О Потребление Н 2 О Вазоконстрикция

Увеличение венозного возврата Предсердный натрийуретический фактор Почки Реабсорбция Na + Почки Реабсорбция Na + - альдостерон Вазодилатация -

Кислотно-основное состояние – КОС (синонимы: кислотно-щелочной баланс, кислотно-щелочное равновесие)- относительное постоянство водородного показателя (рН) внутренней среды организма, обусловленное совместным действием буферных и некоторых физиологических систем, определяющих полноценность метаболических превращений в организме. (БМЭ.Издание третье (1979). – Т.10. – С.336.)

КИСЛОТНО-ОСНОВНОЕ СОСТОЯНИЕ Согласно определению Бренстеда, кислотами называют такие вещества, которые в растворах отдают ионы водорода (доноры протонов основаниями – вещества, связывающие эти ионы (акцепторы протонов). НА H + + А –

По определению рН представляет собой отрицательный десятичный логарифм молярной концентрации ионов Н+: pН=–lg[Н + ]

рН артериальной крови человека (при 37° С) колеблется в пределах от 7,37 до 7,43, составляя в среднем 7.40.

Метаболизм - основной источник кислот в организме Нелетучие кислоты – Серная кислота (1/3 от общего количества) – образуется при катаболизме белков; – Β – оксимасляная кислота (1/3 от общего количества) - образуется при неполном окислении жиров и углеводов; – Потенциально – нелетучие кислоты в виде фосфопротеидов, фосфолипидов и органические катионы типа: аргинин – НСl. Летучие кислоты – Угольная кислота

Относительная ёмкость (%) буферов крови Плазма крови Эритроциты Гидрокарбонатный 3518 Гемоглобиновый 35 Белковый 7 Фосфатный 1 4 Общая ёмкость 43 57

Гидрокарбонатная буферная система – буферная система открытого типа, которая тесно связана с функционированием дыхательной системы и почек рН = рК I + lg[HCO 3 - ](почки)/[H 2 CO 3 ](легкие)

Изменение внутриклеточного рН (pHi) сопровождается определенными сдвигами физиологических и биохимических реакций живых клеток Активация гамет; Деление клеток; Динамика клеточного цикла; Энергетический баланс; Состояние цитоскелета; Проницаемость щелевых контактов (электрических синапсов); Процессы роста и пролиферации клеток

Механизмы регуляции внутриклеточного рН Метаболические механизмы – Потеря кислотных и основных свойств продуктами обмена веществ (лактат, пируват глюкоза) – Образование новых, легко нейтрализуемых и выводимых из организма соединений (окисление органических кислот с образованием слабой угольной кислоты) Буферные системы Трансмембранный перенос протонов

Клеточный метаболизм СО 2 Na+ Н+Н+ Н+Н+ Н+Н+ Cl - НСО 3 –

Клеточный метаболизм SO 4 2- HPO 4 2- СО 2 Н+Н+ Cl - SO 4 2- HPO 4 2- СО 2 Буферные системы Вентиляция легких СО 2 Н+Н+ НСО 3 – Н2ОН2О СО 2 Cl - Н2ОН2О НСО 3 – Мочеобразование Белки Жиры Углеводы Белки Жиры Углеводы

Na + К+К+ АТФ АДФ+Рн Na + Н+Н+ НСО 3 – Н2ОН2О СО 2 КГ Н+Н+ НСО 3 – Н2ОН2О СО 2 КГ Na + НСО 3 – СО 2

Na + К+К+ АТФ АДФ+Рн Н+Н+ Na + NН4+NН4+ глутамин Н+Н+ глутамат NН4+NН4+ ЭКГ 2– NН4+NН4+ NН3NН3 Н+Н+ NН3NН3 NН4+NН4+

Na + К+К+ АТФ АДФ+Рн Na + Н+Н+ НРО 4 2– Н 2 РО 4 – Н+Н+ НСО 3 – Н2ОН2О СО 2 КГ Na + НСО 3 – СО 2 Na +