Неорганические вещества

Человеческий организм содержит в разных концентрациях практически все элементы таблицы Менделеева. Из неорганичес­ких соединений диагностическое значение имеют концентрация кислорода и углекислого газа, ионов солей, обеспечивающих ос­мотическое давление и кислотно-щелочной баланс, группы так называемых макро- и микроэлементов.

Кислород (О₂(. Практически весь объем кислорода находит­ся в организме в связанной с гемоглобином форме — в виде оксигемоглобина, и лишь 0,1-0,3% непосредственно растворено в плазме. В клинике используют несколько показателей, характе­ризующих кислородную обеспеченность организма:

Напряжение кислорода в крови (р0₂) — отражает содержа­ние растворенного в крови кислорода.

Нормальная величина:

для артериальной крови — 83-108 мм рт. ст. (11,0-14,4 кПа),

для венозной крови — 40-45 мм рт. ст. (5,5-6,0 кПа).

Повышение напряжения кислорода происходит при его избыт­ке во вдыхаемом воздухе, например, при гипербарической оксигенации. Эта лечебная процедура проводится в специальной ка­мере, куда подается кислород под давлением 1-3 избыточных ат­мосферы. Повышенное количество растворенного кислорода обеспечивает хорошую оксигенацию всех клеток организма.

Снижение напряжения кислорода в крови (гипоксемия) возни­кает при пребывании на большой высоте, ингаляционном нарко­зе, различных заболеваниях легких и нарушениях дыхания.

Кислородная емкость крови. Зависит от содержания гемог­лобина и от сродства гемоглобина к кислороду.

Нормальная величина —0,19 мл О₂ В 1 мл крови.

Половинное насыщение гемоглобина кислородом (Р₅₀) — является показателем сродства гемоглобина к кислороду.

Нормальная величина:

у взрослых — 25-29 мм рт. ст. (3,33-3,86 кПа)

у новорожденных — 18-24 мм рт. ст. (2,39-3,19 кПа).

Углекислый газ (двуокись углерода, СО₂) — конечный продукт обмена веществ всех клеток. Транспортируется кровью, выводит­ся легкими.

Напряжение углекислого газа в крови (рСО₂).

Нормальная величина:

для артериальной крови — 35,8-46,6 мм рт. ст.,

для венозной крови — 46,0-58,0 мм рт. ст.

При значительных нарушениях дыхания (бронхиальная астма, отек легких, тяжелая пневмония, угнетение дыхательного центра наркотиками) и замедленном выведении углекислого газа его кон­центрация в крови повышается.

Снижение концентрации углекислого газа, возникающее при глубоком частом дыхании, приводит к спазму сосудов и бронхов. Сужение сосудов уменьшает кровообращение и доставку кисло­рода тканям, повышает артериальное давление, вызывает веноз­ный застой. Все это, в свою очередь, приводит к нарушению об­мена веществ и функций органов и тканей.

Во всех случаях повышения или снижения концентрации угле­кислого газа в крови и тканях происходит изменение одного из наиболее важных показателей внутренней среды организма — кислотно-щелочного состояния.

Водно-электролитный обмен

Вода является самым распространенным веществом организма. На ее долю приходится 60% массы тела у мужчин и 52% у женщин. Все биохимические реакции протекают в водных растворах внутри клеток и во внеклеточном пространстве. Водонерастворимые орга­нические вещества, например, жиры, транспортируются в виде ком­плексов с водорастворимыми белками. Неорганические и многие органические вещества присутствуют в растворах в виде ионов.

Концентрация электролитов в жидкостях организма (мМоль/л) (Г.И. Козинец и др., 1996)

Внутриклеточная жидкость Внутриклеточная жидкость
Катионы {+) Калий — 160 Магний — 14 Натрий — 10 Кальций — 1	Анионы (-) Фосфаты — 55 Бикарбонаты — 10 Сульфаты — 10 Хлориды — 3
Внеклеточная жидкость (плазмы крови)
Катионы (+) Натрий — 140 Калий — 5 Кальций — 2,5 Магний —1,5	Анионы (-) Хлориды —100 Бикарбонаты — 27 Фосфаты — 1 Сульфаты —0,5

Концентрация ионов во внутри- и внеклеточных растворах (кровь, лимфа, желудочный сок, моча и др.) существенно отличается. Через полупроницаемые клеточные мембраны, разделяющие различные водные пространства, движение молекул происходит не только по концентрационному градиенту, но и против него, например, перенос ионов калия внутрь клетки и ионов натрия наружу, путем сложного механизма трансмембранного переноса. Вода свободно перемещается через мембраны в сторону того пространства, где концентрация органических и неорганических веществ выше, выравнивая осмотическое давление.

Благодаря различной концентрации катионов и анионов внут­ри и вне клеток на их мембране создается определенный элект­рический заряд, имеющий большое значение для функции клеток, особенно нервных. Нарушение концентрации ионов, в первую оче­редь, натрия, калия, кальция, хлоридов и бикарбонатов может быть причиной существенных расстройств различных систем и орга­нов, а в тяжелых случаях приводить к смерти.

Натрий — основной катион внеклеточного пространства, иг­рает главную роль в поддержании осмотического давления.

Нормальная концентрация: в цельной крови — 70-98 мМ/л, в плазме — 130-156 мМ/л, в слюне — 6,5-2),7мМ/л, в эритроцитах — 13-22 мМ/л.

Общее содержание в организме — 2700-3000 мМоль (1мМ — 23мг), запас в костных депо — 800-1000 мМоль.

Суточная потребность в виде NaCl — 29-87 мг на кг массы тела.

Суточное выведение: с мочой — 70-100 мМоль,

с потом — до 50 мМоль,

скалом — до 10 мМоль.

У здорового человека постоянство концентрации натрия в организме регулируется почками с участием определенных гор­монов — при большом поступлении излишки натрия выводятся с мочой, при низком содержании в пище выведение уменьшается.

Снижение концентрации натрия в крови происходит при дли­тельном применении мочегонных средств (диуретиков), частых поносах и рвоте, обширных ожогах, при заболеваниях почек, со­провождающихся потерей натрия, сахарном диабете, недостаточ­ности коры надпочечников, избыточном введении воды.

Снижение концентрации натрия в моче отмечается при интен­сивном потоотделении, низком содержании соли в пище, приеме стероидных препаратов, хроническом нефрите.

Увеличение концентрации натрия в крови наблюдается при ог­раничении приема воды, несахарном диабете, продолжительной рвоте и поносе без возмещения жидкости, недостатке калия, не­которых гормональных нарушениях.

Усиленное выведение натрия с мочой возникает при болезни Аддисона, нефритах с потерей солей, рассасывании отеков, сахарном диабете.

Калий— основной внутриклеточный катион, участвующий в поддержании осмотического давления, кислотно-щелочного ба­ланса, некоторых функций клеток, особенно нервных и мышеч­ных. Концентрация калия в организме существенно влияет на работу сердца.

Нормальная концентрация:

в крови — 38, 4-64,0 мМ/л,

в плазме — 3,4-5,3 мМ/л,

в эритроцитах — 79,8-99,3 мМ/л,

в моче — 80-100мМ/л.

Общее содержание в организме — 2300-3200 мМ.

Суточная потребность — 0,3-1 ,0 мМ на кг массы тела,

с пищей поступает около 50-200 мМ.

Суточное выведение:

с мочой — до 60 мМ,

с потом — до 10 мМ,

с калом — до 7 мМ.

Отсутствие «депо» калия в организме ведет к тому, что повы­шение его потерь сразу же сказывается на внутриклеточном со­держании и функции клеток и проявляется, в первую очередь, на­рушениями в работе сердца.

Снижение концентрации калия в крови (гипокалиемия) воз­никает при недостаточном поступлении с пищей, увеличении по­терь с мочой и калом, при рвоте, поносе, применении калий истощающих мочегонных средств, применении стероидных препа­ратов, некоторых гормональных нарушениях, внутривенном вве­дении больших объемов жидкости, не содержащей калия.

Повышение концентрации калия отмечается при выраженной почечной недостаточности, при ацидозе, неконтролируемом введении.

Увеличение выведения калия с мочой происходит при нару­шениях кислотно-щелочного равновесия, приеме мочегонных средств.

Кальций — основной компонент костной ткани и зубов. Участвует в свертывании крови, сокращении мышц, деятельности некоторых эндокринных желез. Всасывание и выведение кальция находится под контролем гормонов (кальцитонин, паратиреоидный гормон) и активных метаболитов витамина Д. 99% кальция находится в костях, где он вместе с фосфором образует кристаллы гидроксиапатита) составляющего минеральную основу скелета. Несмотря на то, что лишь около 1% фиксированного кальция свободно обменивается с его растворенными фракциями, это существенно влияет на состоя­ние костной ткани и ее механическую прочность.

Нормальная концентрация в крови — 2,3-2,75 мМ/л.

В крови кальций находится в трех формах:

— около 0,9 мМ/л связано с белками,

— около 0,25 мМ/л в комплексе с анионами (цитратом, лактатом, фосфатом, бикарбонатом),

— 1,25 мМ/л (около 50%) в свободной или ионизированной форме.

Наибольшей физиологической активностью обладает ионизированный кальций.

Одним из наиболее распространенных заболеваний, связанным с нарушением обмена кальция, является остеопороз. Это сисстемное заболевание скелета, характеризующееся снижением массы костей и нарушениями в их строении, которые приводят к значительному увеличению хрупкости костей и возможности их пе­реломов. У здоровых людей старше 20-25 лет с возрастом проис­ходит уменьшение костной массы со скоростью 0,5-1% в год. У женщин в постменопаузе, а также у мужчин и женщин старческого возраста среднее уменьшение массы костей может быть 3-5% и более в год. Риск развития остеопороза повышают такие факторы как дефицит эстрогенов (особенно в постменопаузе), недостаток кальция и витамина Д в пище, алкоголь, курение, гиподинамия. При первичном остеопорозе уровень кальция в крови остается, как правило, в норме. При вторичном остеопорозе, который (возникает в результате нарушения кальциевого обмена под действием лекарственных веществ и глюкокортикоидов, при нарушениях всасывания кальция в кишечнике, его выделения почками и др., концентрация кальция в крови снижена.

Увеличение концентрации кальция в крови наблюдается при гиперфункции или опухолях паращитовидных желез и повышенном образовании паратиреоидного гормона, а также при различных злокачественных опухолях с метастазами в кости и заболеваниях крови (миеломная болезнь, лимфома, лимфосаркома). Уменьше­ние продукции паратиреоидного гормона (по разным причинам)! сопровождается снижением концентрации кальция в крови.

Фосфор — находится в организме в форме неорганических фосфатов, в комплексе с липидами {липидный фосфор) и нуклеотидами (кислоторастворимый фосфор). Входит в состав скелета, фосфолипидов мембран, 2,3-дифосфоглицерата (вещества, опре­деляющего способность гемоглобина присоединять кислород). уча­ствует в процессах накопления и освобождения энергии а клетках (в составе АТФ, АДФ, АМФ), в ферментативных реакциях (в соста­ве НАДФ). Поступает с пищей; всасывание в тонком кишечнике фосфора и кальция тесно связано и регулируется кальциферолом. Выведение с мочой зависит от функционального состояния почек.

Нормальная концентрация в крови:

фосфор неорганический — 1-2мМ/л,

фосфор липидный — 2,0-3,5 мМ/л,

в эритроцитах — 3-5мМ/л,-

фосфор кислоторастворимый (эритроциты)— 7-14 мМ/л

в моче {неорганический фосфор) — 25,8-48,4 мМ/сут.

Определение концентрации фосфора в крови чаще всего на­значается при нарушениях обмена кальция, так как наибольшее диагностическое значение имеет соотношение количества каль­ция и неорганического фосфора.

Увеличение концентрации отмечается при почечной недоста­точности, передозировке витамина Д, недостаточности паращи­товидных желез, в некоторых случаях при миеломной болезни, нарушениях липидного обмена (липидный фосфор). Количество кислоторастворимого фосфора увеличивается при всех заболе­ваниях, сопровождающихся кислородной недостаточностью.

Снижение концентрации происходит при дефиците витамина Д, нарушениях всасывания в кишечнике, рахите, гиперфункции паращитовидных желез.

Магний— второй по концентрации после калия внутриклеточ­ный катион, входит в состав ряда ферментов. Наиболее необхо­дим для функционирования сердца, нервной и мышечной ткани.

Нормальная концентрация;

в плазме — 0,7-1,2 мМ/л,

в моче — 3-5 мМ/сут,

Общее содержание в организме —около 1640мМоль, из них:

— в скелете около 50%,

— в мышцах около 30%.

Суточная потребность — 300-400 мг.

Снижение концентрации магния обнаруживается одновремен­но в крови и моче при больших потерях воды (продолжительные поносы, полиурия при заболеваниях почек, прием мочегонных средств), при нарушениях всасывания в кишечнике, хроническом алкоголизме, в период беременности. Недостаток магния прояв­ляется нарушениями сердечной деятельности, а при значитель­ном дефиците — судорогами.

Избыточное содержание магния отмечается при хронической-почечной недостаточности, гипофункции щитовидной железы и вызывает замедление проведения нервного импульса в проводя­щей системе сердца, блокаду нервно-мышечной передачи.

Хлориды — поступают в организм в виде солей натрия, каль­ция, магния, которые при растворении диссоциируют на катионы и анионы хлора. Ионизированный хлор играет большое значение в поддержании кислотно-щелочного равновесия и баланса воды в организме.

Нормальная концентрация;

в крови — 97-108мМ/л,

в моче — 150-250 мМ/сутки.

У здоровых людей, несмотря на избыточное или недостаточное поступление хлористого натрия (поваренной соли), в крови сохраняется нормальная концентрация ионов хлора благодаря регулированию их выведения с мочой. Клиническое значение определения хлоридов такое же, как и натрия. Увеличение концентрации хлоридов в крови — признак обезвоживания и может возникать при недостаточном поступлений жидкости, нарушении мочеотделения при заболеваниях почек или закупорке мочеточников, при несахарном диабете, респираторном алкалозе, недостаточности коры надпочечников.

Снижение концентрации хлоридов в крови возникает при избыточном потоотделении, рвоте, респираторном и метаболическом ацидозе, применении диуретиков, появлении отеков.

Повышенное выведение с мочой отмечается при недостаточности коры надпочечников, истощении запасов натрия, хроническом нефрите; уменьшенное выведение — при развитии отеков голодании, рвоте, усиленном потоотделении.

Концентрация хлоридов резко возрастает в поте и слюне при муковисцидозе.