14.2. Обмін води, натрію та калію

Потреба організму дорослої людини у воді становить у середньому 2,5 – 3,0 л на добу. Однак ця кількість може змінюватися в залежності від віку, характеру роботи, температури навколишнього середовища та дієти. Дитячий організм витрачає більше води, оскільки в ньому інтенсивно перебігає обмін речовин і вища гідрофільність колоїдів. Якщо дорослій людині потрібно на добу біля 30 – 50 г води на 1 кг маси тіла, то дитині – приблизно 100 – 150 г.

Організм людини і вищих тварин дуже чутливий до зміни кількості води. Без їжі людина може прожити приблизно два місяці, а без води загине через 12 – 15 днів (втрата організмом 20 – 25 % води призводить до смерті).

Вода, що поступає з питтям і їжею, становить приблизно 85% від всієї кількості води в організмі і називається екзогенною водою. Основна її маса всмоктується в кишках, переважно в товстій кишці. Після поступлення в кров вода швидко транспортується в інші тканини, органи (печінку, м’язи, шкіру), в результаті чого її вміст в крові відносно постійний. Приблизно 10 – 15 % води утворюється в процесі обміну при окисленні основних біосубстратів – це ендогенна або метаболічна вода. При повному окисленні до кінцевих продуктів (СО₂ і Н₂О) 100 г вуглеводів вивільняється 55,6 мл води, 100 г білків – 41,3 мл, а такої ж кількості жирів – 107,1 мл. За добу в організмі людини може утворитися 350 – 400 мл ендогенної води.

Водний баланс і його порушення. Постійна динамічна рівновага між кількістю води, що надходить в організм і виділяється з нього, є необхідною умовою життя. Співвідношення між кількістю спожитої і виділеної води називають водним балансом. Якщо води виділяється менше, ніж надійшло в організм, то це характеризується як позитивний баланс. Він супроводжує виникнення набряків, зокрема, при значному ослабленні серцевої діяльності, голодуванні. Якщо води виділяється більше, ніж поступило в організм, виникає від’ємний баланс. Цей стан може бути наслідком порушення функції нирок, деяких захворювань гіпофізу, зокрема, при нестачі виділення антидіуретичного гормону.

Усі види порушень водного обміну можна об’єднати в дві групи – дегідратація та гіпергідратація У кожній групі розрізняють такі три варіанти: порушення зі зниженням осмотичного тиску (гіпотонічні), без зміни тиску (ізотонічні) і з підвищенням тиску (гіпертонічні порушення) (табл. 14.1).

Таблиця 14.1. Характеристика порушень водного обміну

	Дегідратація	Гіпергідратація
Гіпотонічна	Розвивається у разі втрати солі без адекватної втрати води. Виникає при блюванні, діареї, уведенні діуретиків, при гіпоальдостеронізмі тощо.	Зумовлена надлишком надходження безсольових рідин, порушенням виведення рідини внаслідок ниркової недостатності або неадекватної секреції антидіуретичного гормону (синдром Шварца-Бартера). Зокрема, це можна спостерігати у хворих, яким вводять значний об'єм розчину глюкози у разі порушеної видільної функції нирок. Вода накопичується рівномірно у всіх водних сегментах, унаслідок чого виникають гіпонатріємія та гіпоосмолярність.
Ізотонічна	Розвивається в разі аномально збільшеного виведення натрію (найчастіше з секретом залоз травного каналу). Причинами є повторне блювання, проноси, формування великих транссудатів (асцит), крово- та плазмовтрати при опіках, перитонітах, панкреатитах тощо. Нирки реагують зменшенням діурезу (олігурія, анурія) збільшується залишковий азот у крові. Можуть розвинутися коматозний стан і колапс.	Це збільшення позаклітинного об'єму рідини без порушення осмотичного тиску. Може бути результатом серцевої недостатності (збільшується об'єм крові без порушення осмолярносі), гіпопротеїнемії при нефротичному синдромі, коли об'єм крові залишається сталим завдяки преміщенню рідкої частини в інтерстиціальний сегмент (з'являються набряки кінцівок, може розвинутися набряк легенів).
Гіпертонічна	Пов'язана з втратою води без втрати натрію. Виникає в людей, які не мають доступу до води; залишених без догляду хворих, що не реагують на відчуття спраги; після аномально великого виділення води без наступної компенсації; у хворих з нецукровим і цукровим діабетом; при центральних розладах осморегуляції (пухлини мозку, черепно-мозкова травма). До цього може призвести також сольова інтоксикація (надлишок хлориду натрію аліментарного й ятрогенного походження).	Це збільшення об'єму рідини в позаклітинному просторі з одночасним зростанням осмотичного тиску за рахунок гіпернатріємії та зневодненням клітин. Затримка натрію не супроводжується затриманням води в адекватному об'ємі, позаклітина рідина стає гіпертонічною і вода з клітин рухається в позаклітинні простори до досягнення стану осмотичної рівноваги. Причини порушення: пиття морської води, черепно-мозкова травма тощо. Якщо стан зберігається тривалий час, може настати смерть у зв'язку з ушкодженням клітни ЦНС.

Найбільша кількість води виділяється з сечею (1 200 – 1 500 мл на добу – близько 60 % усієї води). Значна частина води виводиться з потом (300 – 2 500 мл), але тут можливі значні коливання: взимку та в холодну погоду кількість поту зменшується, а в літній період різко збільшується. Через легені виділяється біля 300 – 500 мл води, з калом – 250 – 300 мл (8 – 10 % від усієї води).

Дуже велика кількість води надходить у травний тракт з секретами травних залоз. Наприклад, на добу в людини секретується біля 1 500 мл слини, 250 мл шлункового і 700 мл панкреатичного соків, 500 мл жовчі, 300 мл кишкового соку тощо, всього 7 – 8 л, тобто в 2,5 – 3 рази більше, ніж вживається води. Однак, за рахунок досконалих механізмів зворотного всмоктування в травному каналі, втрата води становить лише 2 %, тобто 150 – 200 мл. Стан організму різко погіршується при гострих кишкових інфекціях, які супроводжуються проносами (наприклад, при дизентерії, холері). При цьому різко послаблюється зворотне всмоктування води, у результаті чого з випорожненнями людина може втратити 8 – 12 л рідини за добу. Таким хворим вводять розчини солей (хлориду натрію) і альбумінів для попередження дегідратації, яка може викликати смерть хворого.

Розподіл води між клітинами та позаклітинним простором залежить від різниці осмотичного тиску рідини в клітині та поза нею. Осмотичний тиск, що залежить від загальної кількості іонів і молекул у розчині виражається як осмолярність – кількість ммоль в 1 л розчину або як осмоляльність – кількість ммоль в 1 кг розчинника. Осмотичний тиск внутрішньоклітинної рідини створюється переважно катіонами калію, магнію, фосфатами та білками. Найважливіші електроліти – іони калію, натрію та хлору, які через механізм осмотичного тиску регулюють водний баланс в організмі.

Натрій – основний катіон позаклітинної рідини. Його концентрація в плазмі крові становить 135 – 150 ммоль/л. Натрій входить до складу всіх тканин і рідин організму. Із загальної кількості натрію в організмі 50 % знаходиться в позаклітинній рідині, 6 % – у клітинах, 44 % – у кістках. Кістки – основне депо натрію.

В організмі натрій знаходиться переважно у вигляді солей NaСl, NаНСО₃, Na₂HPO₄: на частку іонної форми припадає 85 %, приблизно 15 % входить до складу білків. Концентрації Nа⁺ у міжклітинній рідині й у плазмі крові приблизно рівні.

Будучи основним катіоном позаклітинної рідини, натрій підтримує осмотичний тиск, визначає рух води, стан збудливості нервової та м’язової тканини, регулює сталість біоелектричного потенціалу мембран клітин. У дорослої людини баланс натрію дорівнює нулю, а у дітей – позитивний, тому що збільшення маси тіла дитини на 1 кг супроводжується затримкою 3 г натрію.

Підвищення кількості натрію в плазмі крові (гіпернатріємія) спостерігають при олігурії або анурії будь-якого походження, гіперфункції кіркової речовини надниркових залоз (синдромі Кушінга, первинному альдостеронізмі), тривалому застосуванні кортикостероїдів, АКТГ, при парентеральних введеннях гіпертонічного розчину натрію, різкому обмеженні рідини.

Зниження концентрації натрію в плазмі крові (гіпонатріємія) обумовлено безсольовою дієтою, посиленим потовиділенням, тяжкими тривалими пологами, гострою і хронічною недостатністю надниркових залоз, діабетичним ацидозом, цирозом печінки, нефротичним синдромом, інтерстиціальним нефритом.

Калій є основним клітинним катіоном. У сироватці крові міститься в кількості 3,9 – 6,1 ммоль/л, в еритроцитах – 73,5 – 112 ммоль/л. У міжклітинній рідині та плазмі крові калій знаходиться в іонізованій формі, у клітині – у вигляді неміцних сполук з білками, вуглеводами, креатиніном, фосфором.

Калій підтримує осмотичний і кислотно-основний гомеостаз у клітині, бере участь у забезпеченні трансмембранного потенціалу, в синтезі білка, глікогену, АТФ, креатинфосфату, ацетилхоліну, у фосфорилуванні глюкози, активує фосфоенолпіруваткіназу. У передачі збудження по нервах та м’язах іони калію є синергістами іонів натрію й антагоністами іонів кальцію.

Концентрація К⁺ всередині клітини, зазвичай, у 10 – 20 разів вища, ніж зовні. Для іонів Na⁺ картина протилежна.

У плазматичній мембрані більшості клітин є спеціальні транспортні АТФази, які переносять катіони проти градієнта концентрації за рахунок гідролізу АТФ. Основною функцією Na⁺-, К⁺-АТФази є підтримання стабільності натрій-калієвого градієнта плазматичної мембрани клітини шляхом викачування трьох іонів Na⁺ з клітини і пропускання в клітину двох іонів К⁺. Важливим значенням Na⁺-, К⁺-АТФази є захист клітини від осмотичного набухання – виведення з клітини надлишку гідрофільного натрію та затримки гідрофобного калію. Завдяки роботі помпи по обидва боки мембрани створюється різниця потенціалів, яка зрівноважує надлишок речовин у клітині.

Підвищення кількості калію в плазмі крові (гіперкаліємія) спостерігається при гемолітичних анеміях, некрозі; порушенні виділення калію із сечею (олігурії, анурії, хронічному нефриті), зневодненні, анафілактичному шоці, парентеральному введенні розчинів, що містять іони К⁺, на тлі недостатності нирок; лікуванні триамтереном, птерофеном.

Зниження концентрації калію (гіпокаліємія) виникає при недостатньому вживанні калію з їжею, посиленому виділенні його із сечею, що може спостерігатися при гіперфункції кіркової речовини надниркових залоз і передньої частки гіпофіза, первинному та вторинному альдостеронізмі, посиленій секреції антидіуретичного гормону, діабетичному ацидозі, респіраторному алкалозі, парентеральному введенні великих кількостей рідини, що не містять калію, лікуванні антибіотиком гентаміцином, передозуванні АКТГ, препаратів кіркової речовини надниркових залоз, салуретиків.