Поддержание осмотического равновесия. Осмотическое равновесие сред организма
Высокое осмотическое давление по обе стороны клеточной мембраны может возникать при относительно небольших изменениях концентрации растворенных веществ во внеклеточной жидкости. На каждый миллиосмоль разности концентраций непроникающих веществ (для которых мембрана непроницаема) приходится, как изложено ранее, осмотическое давление 19,3 мм рт. ст.
Если клеточная мембрана покрыта водой и осмолярность внутри клетки составляет 282 мосм/л, то предполагаемое значение осмотического давления может быть более 5400 мм рт. ст. Данный пример иллюстрирует степень величины сил, способных перемещать воду через мембрану, если между внутри- и внеклеточной жидкостями не установлено осмотическое равновесие.
В результате действия этих сил относительно небольшие изменения концентрации веществ, не проникающих в клетку, способны существенно менять объем клеток.
Влияние изотонического (А), гипертонического (Б), гипотонического (В) растворов на объем клеток
а) Изо-, гипо- и гипертонические растворы. Влияние растворов, содержащих различную концентрацию непроникающих веществ, на объем клетки показано на рисунке выше. Если поместить клетку в такую жидкость с осмолярностью 282 мосм/л, клетка не будет ни сморщиваться, ни набухать, поскольку содержание воды по обе стороны клеточной мембраны одинаково, а растворенные вещества не способны входить или выходить из клетки.
Раствор, в котором не происходит изменение объема клетки, называют изотоническим. Это, например, крайне важный для клиники 0,9% раствор NaCl. Вводить его в кровь можно без опасения нарушить равновесие между внутри- и внеклеточной жидкостями.
Если клетку поместить в раствор непроникающих веществ с концентрацией ниже 282 мосм/л, т.е. в гипотонический раствор, вода с помощью диффузии будет входить в клетку и вызывать ее набухание. Движение воды будет происходить до тех пор, пока осмолярность по обе стороны мембраны не станет одинаковой. Растворы NaCl, концентрация которых ниже 0,9%, относят к гипотоническим, они вызывают набухание клеток.
Помещение клетки в раствор с высокой концентрацией непроникающего вещества, т.е. в гипертонический раствору приведет к движению воды из клетки наружу, таким образом концентрируя внутриклеточную и разбавляя внеклеточную жидкости. В данном случае клетка будет сморщиваться до тех пор, пока концентрации не выровняются. Растворы NaCl с концентрацией выше 0,9% являются гипертоническими.
б) Изо-, гипер- и гипоосмолярные растворы. Термины «изотонический»у «гипотонический»у «гипертонический» показывают, что будет происходить с клетками при погружении в эти растворы. Тоничность растворов зависит от концентрации веществ, для которых мембрана непроницаема. Некоторые растворенные вещества, однако, способны проникать через мембрану. Вне зависимости от того, способно ли вещество проникать через клеточную мембрану, растворы с такой же осмолярностью, как и цитоплазма клетки, называют изоосмолярными.
Термины «гиперосмолярный» и «гипоосмолярный» относят к растворам, осмолярность которых без оценки проницаемости наружной мембраны клетки соответственно выше или ниже осмолярности обычной внеклеточной жидкости. К временному изменению равновесия между внутри- и внеклеточной жидкостями способны вещества с высокой проницаемостью, например мочевина. Однако с течением времени равновесие восстанавливается, практически не влияя на гомеостаз.
в) Быстрое достижение равновесия между внутри- и внеклеточной жидкостями. Перенос жидкости через мембрану происходит настолько быстро, что различия в осмолярности между этими двумя средами исчезают в течение нескольких секунд или, самое большее, нескольких минут. Быстрое перемещение воды через мембрану не означает скорого наступления полного равновесия между внутри- и внеклеточной жидкостями в организме.
Это можно объяснить тем, что обычным путем поступления жидкости в организм является всасывание в полости желудочно-кишечного тракта, где она должна быть перенесена кровью ко всем тканям перед установлением осмотического равновесия, которое наступает лишь примерно через 30 мин после приема жидкости.
Видео физиология фильтрации в почках и поддержки осмотического давления крови - профессор, д.м.н. П.Е. Умрюхин
