Водный гомеостаз - кратко с точки зрения внутренних болезней
Ежедневное потребление воды может составлять от 500 мл до нескольких литров. Около 800 мл воды ежедневно теряется с калом, пбтом и испаряется через дыхательные пути (скрытые потери), в то время как примерно 400 мл ежедневно образуется в результате окислительного метаболизма (метаболическая вода). Почки — главный орган, регулирующий выделение воды для сбалансированности ее потребления, эндогенную продукцию и потери, поддерживая общее содержание воды в организме и осмоляльность сыворотки крови в диапазоне нормальных значений 280—296 мосмоль/кг.
а) Функциональная анатомия и физиология. Хотя регулирование общего объема внеклеточной жидкости (ВКЖ) в основном осуществляется за счет почечного контроля экскреции натрия, некоторые механизмы обеспечивают экскрецию гипертонической или гипотонической по отношению к плазме мочи для поддержания постоянной осмоляльности плазмы.
Эти функции выполняют преимущественно петля Генле и собирательные трубочки (см. рис. ниже). Встречная конфигурация потока в соседних частях петли (рис. ниже) включает осмотическое перемещение воды из нисходящей части и реабсорбцию растворенных веществ из соседних восходящих частей с образованием градиента осмоляльности от изотонической (как плазма) жидкости в почечной коре до гипертонической (около 1200 мосмоль/кг) во внутренней части мозгового вещества.
Нефрон. Буквами А-D обозначены сегменты канальцев, более подробно показанные на рис. ниже (па — приносящая артериола; ва — выносящая артериола; пп — плотное пятно)
Основные транспортные механизмы в сегментах нефрона. Апикальная мембрана канальцевых клеток — это сторона, обращенная в просвет, а базолатеральная мембрана — это сторона, обращенная в кровеносный сосуд. Черными кружками обозначены активные транспортные насосы, связанные с гидролизом аденозинтрифосфата, а белые символы обозначают ионные каналы и молекулы-переносчики. Показана доля реабсорбированного натрия, влияние регуляторных факторов, проницаемость для воды и места действия различных классов диуретиков. Ингибиторы натрий-зависимого транспортера глюкозы 2 в основном используются при лечении сахарного диабета, но обладают мочегонными свойствами, блокируя натрий-зависимый транспортер глюкозы 2 в проксимальных канальцах. В том же месте ацетазоламид ингибирует карбоангидразу (КА), которая, уменьшая выработку ионов водорода проксимальными канальцевыми клетками, ингибирует обмен натрия и водорода с помощью переносчика NHE-3. Петлевые диуретики блокируют переносчик NKCC2 в петле Генле, тогда как тиазидные диуретики ингибируют канал котранспортера натрия и хлорида в начальной части дистального канальца. Амилорид и спиронолактон блокируют эпителиальный натриевый канал в конечной части дистального канальца и собирающих трубочках. См. более подробную информацию и сокращения в тексте
Механизмы перемещения воды в почках: 1 — фильтрат из проксимального канальца изоосмотичен плазме крови и кортикальной интерстициальной жидкости; 2 — вода движется по осмотическому градиенту, концентрируя фильтрат, но не разбавляя интерстициальную жидкость, так как прямые сосуды уносят воду; 3 — концентрация фильтрата максимальна в изгибе петли и поэтому также высока в окружающем мозговом слое; 4 — NaCI откачивается из фильтрата в толстой восходящей части и в начальной части дистального канальца, увеличивая осмоляльность интерстициальной жидкости; 5 — при выходе из начальной части дистального канальца концентрация фильтрата составляет 100 мосмоль/кг. А — в условиях дефицита воды вазопрессин увеличивает водопроницаемость собирательных трубочек, что приводит к осмотической реабсорбции воды. В — при перегрузке водой секреция вазопрессина подавляется, а моча остается разбавленной
В то же время жидкость, вытекающая из толстой восходящей части, гипотонична по сравнению с плазмой, поскольку она разбавляется за счет реабсорбции натрия, но не воды, в толстой восходящей части и дополнительно — в начальной части дистального канальца. Когда эта разбавленная жидкость проходит от коры через систему собирательных трубочек к почечной лоханке, она пересекает интерстициальный градиент осмоляльности в мозговом веществе, образованный механизмами петли Генле, и вода может реабсорбироваться.
Дальнейшие изменения осмоляльности мочи при прохождении через собирательные трубочки зависят от уровня циркулирующего вазопрессина, который выделяется задней долей гипофиза при повышенной осмоляльности плазмы крови или гиповолемии.
• При высоком потреблении воды и нормальной (или близкой к нижней границе нормы) осмоляльности плазмы крови (см. рис. выше, В) секреция вазопрессина подавляется, и собирательные трубочки остаются непроницаемыми для воды. Осмоляльность просветной жидкости остается низкой, что приводит к экскреции разбавленной мочи (минимальная осмоляльность составляет примерно 50 мосмоль/кг у здорового молодого человека).
• При ограниченном потреблении воды и высокой осмоляльности плазмы крови (см. рис. выше, А) или уменьшении объема плазмы уровень вазопрессина повышается. Это приводит к увеличению проницаемости собирательных трубочек для воды за счет связывания вазопрессина с рецептором V2 и включения каналов аквапори-на-2 в люминальную клеточную мембрану. В результате происходит осмотическая реабсорбция воды на протяжении всей собирательной трубочки, при этом максимальная осмоляльность мочи приближается к значению в конце медуллярной части (до 1200 мосмоль/кг).
Параллельно с этими изменениями секреции вазопрессина при повышении осмоляльности плазмы также активируется поисковое поведение в отношении воды, вызванное ощущением жажды.
Таким образом, для достаточного разбавления мочи необходимы:
• адекватная доставка растворенных веществ в петлю Генле и начальную часть дистальных канальцев;
• нормальная функция петли Генле и начальной части дистальных канальцев;
• отсутствие вазопрессина в кровотоке.
Если какой-либо из этих процессов нарушается, то возможно развитие задержки воды и гипонатриемии.
И наоборот, для получения концентрированной мочи необходимы:
• адекватная доставка растворенных веществ в петлю Генле;
• нормальная функция петли Генле;
• секреция вазопрессина в кровоток;
• действие вазопрессина на собирательные трубочки.
Нарушение на любом из этих этапов может привести к чрезмерной потере воды и развитию гипернатриемии.
б) Проявления нарушений регуляции осмоляльности. Изменения осмоляльности плазмы крови в значительной степени определяются изменениями концентрации натрия и анионов в сыворотке крови. Изменения концентрации натрия обычно обусловлены нарушениями водного баланса из-за относительного избытка воды в организме по сравнению с общим содержанием натрия (гипонатриемия) либо из-за относительного недостатка воды в организме по сравнению с общим содержанием натрия (гипернатриемия). Нарушения водного баланса могут возникнуть в результате ухудшения способности почек к концентрации или разбавлению мочи.
Если осмоляльность ВКЖ резко падает, вода быстро проходит через клеточные мембраны, вызывая набухание клеток, тогда как при повышении осмоляльности клетки уменьшаются в размере. Функция головного мозга особенно чувствительна к таким изменениям объема: особо опасно набухание головного мозга при гипоосмоляльности, что может привести к повышению внутримозгового давления и снижению церебральной перфузии.
Видео физиология водно-солевого баланса - профессор, д.м.н. П.Е. Умрюхин
