Fizjologia żywienia. Коллектив авторов
(śródmiąższu) przestrzeni ECF jest bardzo podobny. W praktyce identyfikuje się skład elektrolitowy osocza ze składem płynu śródmiąższowego. Istniejące różnice wynikają z obecności białek w osoczu, które w zasadzie nie przechodzą przez barierę naczyń krwionośnych. Głównym kationem tych dwóch przestrzeni jest jon sodowy, natomiast głównymi anionami – jon chlorkowy i jon wodorowęglanowy. Skład elektrolitowy przestrzeni ICF różni się istotnie od składu płynu pozakomórkowego. Głównym kationem tej przestrzeni jest jon potasowy, głównymi zaś anionami – jony fosforanowe i białczanowe.
3.4. Podstawowe prawa rządzące gospodarką wodno-elektrolitową
Utrzymanie prawidłowej gospodarki płynowej organizmu nie jest możliwe bez prawidłowej kontroli homeostazy elektrolitowej oraz związanej z nią równowagi kwasowo-zasadowej. Równowagą wodno-elektrolitową rządzą trzy zasadnicze prawa. Ich znajomość ma duże znaczenie praktyczne.
3.4.1. Prawo elektroobojętności płynów ustrojowych (prawo Gamble’a)
Płyny ustrojowe we wszystkich przestrzeniach wodnych są elektrycznie obojętne. W każdej przestrzeni płynowej suma stężeń anionów równa się sumie stężeń kationów. W osoczu suma stężeń kationów wynosi 153 mEq/l i równa się sumie stężeń anionów. Dla zobrazowania tego prawa stężenia jonów w poszczególnych przestrzeniach przedstawiono w postaci diagramu (ryc. 3.2).
Rycina 3.2. Diagram Gamble’a. A. Jonogram przestrzeni śródnaczyniowej (osocza). B. Jonogram płynu wewnątrzkomórkowego. C. Jonogram płynu śródnaczyniowego (śródmiąższu).
Źródło: opracowano na podstawie F. Kokot, Gospodarka wodno-elektrolitowa i kwasowo-zasadowa w stanach fizjologii i patologii. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2005.
Błona komórkowa oddziela od siebie przestrzeń wodną ICF od ECF. Jest ona całkowicie przepuszczalna dla wody i niektórych jonów, dla innych natomiast jest słabo przepuszczalna lub całkowicie nieprzepuszczalna. Zatem stężenie jonów w ECF jest inne niż stężenie jonów w ICF. Z tej przyczyny powstaje różnica potencjałów elektrycznych między poszczególnymi przestrzeniami wodnymi. Jednakże mimo różnic potencjałów elektrycznych liczba osmotycznie czynnych cząsteczek (osmolitów) w płynie ICF i ECF jest taka sama, co wynika z drugiego, poniżej przedstawionego prawa. O ruchu wody między ICF i ECF decydują osmolity, dla których błona komórkowa jest bardzo słabo przepuszczalna lub całkowicie nieprzepuszczalna (efektywne osmolity). Należą do nich jony sodowe i glukoza. Osmolity te decydują o tzw. efektywnej osmolalności płynów ustrojowych.
Efektywną molalność płynów ustrojowych nazywa się tonią (tonicity), jej spadek – hipotonią, a wzrost – hipertonią.
Należy jednak pamiętać, że molalność osocza nie zawsze przesądza o kierunku ruchu wody między ECF i ICF. Mocznik zwiększa molalność osocza, nie powoduje jednak żadnych przesunięć płynów między tymi przestrzeniami, ponieważ łatwo przenika przez błonę komórkową i nie generuje powstania gradientu stężeń.
W Międzynarodowym Układzie Jednostek Miar (SI) pojęcie „osmolalność” zostało zastąpione pojęciem „molalność”.
Molalność (osmolalność) oznacza liczbę moli substancji osmotycznie czynnych zawartych w 1 kg rozpuszczalnika.
Molarność (osmolarność) określa liczbę moli substancji osmotycznie czynnych w 1 litrze roztworu.
3.4.2. Prawo izomolalności (izoosmolalności) płynów ustrojowych
Ciśnienie osmotyczne płynów ustrojowych we wszystkich przestrzeniach wodnych jest jednakowe.
W stanach fizjologii ciśnienie osmotyczne (molalność) płynów ustrojowych w ICF i ECF jest jednakowe i wynosi przeciętnie 290 mmol/kg H2O (280–295 mmol/kg H2O). Hipermolalność płynów ustrojowych jest określona przez molalność powyżej 290 mmol/kg H2O, podczas gdy hipomolalności towarzyszy spadek molalności poniżej 280 mmol/kg H2O.
3.4.3. Prawo izojonii
Prawo to mówi o dążeniu ustroju do zachowania stałego stężenia jonów, w tym szczególnie jonu wodorowego (izohydria).
3.5. Regulacja izotonii płynów ustrojowych
Za regulację izotonii, czyli utrzymania efektywnej molalności płynów ustrojowych na jednakowym poziomie, odpowiedzialne są dwa mechanizmy (ryc. 3.3):
● mechanizm wytwarzania wolnej wody na poziomie nerek;
● regulacja pragnienia.
Rycina 3.3. Schemat mechanizmów utrzymywania efektywnej molalności osocza.
ADH (antidiuretic hormone) – hormon antydiuretyczny, wazopresyna.
3.5.1. Mechanizm wytwarzania wolnej wody na poziomie nerek
Nerki mają zdolność regulowania ilości wydalanej wody pozbawionej ładunku osmotycznego (zmiana klirensu wolnej wody). Dzięki temu ustrój ma możliwość utrzymania efektywnej molalności (izotonii) płynów na jednakowym poziomie.
Klirens wolnej wody (CH2O) to różnica między dobową diurezą (V) a klirensem osmotycznym (Cosm):
Klirens osmotyczny (Cosm) to objętość wody potrzebna do wydalania substancji osmotycznie czynnych, zawartych w moczu w postaci roztworu izomolalnego w stosunku do osocza:
gdzie:
Uosm – osmolalność moczu,
Posm – osmolalność osocza.
Jeżeli wartość Cosm jest mniejsza od wartości V, to pewna ilość moczu jest wydalana jako „czysta woda”.
W mechanizmie utrzymania izotonii uczestniczy wazopresyna (antidiuretic hormone, ADH) wydzielana w ośrodku umiejscowionym w podwzgórzu w odpowiedzi na spadek objętości krążącego osocza i wzrost toniczności osocza (wzrost efektywnej molalności). ADH po przemieszczeniu do tylnej części przysadki i stamtąd do krwi zwiększa resorpcję zwrotną wody w kanalikach dalszych nefronu za pośrednictwem akwaporyny 2 (AQP2), co normalizuje hipertonię osocza. Dodatkowo pobudzenie podwzgórzowego ośrodka osmoregulacji za pośrednictwem bodźców nerwowych z osmoreceptorów zatoki szyjnej oraz pobudzenie receptorów objętościowych prawego i lewego przedsionka, dużych naczyń żylnych i żył płucnych, zwiększając wydzielanie wazopresyny, przyczynia się do przywrócenia izotonii osocza.
3.5.2. Regulacja pragnienia
Pragnienie jest jedną z podstawowych potrzeb biologicznych organizmu. Przejawia się koniecznością wypicia odpowiedniej ilości wody. Zwiększa się pod wpływem hipertonii osocza oraz zmniejszenia objętości krwi krążącej, czyli tych samych bodźców, które stymulują wydzielanie wazopresyny.
Najważniejszymi czynnikami regulującymi pragnienie są:
● odwodnienie osmoreceptorów ośrodka pragnienia (w podwzgórzu),
● pobudzenie receptorów układu krążenia i przewodu pokarmowego,
●