Обмен жидкостей между водными секторами в организме человека


Внеклеточные жидкости организма являются транспортной системой, обеспечивающей постоянный обмен между различными водными секторами организма — из желудочно-кишечного тракта вода с растворенными в ней веществами поступает в плазму крови, из нее — во внеклеточный и далее — во внутриклеточный сектор.
Из клеток вода с растворенными в ней продуктами обмена, С02 поступает во внеклеточный сектор, затем в кровь и лимфу, которая доставляет ее к органам выделения — желудочно-кишечному тракту, почкам, легким, потовым железам кожи.
Исследования, проведенные с использованием «тяжелой» воды (D20) или воды, меченной по тритию, которые при введении в организм равномерно распределяются во всех водных секторах организма, показали, что интенсивность ее обмена может изменяться. Она увеличивается, например, выше нормального уровня у человека, выполняющего физическую работу на жаре: скорость обмена воды в организме, определенная у таких обследованных с помощью меченной по тритию воды, демонстрирует возрастание скорости ее полного обмена с 27 сут, регистрируемой в норме, до 16 сут. В организме человека имеет место и непрерывное перемещение различных ионов с водой из плазмы крови в интерстициальную жидкость, из нее — во внутриклеточную, а затем наоборот — из клеток в интерстициальную жидкость и далее — в плазму крови и лимфу, доставляющие их к органам выделения. Использование изотопов К, Mg, т. е. химических элементов, в наибольших концентрациях содержащихся во внутриклеточном секторе (см. раздел 1.2.3 данной главы), обнаружило, что скорость их обмена зависит от функционального состояния клеток. Например, в ответ на повышение возбудимости нервных клеток скорость обмена ионов К, Mg возрастает.
Обмен между внеклеточной и внутриклеточной жидкостями осуществляется через клеточные мембраны. В основе обмена воды и растворенных в ней веществ через мембраны клеток лежат разные формы трансмембранного транспорта — пассивного (простая диффузия, облегченная диффузия, фильтрация) и активного.
Простая диффузия зависит от толщины мембраны клеток (их толщина варьирует от 5 до 13,5 нм), размеров пор мембраны, разницы величины электрического заряда между внутренней и наружной поверхностью мембраны, величины химического градиента для веществ по разные стороны мембраны, величины гидрофобных участков мембраны (они обеспечивают быстрое прохождение через мембрану более жирорастворимых веществ — например, С02 более жирорастворим, чем 02 и молекулы С02 быстрее проходят через мембраны клеток, чем 02). Величина пассивной диффузии зависит от наличия положительных зарядов в гидрофильных порах мембран клеток, которые облегчают прохождение через мембрану анионов и ограничивают — катионов (например, через поры мембраны эритроцитов легко проходят СГ, HCOJ и много труднее — Na+). На величину пассивной диффузии влияет гидростатическое давление жидкости на мембрану клетки (например, в почках гидростатическое давление крови в капиллярах клубочка на мембраны клеток, образующих стенку капсулы Боумона, является главной силой, обеспечивающей фильтрацию до 170 л воды в сутки с растворенными в ней веществами из плазмы крови в просвет капсулы Боумона).

Облегченная диффузия характеризуется большей, чем при простой диффузии, скоростью прохождения молекул вещества через мембрану клетки с помощью специальных белков — переносчиков. Например, молекулы глюкозы в три раза быстрее проходят через мембрану эритроцита человека, чем это следовало бы из механизма простой диффузии, связанной с разницей концентрации глюкозы в плазме крови и эритроците. В мембране эритроцита перенос глюкозы из плазмы крови внутрь этой клетки осуществляют около 800 тыс. участков, ответственных за ее перенос, и каждый из них за секунду переносит 180 молекул глюкозы.
На направление движения воды между внеклеточным и внутриклеточным секторами влияет не общее осмотическое давление внеклеточной жидкости, а ее эффективное осмотическое давление, которое создается в ней концентрацией плохо проходящих через клеточную мембрану веществ. Так, внеклеточная жидкость содержит большое количество Na+, поскольку Na+ плохо проходят через клеточную мембрану в клетку из внеклеточной жидкости. Кроме того, в нее благодаря непрерывной работе Na+-K+-ATO- азе (т. е. с помощью активного транспорта) переносятся из клетки ионы натрия.
Во внутриклеточной среде эффективное осмотическое давление создается внутриклеточными белками-протеинатами — анионами, которые, благодаря эффекту Даннона (см. раздел 1.3.2), увеличивают концентрацию одновалентных катионов вокруг их молекул, создавая осмотическую силу для движения воды в клетку. Увеличение во внеклеточной жидкости концентрации ионов натрия повышает ее эффективное осмотическое давление, что приводит к выходу воды из клетки. Напротив, уменьшение эффективного осмотического давления внеклеточной жидкости, связанное с уменьшением в ней концентрации Na+ вызывает перемещение воды в клетку.
Таким образом, Na+ является основным внеклеточным катионом, определяющим объем внеклеточной жидкости в организме человека. Поэтому механизмы осморегуляции, контролирующие осмотическое давление внеклеточной жидкости, контролируют и объем внеклеточной жидкости в организме, поддерживая в ней концентрацию Na+ на постоянном уровне (142 ммоль/л), позволяя отклоняться этой величине в норме в узких пределах—от 138 до 146 ммоль/л. Так, увеличение концентрации Na+ выше нормальной величины во внеклеточной жидкости, воспринимаемое осморецепторами, вызывает у человека чувство жажды, а почки концентрируют мочу, уменьшая выведение воды из организма. Выпитая человеком вода поступает во внеклеточное пространство и возвращает концентрацию Na+ к его нормальному содержанию во внеклеточной жидкости. Возбуждение осморецепторов уменьшается, в результате чувство жажды у человека устраняется, выведение воды с мочой становится нормальным.



<< | >>
Источник: Ткаченко Б.И. Нормальная физиология человека. 2005

Еще по теме Обмен жидкостей между водными секторами в организме человека:

  1. Биологические свойства жидкостей, составляющихвнутреннюю среду организма Вода как составная часть жидкостей организма
  2. Обмен воды между плазмой крови и интерстициальной жидкостью
  3. Обмен веществ и энергии при различных уровнях функциональной активности организма Основной обмен
  4. Трансцеллюлярные жидкости организма
  5. ВОДНО-СОЛЕВОЙ ОБМЕН У ВОДНЫХ ОРГАНИЗМОВ
  6. ТРАНСФОРМАЦИЯ ВЗАИМООТНОШЕНИЙ МЕЖДУ НЕКОММЕРЧЕСКИМ СЕКТОРОМ И ГОСУДАРСТВОМ
  7. Взаимоотношения между организмами
  8. 1.2.15. Еще о различии между демосоциальными и геосоциальными организмами
  9. Влияние переливаемой крови и ее компонентов на организм человека
  10. Защитные системы организма человека
  11. Тема: Антропогенные факторы среды и их влияние на организм человека
  12. Тема: Влияние биотических факторов среды на организм человека
  13. Работа 8 Определение обеспеченности организма человека витаминами и микроэлементами
  14. Тема:              Определение питательных веществ, необходимых организму человека
  15. Изучение влияния экотоксикантов на организм человека
  16. Функции физиологических систем организма человека при физической работе