Регуляция водного обмена и осмоляльности плазмы организма

Регуляция водного обмена и осмоляльности плазмы организма

Водный баланс в организме контролируется двумя независимыми системами. Хотя осмоляльность зависит главным образом от уровня натрия, ее регуляция осуществляется в организме самостоятельной системой поддержания водного объема, которая действует независимо от регуляции натриевого баланса, тогда как внутрисосудистый объем в норме контролируется именно системой регуляции натриевого баланса. Однако в условиях сниженного объема первыми включаются механизмы его поддержания в ущерб осмоляльности, происходит задержка воды с целью восстановления внутрисосудистого объема.

Осмоляльность плазмы за счет изменений потребления и экскреции воды удерживается в узком пределе (285-295 мосм/кг). В стабильных условиях количество выпитой и образующейся эндогенно (в процессе обмена веществ) воды равно ее потерям через кожу, легкие, почки и желудочно-кишечный тракт (ЖКТ). Объектами регуляции являются только потребление воды и ее потери с мочой.

В гипоталамусе локализованы рецепторы, чувствительные только к эффективной осмоляльности, которая не зависит от присутствия растворенных веществ (например, мочевины), легко проникающих через клеточные мембраны. При повышении эффективной осмоляльности нейроны супраоптических и паравентрикулярных ядер гипоталамуса начинают секретировать антидиуретический гормон (АДГ). Аксоны этих нейронов оканчиваются в задней доле гипофиза. Выделяющийся в кровь АДГ связывается V2-рецепторами клеток собирательных трубочек в почках и, стимулируя образование в этих клетках циклического адено-зинмонофосфата (цАМФ), вызывает встраивание водных каналов (аквапорина-2) в стенки собирательных трубочек.
Это повышает проницаемость трубочек для воды и усиливает ее реабсорбцию в гипертоническую среду мозгового вещества почек.

В результате концентрация мочи возрастает, а ее количество уменьшается. Полностью устранить потерю воды с мочой невозможно, поскольку существуют необходимые потери растворенных веществ, таких как мочевина и натрий. Секреция АДГ непосредственно зависит от осмоляльности плазмы, и гормональный ответ заметен уже при изменении осмоляльности на 1 %. При снижении осмоляльности секреция АДГ практически прекращается, в результате чего моча становится максимально разведенной. Потеря свободной воды (воды без натрия) корректирует осмоляльность плазмы. Секреция АДГ происходит не по закону «все или ничего», а изменяется постепенно в соответствии с изменениями осмоляльности плазмы.

Антидиуретический гормон (АДГ) способен увеличивать концентрацию мочи только при условии гипертоничности мозгового вещества почек. Этому способствует система противотока, включающая петлю Генле и прямые артериолы почек. АДГ усиливает транспорт натрия в петле Генле, поддерживая градиент осмотического давления между мозговым веществом почек и мочой.

Потребление воды регулируется также гипоталамическими осморецепторами, но они отличаются от осморецепторов, регулирующих секрецию АДГ. Уже при минимальном повышении осмоляльности плазмы импульсы от этих осморецепторов передаются в кору головного мозга и стимулируют жажду.

Регуляция осмоляльности подчинена механизмам поддержания внутрисосудистого объема. Его уменьшение стимулирует и секрецию АДГ, и жажду независимо от осмоляльности плазмы. Ощущение жажды возникает при умеренном уменьшении объема и при повышении осмоляльности плазмы на 1-2%. Не все механизмы жажды известны, но показано, что в ее стимуляции участвуют ангиотензин II, уровень которого при снижении объема увеличивается, и барорецепторы, чувствительные к снижению объема.

Ряд клинических состояний ограничивает способность почек изменять экскрецию воды и тем самым поддерживать осмоляльность плазмы. При синдроме гиперсекреции АДГ гормон продолжает выделяться в кровь, даже при низкой осмоляльности плазмы. Это препятствует разведению мочи и выделению нужного количества воды. Синдром гиперсекреции АДГ развивается при различных заболеваниях, чаще всего при поражении ЦНС, а также при легочных болезнях и новообразованиях. Применение десмопрессина ацетата (синтетического аналога АДГ) может быть причиной ятрогенного избытка АДГ.

Стимулируют его секрецию и другие вещества — наркотики, никотин, холинергические средства и барбитураты. При стрессе (боль, травма, хирургическое вмешательство или ожоги) секреция АДГ также увеличивается (хотя и не столь резко, как при синдроме гиперсекреции АДГ). Это препятствует достаточному выделению воды и грозит гипонатриемией.

Способность почек выводить воду сильно зависит от скорости клубочковой фильтрации (СКФ). При снижении СКФ в собирательные трубочки поступает меньше воды, что, естественно, ограничивает ее выделение из организма. Это приобретает особое значение при избыточном количестве воды в плазме.

Минимальная осмоляльность мочи составляет примерно 30-50 мосм/кг; менее концентрированную мочу почки выводить не могут, поскольку необходимо обязательное выведение растворенных веществ. Поэтому при приеме очень больших количеств воды (водной интоксикации) почки не компенсируют снижения осмоляльности плазмы. При диете, содержащей очень мало растворенных веществ, ребенок нуждается в меньшем количестве воды. Так, у детей, потребляющих мало соли, и у тех, у кого образуется мало мочевины (из-за недостаточности белка в диете), может развиться тяжелая гипонатриемия. Крайне важной причиной недостаточного выведения воды почками при низкой осмоляльности плазмы служит уменьшение внутрисосудистого объема. В этих условиях поддержание объема оказывается важнее поддержания осмоляльности, снижение объема быстро стимулирует секрецию АДГ.

Нормальная реакция на повышение осмоляльности плазмы — снижение экскреции воды почками. При центральном несахарном диабете этого не происходит, так как отсутствует АДГ. Этанол временно снижает секрецию АДГ. Больные с нефрогенным несахарным диабетом (ННД) теряют способность реагировать на АДГ и выделяют разведенную мочу, несмотря на повышение осмоляльности плазмы. Это наиболее резко проявляется при наследственных формах ННД. ННД, сцепленный с Х-хромосомой, обусловлен отсутствием рецепторов АДГ. Реже встречается аутосомно-рецессивная форма ННД, обусловленная дефицитом аквапорина-2 (водного канала, необходимого для реабсорбции воды в собирательных трубочках почек).

Причиной нефргенного несахарного диабета (ННД) может быть множество разных факторов, в том числе такие лекарственные препараты, как литий, и такая патология почек, как их дисплазия и острый канальцевый некроз.

Максимальная осмоляльность мочи — примерно 1200 мосм/кг. Минимальное количество мочи выделяется даже при максимальной ее концентрированности и определяется необходимостью выведения из организма растворенных веществ. Прием большого количеств соли или необходимость выведения больших количеств мочевины (например, после устранения обструкции мочевых путей или ликвидации острого канальцевого некроза) увеличивают обязательную потерю воды. Это называется осмотическим диурезом, классическим примером которого служит увеличение диуреза вследствие глюкозурии при сахарном диабете. Осмотический диурез развивается также после введения маннитола с лечебной целью. Способность почек концентрировать мочу меняется в процессе развития.

У новорожденных (особенно недоношенных) осмоляльность мочи максимальна, что снижает их способность удерживать воду и повышает предрасположенность к гипернатриемии и обезвоживанию. Через несколько месяцев после рождения и у маленьких детей осмоляльность мочи ниже. Потребление очень большого количества воды, например при психогенной полидипсии, может привести к снижению высокой осмоляльности мозгового вещества почек, которая обеспечивает максимальную концентрированность мочи.

При ограничении приема воды у таких больных способность почек концентрировать мочу восстанавливается уже через несколько дней. Аналогичные нарушения можно наблюдать также на начальном этапе лечения центрального несахарного диабета десмопрессина ацетатом; достижение максимальной осмоляльности мозгового вещества почек требует определенного времени. Петлевые диуретики (например, фуросемид) тормозят реабсорбцию натрия в восходящем отделе петли Генле и тем самым снижают гипертоничность мозгового вещества почек, препятствуя выделению максимально концентрированной мочи.

- Рекомендуем далее ознакомиться "Регуляция внутрисосудистого объема жидкости. Клубочко-канальцевое равновесие"

Оглавление темы "Обмен воды и натрия у детей":