Патофизиология водно-элктролитного обмена, отёки

29

ФЕДЕРАЛЬНОЕ  АГЕНТСТВО  ПО  ОБРАЗОВАНИЮ

НОВГОРОДСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ им. Я.МУДРОГО

ИНСТИТУТ  МЕДИЦИНСКОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

КАФЕДРА  ФАРМАЦИИ

КУРСОВАЯ   РАБОТА

ПО  ПАТОЛОГИИ

ПАТОФИЗИОЛОГИЯ 

ВОДНО-ЭЛЕКТРОЛИТНОГО  ОБМЕНА.  ОТЁКИ

Выполнила:               студентка  группы 8452

ЛАРИОНОВА  Ю.В.

Проверила: Зав.кафедрой общей патологии

              д.м.н. профессор 

СЛУЧАНКО  Е.И.

Великий Новгород  2011

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Водно-электролитные нарушения сопровождают и утяжеляют течение многих заболеваний. Легкие степени нарушений водно-электролитного баланса могут быть компенсированы за счет резервных возможностей организма и не проявляться клинически. Более тяжелые изменения водно-электролитного обмена не могут быть компенсированы даже чрезмерным напряжением всех систем организма и приводят к выраженным расстройствам жизнедеятельности организма. Это связано с тем, что изменение количества воды и электролитов нарушает течение физико-химических процессов, поскольку вода выполняет функцию универсального растворителя и служит главной «транспортной системой» организма и опосредует его связь с внешней средой и клетками организма. Являясь тяжелым патологическим синдромом, дисбаланс воды и электролитов затрагивает тонкие процессы метаболизма, диффузии, осмоса, фильтрации и активного движения ионов. Возникающие при этом изменения концентрации электролитов во внутриклеточной жидкости приводит к нарушению деятельности возбудимых тканей (нервной и мышечной). Кроме того, изменение осмолярности приводит к перемещению воды между внеклеточным и внутриклеточным секторами, что ставит под угрозу жизнеспособность клетки. В условиях целостного организма в процесс вовлекаются все органы и системы.

Будучи нераспознанными и не устраненными нарушения гидроэлектролитного равновесия во многом предопределяют результаты лечения основного заболевания.[1]

1.      Общие физико-химические закономерности

Содержание воды в организме взрослого человека составляет в среднем 60% от массы тела, колеблясь от 45 (у тучных пожилых людей) до 70% (у молодых мужчин). Большая часть воды (35 — 45% от массы тела) находится внутри клеток (интрацеллюлярная жидкость). Внеклеточная (экстрацеллюлярная) жидкость составляет 15 — 25% от массы тела и подразделяется на внутрисосудистую (5%), межклеточную (12 — 15%) и трансцеллюлярную 1 (1 — 3%).

В течение суток человек выпивает около 1,2 л воды, в его организм с пищей поступает около 1 л, около 300 мл воды образуется при окислении пищевых веществ. При нормальном водном балансе столько же воды (около 2,5 л) выделяется из организма: почками (1— 1,5 л), посредством испарения кожей (0,5 — 1 л) и легкими (около 400 мл), а также выводится с калом (50 — 200 мл).[2]

Поскольку обмен воды (между средой и организмом и между вне– и внутриклеточными секторами организма) тесно интегрирует с обменом электролитов, то нарушения водного баланса наступающие в различных условиях следует рассматривать в тесной связи с электролитными изменениями. Эти же особенности следует учитывать и при проведении коррекции дизгидрий. Необходимо учитывать, что закономерности развития водно-электролитных изменений подчиняются универсальным законом диффузии, осмоса и фильтрации.

Большая часть жидкости — до 30 л — находится внутри клеток (клеточный сектор) в виде свободной воды и воды, связанной с белками, липидами и другими ее компонентами. Во внеклеточном секторе содержится 10–15 л жидкости, причем 75 % ее объема находится в межклеточном пространстве, включая жидкость полостей тела, а 25 % объема — в сосудистом русле в составе плазмы крови. Соотношение ионов и осмотическое давление в плазме крови и в интерстициальной жидкости практически одинаковы. Вместе с тем клеточные мембраны, обладая механизмом селективного транспорта катионов, обеспечивают относительную независимость внутриклеточного водно-электролитного баланса, качественно и количественно отличного от внеклеточного сектора. В силу этого при нарушениях водного обмена расстройства развиваются прежде всего и в большей степени во внеклеточном секторе. Состав и количество жидкости во внутриклеточном секторе более постоянны, и изменения их возникают, как правило, вторично.

Рисунок 1. Система регуляции водного обмена организма.[3]

Итак, внутриклеточная и внеклеточная жидкости находятся в постоянном равновесии, в основе чего лежит сохранение их осмолярности. Понятие «осмолярность» (которая выражается в осмолях или миллиосмолях) — это осмотическая активность веществ, определяющая их способность поддерживать осмотическое давление в растворах. При этом учитывается количество молекул как недиссоциирующих веществ (глюкозы, мочевины), так и количество положительных и отрицательных ионов диссоциирующих соединений (например, натрия хлорида). Следовательно, 1 осмоль глюкозы равен 1 грамм-молекуле, в то же время 1 грамм-молекула NaCl равна 2 осмолям. Двухвалентные ионы, например, ионы кальция, хотя и образуют два эквивалента (электрических заряда), но дают в растворе только 1 осмоль.[4]

Осмотические давление – это связывающая способность водных растворов, зависящая от количества растворенных частиц. Осмотическое давление плазмы создается преимущественно диссоциированными электролитами, имеющими относительно высокую молекулярную концентрацию и незначительную молекулярную массу. Осмотическую концентрацию обозначают термином «осмолярность» (количество молей, содержащихся в 1 л воды) или осмоляльность (ммол/кг). Примерно 50 % осмотического давления обусловлено ионами натрия и хлора.

Осмолярность (т.е. осмотическое давление) в секторах, между которыми происходит перемещение воды, должна быть одинаковой, несмотря на различие в их ионном составе. Если в одном из секторов осмолярность повысится, то вода переходит в то пространство из другого пространства с меньшей осмолярностью; в итоге устанавливается новое равновесие (закон изоосмолярности).

Постоянство объема и осмолярности внеклеточной жидкости поддерживается регуляторными механизмами, главным эффекторным органом которых являются почки. Раздражение осморецепторов гипоталамической области (при повышении осмолярности крови), а также волюморецепторов левого предсердия (при уменьшении объема крови) усиливает освобождение вазопрессина (АДГ) супраоптическим и паравентрикулярным ядрами гипоталамуса. Вазопрессин усиливает реабсорбцию воды в канальцах нефронов.

Раздражение рецепторов приводящей артериолы почки (при уменьшении почечного кровотока, кровопотере) и натриевых рецепторов плотного пятна (при дефиците натрия) усиливает синтез и освобождение ренина. Уменьшение объема внеклеточной жидкости и ангиотензин стимулируют также центр жажды, расположенный в латеральной области гипоталамуса.

Названные механизмы функционируют постоянно и обеспечивают восстановление водно-электролитного гомеостаза при кровопотере и обезвоживании, избытке воды в организме, а также при изменениях осмотической концентрации внеклеточной жидкости. Однако в больном организме эти приспособительные механизмы могут быть «введены в заблуждение», и тогда они включаются в патологический процесс как его важнейший патогенетический фактор (уменьшение массы крови в левом предсердии и артериальном русле при недостаточности сердца).[5]

4. Методы исследования водных пространств в организме и осмотического давления

Используются методы, основанные на принципе разведения индикаторов. Для определения объема циркулирующей плазмы исследуют индикаторы, которые распространяются по всему сосудистому руслу, но не выходят через стенку сосудов (например, синий Эванса). Для исследования объема внеклеточной жидкости используют вещества, которые распространяются по всему внеклеточному пространству, но не проникают в клетки (хлориды, бромиды, родонат натрия, инулин, маннитол и др.).

Определение объема общей воды организма проводят с помощью окиси дейтерия, окиси трития, антипирина, мочевины, которые проникают через клеточные мембраны, т.о. распространяются равномерно во всех жидкостных секторах организма. Объёмы соответствующих пространств рассчитываются по формуле:

где V– исследуемый объём жидкости, Q– количество введённого индикатора, C– плазматическая концентрация индикатора.

Объем внутриклеточной жидкости равен разности между объемом общей жидкости и объемом внеклеточной жидкости организма.

Осмотическое давление (осмолярность) плазмы определяется расчетным или криоскопическим способом. Расчетные методы осмолярности основаны на определении ее компонентов с последующими расчетами по разным формулам. Для этого нужно определить натрий и анионы (что составляет около 88 % осмотического давления), глюкозу, мочевину, калий, магний, кальций, белок. Криоскопический метод основан на определении точки замерзания раствора (плазмы) (один осмоль любого вещества прибавленный к 1 литру жидкости снижает точку замерзания на 1,86°С).

Принципы распознавания (выявления) дизгидрий основаны на учете клинических и лабораторных исследований, причем последние часто уступают клиническим, что связано со следующими обстоятельствами:

1.     Определение объема секторов трудоемко и малодинамично (анализы требуют от 3 до 5 часов, т.к. это время необходимо для равномерного распределения вводимых веществ в жидких средах организма).

2.     Криоскопически можно быстро определить осмолярность плазмы (или о ней можно приблизительно судить по концентрации натрия в плазме).

3.     Показатели общего белка, содержание эритроцитов, гемоглобина, гематокритного числа также трудно использовать в качестве показателей изменения объема внеклеточной жидкости, потому что их исходные значения до заболевания индивидуально неизвестны. Причем нормальные величины указанных показателей еще не исключают дегидратации, если они исследованы у людей с исходной гипопротеинемией и эритропенией.

Как известно, решающее значение в регуляции водно-электролитного обмена придается двум гормонам: альдостерону и антидиуретическому. Увеличение продукции этих гормонов или уменьшение их инактивации в печени играет существенную роль в развитии отеков. Наибольшее значение в патогенезе отеков отводится развитию вторичного гиперальдостеронизма – гиперсекреции альдостерона, вызванной рефлекторными влияниями на клубочковую зону коры надпочечников. Вторичный гиперальдостеронизм, вызывающий развитие отеков, часто является следствием неадекватной регуляции водно-электролитного обмена и может наблюдаться при различных формах патологии, сопровождающихся гиповолемией, гипонатриемией и ишемией почек.[6]

3. Нарушения водно-электролитного обмена

Нарушение баланса воды в организме называется дисгидрией. Дисгидрии принято делить на обезвоживание (дегидратацию) и задержку воды в организме (гипергидратацию). В зависимости от изменения осмотической концентрации (соотношения воды и электролитов) де- и гипергидратацию в свою очередь подразделяют на три вида: изоосмолярную, гипоосмолярную и гиперосмолярную. Нормальная осмотическая концентрация крови и межклеточной жидкости составляет около 0,3 осмоль/л.

Схема 1. Нарушения баланса воды в организме[7]

Клинические симптомы. Выявить нарушения баланса воды и электролитов не всегда легко. Диагноз устанавливают на основании следующих клинических симптомов и лаборатор­ных данных:

      жажда (наличие, степень, продолжительность);

      состояние кожи, языка, слизистых оболочек (сухость или влажность, эластичность, температура кожи);

      отеки (выраженность, распространенность, скрытые отеки, изменение массы тела);

      общая симптоматика (вялость, апатия, адинамия, сла­бость);

      неврологический и психический статус (неадекват­ность, нарушения сухожильных рефлексов, нарушение созна­ния, маниакальное состояние, кома);

      температура тела (повышение в связи с нарушениями терморегуляции);

      центральное (АД, ЧСС, ЦВД) и периферическое (кровоток ногтевого ложа, другие признаки) кровообращение;

      дыхание (ЧД, вентиляционные резервы, гипо- и гипер­вентиляция);

      диурез (количество мочи, ее плотность, признаки по­чечной недостаточности);

      электролиты плазмы, гематокрит, КЩС, остаточный азот, осмолярность, концентрация общего белка, количество эритроцитов.

Следует обращать внимание на анамнез, учитывать потери и поступления жидкости, данные специальных исследований. Однако основой диагностики является анализ клинических симптомов.

Жажда – один из ранних признаков дефицита воды, зависит от повышения эффективного осмотического давления плазмы и последующей клеточной дегидратации. В связи с этим жажда может быть очень сильной даже при небольшом дефиците воды, сопровождающимся гипернатриемией, а при дефиците —3,5-4 л становится мучительной. Наоборот, чув­ство жажды может отсутствовать при значительной дегидра­тации в связи с пониженным осмотическим давлением плазмы. При гипергидратации жажда закономерна, если концент­рация солей в плазме повышена. Таким образом, жажда сви­детельствует о дефиците свободной воды в организме и не всегда может быть критерием общего обезвоживания.

Жажда может зависеть от резкого уменьшения объема внеклеточного пространства, в особенности ОЦК. Инициаль­ным фактором жажды может быть сухость слизистой обо­лочки рта и глотки.

Сухость языка, слизистых оболочек и кож­ных покровов, в особенности подмышечных и паховых областей, где постоянно функционируют потовые железы, свидетельствуют о значительной дегидратации. Одновремен­но снижается тургор кожи и тканей. Кожа, лишенная пласти­ческого материала, т. е. воды и натрия, становится сухой, дряблой и морщинистой. Язык может быть гладким, красным или иметь глубокие морщины. Глазные яблоки становятся мягкими. Однако у стариков и больных пониженного питания тургор кожи может быть снижен при нормальном состоянии водного баланса. Снижение тургора кожи менее выражено у больных с ожирением.[8]

3.1. Дегидрация (обезвоживание)

В зависимости от выраженности обез­воживания  выделяют три степени дегидратации:  легкую, среднюю и тяжелую. Легкая степень характеризуется потерей до 5—6% всей жидкости организма (1—2 л). Средняя степень соответствует дефициту 5—10% жидкости (2^4 л). При тяжелой дегидратации потеря жидкости превышает 10% всех водных ресурсов организма (свыше 4—5 л). Острая потеря 20% жидкости смер­тельна.

В зависимости от преобладания потерь из внеклеточного или внутриклеточного пространства выделяют внеклеточную и внутриклеточную дегидратацию. Общей называется де­гидратация, при которой имеется дефицит воды как во внекле­точном пространстве, так и в клетках. Внутриклеточная дегидратация клинически проявляется как более тяжелая форма, чем внеклеточная.

Обезвоживание (гипогидрия, гипогидратация, эксикоз) развивается в тех случаях, когда выделение воды превышает ее поступление в организм (отрицательный водный баланс). Это может быть при нарушении поступления воды в организм (водное голодание, нарушение глотания, атрезия пищевода, коматозное состояние и др.) или при повышенной ее потере (понос, рвота, кровопотеря, потеря жидкости с экссудатом — ожог и др.), а также при сочетании этих состояний. При обезвоживании теряется в первую очередь внеклеточная жидкость и ионы натрия, а при более тяжелой его степени — калий и внутриклеточная жидкость.

Обезвоживание влечет за собой тяжелые последствия, связанные с уменьшением объема циркулирующей крови (гиповолемия) и повышением ее вязкости, что может вызвать тяжелое нарушение кровообращения и микроциркуляции, коллапс.

Нарушение кровообращения приводит к развитию гипоксии тканей, от которой в первую очередь страдает центральная нервная система. Это может проявляться помрачением сознания, галлюцинациями, развитием коматозного состояния. При этом также нарушаются функции нервных центров, ритм дыхания, повышается температура тела.

Выраженное снижение артериального давления может сопровождаться нарушением фильтрации в клубочках нефронов, олигурией, гиперазотемией и негазовым ацидозом.

В ответ на развивающиеся нарушения возникают компенсаторные реакции. Так, гиповолемия и снижение почечного кровотока способствуют гиперпродукции вазопрессина и альдостерона. Под действием этих гормонов усиливается реабсорбция воды и натрия в канальцах нефронов. Снижение фильтрационного давления также обусловливает уменьшение диуреза. О большом значении почек при этом свидетельствует то, что уменьшение диуреза в пять раз (до уровня «обязательного количества мочи») не вызывает еще нарушения выведения азотистых шлаков.

Особенно тяжело переносит обезвоживание детский организм. Это обусловлено высоким содержанием у детей экстрацеллюлярной жидкости, низкой концентрационной способностью почек, высокой относительной поверхностью кожи, большой частотой дыхания и несовершенством регуляции водно-электролитного гомеостаза. Вследствие этого обезвоживание у детей первых двух лет жизни (при кишечном токсикозе, гипервентиляции и др.) наступает чаще, чем у взрослых и является грозным осложнением, нередко ведущим к смерти.

Изоосмолярная гипогидратация развивается в случаях эквивалентной потери воды и электролитов. Это наблюдается иногда при полиурии, кишечном токсикозе, а также в первое время после острой кровопотери. При этом уменьшается объем экстрацеллюлярной жидкости без изменения ее осмолярности.

Гипоосмолярная гипогидратация наблюдается в случае преимущественной потери солей. Она развивается прежде всего при потере секретов желудка и кишок (понос, рвота), а также при повышенном потоотделении, если потеря воды возмещается питьем без соли. При этом снижение осмотического давления во внеклеточной среде приводит к переходу воды в клетки,  вследствие чего гиповолемия, сгущение крови и нарушение кровообращения особенно выражены.

Обезвоживание и потеря электролитов нередко ведут к нарушению кислотно-основного состояния. Так, обезвоживание при потере желудочного сока, сопровождаясь утратой хлоридов и ионов Н+, приводит к алкалозу. Потеря панкреатического или кишечного соков, содержащих больше натрия и гидрокарбонатов, наоборот, ведет к ацидозу.

Гиперосмолярная гипогидратация развивается в тех случаях, когда потеря воды превышает потерю электролитов (прежде всего натрия), при гипервентиляции, профузном потоотделении, потере слюны (пот и слюна гипотоничны по отношению к крови), а также при поносе, рвоте и полиурии, когда возмещение потери поступлением воды в организм недостаточно. При этом наступает уменьшение объема к внеклеточной жидкости и нарастает ее осмотическая концентрация. Вступает в действие компенсаторный механизм организма — усиленная продукция вазопрессина, которая ограничивает потерю воды ренальным и экстраренальным путями. Иногда в результате увеличения секреции альдостерона происходит задержка натрия и еще большее нарастание гиперосмолярности.

Увеличение осмотического давления внеклеточной жидкости ведет к перемещению в нее воды из клеток. Обезвоживание клеток вызывает мучительное чувство жажды, усиление распада белков, повышение температуры, а иногда — помрачение сознания, кому. Для восстановления водно-электролитного равновесия при гиперосмолярном эксикозе целесообразно вводить 5% раствор глюкозы или гипотонические солевые растворы.

Повышенное выведение воды из организма наблюдается при несахарном (гипофизарном) диабете. Заболевание характеризуется полиурией — повышенным выделением мочи (5 — 10 л и более) низкой относительной плотности при отсутствии гликозурии.

Причиной несахарного диабета могут быть опухоли (чаще метастатические), воспалительный процесс, саркоидоз или травма, поражающие нейрогипофиз, ножку гипофиза или ядра гипоталамуса, в которых вырабатывается вазопрессин.

Вторая форма болезни — первичная полидипсия психогенного происхождения, которая сопровождается вторичной полиурией.

Третьей формой болезни является нефрогенный несахарный диабет (обычно наследственный), в основе которого лежит недостаточность рецепторов вазопрессина на контралюминальной стороне дистальных канальцев нефронов. При этом отмечается снижение продукции в эпителии канальцев циклического 3,5-АМФ и снижение проницаемости канальцев для воды.[9]

3.2.  Гипергидрация (избыточное накопление воды в организме)

Положительный водный баланс (гипергидратация, гипергидрия) наблюдается при избыточном введении воды в организм, а также при нарушении выделительной функции почек и кожи, обмена воды между кровью и тканями, регуляции водно-электролитного обмена.

Однако при нарушении регуляции водного обмена уже незначительная водная нагрузка может привести к гипергидратации. Так, экспериментальное водное отравление можно вызвать водной нагрузкой на фоне введения вазопрессина, альдостерона или удаления надпочечных желез.

При водном отравлении (системное отравление организма водой, характеризуется преимущественно задержкой воды в организме с нарушением функции, метаболизма, структуры клеток и развитием гипоксии[10]) увеличивается количество воды и снижается осмотическое давление как вне, так и внутри клеток, но самое большое значение при этом имеет повышенное поступление воды внутрь клеток, возникающее в результате сдвига нормального соотношения между концентрациями ионов натрия и калия по обе стороны клеточной мембраны, что является следствием снижения уровня натрия в плазме крови.

У больных водное отравление возможно при рефлекторной анурии, а также во второй стадии острой недостаточности почек. При этом наблюдается головная боль, тошнота, рвота, судороги и при явлениях комы может наступить смерть.

Механизмы развития генерализованной гипергидратации

      гиперосмолярная гипергидратация

      изоосмолярная гипергидратация

      ипоосмолярная гипергидратация

Гиперосмолярная гипергидратация может развиваться при употреблении для питья соленой (морской) воды. В результате осмотическое давление в экстрацеллюлярной среде повышается и жидкость перемещается из клеток во внеклеточное пространство. Развиваются тяжелые нарушения, обусловленные дегидратацией клеток и сходные с таковыми при гиперосмолярном обезвоживании. Однако при строгом ограничении в питье постепенно развивается адаптация к соленой воде и серьезных нарушений водно-электролитного обмена может не быть.

Изоосмолярная (изотоническая) гипергидратация встречается редко. Может наблюдаться в течение некоторого времени после введения избыточных количеств изотонических растворов.[11]

Задержка воды, связанная с нарушением регуляции водно-электролитного обмена, наблюдается при снижении продукции АНФ и гормонов щитовидной железы (микседема); увеличении выработки вазопрессина, инсулина, повышающего гидрофильность тканевых коллоидов, а также при вторичном гиперальдостеронизме (например, при недостаточности сердца, нефротическом синдроме).

Избыточное количество жидкости обычно не задерживается в крови, а переходит в ткани, прежде всего во внеклеточную среду, что выражается в развитии скрытых или явных отеков.

Лечение разных вариантов гипергидратации основывается на этиотропном, патогенетическом и симптоматическом принципах.

      Этиотрогшый принцип — ведущий в большинстве случаев гипергидратации — заключается в устранении или снижении выраженности и длительности действия причинного фактора (например, избыточного введения жидкости в организм, почечной недостаточности, эндокринных расстройств, недостаточности кровообращения) и во многих случаях ликвидирует признаки гипергидратации организма.

      Патогенетический принцип предусматривает разрыв основных звеньев пато­генеза гипергидратации. С этой целью:

       Устраняют избыток жидкости в организме. Для этого чаще всего применя­ют диуретики различного механизма действия.

       Ликвидируют или уменьшают степень нарушения баланса ионов. Это де­лают с учётом данных о содержании ионов в плазме крови пациента, а также её осмоляльности. На основании этого вводят жидкости, содержа­щие необходимое количество конкретных ионов.

       Нормализуют кровообращение путём оптимизации работы сердца, тонуса сосудов, объёма и реологических свойств крови. С этой целью используют кардиотропные и вазоактивные препараты, плазму крови или плазмозаменители.

       Симптоматическое лечение направлено на ликвидацию изменений в организме, обусловливающих увеличение тяжести гипергидратации (например, отёка лёгких, мозга, сердечных аритмий, приступов стенокардии, гипертензивных реакций).[12]