Чем различается состав внутри и внеклеточной жидкости. Понятие о внутренних жидких средах организма: внутриклеточная, внеклеточная жидкости
Чтобы разобраться, какую роль играет хлорид натрия в организме, начнем с древних форм жизни - одноклеточных морских организмов. Море в данном случае выполняет следующие функции: - является питательной средой, из которой живой организм получает необходимые вещества для построения клетки и поддержания ее жизнедеятельности;
Служит неисчерпаемым резервуаром кислоты;
Играет роль клоаки, в которую выделяются отходы, образующиеся в процессе обмена веществ.
Одноклеточные организмы
Море можно расценивать и как внешнюю среду клеток вследствие постоянной концентрации в нем солей и кислоты. Одноклеточные организмы обладают способностью активно пропускать вещества через свою диафрагму. Они могут создавать такие внутренние концентрации минеральных составных частей и питательных веществ, которые значительно отклоняются от состава питательного раствора. Внутри клетки содержатся в основном ионы калия (К*), магния (Mg2*), фосфата (Р043), сульфата (БО,2), тогда как в морской воде преобладают ионы натрия (№*), кальция (Са2*) и хлора (О).
Для более высокоорганизованных живых организмов проблематичность жизни вытекает из двух фундаментальных биологических факторов: высокодифференцированной связи органов, вследствие чего все клетки практически требуют специального состава и постоянства внеклеточной жидкости, подобно одноклеточным в море; из соотношения между внутриклеточной и внеклеточной жидкостями в высокоорганизованном организме с большим преобладанием внутриклеточной жидкости. Так, например, в организме взрослого человека содержится около 30 литров внутриклеточной жидкости и лишь около 10 литров - внеклеточной. В такой ситуации может помочь лишь мощный механизм регулирования, основной задачей которого является предотвращение обеднения внеклеточного объема кислотой, питательными и минеральными веществами и избежание обогащения его продуктами разложения при обмене веществ. При этом высокоорганизованное живое существо использует особые органы, которые служат для усваивания и перемещения в организме кислоты, воды и минеральных веществ, а также выделения продуктов обмена веществ. К тому же имеется система, сравнивающая состав ионов во внеклеточной жидкости с нормальной концентрацией.
Все дело в воде
Для обеспечения жизнедеятельности клеток, чтобы могла работать система подвода питательных веществ и отвода продуктов обмена, необходим носитель - вода. Так как вследствие выделения мочи и пота организм теряет воду, требуется одновременно с приемом пищи восполнять потери воды. Причем в зависимости от внешних условий (температуры, влажности, интенсивности работы) потребность в воде для человека может резко изменяться. В Европе взрослый человек потребляет около 2 литров воды в сутки - естественно, столько же и выводится. Ниже показан баланс жидкости человеческого организма с окружающей средой.
Внеклеточная, равно как и внутриклеточная, жидкость, помимо воды, как указывалось ранее, содержит и растворенные соли, основными из которых являются хлориды натрия и калия. Следовательно; указанные жидкости - растворы и, как всякий раствор, характеризуются концентрацией соли, а поскольку вода свободно перемещается через мембрану клеток, то концентрации солей в растворах, все время выравниваются. Это происходит благодаря наличию осмотического (диффузионного) давления (Осмос от греч. osmos - толчок, давление, диффузия вещества через полупроницаемую мембрану, разделяющую растворы). После выравнивания осмотического давления растворы становятся изоосмотическими. Поэтому вне- и внутриклеточные жидкости изоосмоти.чны, хотя их ионный состав различен. Изоосмотичность и служит Тем биологическим фактором, благодаря которому осуществляется распределение воды во внутри- и внеклеточных пространствах.
Объем внеклеточной жидкости в организме
Если количество соли в организме (внеклеточной жидкости) увеличивается вследствие ее приема или уменьшения выхода, то из клетки вода станет «вытекать» до тех пор, пока не будет достигнута изоосмотичность. С увеличением во внеклеточной жидкости количества воды концентрация соли в ней понизится, и вода начнет «натекать» во внутриклеточную жидкость. Что случилось бы без этого, механизма регулирования, можно продемонстрировать в лабораторном опыте на красных кровяных тельцах. Если поместить красные кровяные тельца в гипотонический раствор, концентрация соли в котором вполовину меньше, чем во внеклеточном пространстве живого организма, они будут насыщаться водой до тех пор, пока не лопнут. Гипотонический раствор, концентрация соли в котором превышает ее концентрацию во внеклеточном пространстве, оказывает на красные кровяные тельца обратное действие: они отдают жидкость до полного сморщивания.
Вместе с тем каждый лишний грамм соли требует 120 - 130 мл воды. И, наоборот, если количество жидкости в организме сокращается, то сокращается и количество жидкости во внеклеточном отделении. Но такие сокращения, равно как и увеличения внеклеточной жидкости, могут беспоследственно проходить лишь только в определенном диапазоне, а концентрация внеклеточного натрия указывает на любое заметное отклонение от обычного ограниченного диапазона.
Внутриклеточная жидкость отделена от внеклеточной цитоплазматической мембраной, высокопроницаемой для воды и практически непроницаемой для большинства электролитов. Внутриклеточная жидкость в отличие от внеклеточной содержит лишь небольшое количество ионов натрия и хлора, а ионы кальция в ней практически отсутствуют. Внутри клетки, напротив, содержится очень большое количество ионов калия, а также умеренное число ионов магния и сульфатов; концентрация всех перечисленных веществ вне клетки низка. Кроме того, в клетках содержится большое количество белка, в 4 раза превышающее его содержание в плазме.
Расчет объема внутриклеточной жидкости . Напрямую измерить этот объем невозможно, однако его можно рассчитать по формуле: Объем внутриклеточной жидкости = Общее содержание воды в организме - Объем внеклеточной жидкости.
Измерение объема плазмы . Для измерения объема плазмы необходимо использовать вещество, которое, находясь в просвете кровеносных сосудов, не способно легко проникать через мембрану капилляра. Одним из часто используемых веществ для измерения объема плазмы служит альбумин плазмы, меченный радиоактивным йодом (I-альбумин). Для измерения объема плазмы используют также вещество, активно связывающееся с белками плазмы: метиленовый синий, или синька Эванса (Т-1824).
Расчет объема межклеточной жидкости . Объем межклеточной жидкости напрямую определить невозможно, однако его можно рассчитать по формуле: Объем межклеточной жидкости = Объем внеклеточной жидкости - Объем плазмы.
Измерение объема крови . Если объем плазмы измерен одним из методов, изложенных ранее, объем крови можно определить, если известно значение гематокрита (части объема крови, представленной эритроцитами). Для расчета используют формулу: общий объем крови=объем плазмы/(1-гематокрит).
Другой способ измерения объема крови состоит во введении в кровоток эритроцитов, меченных изотопами. После перемешивания определяют радиоактивность забранного образца и общий объем крови, основываясь на принципе разведения. Часто используемой для этих целей радиоактивной меткой служит изотоп хрома (Сr), поскольку он прочно связывается с эритроцитами.
Цереброспинальная жидкость (ЦСЖ)
Цереброспинальная жидкость (ЦСЖ)находится в боковом, третьем и четвертом желудочках головного мозга, сильвиеом водопроводе, цистернах головного мозга, ликворопроводящих путях, субарахноидальном (подпаутинном) пространстве головного и спинного мозга.
Ее функции:
Предохраняет головной и спинной мозг от механических воздействий.
Обеспечивает поддержание постоянства внутричерепного давления.
Поддерживает относительное постоянство осмотического давления в тканях мозга.
Участвует в метаболизме мозга выполняя транспортную функцию в обмене веществ между тканями мозга и кровью.
Участвует в процессах нейрогуморальной регуляции.
Поддерживает водно-электролитный гомеостаз.
Защитная функция (накапливает антитела, бактерицидные факторы).
Барьерная функция. Нервные клетки непосредственно с кровью не контактируют. Они соприкасаются с цереброспинальной жидкостью, т.е. это промежуточная среда между кровью и нервными клетками. Барьером между ними является эндотелий капилляров и окружающие его глиальные клетки. Это образование называется гематоэнцефалическим барьером, препятствующим проникновению некоторых веществ из крови в ткань мозга.
Синовиальная жидкость (СЖ)
Синовиальная жидкость (СЖ)- это вязкая, прозрачная жидкость, содержащаяся в суставных полостях, синовиальных влагалищах сухожилий и синовиальных сумках. Она представляет собой диализат плазмы крови, имеющей рН - 7,3 - 7,6 и относительную плотность 1,008. Содержание белков - 1,7 г%. Они по электрофоретическим и иммунологическим свойствам идентичны белкам плазмы крови. Фибриноген отсутствует, а поэтому она не свертывается. Вязкость обусловлена гиалуроновой кислотой, продуцируемой фибропластическими си-новиоцитами. Содержание глюкозы ниже, чем в крови.
Между плазмой и синовиальной жидкостью происходит обмен электролитами и легкодиффундирующими веществами.
Из полости коленного сустава можно получить 1- 2 мл жидкости (при синовитах до 100 мл). Содержание клеток в синовиальной жидкости от 15 до 200 тысяч (при воспалительных процессах их количество увеличивается во много раз). При этом клеточный состав СЖ довольно постоянен и характеризуется определенным соотношением отдельных видов клеток, имеющих происхождение из крови (лимфоциты, моноциты, макрофаги, плазматические клетки), поступающие в полость суставов из синовиальной оболочки (макрофагальные синовиоциты), тканевые макрофаги (гистиоциты). Количественное содержание всех видов клеток (синовиоцитограмма) является отражением активность воспалительного процесса в суставе и служит в качестве теста для дифференциальной диагностики заболеваний суставов.
СЖ выполняет роль смазки хрящевых поверхностей подвижного сустава, предохраняя их от повреждения. Участвует в обменных процессах между содержимым сустава и сосудистым руслом синовиальной оболочки (метаболическая функция). Ферменты СЖ и ее иммунокомпетентные клетки (Т-, В-лимфоциты, тканевые макрофаги, иммуноглобулины, комплемент) поглощают, растворяют, ингибируют чужеродные клетки и вещества, включая аутоантигены (барьерная функция).
внеклеточной жидкости и снижение сердечного выброса. Вероятно, они обладают и вазодиллятирующим действием. Диуретики могут вызывать нежелательные эффекты в виде снижения уровня калия крови, нарушения толерантности к глюкозе, гиперурикемии, эктопических нарушений ритма и импотенции. Для лечения АГ предпочтительны тиазидные диуретики. Гидрохлортиазид эффективно снижает АД при назначении в небольших
внеклеточной жидкости (ожоги, кровопотеря, дегидратация, диарея, цирроз печени с асцитом, нефротический синдром, перитонит). При длительно сохраняющемся нарушении гемодинамики Преренальная ОПН может переходить в ренальную. 2. Ренальная ОПН. Ренальная ОПН в 75% случаев обусловлена ише-мическим (шок и дегидратация) и токсическим (нефротоксины) поражением почек и в 25% случаев - другими
внеклеточной жидкости на 5-6 литров - происходит за счет увеличения объема циркулирующей крови - и за счет повышения гидростатического давления в капиллярах 3) Увеличение числа сердечных сокращений на 15-20 сокращений в минуту - особенно в третьем триместре - это физиологическая тахикардия - пульс составляет 85-90 в минуту 4) Увеличение ударного объема, минутного
внеклеточной жидкости обнаруживаются вновь синтезированные вирусные частицы, и некоторые кленки деградируют. Другой аспект проблемы внутриклеточного синтеза вирусной РНК состоит в том, где синтезируется эта РНК- Этот вопрос будет рассмотрен в гл. 8. 2, Созревание и упаковка РНК в вирионы Механизм, согласно которому РНК (или РНП) упаковывается в вирусную частицу, до настоящего времени
внеклеточной жидкостью в капиллярном сплетении срединного возвышения, богатого терминалями 19 Глава 1. Структура и функция репродуктивной системы в возрастном аспекте гипоталамических нейронов. Таким путем осуществляется передача информации от гипоталамуса к гипофизу. Однако кроме основного направления кровотока вниз по ножке гипофиза небольшой объем крови все же может поступать вверх
внеклеточной жидкости, прежде всего ОЦК. Регуляция водного обмена в первую очередь осуществляется за счет воздействия альдостерона, прогестерона и АДГ. Для обеспечения нормального течения беременности возрастает интенсивность потребления витаминов, которые необходимы для обеспечения обменных процессов в организме матери и плода. Витамин Е принимает участие в правильном развитии беременности.
внеклеточного сектора воды, повышение сопротивления почечных сосудов. В связи с этим нарушается концентрация мочи, снижается диурез, особенно днем в вертикальном положении женщины. Снижается толерантность к водной нагрузке. Для начала развития гестоза характерны снижение диуреза, никтурия, повышение относительной плотности мочи. Более поздними признаками являются олигурия, снижение
внеклеточных ионов кальция внутрь клетки, где локализуются АТФаза и миофибриллы. Антагонисты ионов кальция предотвращают расщепление АТФ, с которым связано образование энергии для процесса сокращения мышечной оболочки артерий и артериол, в результате чего происходит системная вазодилатация и снижение артериального давления и ОПСС. Нельзя надеяться, что какой-либо из существующих гипотензивных
внеклеточных жидкостей (прямое воздействие) и нарушением жизнедеятельности организованных тканей и кровообращения (непрямое воздействие). При отморожении ткани образуются кристаллики льда и, как следствие, повышается концентрация растворенных веществ в оставшейся жидкости. При медленном замораживании происходят значительные физические нарушения. Кристаллы льда образуются только во внеклеточных
внеклеточной жидкости. При синдроме хронической ортостатической гипотензии в некоторых случаях улучшение состояния отмечают при приеме кортикостероидов (флудрокортизона ацетат - fludrocortisone acetate в таблетках по 0,1-0,2 мг в сутки в несколько приемов). Рекомендуют также бинтовать ноги и спать, слегка приподняв голову и плечи. При лечении синокаротидных обмороков следует в первую
Всю жидкость в организме
в основном подразделяют на внеклеточную и внутриклеточную; внеклеточную жидкость - на тканевую (межклеточную) жидкость и плазму крови.
К особому типу внеклеточной жидкости
обычно относят и еще одну небольшую часть, называемую трансцеллюлярной жидкостью, несмотря на то, что в некоторых случаях она значительно отличается по составу от межклеточной жидкости или плазмы. Общее содержание ее в организме составляет около 1-2 л, она представлена синовиальной, перитонеальной, перикардиальной, внутриглазной и цереброспинальной жидкостями.
У взрослого человека массой 70 кг жидкость в среднем составляет 60% массы тела, т.е. около 42 л. В зависимости от возраста, пола и степени ожирения это процентное соотношение может меняться. С возрастом, отчасти из-за того, что процентная доля жировой ткани увеличивается, количество жидкости в организме постепенно снижается. Поскольку женский организм в норме содержит больше жировой ткани, чем мужской, то общее количество жидкости по отношению к массе тела у женщин меньше, чем у мужчин. Таким образом, средние показатели содержания жидкости в различных средах организма имеют множество вариантов, зависящих от возраста, пола и относительного содержания жировой ткани.
Внутриклеточная жидкость
Около 28 л жидкости из 42 л
(приблизительно 40% массы тела) находится внутри 75x10 12 клеток организма. Эту жидкость называют внутриклеточной.
Жидкость
внутри каждой клетки представляет собой особую смесь различных компонентов, однако ее содержание во всех клетках одинаково. Более того, состав внутриклеточной жидкости у различных живых существ сходен, начиная от самых примитивных микроорганизмов и заканчивая человеком. По этой причине жидкость внутри различных клеток рассматривают как отдельную жидкую среду.
Суточный баланс воды в организме
Внеклеточная жидкость
Вся жидкость
, которая находится вне клетки, носит название внеклеточной жидкости. В совокупности она составляет около 20% массы тела, что в норме у человека массой 70 кг составляет около 14 л. Более 3/4 внеклеточной жидкости представлено межклеточной жидкостью, и почти 1/4 объема (около 3 л) - плазмой. Плазма - жидкая часть крови, лишенная форменных элементов. Она участвует в постоянном обмене веществ с межклеточной жидкостью через поры мембран капилляров. Поры высокопроницаемы практически для любых растворенных веществ, за исключением белков, поэтому состав внеклеточной жидкости вследствие ее постоянного перемешивания практически одинаков.
Главное отличие состоит в содержании белка, наибольшая концентрация которого отмечается в плазме.
Объем крови
Кровь содержит жидкие среды : внеклеточную жидкость (плазму) и внутриклеточную жидкость (внутри эритроцитов). Поскольку кровь находится в собственном резервуаре - сосудистой системе, ее рассматривают как отдельную среду организма. Объем крови особенно важен для регуляции гемодинамических показателей. Общий объем крови в организме в среднем составляет 7% массы тела взрослых (около 5 л). Приблизительно 60% объема крови представлено плазмой, 40% составляют эритроциты, хотя у разных лиц в зависимости от пола, веса и других факторов эти значения немного отличаются.
Гематокрит (объем «упакованных» эритроцитов). Гематокритом называют часть объема крови, состоящую из плотного осадка эритроцитов, который образовался в результате центрифугирования в специальном «гематокритном капилляре». Истинное значение гематокрита составит 96% измеренного, поскольку «упаковать» эритроциты отдельно невозможно: в пространстве между клетками остается около 3-4% плазмы.
У мужчин показатель гематокрита составляет 0,40, у женщин - 0,36. При тяжелой анемии гематокрит может снижаться до уровня, едва совместимого с жизнью - 0,1. Напротив, при некоторых состояниях, связанных с избыточным образованием эритроцитов (полицитемии), гематокрит возрастает до 0,65.
Внутриклеточная вода представляется в трех видах:
1) структурная, связанная вода, являющаяся частью постоянно меняющихся изолированных молекул;
2) всасываемая вода цитоплазматических коллоидов (см.
"Губчатое строение органов");
3) свободная жидкость, циркулирующая в промежутках живой материи.
Связанная вода обладает свойствами, отличающимися от обычной воды. Ее фиксация в клеточных мицеллах исключительно сильна и потому полное обезвоживание живых мицелл невозможно. Она замерзает при температуре воздуха 0°С. Обезвоженная цитоплазма, сохраняющая только связанную воду, выдерживает очень низкие температуры.
Вода - это жизненная основа клеточной физиологии. Вне клетки, за ее пределами, жизнь порождают световые волны Солнца; внутри клетки - это связанная вода, солидарная с мицеллами цитоплазмы, охраняет и защищает жизнь. Мы можем наблюдать, можем восторгаться этими связями различных видов воды с мицеллами цитоплазмы; физико-химические законы безмолвствуют, а умы, чьи нейроны сохраняют связанную воду, вынуждены допустить замечательную плановую закономерность.
Внутриклеточное вращение - ротация. Общее содержимое клеточного ядра при нормальных условиях совершает круговращение, полный оборот происходит в несколько секунд или несколько минут. Механизм этого вращения и его функциональное значение неизвестны (Pomerat, 1953; Policard, Baude, 1958). В эритроците человека, который, созревая, теряет свое ядро, наблюдается ротация молекул гемоглобина. Раздавленные неимоверным количеством новых наблюдений, выдающиеся гистологи не имели возможности остановиться на феномене ротации.
Попробуйте вместе с нами пересмотреть значение вращения ядра клетки и молекул гемоглобина и вы без особых усилий убедитесь, что эти вращения имеют большое, даже, можно сказать, исключительное значение в механической энергии клетки, представляя собой маленькую турбину, способную, по- видимому, преобразовать феномен механический в феномен электрический. Ато же время ротация эндоклеточной турбины обеспечивает бесперебойное перемешивание цитоплазмы.
Губчатое состояние органов. Губка - самый элементарный вид беспозвоночных животных. Возможно, она представляет собой один из первых эскизов плана конечной эволюции. И действительно, так же как губка, каждая молекула цитоплазмы в организме живого существа, каждая белковая цепь, каждая клетка, ткань, орган всегда и везде сохраняют способность абсорбировать воду из растворов различной концентрации. Эта способность впитываемое™, губчатости, унаследованная нами, быть может, от нашей прабабки-губки, играет очень важную роль в нашем водном хозяйстве, в нашем гуморальном равновесии.
Когда клетка лишена возможности регулировать свое водное равновесие из-за отсутствия губчатости, она заболевает, твердеет и, если это состояние длится определенное время, умирает.
Биологи предполагают, что степень вязкости цитоплазмы непрерывно колеблется. Когда степень гидратации повышена, движение субмикроскопических частичек свободно, это состояние называют "золь". Когда при гипогидратации повышается вязкость цитоплазмы, движение микрочастичек затруднено, это состояние называют "гель". Живая цитоплазма непрерывно переходит из состояния геля в состояние золя, и обратно. Как ни парадоксально, но именно эта непрекращающаяся неустойчивость физического состояния является основой стабильности жизненных процессов.
Внутренняя циркуляция благодаря перемешиванию цитоплазмы втягивает органические вещества с их включениями в клетку, вызывает колебания клеточных мембран и провоцирует образования псевдоподий у клеток, свободных от соединительной ткани, в лимфатических узлах и в костном мозгу. Эти гидравлические пульсации клетки могли бы занять место рядом с циркуляцией крови и лимфы.
Каждая болезнь, каждая болезненная агрессия всегда начинается с изменения гуморального состава вне- и внутриклеточных жидкостей. Количественно жидкости составляют более 70 % массы человеческого тела, качественно их состав является первостепенным фактором во всех физиологических процессах; роль антигенов и антител второстепенна.
Когда жидкости (кровь, лимфа, внеклеточная жидкость) сохраняют кислотное равновесие, каждая агрессивная субстанция подвергается окислению и распаду, фагоцитируется лейкоцитами и гистиоцитами, элиминируется лимфатической системой, фиксируется и переваривается ретикулоэндотелиальной системой.
Нельзя достигнуть полного восстановления при лечении серьезных заболеваний, считающихся неизлечимыми, если не применять гуморальную терапию.
Сколько отсталых в физическом и умственном развитии детей можно было бы вернуть к нормальной жизни, сколько случаев артериитов, упорных кожных заболеваний, последствий мозговых кровоизлияний может быть излечено с помощью гуморальной терапии.
Современная медицина составила каталог болезненных расстройств. Установлено две категории. С одной стороны, болезни и их болезненные признаки - враждебная армия, с другой - армия защиты, фармакодинамическая армия. Это метод, противоречащий физиологии. Если выздоравливаютякобы с помощью химиотерапии (блокирующей защитные силы организма), то это значит, что пребывание в постели, диета и отдых смягчают, ослабляют болезненные признаки, но они редко восстанавливают настоящее физиологическое равновесие.
