В.П. Калюжный Электролиты в норме и патологии и методы их исследования
Общеизвестно, что неотъемлемой частью гомеостаза является
водно-электролитный обмен. При различных заболеваниях концентрация воды
и электролитов может меняться — увеличиваться либо уменьшаться. Общее
содержание воды в организме человека составляет 60–65 %, т. е.
приблизительно 40–45 л; 2/3 количества воды приходится на
внутриклеточную жидкость, 1/3 — на внеклеточную. Регуляция обмена воды
и электролитов взаимосвязаны.
Основные катионы организма — натрий, калий, кальций, магний. Анионы —
хлор, гидрокарбонат, фосфаты, сульфат. Концентрацию электролитов в
Международной системе единиц (СИ) выражают в ммоль/л. Имеются
значительные различия в количественном распределении электролитов между
внутри- и внеклеточной жидкостями. Во внеклеточной жидкости
представлены в основном ионы натрия, хлора, гидрокарбоната. Во
внутриклеточной жидкости — более высокие концентрации ионов калия,
магния, фосфатов и сульфата. Электролиты выполняют в организме
следующие функции: отвечают за осмолярность жидкостей тела, образуют
биоэлектрический потенциал, катализируют процессы обмена веществ,
определяют рН жидкостей тела, стабилизируют костную ткань, служат в
качестве «энергетического депо», участвуют в свертывании крови,
обладают иммунотропной активностью.
Для постановки окончательного диагноза и выбора метода терапии
необходимо установить вид и степень изменений обмена воды и
электролитов, поскольку клиническая картина отдельных нарушений не
имеет характерных признаков. Для определения концентрации электролитов
используют следующие методы исследования: пламенная фотометрия,
ионометрический (потенциометрический) и фотометрический. Несмотря на то
что физиологические функции натрия и калия в организме различны, для их
изучения используются одинаковые физические принципы.
Пламенная фотометрия базируется на поглощении атомами внесенного в
пламя элемента при прохождении через него монохроматического излучения,
генерируемого специальным источником света. Однако этот метод не
получил широкого распространения из-за необходимости использования
дорогостоящей специальной аппаратуры.
В последние годы в клинико-лабораторной практике все шире применяются
методы ионометрического определения натрия и калия, представляющие
собой измерение электрохимического потенциала ионоселективного
электрода, погруженного в раствор. Электрическая схема потенциометра
состоит из электрода сравнения, потенциал которого известен, и
индикаторного (ионоселективный) электрода, потенциал которого
измеряется. Значение потенциала индикаторного электрода позволяет
судить об активности присутствующих в растворе ионов: калия, натрия,
кальция.
Второй из упомянутых выше методов — фотометрическое определение
концентрации электролитов — по-прежнему актуален, так как не требует
дорогостоящего специального оборудования и реактивов.
Учитывая потребности лабораторий в определении электролитов на уже
имеющейся приборной базе, фирмой «Ольвекс», одним из ведущих
производителей наборов для биохимических исследований, разработаны и
внедрены в производство наборы реагентов, предназначенные для
фотометрического определения электролитов. В основу предлагаемой
продукции заложены хорошо зарекомендовавшие себя унифицированные
методики, позволяющие получать точные результаты.
Электролиты в жидких средах организма специфичны по своему
количественному и качественному составу. Из катионов плазмы натрий
занимает ведущее место и составляет 93 % всего их количества. Среди
анионов следует выделить прежде всего хлор. Сумма катионов и анионов
практически одинакова, т. е. система электронейтральна.
Натрий — основной катион внеклеточной жидкости (96 % общего количества
натрия организма). Концентрация натрия в плазме примерно равна
концентрации его во внеклеточной жидкости и колеблется в пределах
135–150 ммоль/л. Перемещение натрия в клетки или его потеря приводит к
уменьшению объема внеклеточной жидкости, что отрицательно влияет на
кровообращение, функции почек и нервной системы. Снижение концентрации
ионов натрия в плазме крови до 134 ммоль/л и более сопровождается
развитием характерной клинической симптоматики в виде тошноты, рвоты,
потери аппетита, учащения ритма сердца, снижения артериального
давления, возникновения состояния безразличия ко всему происходящему,
иногда — психических нарушений. Гипонатриемия нередко развивается при
сердечно-сосудистой недостаточности у больных, вынужденных длительное
время соблюдать бессолевую диету, при снижении эндокринной функции коры
надпочечников, некоторых заболеваниях почек, а также при перемещении
ионов натрия из плазмы крови в клетки тканей (синдром «усталости»
клеток, наблюдающийся при тяжело протекающих заболеваниях) и в так
называемые третьи пространства, в которых сосредоточивается содержащая
ионы натрия асцитическая либо плевральная жидкость. Уровень ионов
натрия в плазме крови часто поднимается при увеличении выделения в
кровь гормонов коры надпочечников (синдром или болезнь Иценко-Кушинга,
альдостеронпродуцирующие опухоли), способствующем задержке ионов натрия
в организме путем активации обратного всасывания ионов из просвета
канальцев почек. При этом появляется чувство жажды, повышается
температура тела, учащается ритм сердца. Относительная гипернатриемия
возникает при потере воды через желудочно-кишечный тракт (рвота,
понос), почки (увеличение диуреза), кожу (усиленное потоотделение).
Набор для определения концентрации натрия в сыворотке или плазме крови,
предлагаемый фирмой «Ольвекс», предназначен для исследования величины
данного показателя колориметрическим методом. Метод основан на реакции
образования окрашенных комплексов при взаимодействии этих ионов с
соответствующими реактивами. Содержащийся в образце натрий осаждается
уранилацетатом магния. Уранил-ионы, оставшиеся в растворе, образуют
окрашенный комплекс с тиогликолятом аммония. Концентрация натрия
пропорциональна разности между контрольной (без преципитации) и опытной
пробами.
Калий — основной катион внутриклеточной жидкости, его большая часть
находится внутри клетки (98 %). Содержание калия в клетке примерно в 25
раз больше, чем во внеклеточной жидкости. Это обусловлено рядом
факторов — его концентрацией во внеклеточной среде, наличием водородных
ионов в клетке и вне ее, метаболизмом клетки. Сывороточная концентрация
калия зависит от общего количества калия в организме, величины рН в
плазме, действия регуляторных механизмов. В противоположность натрию
уровень калия в клетке и во внеклеточной среде находится в обратной
зависимости. Его концентрация в плазме весьма приблизительно отражает
общее содержание элемента в организме и может колебаться в значительных
пределах от 3,5 до 5,0 мэкв/л сыворотки (СИ: 3,5–5,0 ммоль/л). Несмотря
на то что во внеклеточном пространстве находится незначительная часть
калия, содержание этого катиона в сыворотке крови является важной
физиологической константой, изменение которой плохо переносится
организмом.
Клинические признаки нарушения метаболизма калия обусловлены динамикой
внеклеточной концентрации ионов калия. Гипокалиемия, препятствуя
проведению нервных импульсов к мышцам, вызывает мышечную слабость,
гипотонию, аритмии сердца. Истощение внутриклеточных резервов калия
приводит к внеклеточному алкалозу. При длительном, постепенно
развивающемся истощении резервов калия возможно появление судорог и
тетанических сокращений мышц. Этот синдром сопровождается повышением
содержания бикарбонатов в плазме крови. Длительное истощение резервов
калия в организме приводит к поражениям клеток почечных канальцев, что
может осложнить течение заболевания. С резко выраженной гиперкалиемией
сопряжена остановка сердца. Уменьшение уровня калия в плазме
(сыворотке) крови отмечается при недостаточном поступлении этого
элемента в организм, усиленном выводе с мочой, что часто бывает при
нарушениях эндокринной системы (синдроме или болезни Иценко-Кушинга,
связанных с усилением продукции глюкокортикоидов;
гиперальдостеронизме, или болезни Конна), лечении препаратами коры
надпочечников, заболеваниях почек (из-за нарушения обратного всасывания
калия в кровь и вызванного этим повышенного выведения иона с мочой),
поражениях ЖКТ (часто повторяющейся, неукротимой рвоте, длительно
продолжающемся профузном поносе). Увеличение концентрации калия в
плазме до 5,6 ммоль /л сопровождается появлением ощущений «ползания
мурашек», «одеревенения конечностей», нарушением ритма сердца, а также
параличом дыхательных мышц (при концентрации катиона 12–13 ммоль/л).
Поскольку калий содержится внутри клеток, то повышение его в плазме
крови происходит при заболеваниях, формирование которых сопряжено с
распадом клеточных элементов. Так, гиперкалиемия наблюдается при
некрозе тканей, гемолизе эритроцитов, ожогах, опухолях, травмах,
голодании и т.д. Для контроля содержания калия предлагается набор
реактивов для определения электролита в сыворотке или плазме крови
нефелометрическим методом (без депротеинизации).
Принцип метода: в результате реакции между ионами калия и
тетрафенилбората возникает стабильная суспензия. Образующаяся в
результате реакции мутность суспензии пропорциональна концентрации
ионов калия.
Кальций — это внутриклеточный катион. Различают несколько фракций
кальция: ионизированный, неионизированный, но способный к диализу, и
недиализирующийся (недиффундирующий), связанный с белками кальций.
Кальций играет важную роль в процессе функционирования нервной и
мышечной систем (как антагонист К+), свертывания крови, образует
структурную основу костного скелета, влияет на проницаемость клеточных
мембран и т.д. В норме концентрация общего кальция в плазме крови
составляет 2,0–2,5 ммоль/л, ионизированного — 1,0–1,3 ммоль/л.
Содержание его в плазме крови определяется балансом процессов
всасывания, перераспределения между клеточным и неклеточным
пространствами организма, выведения. Основными гормонами, регулирующими
обмен кальция, считаются гормоны паращитовидных желез. При повышении их
секреции в кровь происходит более интенсивная мобилизация кальция из
костной ткани в плазму крови, усиление всасывания через стенки
кишечника и уменьшение выведения с мочой. Все эти факторы приводят
к увеличению уровня кальция в плазме крови, его отложению в тканях по
ходу нервных стволов (болезнь Реккингаузена). Вместе с тем усиление
секреции в кровь соматотропного гормона, гормонов коры надпочечников
(болезнь или синдром Иценко-Кушинга), щитовидной железы (тиреотоксикоз)
оказывает подобный, хотя и менее выраженный эффект. Поскольку кальций
является внутриклеточным катионом, то при распаде клеток тканей
(злокачественные опухоли, лейкозы, перитонит, гангрена и др.
заболеваниях) его уровень в крови постоянно возрастает. Повышение
содержания кальция в плазме крови выявляется при избыточном введении в
организм ребенка витамина Д, так как этот витамин способствует
всасыванию кальция в кровь и препятствует выведению его из организма.
Снижение концентрации кальция в плазме крови отмечается у больных,
страдающих заболеваниями почек (хроническая почечная недостаточностью,
нефритом), при ограничении секреции в кровь гормона паращитовидных
желез, уменьшении содержания альбумина
в плазме, поносе, дефиците витамина Д, рахите и спазмофилии. Для
определения концентрации кальция в сыворотке и плазме крови
унифицированным колориметрическим методом предлагается набор реагентов.
Принцип метода основан на способности кальция в щелочной среде
образовывать окрашенный комплекс с о-крезолфталеином. Интенсивность
образующейся окраски прямо пропорциональна концентрации кальция в пробе.
Магний по содержанию в организме занимает 4-е место среди катионов
организма и 2-е после калия среди внутриклеточных катионов. Количество
общего магния равняется 20–28 г. Около 1 % магния находится во
внеклеточной жидкости, приблизительно 60 % — в костях, 20% — в мышцах
(35–40 ммоль/кг обезжиренной ткани). Остальные 20% приходятся на другие
ткани организма, причем большая часть сосредоточена в клетках печени. В
плазме (сыворотке) крови концентрация магния составляет 0,75–1,25
ммоль/л. Из этого количества 55–60 % магния плазмы ионизировано, 15 %
связано с органическими и неорганическими кислотами. Биологически
активным является только ионизированный магний, концентрация которого в
плазме составляет 0,45–0,75ммоль/л. Магний выполняет следующие
физиологические функции: входит в состав костей, является антагонистом
кальция, влияет на проницаемость биологических мембран, активирует
фибринолиз, участвует в функционировании многих ферментов, связанных с
обменом АТФ, в качестве кофактора.
Повышение уровня магния в организме (гипермагниемия) имеет место при
почечной недостаточности и при передозировке растворов магния. При
уменьшении его концентрации (гипомагниемия) возникают симптомы, сходные
с гипокальциемией. Уровень магния в плазме крови снижается при
гиперпаратиреозе, гиповитаминозе Д (рахит, остеомаляция), синдроме
мальабсобции, голодании, кахексии, хроническом алкоголизме (особенно
при поражении печени), диабетическом кетоацидозе, наследственной
гипофосфатемии. Для определения концентрации магния в биологических
жидкостях колориметрическим методом (без депротеинизации) предлагается
набор реагентов. Магний образует окрашенный комплекс с ксилидиловым
синим, который измеряется фотометрически.
Содержание хлора в организме составляет около 100 г. В плазме
(сыворотке) крови его концентрация достигает 97–108 ммоль/л (96–106
мэкв/л). Хлор присутствует преимущественно в виде иона хлора. Его
физиологическая функция связана с участием в формировании
трансмембранного потенциала. Являясь основным анионом внеклеточной
жидкости, ион хлора активно участвует в обеспечение
электронейтральности. Механизмы регуляции хлора связаны с процессами,
стабилизирующими содержание натрия. Повышение уровня хлоридов в
сыворотке крови наблюдается при обезвоживании, почечной недостаточности
(когда потребление хлоридов превышает экскрецию), при введении большого
количества физиологического раствора больным с нарушением выделительной
функции почек, лечении стероидами, диареи, гиперфункции коры
надпочечников, несахарном диабете, первичном гиперпаратиреозе. Снижение
уровня хлоридов в сыворотке крови возникает при избыточном
потоотделении, рвоте, диареи, передозировке мочегонных средств,
хроническом
дыхательном ацидозе, связанном с потерей органических анионов, после
травмы головы, альдостеронизме, а также при водной интоксикации и
других состояниях, связанных с увеличением объема внеклеточной
жидкости. Для определения концентрации хлоридов в биологических
жидкостях колориметрическим методом (без депротеинизации) используется
набор реагентов. В присутствии ионов хлора в кислой среде
тиоцианат-ионы формируют окрашенный комплекс с железом. Интенсивность
окраски пропорциональна концентрации хлорид-ионов в пробе.
|
|
|
| Просмотров: 2918
|
|
