Водно-солевой обмен

В норме процессы поступления воды в организм и её выделения уравновешенны. У человека массой 70 кг, например, суточная потребность в воде (в условиях умеренного климата) составляет около 2,5 л, из которых 1,2 л поступает в виде питьевой воды, 1 л – с пищей, 0,3 л образуется в организме при окислении главным образом липидов, углеводов и белков. Выделяется вода с мочой, потом и калом, часть её теряется при испарении с поверхности кожи и через лёгкие.

Общее содержание воды в теле человека обычно составляет свыше 60 % от его массы. Потери воды, превышающие 0,5–1,5 % от массы тела, вызывают чувство жажды. Наряду с водой организмы нуждаются в поступлении неорганических веществ: ионов Na⁺ , K⁺ , Ca²⁺ , Mg²⁺ , Cl^– , SO₄ ^2– , PO₄ ^3– , HCO₂ ^– , и микроэлементов Fe, Zn, Co, Cu и др. Всосавшиеся в кишечнике и почечных канальцах ионы поступают в кровь или лимфу и переносятся ко всем клеткам. По солевому составу вне- и внутриклеточные жидкости различаются: в клетках преобладают ионы K⁺ , Mg²⁺ и фосфаты, вне клеток – ионы Na⁺ , Ca²⁺ и Cl^– . Это различие поддерживается деятельностью биологических мембран и связыванием ионов химическими компонентами клетки (например, фосфолипидами, белками). В организме имеются также солевые депо: например, в костной ткани содержится много Ca²⁺ , в печени депонируются микроэлементы.

Пресноводные животные получают соли с пищей, ряд ионов извлекают из окружающей среды специальными клетками, расположенными в жабрах (у рыб), в коже (у земноводных) и др. Избыток воды, поступающей через покровы и с пищей, они выделяют почками или их аналогами (у беспозвоночных).

Среди морских животных имеются организмы (например, моллюски), у которых осмотическая концентрация крови сходна с осмотической концентрацией морской воды, и животные, способные к осморегуляции (костистые рыбы, пресмыкающиеся и др.); суммарная концентрация солей в крови таких животных меньше, чем в морской воде. Они используют морскую воду, опресняют её, выделяя излишек хлорида натрия специальными солевыми железами или хлоридными клетками (в жабрах), соли магния и кальция выводятся при участии кишечника и почек. У акул, скатов и некоторых других морских животных концентрация осмотически активных веществ в крови и жидкостях тела более высокая, чем в морской воде, за счёт накопления в крови низкомолекулярных органических веществ, например мочевины; их организм получает воду главным образом через специальные участки наружных покровов по осмотическому градиенту.

Регуляция водно-солевого обмена у позвоночных происходит при участии нервной системы, гормонов и аутакоидов. Изменение осмоляльности крови в организме воспринимается осморецепторами, локализованными в мозге, некоторых органах и тканях. Информация от осморецепторов обрабатывается в центральной нервной системе и передаётся в заднюю долю гипофиза – нейрогипофиз. Повышение осмоляльности крови приводит к увеличению секреции нейрогипофизом антидиуретического гормона (у млекопитающих – вазопрессин; у птиц, рептилий, амфибий – вазотоцин), который увеличивает реабсорбцию воды и уменьшает её выделение с мочой. Снижение осмоляльности крови (при избытке воды в организме) приводит к понижению секреции этого гормона, что усиливает выделение воды почками.

У млекопитающих основной орган регуляции водного баланса – почки; при избытке воды они выводят гипотоническую мочу, при дефиците – осмотически концентрированную. Осмоляльность плазмы крови большинства млекопитающих составляет около 300 мосм/кг H₂ O (у человека около 287 мосм/кг H₂ O; концентрация в ней Na⁺ – 141, K⁺ – 4,5, Ca²⁺ – 2,5, Mg²⁺ – 0,8, Cl^– – 104 ммоль/л).

Постоянство объёма жидкостей тела обеспечивается системой волюморегуляции; волюморецепторы реагируют на изменение кровенаполнения крупных сосудов, полостей сердца и др. В результате рефлекторно возрастает секреция гормонов, стимулирующих выделение воды и солей натрия из организма. Важную роль в регуляции баланса воды играют гормоны вазопрессин и глюкокортикоиды, баланс натрия поддерживается альдостероном, атриопептидом и ангиотензином II, кальция – паратиреоидным гормоном, кальцитонином, активными формами холекальциферола (витамина D₃ ). Центральная нервная система координирует деятельность различных органов и систем, обеспечивая постоянство основных параметров водно-солевого обмена.

Концентрацию осмотически активных веществ в выделяемых жидкостях измеряют методом осмометрии (например, по криоскопической точке или изменению давления пара), концентрацию ионов – с помощью ионоселективных электродов, методами пламенной фотометрии и атомно-абсорбционной спектрофотометрии.