RUCH WODY I SOLI W USTROJU -
A A A

RUCH WODY I SOLI W USTROJU

Sprawa wydalania oraz krążenia wody i soli w ustroju wymaga bardziej dokładnego omówienia. Woda stanowi główny pod względem ilościowym składnik ustroju — ilość jej wynosi bowiem przeciętnie 60—70°/o wagi ciała (Best i Taylor). Składa się na to: 1) około 4,3% osocza, 2) 16% płynu międzytkankowego i 3) 50% płynu wewnątrzkomórkowego. Osocze razem z płynem międzytkankowym tworzą płyn pozakomórkowy. Wśród zasad­niczych zbiorników wody ustrojowej najbardziej ruchliwym i zmiennym jest osocze. Styka się ono bowiem poprzez ściany naczyń włosowatych z płynem międzytkankowym, za pośrednictwem którego odbywa się ciągły ruch wymienny ze środowiskiem wewnątrzkomórkowym, umożliwiają­cym stałe utrzymywanie składu chemicznego oraz równowagi kwasowo-zasadowej płynów w ustroju. Z drugiej zaś strony osocze przepływające przez nerki umożliwia wy­twarzanie moczu i uwalnianie ustroju od rozpuszczonych, zbędnych resztek komórkowej przemiany materii oraz wszelkich przypadkowych, a często szkodliwych ciał zewnątrzpochodnych. W toku tych złożonych procesów odbywa się ciągle swobodne przesu­wanie wody i elektrolitów między wymienionymi trzema zbiornikami, oddzielonymi od siebie śródbłonkiem naczyń włosowatych lub błonami komórek tkankowych. Białko osocza nie bierze udziału w tym ruchu, gdyż w warunkach fizjologicznych ściany włośniczek są dla niego nieprzepu­szczalne. Wskutek ciśnienia onkotycznego białko wiąże i zatrzymuje wodę w łożysku naczyniowym, podczas gdy ciśnienie hydrostatyczne krwi dąży do przesuwania jej poza światło naczyń włosowatych. Ciśnienie osmotycz­ne ze względu na izotonię płynów ustrojowych jest jednakowe po obydwu stronach ścianki naczyniowej. Najmniejsze nawet wahania tego ciśnienia powodują natychmiastowe wyrównawcze przesunięcia elektrolitów (głów­nie Na i wody). Tak się dzieje np. w obrębie pętli włosowatych, w miejscu przejścia ramienia tętniczego pętli w ramię żylne. W ramieniu tętniczym odbywa się przesączanie wody przeważnie poza naczynie do przestrzeni między tkankowej, a w żylnym — ponowne jej wchłanianie. Punkt rów­nowagi filtracyjnej (tj. punkt, w którym ciśnienie hydrostatyczne osocza równe jest ciśnieniu onkotycznemu) może przesuwać się bliżej lub dalej od żylnego ramienia pętli włosowatej. Wspomniane zjawisko zależy od tego, czy ciśnienie krwi we włośniczkach wzrasta, czy też obniża się w na­stępstwie gry naczyniowej tętniczek i naczyń przedwłosowatych (Smith). Zatem gdyby ciśnienie hydrostatyczne obniżyło się do O, to każda ilość wody zostałaby wchłonięta z płynu międzytkankowego do naczyń krwio­nośnych — i odwrotnie, spadek ciśnienia onkotycznego osocza musi spo­wodować przewagę ciśnienia hydrostatycznego i przedostawanie się wody z naczyń do przestrzeni między tkankowych. W rzeczywistości panują tu bardziej złożone stosunki. Ruchem wody (i elektrolitów) rządzą inne jeszcze mechanizmy, jak: np. zmiana przepuszczalności ścian włośni czek, stan krążenia, czynniki nerwowe, hormo­nalne, toksyczne wewnątrz- i zewnątrzpochodne. Wreszcie duży wpływ wywierają czynniki zależne od pracy nerek, a ściślej mówiąc — dystalnych odcinków kanalików, które czynnie wchłaniają wodę i sód. Od tych złożonych mechanizmów i udziału regulacyjnego wpływu przy­sadkowego hormonu antydiuretycznego ADH zależy skład i stężenie mo­czu. Niektórzy autorzy sądzą, że cewki zbiorcze biorą również w tym udział. Wymiana i ruch wody w obrębie wymienionych już 3 zbiorników odby­wa się szybko. Wprowadzona do ustroju woda znakowana izotopem radio­aktywnym wodoru przechodzi równomiernie do wszystkich tkanek i pły­nów po upływie niespełna 1 godziny. Natomiast ruch elektrolitów jest znacznie wolniejszy. Równomierne rozmieszczenie w tkankach i płynach ustrojowych wpro­wadzonego psu radioaktywnego potasu trwa około 9 godzin, a sodu — do 24 godzin. Z badań nad elektrolitami osocza wynika, że sód i potas znajdują się w nim w stanie nie związanym i przenikają swobodnie, przy czym w ko­mórkach gromadzi się więcej jonów potasu i magnezu, a w płynie poza-komórkowym — jonów sodu. I tak 1 litr płynu wewnątrzkomórkowego zawiera 115 mEq potasu i 35 mEq sodu, natomiast 1 litr płynu pozako-mórkowego — 4 mEq potasu, a 146 mEq sodu. Wapń osocza jest częściowo związany z białkiem i w tej postaci nie podlega dyfuzji, częściowo zaś istnieje w postaci zdolnych do dyfuzji soli kwasów organicznych, częścio­wo zaś — w postaci zjonizowanej. Wszystkie aniony zawarte w osoczu mogą swobodnie przenikać. W prawidłowych warunkach skład elektrolitów osocza jest dokładnie regulowany i utrzy­mywany w równowadze. Chociaż w nerkach może się odbywać wydalanie i wchłanianie poszczególnych składników rozpuszczalnych i wo­dy niezależnie od siebie, to jednak podlegają one wspólnemu prawu, dą­żącemu do zachowania trwałej równowagi osmotycznej i jonowej (kwaso-wo-zasadowej) osocza. Od pracy nerek zależy głównie regulacja ilości płynów w ustroju, zwłaszcza pozakomórkowych, a więc pośrednio — osocza. Najmniejsze zmiany w stężeniu elektrolitów i w ciśnieniu osmotycznym osocza powodują ze strony nerek niemal natychmiastowy odczyn wyrów­nawczy w postaci wydalania lub zatrzymania odpowiedniej ilości wody. Natomiast zmiany samej tylko ilości (objętości) osocza, lecz bez naruszenia równowagi osmo tycznej, ustrój znosi znacznie lepiej i odpowiada na nie powoli. Dlatego też wprowadzenie doustne lub dożylne wody destylowa­nej lub roztworu hipotonicznego bardzo szybko wywołuje u zwierzęcia i u człowieka obfitą diurezę. W ten sposób w bardzo krótkim czasie ustrój pozbywa się nadmiaru wody (tzw. diureza wodna). Natomiast na­wet znaczne ilości wprowadzonego roztworu fizjologicznego soli mogą być zatrzymywane w ustroju w ciągu szeregu godzin, a nawet dni. Dlatego istnieje niebezpieczeństwo wywołania ąbrzęku płuc w następstwie zbyt obfitego i nieopatrznego podawania płynów izotonicznych chorym z nie­wydolnością narządu krążenia (np. po ciężkiej operacji, a to ze względu na obciążenie lewej komory serca). Trudniejsze do wytłumaczenia są mechanizmy regulujące wydalanie z ustroju hipertonicznego roztworu soli, mocznika, glikozy itd. i powstawania tzw. diurezy osmoty-c z n e j. J Wszystkie kręgowce posiadają zdolność wytwarzania moczu hipo- i izo-tonicznego, jednak tylko ssaki, a w mniejszym stopniu ptaki, mogą wy­twarzać mocz bardziej stężony od odbiałczonego osocza. Mocz hipotoniczny powstaje wskutek wchłaniania zwrotnego ciał rozpuszczonych, a mocz hipertoniczny w następstwie wchłaniania zwrotnego wody. Oba rodzaje moczu powstają w obrębie kanalików kosztem energii metabolizmu komó­rek kanalikowych. Jeżeli ilość bezwzględna wody dostarczona w jednostce czasu do kanalików z przesączem kłębkowym nie przekracza maksymalnej zdolności wchłaniania zwrotnego wody komórek kanalikowych (Tm wody, p. niżej), to wchłanianie zwrotne wody jest ograniczone do pewnego stop­nia wzrastającym ciśnieniem osmotycznym pozostającego w świetle kana­lików moczu, które zależy głównie od zawartego w nim mocznika. W ten sposób nie ulega wessaniu zwrotnemu cała ilość wody i wydzielanie moczu utrzymuje się. Wchłanianie zwrotne znacznej ilości przesączonej w kłę-buszkach wody i powstająca przy tym oliguria, przy znacznym stężeniu moczu — pozwala utrzymać zasoby wody w ustroju, zwłaszcza w warun­kach jej niedoboru (nadmierne wypacanie, wymioty, brak wody w poży­wieniu — Smith). Jest to więc fizjologiczna oliguria przy dużym stężeniu moczu (w warunkach braku wody w ustroju). Natomiast określenie d i u-reza osmotyczna oznacza wydzielanie dużej ilości moczu w wyniku zwiększonego poziomu rozpuszczonych ciał w osoczu (zwłaszcza chlorku sodu, glikozy i mocznika), np. po wprowadzeniu ich stężonych roztworów dożylnie. Jednocześnie następuje rozcieńczenie wydalonego moczu do stę­żenia osmotycznego zbliżonego do odbiałczonego osocza. Bezwzględna ilość wydalanych wtedy ciał wybitnie wzrasta — w przeciwieństwie do wspo­mnianej wyżej oligurii ze stężonym moczem, kiedy ilość ta wyraźnie ma­leje. Równocześnie poziom omawianych ciał w osoczu (podczas diurezy osmotycznej) obniża się, a w okresie skąpomoczu, pomimo dużego zagę­szczenia ich w moczu, podnosi się. Mechanizmy fizjologiczne kierujące diurezą osmotyczna nie są jeszcze dokładnie poznane. Ze względu na te mechanizmy Peters odróżnia wśród rozpuszczalnych ciał 2 rodzaje: takie które podobnie jak mocznik, swo­bodnie przenikają przez błonę komórkową i których nagromadzenie w ustroju powoduje jednakowy wzrost ciśnienia osmotycznego płynów poza- i wewnątrzkomórkowych, oraz takich, które podobnie jak chlorek sodu lub glikoza z trudem przenikają do wnętrza komórek. Nagroma­dzenie w płynach ustrojowych tych ostatnich ciał w większym stężeniu powoduje wzrost różnicy ciśnienia osmotycznego między płynem we­wnątrz- i pozakomórkowym, ponadto zaś prowadzi do ucieczki wody z ko­mórek oraz do ich odwodnienia. Otóż wprowadzenie do ustroju większych ilości mocznika powoduje diurezę osmotyczna bez zwiększonego wydala­nia chlorku sodu, a nawet może spowodować jego zatrzymanie. Natomiast nadmierne stężenie glikozy (np. w cukrzycy) w osoczu po­woduje nie tylko znaczną diurezę osmotyczna, ale i wzmożoną utratę elektrolitów, przede wszystkim chlorku sodu i potasu, nawet jeszcze przed wystąpieniem kwasicy cukrzycowej. Bodźcem prowadzącym do zwięk­szonego wydalania soli (lub do zahamowania jej wchłaniania zwrotnego w kanalikach, zapewne przez zmniejszone działanie hormonu ADH) jest w tych wypadkach, zdaniem Petersa, nie tylko wzrost ciśnienia osmotycz­nego osocza, jak w diurezie mocznikowej, lecz także odwodnienie komórek wskutek przesunięcia wody do płynów pozakomórkowych. Woda ulega w ustroju znacznie łatwiej przesunięciom, aniżeli elektro­lity, których wydalanie i ruch w ustroju są bardziej złożone i trudne do zbadania. Wchodzi tu bowiem w grę szereg okoliczności dodatkowych wy­nikających z konieczności zachowywania nie tylko równowagi osmotycz­nej, ale i ładunków elektrycznych płynów ustrojowych. Jak wiadomo, w osoczu suma dodatnich ładunków elektrycznych — ka­tionów równa się sumie ładunków ujemnych — anionów. Podobnie też zachowana jest równowaga wartości osmotycznych kationów i anionów (tab. 1). Dlatego też ruch elektrolitów w ustroju — anionów i kationów odbywa się równocześnie, parami. Utrata jednego elektrolitu o pewnym ładunku pociąga za sobą wyrównawcze przesunięcie innego elektrolitu o przeciw­nym ładunku. I tak utrata chloru wskutek obfitych wymiotów prowadzi do zatrzymania kwasu węglowego w osoczu, a wzmożona zawartość kwa­sów organicznych w cukrzycy wypiera kwas węglowy z jego połączeń itd. (p. niżej: równowaga kwasowo-zasadowa). Rodzaj anionu zdaje się nie odgrywać tu większej roli. Poszczególne aniony mogą z łatwością zastępować się wzajemnie. Natomiast trudniejsza jest sprawa w stosunku do kationów. Wobec ogromnej przewagi zawarto­ści jonu sodowego (142 mEq wobec 13 mEq wszystkich pozostałych katio­nów razem — p. tab. 1) ustrój dąży do utrzymywania stałego poziomu jonu Na+, który stanowi ważną zasadę stałą płynów ustrojowych i tylko w znikomym stopniu może być zastąpiony przez pozostałe kationy — po­tas, magnez i wapń. Natomiast jon chlorowy wydaje się odgrywać małą rolę, gdyż z łatwością może być zastąpiony przez inne aniony. W niektó­rych doświadczeniach na kotach przez wprowadzenie siarczanu sodu udało się obniżyć zawartość Cl- osocza do 7 mEq/l litr, podnosząc jednocześnie zawartość siarczanów do 100 mEq/l litr; Hiatt, wprowadzając azotan sodu, obniżał poziom chloru osocza do 32,7 mEq/l litr. Z drugiej strony, na podstawie badań nad mechanizmami powstawania obrzęków wiadomo od dawna, że nie tylko chlorek sodu, ale i wszelkie inne sole sodowe, niezależnie od rodzaju towarzyszącego artionu, mogą zatrzymywać wodę w ustroju i wywoływać obrzęki. Natomiast sole anionu chlorowego w połączeniu z innymi kationami (np. K+, Mg+, Ca+) nie tylko nie wpływają na zatrzymanie wody, ale sprzyjają uruchamianiu jej i zwiększaniu diurezy. Z tych doświadczeń i spostrzeżeń wynika, że fizjologicznie czynny jest jon sodowy Na+ i że ruchy tego kationu uważać należy za zjawisko pier­wotne, natomiast ruch wody i anionu chlorowego Cl- za wtórne, sprzę­żone z nim bierne zjawisko w mechanizmie regulowania i utrzymywania równowagi osmotycznej ustroju. W pewnych przypadkach można było nawet stwierdzić, że wydalanie sodu i chloru z ustroju w ciągu pewnego czasu przebiega w zupełnie różnych stosunkach ilościowych (Smith). To samo może dotyczyć wody i sodu. Obserwacje nad niektórymi postaciami moczówki prostej (postać hiperchloremiczna Veila) nasuwają wniosek, że wchłanianie zwrotne wody w kanalikach nerkowych może być regulo­wane niezależnie od wchłaniania soli i w tych wypadkach może ulegać wybiórczemu zaburzeniu. Na tej podstawie wypowiedzieliśmy kiedyś przypuszczenie możliwości istnienia dwóch odrębnych hormonów, z któ­rych jeden kieruje diurezą wodną, a drugi — wydalaniem soli (p. Fejgin: Przypadek moczówki prostej), co znalazło potwierdzenie przez wykrycie hormonu ADH z jednej — i aldosteronu z drugiej strony. Reasumując należy stwierdzić, że w procesie wytwarzania moczu osta­tecznego zasadniczą rolę odgrywa wchłanianie zwrotne wo­dy i soli w cewkach nerkowych. W proksymalnej części ka­nalików wchłania się około 80—85% przesączonej w kłębkach wody wraz z odpowiednią ilością soli (w roztworze fizjologicznym). Jest to „wchła­nianie obowiązujące" (obligatory reabsorption) bierne, odbywające się w warunkach nieznacznych tylko różnic ciśnienia osmotycznego, zgodnie z fizycznymi prawami dyfuzji. W wyniku tego procesu zredukowana do Vs objętości ilość moczu izotonicznego przechodzi z cienkiego ramienia pętli Henlego do dystalnego odcinka cewek nerkowych, w którym wytwa­rza się mocz ostateczny wskutek dalszego czynnego „warunkowego" wchłaniania wody i soli przy znacznej różnicy ciśnienia osmotycznego. Zresztą Smith twierdzi, że mamy jeszcze bardzo mało wiadomości co do praw rządzących wchłanianiem wody i elektrolitów w tej części kanalików nerkowych i nasze pojęcia w tym względzie są oparte w znacznej mierze na czysto teoretycznych, spekulatywnych wywodach. Ten czynny proces wytwarzania moczu podlega wpływom hormonów kory nadnerczy, przysadki i in. i zależy od stanu oraz sprawności czynno­ściowej komórek kanalików dystalnych. Tutaj jon sodowy może ulec nie­mal całkowitemu wessaniu zwrotnemu i zatrzymaniu w ustroju, jeżeli okoliczności tego wymagają, np. przy braku dowozu lub nadmiernej utra­cie tego jonu. W moczu ostatecznym można wtedy nie stwierdzić obec­ności chlorku sodu. Zgodnie z interesującą hipotezą Smitha, dotyczącą czynnego udziału obwodowych (dystalnych) odcinków kanalików w wydalaniu z moczem sodu, zakres jego wchła­niania zwrotnego z przesączu kłębkowego w obrębie tych odcinków, odbywaiącego się (w przeciwieństwie do odcinków proksymalnych) w roztworze nieizotonicznym, zależy od czynników odruchowych związanych z bezwzględną ilością (całkowitym ładunkiem) tego jonu dostarczoną w jednostce czasu kanalikom i od optymalnej zdol­ności komórek kanalikowych do wydalania sodu. Jeżeli więc ładunek ten przekracza pewne optimum, wchłanianie zwrotne zmniejsza się — i nadmiar sodu zostaje wy­dalony. Jeżeli natomiast wskutek gwałtownego spadku wielkości filtracji, np. po krwotoku, we wstrząsie, po znacznej utracie chlorku sodu, w następstwie wymiotów, biegunek — ilość sodu dostarczanego kanalikom w jednostce czasu w przesączu kłęb-kowym jest mniejsza od maksymalnej zdolności wydzielniczej kanalików dla sodu — wchłanianie zwrotne wzrasta. Następuje gwałtowne zmniejszenie ilości wydalanego w moczu sodu. Zatrzymanie w ustroju sodu, a równocześnie z nim i wody, powoduje spadek diurezy. Podobny mechanizm tłumaczy między innymi zatrzymanie sodu i wody w niedomodze krążenia. Ponieważ wielkość sączenia w kłębkach zmniejsza się, maleje ładunek sodu dostarczanego kanalikom, następuje gwałtowne wzmożenie wchłaniania oraz zatrzymanie sodu (i wody), co prowadzi do obrzęków. Zatrzymanie wody i sodu jest o wiele większe, niżby to odpowiadało ilościowemu zmniejszeniu rzutu minutowego serca i zmniejszeniu przesączania w kłębkach. Również i wysiłek fizyczny — nawet u zdrowych osobników — powodować może zmniejszone wydalanie sodu i wody, nie pozostające w żadnym stosunku ilościowym do zmian hemodyna­micznych (Kattus). Jeszcze wybitniejsze zmiany pod tym względem występują u osób z niewydolnością krążenia, u których wzrost rzutu minutowego serca podczas wy­siłku fizycznego nie nadąża za wzrostem zapotrzebowania tlenowego ustroju (Fejgin, Rużyllo). Na tej zasadzie oparta jest właśnie próba wodno-sercowa Fejgina, pozwa­lająca ilościowo określić wielkość rezerwy sercowo-naczyniowej u osobników zdro­wych i chorych. Ciśnienie osmotyczne moczu izotonicznego napływającego z cienkiego ramienia pętli Heni ego do dystalnej części cewki zależy w 10% od mocz­nika, a w 90% od innych rozpuszczonych soli, głównie od chlorku sodu. Dlatego też brak chlorku sodu prowadzić może do wytwarzania hipoto-nicznego moczu ostatecznego, zwłaszcza jeżeli jednocześnie na skutek odruchowego zahamowania wydzielania antydiuretycznego hormonu przy­sadki (ADH) następuje zmniejszenie wchłaniania wody. Przeciwnie zaś, obecność hormonu ADH, warunkującego zwrotne wchłanianie wody w dy-stalnych częściach kanalików nerkowych, sprzyja powstawaniu moczu hipertonicznego. Wszelkie więc wahania w wydalaniu sodu i wody w moczu zależą od zmian w ilości przesączu kłębkowego i od zmian wchłaniania zwrotnego w dystalnych odcinkach kanalików nerkowych, podlegających bezpośred­nim wpływom hormonalnym. Mechanizmy te regulują gospodarkę wody i soli, a przez to i ilość płynów pozakomórkowych w ustroju. Według Tremolieresa i Derache'a równowaga osmotyczna krwi utrzymywana zo­staje dzięki współdziałaniu ze sobą co najmniej 3 zasadniczych mechanizmów fizjo­logicznych ustroju: zdolności wytwarzania anionu CO3H—, dzięki czemu możliwe jest związanie i zatrzymanie w ustroju jonu Na+, jeżeli następuje wzmożona utrata jonu Cl—; wytwarzanie anionu CO3H regulowane jest ściśle w zależności od najmniej­szych wahań pH krwi; zdolności utrzymywania stałego stosunku między cał­kowitą zawartością wody w ustroju a całkowitym stężeniem elektrolitów, czyli zdolności utrzymywania izotonii płynów ustrojowych za po­średnictwem mechanizmów regulujących wydzielanie hormonu ADH, który powo­duje, zależnie od sytuacji, mniejsze lub większe wchłanianie zwrotne wody w kana­likach; równowaga elektryczna płynów ustrojowych warunkuje utrzymywanie stę­żenia anionów i kationów na jednakowym poziomie; zdolności regulowania objętości płynów pozakomór­kowych; działające tu mechanizmy, dzięki którym wielkość filtracji kłębkowej zmienia się w zależności od ogólnej ilości płynów pozakomórkowych, nie są jeszcze do­kładnie poznane. Mówi o nich między innymi Borst tłumacząc powstawanie obrzęków w stanach niewydolności krążenia w następujący sposób: „należy przyjąć, że jakiś bodziec za­czyna działać z chwilą, kiedy dopływ krwi do pewnych narządów staje się niewy­starczający. Bodziec ten zostaje przejęty przez jakiś narząd odbiorczy (receptor) i przekazany następnie drogą nerwową bezpośrednio lub za pośrednictwem jakiegoś hormonu lub zespołu hormonów nerkom". We wszystkich wyżej wymienionych me­chanizmach bardzo dużą rolę odgrywają hormony kory nadnerczy — dezoksykorty-kosteron, a zwłaszcza odkryta ostatnio elektrokortyna (lub aldosteron — p. niżej) — które sprzyjają wydalaniu w moczu potasu, a zatrzymują jon sodowy. Od dawna już stwierdzono, że w warunkach fizjologicznych istnieją regularne wahania diurezy wytwarzające określony rytm dobowy. W cią­gu dnia ustrój ludzki wydala znacznie więcej wody i niektórych rozpusz­czonych składników (sodu, potasu, chloru) aniżeli w ciągu nocy. W odnie­sieniu do siarczanów, fosforanów, amoniaku i substancji kwaśnych różnice ilościowe są niewielkie — chociaż zawsze ich wydalanie dzienne jest większe. Ilości wydalanych jonów wapnia i magnezu są mniej więcej jednakowe podczas dnia i w nocy, natomiast ilość ciał azotowych jest w ciągu nocy raczej nieco mniejsza. Zazwyczaj maksymalne wydalanie wody i elektrolitów z moczem przypada na godziny od 6 do 12 i nieznacz­nie zmniejsza się w godzinach nocnych, osiągając najniższe wartości około północy. Jeżeli osobnik sypia podczas dnia, a pracuje nocą, to rytm wyda­lania moczu również ulega odwróceniu. Wydaje się, że na fizjologiczne wahania diurezy dobowej mają wpływ czynniki natury nerwowej i hor­monalnej, związane ze stanem snu i czuwania. Mechanizmy wynikające z wysiłków fizycznych wykonywanych w ciągu dnia odgrywają u zdro­wych ludzi mniejszą rolę pod tym względem.