Woda w płynach ustrojowych występuje w postaci:

• Niezdysocjowanych cząsteczek H₂O (główna część)

• Jonów H⁺ (stężenie wynosi 30-50nmol/L), występujących w roztworze wodnym w stanie wolnym lub w większości przyłączone do cząsteczek wody tworząc jony hydroniowe H₃O⁺ (ograniczają ruchliwość jonów H⁺ w płynach ustrojowych oraz ich penetrację do komórek)

• Jonów hydroksylowych OH^-

Iloczyn jonowy wody- iloczyn stężeń molarnych jonów H⁺ i OH^-, jest to wielkość stała zależna od temperatury, przy 23^OC wynosi 10^-14. Prawidłowe pH krwi tętniczej wynosi 7,40, a żylnej 7,35 (z powodu obecności dużej ilości CO₂), przy czym życie jest możliwe w granicach 6,8-7,8.

BUFORY- układy obecne we krwi i płynach ustrojowych zapobiegające zmianom pH podczas zwiększonego wytwarzania substancji zakwaszających lub alkalizujących jego środowisko. Wyróżniamy:

• Bufory chemiczne- natychmiast reagują z jonami H⁺ przejściowo zapobiegając zmianom pH. Stanowią mieszaninę słabego kwasu i sprzężonej z nim soli z mocna zasadą lub słabej zasady i sprzężonej z nią soli z mocnym kwasem, do najważniejszych zaliczamy bufor: wodorowęglanowy, fosforanowy, białczanowy, hemoglobinowy.

• Bufory fizjologiczne- płuca (wydalają lotne kwasy) oraz nerki (substancje nielotne) przywracając ostatecznie równowagę kwasowo-zasadową do stanu prawidłowego

Zgodnie z koncepcją Bronsteda-Lowry'ego kwas jest dawcą, a zasada akceptorem protonów. Dany układ buforowy jest najbardziej aktywny, gdy pH, w którym on działa, jest bliskie jego pK (współczynnikowi dysocjacji, np. dla buforu wodorowęglanowego wynosi 6,1 i wtedy każdy ze składników buforu stanowi około 50%).

Obniżenie pH krwi tętniczej poniżej wartości 7,40 nosi nazwę kwasicy (acydozy) natomiast wzrost powyżej 7,40 alkalozy (zasadowicy). Wyróżniamy kwasicę (a także zasadowicę):

• Niewyrównaną- gdy występuje odchylenie pH od stanu prawidłowego

• Wyrównaną- gdy pH utrzymywane jest na prawidłowym poziomie

Kwasica prowadzi do obniżenia aktywności układu nerwowego, zaburzenia orientacji, świadomości a w rezultacie śpiączki i śmierci (oddychanie Kussmaula- wzmożona wentylacja płuc towarzysząca śpiączce). Leczenie: podanie wodorowęglanów (niebezpieczne) lub mleczanu sodu (metabolizowany do wodorowęglanu).

Alkaloza wzmaga pobudliwość układu nerwowego prowadząc do spontanicznych wyładowań nerwów ruchowych i skurczów tężyczkowych (skurcz m. oddechowych i krtani może prowadzić do uduszenia). Leczenie: podawanie chlorku amonu ulegającemu przekształceniu do mocznika (+ uwolniony HCl)

Kwasica gazowa- może być wynikiem hipowentylacji płuc (wstrzymywanie powietrza) i upośledzenia usuwania CO₂ z płuc. Powoduje wzrost P _CO2 w wyniku czego obniżeniu ulega stosunek HCO₃^-/ P _CO2 i następuje spadek pH. Może on być wyrównany przez nerki, które wydzielają wtedy bardziej kwaśny mocz, wchłaniając jednocześnie HCO₃^- mimo utrzymania wyższego P _{CO2 ,} stosunek HCO₃^-/ P _CO2 wraca do normy (wyrównanie pH).

Alkaloza gazowa- występuje podczas hiperwentylacji płuc (np. histeria), przebywaniu na znacznych wysokościach n.p.m. lub zatruciem salicylanami u dzieci. W wyniku nadmiernego usuwania CO₂ następuje spadek P _CO2 co prowadzi do chwilowego wzrostu pH, przy jednoczesnym zmniejszeniu stężenia HCO₃^- w osoczu. Kompensacja nerkowo polega na zwiększonym wydalaniu HCO₃^-.

Kwasica metaboliczna- może towarzyszyć ciężkiej pracy fizycznej (kwas mlekowy), nieleczonej cukrzycy i ciężkiej niewydolności nerek. Polega na gromadzeniu się nielotnych kwasów we krwi, wybitnym spadku rezerw alkalicznych (czyli zawartości HCO₃^- w osoczu) oraz spadku pH. Kompensacja oddechowa polegająca na zwiększonej wentylacji w skutek pobudzenia ośrodka oddechowego przez zwiększona ilość CO₂ prowadzi do jego usuwania (następuje spadek P _CO2) przy czym nigdy nie jest pełna i to nerki ostatecznie przywracają równowagę kwasowo-zasadową.

Alkaloza metaboliczna- jest wynikiem znacznej utraty kwaśnego soku żołądkowego (długotrwałe wymioty), stosowania leków alkalizujących oraz długotrwałej diety jarskiej. Polega na nagromadzeniu się we krwi nadmiaru zasad, prowadząc do wzrostu HCO₃^- w osoczu i podniesienia pH. Kompensacja oddechowa polega na zwolnieniu oddechów i następowym wzroście P _CO2, przy czym w ostatecznym wyrównaniu biorą udział nerki.

Prawidłowe stężenie HCO₃^- w osoczu wynosi 26mmol/L. Na jego zwrotna resorpcję w kanalikach nerkowych wpływają:

• Zmiany P_CO2 we krwi tętniczej, wzrost wzmaga wchłanianie zwrotne

• Zmiany zawartości K⁺ w osoczu, wzrost (powyżej 4mmol/L) hamuje zwrotne wchłanianie

• Hormony korowo-nadnerczowe, głównie aldosteron zwiększający resorpcję zwrotną

„Oszczędzanie” zasad jest mechanizmem nerkowym spowodowanym ogólna tendencją do gromadzenia się w ustroju kwaśnych substancji polegającym na zaoszczędzaniu Na, odbywa się przez:

1. Zakwaszanie moczu- polega na zamianie obojętnych soli lub zbuforowanych soli odpowiednio do kwaśnych soli lub nawet do wolnych kwasów, np.

Na₂HPO₄ + H⁺ NaH₂PO₄ (wydalany) + Na⁺ (resorbowany)

2. Syntezę amoniaku- w wyniku enzymatycznej dezaminacji glutaminy (enzym: glutaminaza). Utworzony NH₃ jest lipofilny i łatwo dyfunduje do światła kanalika, gdzie w obecności H⁺ ulega zamianie na NH₄⁺, służąc do neutralizacji kwasów:

Na₂SO₄ + 2H⁺ (NH₄)₂SO₄ (wydalany) + 2Na⁺ (resorbowany)

Izojonia- stałość składu jonowego Izohydria- stałość stężenia jonów H^+ Izoosmia- stałość ciśnienia osmotycznego

Funkcje wody:

• Tworzy środowisko wewnątrzkomórkowe, w którym zachodzą reakcje chemiczne

• Umożliwia transport składników organicznych i nieorganicznych oraz ich wymianę z komórkami

• Jest głównym objętościowo składnikiem organizmu utrzymującym względnie stałą objętość

TBW- woda całkowita organizmu, wynosi średnio 60% masy ciała, przy czym zależy od:

• Zawartości tkanki tłuszczowej- tkanka ta zawiera zaledwie 10% wody stąd u ludzi otyłych TBW może wynosić 45%. W celu zmniejszenia różnic w zawartości wody określa się „beztłuszczową masę ciała”, obejmującą wszystkie tkanki z wyjątkiem tłuszczowej posiada ona względnie stały skład wynosząc około 72%

• Płci- u kobiet zawartość wody jest niższa, głównie z powodu większej zawartości tkanki tłuszczowej

• Wieku- ilość wody zmniejsza się wraz z wiekiem (noworodek 76%-powyżej 60r. 52-46%)

Woda w organizmie jest rozmieszczona w 2 przestrzeniach:

1. Przestrzeń wewnątrzkomórkowa (ICF)- stanowi 55-60% całkowitej objętości płynów (czyli 35-45% masy ciała), jest oddzielona od pozostałych przestrzeni błoną podstawną

2. Przestrzeń zewnątrzkomórkowa (ECF)- zawiera 45% objętości płynów będąc zbiorem przestrzeni:

• Wewnątrznaczyniowej- osocze krwi (7,5%) oraz płyn uwięziony w tkance łącznej zbitej chrzęstnej (7,5%) oraz kościach (7,5%)

• Zewnątrznaczyniowej- obejmuje płyn śródmiąższowy (tkankowy, 17%) oraz limfę (3%), tworzy bezpośrednie otoczenie komórek i jest środowiskiem pośredniczącym w wymianie materiałowej między komórką a otoczeniem

• transkomórkowej (transcelularnej, 2,5%)- głównym jej komponentem są płyny zawarte w przewodzie pokarmowym, układzie moczowo-płciowym i oddechowym, płynie mózgowo-rdzeniowym, płynie maziowym torebek stawowych, gałce ocznej i płynach surowiczych jamy otrzewnej i opłucnej

W zależności od wymiany poprzez ściany kapilarów wyróżniamy:

• przestrzeń „szybkiej dyfuzji”- którą tworzy osocze i płyn śródmiąższowy stanowiące obszary pozostające w kontakcie i szybkiej wymianie z osoczem krwi

• przestrzeń „powolnej dyfuzji”- płyn zewnątrzkomórkowy w tkance łącznej, chrzęstnej oraz kostnej

Skład płynów ustrojowych:

1. białka i inne substancje organiczne stanowią około 90% składników stałych płynu śródmiąższowego i 97% płynu wewnątrzkomórkowego. Ciśnienie onkotyczne osocza (28mmHg) jest wyższe od ciśnienia płynu śródmiąższowego (4,5mmHg), dzięki czemu objętość osocza utrzymuje się na stałym poziomie w łożysku naczyniowym

2. elektrolity:

• Na⁺ w płynie zewnątrzkomórkowym zawartość wynosi 142mmol/L:

• W postaci wymienialnej- obejmuje sód przestrzeni śródmiąższowej i wewnątrzkomórkowej

• We frakcji niewymienialnej stanowiącej 40-45% całkowitej jego zawartości, jest wbudowana w strukturę hydroksyapatytów kości, w ramach niedoboru oraz kwasicy może Na być stąd pobierany

• K⁺ w płynie wewnątrzkomórkowym występuje w stężeniu 145mmol/L, frakcja wymienialna stanowi 85%

• Ca²⁺ w 99% znajduje się w kościach, a reszta w płynie wewnątrz- i zewnątrzkomórkowym, tylko postać zjonizowana (stanowiąca 45% Ca krążącego w osoczu) jest aktywna biologicznie i maleje przy wzroście pH

Ciśnienie osmotyczne lub onkotyczne (gdy składnikiem są niedyfundujące koloidy, np. białka) jest ciśnieniem, które równoważy osmotyczny ruch wody. Roztwory izoosmolarne mają jednakową osmolarność, a hipo- lub hiperosmolarne niższą lub wyższą. Niemal we wszystkich przestrzeniach wodnych ciśnienie osmotyczne jest stałe, równe 300mOsm/L (wyjątek osocze- wyższe z powodu obecności białek). Osmolarność to ciśnienie osmotyczne wyrażone w liczbie miliosmoli w 1L natomiast osmolalność w 1kg wody.

Woda dostaje się do organizmu z przewodu pokarmowego:

• 1200ml na dzień stanowi składnik płynny

• 1000ml w pokarmach (owoce, jarzyny zawierają 90% wody, a pokarmy stałe 60-85%)

Składniki pokarmowe ulegają metabolizmowi wyzwalając 300 ml wody na dobę (woda wytwarzana endogennie).

Do przewodu dostaje się również woda uwalniana z wydzielinami: śliną (1500ml), sokiem żołądkowym (2000-2500ml), sokiem trzustkowym (1500-2000ml), żółcią (500ml) i sokiem jelitowym (1500ml). Z całej ilość płynu (8-10L) przepływającej przez jelita:

• 85% ulega wchłonięciu w jelicie cienkim

• 14% podlega resorpcji w jelicie grubym

• 1% czyli około 100ml jest uwalniane z kałem (przy diecie jarzynowej 80% masy stolca zajmuje woda natomiast przy wysokobiałkowej stanowi zaledwie 65% jego masy). Na stopień uwodnienia kału nie ma wpływu ilość pobieranego płynu (nadmiar usuwany przez nerki)

Woda wydalana jest z organizmu przez:

1. Nerki

2. Płuca- poprzez odparowanie z powierzchni błony śluzowej

3. Skórę- woda dyfunduje na powierzchnię ulegając parowaniu lub jest uwalniana jako pot przez gruczoły potowe (w warunkach spoczynku 50ml). Pocenie jest procesem aktywnym z ośrodkami regulującymi w przednio-bocznej części podwzgórza, powodującymi wzrostem aktywności przy podwyższeniu ciepłoty krwi.

Parowanie/przeziew niewidoczny- utrata wody przez parowanie z błony śluzowej dróg oddechowych (600ml wody) i skóry (300ml).

Podawanie dożylne 40% roztworu glukozy jest stosowane w przypadku leczenia obrzęku komórek zwłaszcza mózgowych (np. po operacji). W pierwszym okresie dochodzi do odwodnienia, jednak glukoza jest w ciągu 2-3h metabolizowana, stąd wprowadzony płyn ponownie powraca do przestrzeni wewnątrzkomórkowej. Objawy obrzęku mózgu są głównie spowodowane zatruciem wodnym i mogą mieć postać drgawek, utraty przytomności i śpiączki.

ODWODNIENIE HIPEROSMOTYCZNE- jest spowodowane niedostateczną podażą wody (w skutek np. upośledzenia odruchu pragnienia) lub wynikiem jej nadmiernej utraty w stosunku do elektrolitów (schorzenia nerki, obfite poty, zatrucie solne- zbyt duża ilość soli w pokarmach). Zachodzi:

1. Skurcz izoosmotyczny przestrzeni zewnątrzkomórkowej- w wyniku obligatoryjnej utraty wody zwiększa się osmolarność płynu zewnątrzkomórkowego, co z kolei uruchamia wydalanie soli przez nerki i pozwala na początkowe utrzymanie względnej izoosmolarności płynu, przy zmniejszeniu jego objętości

2. Reakcja odwodnieniowa komórek- reakcja na stopniowe zatrzymywanie soli (wydalanie nie nadąża) w zmniejszonej objętości, powoduje wzrost pragnienia i wydzielanie aldosteronu

3. Skurcz przestrzeni wewnątrzkomórkowej- jest wynikiem mniejszego wydalanie sodu i zatrzymanie moczu (dalszy wzrost osmolarności) co pogłębia odwodnienie komórek

ODWODNIENIE HIPOOSMOTYCZNE (wtórne)- polega na nadmiernej utracie soli w stosunku do wody, najczęstszą przyczyną są obfite poty, biegunki, utrata soków trawiennych i niedomoga kory nadnerczy.

1. Skurcz izoosmotyczny przestrzeni zewnątrzkomórkowej- woda zawarta w płynie zewnątrzkomórkowym, w skutek zmniejszonego ciśnienia osmotycznego ulega przemieszczeniu do przestrzeni wewnątrzkomórkowej lub jest wydalana z moczem, dzięki czemu w początkowym okresie zostaje zachowana osmolarność

2. Skurcz hipoosmotyczny płynu zewnątrzkomórkowego- zmniejszenie osmolarności

Hiponatriemia- zmniejszone stężenie sodu w osoczu

Spadek objętości krwi jest rezultatem odwodnienia hipoosmotycznego które może powodować spadek ciśnienia krwi, wstrząs, niedokrwienie nerek (powodujące ich ostrą niewydolność)

ODWODNIENIE IZOOSMOTYCZNE- polega na utracie wody i elektrolitów w tych samych proporcjach. Ubytek wody z przestrzeni zewnątrzkomórkowej (tylko) występuje po krwotokach i rozległych oparzeniach. Woda przenika do komórek dla wyrównania ciśnienia osmotycznego w mechanizmie skurczu hiperosmotycznego płynu zewnątrzkomórkowego, w rezultacie następuje spadek objętości krwi.

IZOWOLEMIA

Utrzymanie objętość krwi na stałym poziomie (5L) opiera się na zasadzie ujemnego sprzężenia zwrotnego: wzrost objętości zwiększony wyrzut sercowy i ciśnienie krwi zwiększone wydalanie wody (diureza ciśnieniowa) i elektrolitów (natriureza ciśnieniowa) przywrócenie prawidłowej objętości.

Znaczenie w początkowym przystosowaniu do zmian objętości po autoregulacji nerkowej przypisuje się odruchom z:

• Receptorów objętościowych, zwłaszcza w prawym i lewym przedsionku: pobudzane przez wzrost objętości krwi

• Baroreceptorów aortalnych i zatokalnych: pobudzane przez wzrost ciśnienia krwi (będące skutkiem wzrostu objętości)

Pobudzenie powoduje:

• Odruchowe zahamowanie układu współczulnego nerek: rozszerzenie tętnic, zwiększony przepływ, zmniejszone wchłanianie zwrotne, wzrost objętości wydalanego moczu

• Odruchowe (z receptorów objętościowych i naczyniowych) zahamowanie wydzielania ADH

• Wzrost wydzielania ANP przez rozciągnięcie przedsionka oraz odruchowe zahamowanie sekrecji reniny

• Odruchowe rozszerzenie tętniczek w krążeniu dużym: czasowe zmagazynowanie nadmiaru krwi

W warunkach prawidłowych przestrzeń zewnątrzkomórkowa jest z względnie „sucha”, gdyż wypełnia ją żelowata substancja podstawową złożona z kwasy hialuronowego i białka, nie ma w niej wolnego płynu (zawiera 15L płynu związanego z żelem). Ciśnienie w tej przestrzeni ma wartość ujemną, która zanika po jej 30% wypełnieniu staje się wówczas podatna na wypełnianie dodatkowymi ilościami płynów, powstają obrzęki. W regulacji neurohormonalnej objętości płynu ECF uczestniczą: układ współczulny, angiotensyna II, wazopresyna, aldosteron i ANP.

Zwiększone spożycie soli prowadzi do wzrostu ciśnienia tętniczego. Zablokowanie układu renina-angiotensyna przez farmakologiczne zahamowanie konwertazy (np. Kaptopril) w płucach lub receptorów dla angiotensyny II przesuwa krzywą zwiększonego wydalania soli w kierunku niższych ciśnień, czyli natriureza ciśnieniowa występuje już przy niedużych wzrostach ciśnienia tętniczego, co jest stosowane przy leczeniu nadciśnienia tętniczego.

Receptory wrażliwe na zmiany ciśnienia osmotycznego (w 90-95% warunkowaną przez stężenie Na w płynie zewnątrzkomórkowym) znajdują się w obszarze podwzgórza, gdzie zlokalizowane są neurony jąder nadwzrokowych. Zmiany ich aktywności następują przy zmianach stężenia NaCl zaledwie o

1-2% wartości:

• Wzrost osmolarności (NaCl↑) powoduje odciągnięcie wody z kapilarów podwzgórza, w wyniku czego następuje kurczenie się neuronów co prowadzi do wzrostu częstości wyładowań potencjałów czynnościowych i uwalniania zgromadzonych w ziarnistościach zawartości wazopresyny w tylnym płacie przysadki mózgowej.

• Spadek osmolarności (NaCl↓) zwiększa zawartość wody w otoczeniu neuronów prowadząc do ich pęcznienia i zmniejszenia stymulacji osmoreceptorów

Uwalnianie wazopresyny wzmaga się także przy zmniejszeniu wyrzutu sercowego i objętości krwi krążącej bez zmian jej osmolarności za pośrednictwem receptorów objętościowych. Z receptorów tych płyną włókna aferentne (głównie nerwem błędnym), hamujące aktywność układu podwzgórze-ADH, natomiast spadek objętości płynu hamuje ich impulsację zwiększając uwalnianie ADH.

PRAGNIENIE jest główną siłą napędową do poszukiwania i picia wody zgodnie z aktualnymi potrzebami. Człowiek może wypić w zależności od potrzeb ustroju, a także wilgotności otoczenia, ciepłoty ciała, wysiłku fizycznego i nawyków od 1,5-2,5L na dobę (nawet do 15L dziennie). W jego powstawaniu bierze udział wiele czynników pobudzających jak:

1. Hiperosmolarność płynu zewnątrzkomórkowego (przy wzroście osmolarności o 2-3%)

Adipsia- zanik pragnienia Polydipsia- wzmożone pragnienie

2. Odwodnienie wewnątrzkomórkowe

3. Spadek wypełnienia niskociśnieniowej części układu krążenia

4. Zmniejszony wyrzut sercowy

5. Czynniki miejscowe jak wysychanie błony śluzowej jamy ustnej i gardła

Nasycenie krótkotrwałe- ugaszenie pragnienia następujące zaraz po wypiciu wody, zanim zostanie ona wchłonięta w przewodzie pokarmowym. Wskazuje na istnienie receptorów antypacyjnych pragnienia w przewodzie pokarmowym, przekazujących informację drogą nerwu językowo-gardłowego i błędnego do pnia mózgu i podwzgórza hamując uwalnianie ADH i mechanizm pragnienia.

Nasycenie długotrwałe- po wyrównaniu osmolarności osocza

6 | Strona

---