научная статья по теме ДЕПОНИРОВАНИЕ ОСМОТИЧЕСКИ НЕАКТИВНОГО НАТРИЯ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА СТИМУЛИРУЕТСЯ ВО ВРЕМЯ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОЙ АНТИОРТОСТАТИЧЕСКОЙ ГИПОКИНЕЗИИ Биология

Текст научной статьи на тему «ДЕПОНИРОВАНИЕ ОСМОТИЧЕСКИ НЕАКТИВНОГО НАТРИЯ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА СТИМУЛИРУЕТСЯ ВО ВРЕМЯ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОЙ АНТИОРТОСТАТИЧЕСКОЙ ГИПОКИНЕЗИИ»

ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА, 2008, том 34, № 5, с. 80-88

УДК 612.821

ДЕПОНИРОВАНИЕ ОСМОТИЧЕСКИ НЕАКТИВНОГО НАТРИЯ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА СТИМУЛИРУЕТСЯ ВО ВРЕМЯ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОЙ АНТИОРТОСТАТИЧЕСКОЙ ГИПОКИНЕЗИИ

© 2008 г. И. М. Ларина*, Т. М. Смирнова**, Б. В. Моруков*

*Государственный научный центр РФ - Институт медико-биологических проблем РАН, **Институт системного анализа РАН, Москва Поступила в редакцию 28.01.2008 г.

Проанализированы изменения баланса воды, натрия и состояния жидкостных секторов тела человека, полученные в трех испытаниях с участием здоровых обследуемых в продолжительных анти-ортостатических гипокинезиях (АНОГ - 120 суток). Рассматривается гипотеза о возможности накопления, в организме здорового человека при нормальном уровне потребления натрия с пищей, значительного количества натрия в осмотически неактивной форме, вне связи с изменениями содержания общей воды тела. Результаты исследования подтверждают предположение о депонировании в организме человека значительных количеств натрия в осмотически неактивном состоянии. Эта гипотеза подтверждается инверсией корреляции между кумулятивным балансом натрия и показателем содержания общей воды в теле как в среднем по группам обследуемых, так и при рассмотрении индивидуальных данных. Механизмы неосмотического накопления натрия могут проявляться не только при резких отклонениях от нормы его потребления, но и при нормальном поступлении натрия с пищей. Как накопление, так и сброс натрия из этого депо могут осуществляться без выраженных изменений объемов жидких сред организма. Наличие у отдельных обследуемых в длительной АНОГ инфрадианных ритмов в динамике баланса натрия, не связанных ни с какими периодическими внешними воздействиями, свидетельствует о существовании механизма регуляции содержания натрия в организме. Можно полагать, что такой механизм является значительно более инерционным и менее точным, по сравнению с механизмами срочной регуляции объема, осмоляль-ности и ионного состава внеклеточной жидкости.

Натрий, основной электролит внеклеточной жидкости человека, находится в ней в виде гидра-тированного иона; его концентрация представляет собой одну из гомеостатических констант. Регуляция постоянства его уровня осуществляется комплексом нейрогуморальных механизмов, основным органом-мишенью которого является почка [1-3]. Необходимыми элементами любой системы обмена между организмом и внешней средой являются депонирующие структуры [2, 47]. Считается, что от 55 до 60% общего содержания натрия в организме составляет натрий, депонированный в костной, соединительной ткани и хряще [1, 8, 9]. При повышенном поступлении натрия с пищей его общее содержание в организме может расти. В исследованиях на лабораторных животных установлено, что обменноспособный связанный натрий преимущественно аккумулируется в костях и коже [10-12]. Показано, что в условиях острой нагрузки натрием у крыс накопление происходит в костях [12], скелетной мускулатуре и печени [1], коже [10, 11]. Однако относительно долговременной аккумуляции натрия в организме, вплоть до последней декады XX в., общепринятым считался взгляд, что если она и происходит, то сопровождается повышенной ретен-

цией жидкости и ростом массы тела. В основе этого традиционного взгляда лежало представление, что как накопление, так и уменьшение содержания натрия в организме связаны с динамикой объема внеклеточной жидкости, то есть изменениями объема воды, необходимой для "осмотической нейтрализации" дополнительного натрия [13, 14]. Попытки подвергнуть это положение пересмотру предпринимались как в экспериментах с животными [1, 10, 11], так и в испытаниях с участием человека [15, 16], в которых исследователи стремились обнаружить "сухое" накопление натрия в организме, не сопровождающееся увеличением внеклеточного пространства или приростом веса тела.

Одним из наших экспериментов, в котором выполнялись балансовые исследования, была 135-суточная изоляция в гермообъекте, где был выявлен ряд парадоксальных эффектов, побуждающих уточнить представления об участии натрия в механизмах волюмо- и осморегуляции [17]. Было выявлено, что при нормальном уровне потребления натрия, у двух добровольцев из трех обнаруживались периоды, когда динамика содержания натрия в организме имела колебательный характер с периодом 20-30 суток (инфрадианные

ритмы); более того - на протяжении этих периодов содержание натрия отрицательно коррелировало с изменениями массы тела, то есть не сопровождалось адекватным накоплением воды или положительным водным балансом. За время эксперимента кумулятивный баланс натрия у обследуемых колебался в пределах от 2973 до 7324 мэкв, тогда как масса тела увеличилась только на 3.5-7.7 кг, причем в значительной степени за счет жировой ткани. Эти находки послужили основанием для предположения, что натрий, вероятно, накапливался в организме в осмотически неактивном состоянии вне связи с изменениями содержания общей воды [18]. Нельзя было также исключить, что инфрадианные колебания кумулятивного баланса натрия отражают действие некоего неизвестного механизма регуляции содержания натрия в организме, крайне инерционного по сравнению с известными нейрогуморальными механизмами волюмо-, осмо- и ионорегуляции.

Если эти гипотезы верны, т.е. у здорового человека, при нормальном уровне потребления натрия с пищей, возможна стимуляция (факторами среды обитания? снижением двигательной активности?) накопления значительного количества натрия в организме, причем процесс накопления является не пассивным, а регулируемым, то эти эффекты должны учитываться при разработке средств коррекции водно-минерального обмена в условиях космического полета и моделирования факторов микрогравитации, а также и при оценке эффективности этих средств. Проверка валид-ности этих гипотез на данных балансовых исследований, собранных в испытаниях с длительной антиортостатической гипокинезией, являлась целью настоящей работы.

МЕТОДИКА

Был подвергнут анализу комплекс физиологических, биохимических и гормональных показателей, используемых для оценки состояния водно-электролитного обмена и систем его регуляции при моделировании физиологических эффектов микрогравитации во время испытаний с продолжительной антиортостатической гипокинезией (АНОГ-60).

На первом этапе был проведен анализ индивидуальной динамики баланса воды и натрия в условиях двух экспериментов с АНОГ продолжительностью по 120 суток каждый, выполненных в ГНЦ РФ - ИМБП РАН. В этих экспериментах принимали участие здоровые мужчины-добровольцы в возрасте от 21 до 40 лет (всего 21 человек). В экспериментах использовали бортовые рационы питания (с контролируемым содержанием всех нутриентов, воды и минералов). Потребление жидкости в обоих экспериментах было свободным, но учитываемым; регистрировалось также поступление воды в составе рационов питания. Средние данные по поступлению натрия

Таблица 1. Поступление натрия с пищей, мэкв/сут (М ± т)

Продолжительность АНОГ (сут) Фон АНОГ

120 - эксперимент 1 120 - эксперимент 2 211 ± 1 179 ± 7 169 ± 11 146 ± 18

с пищей в каждом из экспериментов приведены в табл. 1.

Анализировались данные полных балансовых исследований. В балансе натрия учитывали его поступление с пищей и выведение с мочой, фекалиями и (в первом эксперименте) с потом. Кумулятивный баланс натрия (КБН) определяли как сумму полных балансов натрия (БН) от начала наблюдения до текущего момента времени. В фоне и на 110-е сутки АНОГ определяли объем воды в теле (ОВТ), объем внеклеточной жидкости (ОВнеКЖ) и объем циркулирующей плазмы (ОЦП) методами изотопных индикаторов [15, 19]. Объем внутриклеточной жидкости (ОВнуКЖ) и объем интерстициальной жидкости (ОИЖ) рассчитывали по формулам: ОВнуКЖ = ОВТ - ОВнеКЖ; ОИЖ = ОВнеКЖ - ОЦП. Для учета различий массы тела (МТ) использовали также расчетные показатели - удельные объемы исследуемых жидкостных компартментов, нормированные на МТ (в %).

В обоих анализируемых экспериментах были выявлены случаи несоответствия динамики изменений содержания натрия в организме с динамикой МТ и ОВТ.

В 1-м эксперименте с АНОГ-120 сут. принимали участие 6 испытателей, не применявших никаких профилактических средств для коррекции водно-минерального обмена. В этих условиях динамика КБН у добровольцев во время АНОГ имела следующие индивидуальные различия (рис. 1): умеренное уменьшение содержания натрия у четырех человек, у одного - резкое снижение и у одного - выраженное накопление. При этом изменения КБН ни у кого, кроме испытателя V, не были монотонными на всем протяжении эксперимента.

Неодинаковыми были и изменения объемов жидких сред организма (табл. 2). Наиболее однородные изменения отмечались в показателях ОИЖ и ОВнеКЖ, наименее однородными, вплоть до противоположной направленности, -изменения ОЦП и ОВнуКЖ (по коэффициенту вариации). Масса тела добровольцев отклонялась в широких пределах - от -8.3 до 8.3 кг, или от -9 до 11% от фона. Эти результаты показывают, что в процессе адаптации к АНОГ имело место изменение общего содержания воды в организме и ее перераспределение между жидкостными секторами, причем не только интенсивность, но и ха-

Индивидуальная динамика содержания № в организме (по полному балансу)

и

V

W

X

мэкв

Рис. 1. Индивидуальная динамика кумулятивного баланса натрия (КБН, мэкв) в АНОГ-1 без профилактики. На врезке - обозначения испытуемых.

рактер этих процессов носили выраженные индивидуальные различия.

К концу АНОГ из всех показателей удельных объемов жидкостных сред организма наиболее

Таблица 2. Среднегрупповые показатели изменений массы тела (АМТ), содержания натрия в организме и удельных объемов жидких сред организма в 120-суточной АНОГ

Показатель м SD SEM V, %

КБН/МТ, мэкв/кг -4.4 16.4 6.7 376

А (ОВТ/МТ, %) -4.6 4.1 1.7 89

А (ОВнуКЖ/МТ, %) -1.6 2.8 1.2 174

А (ОВнеКЖ/МТ, %) -2.9 1.6 0.6 53

А (Оцп/мт, %) -0.2 0.5 0.2 247

А (Оиж/мт, %) -2.7 1.1 0.4 40

АМТ, % от фона -0.3 6.7 2.7 2014

Примечание: V- коэффициент вариации; нормированные на массу тела показатели. Здесь и в табл. 3, 4: ОВТ/МТ - объема общей воды в теле; ОВнуКЖ/МТ - объема внутрикле

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком