ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА, 2008, том 34, № 5, с. 73-79
УДК 612.364, 616.24
РОЛЬ ПОЧЕК В РЕГУЛЯЦИИ ОСМОЛЯЛЬИОСТИ И КОНЦЕНТРАЦИИ КАТИОНОВ В СЫВОРОТКЕ КРОВИ ПРИ ГИПЕРГЛИКЕМИИ
© 2008 г. Ж. В. Шуцкая*, Е. И. Шахматова**, А. А. Кузнецова**, Ю. В. Наточин**
*Городской диабетологический центр для детей и подростков ГУЗ ГП44, Санкт-Петербург **Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург
Поступила в редакцию 26.05.2008 г.
Исследовали роль почек в механизмах восстановления осмотического и ионного гомеостаза при постоянной гиперосмии из-за гипергликемии. Объектом изучения были дети с длительностью сахарного диабета от 5 мес. до 17 лет. Установлено, что физико-химические параметры сыворотки крови (осмоляльность, концентрация ионов Na, K, Ca, Mg) были у них в пределах стандартных значений. Показано, что по сравнению с контролем гипергликемия сопровождается снижением концентрации натрия (r = -0.791,p < 0.01) и магния (p < 0.001) в сыворотке крови. Использование расчета клиренса свободной от натрия воды свидетельствует о том, что в основе компенсаторной реакции лежит усиление реабсорбции воды на фоне нарастающего диуреза. Регуляция водно-солевого обмена обеспечивает сохранение концентрации ионов калия и кальция в сыворотке крови на уровне контрольной группы. Полученные результаты свидетельствуют о доминировании в системе регуляций у человека обеспечения стабильности объема клеток, физиологическим механизмом компенсации при гипергликемии служит увеличение реабсорбции свободной от натрия воды в почке.
Центральное место в системе регуляций физико-химических параметров жидкостей внутренней среды занимает стабилизация тех показателей, от которых зависит постоянство объема каждой клетки организма. В тех органах, где необходимо особенно жестко сохранять эти условия, формируется дополнительный механизм поддержания должного уровня осмотических отношений, в мозге им служит гематоэнцефалический барьер. Объем клетки зависит от осмоляльности околоклеточной жидкости, в конечном счете, сыворотки крови, и от суммарной концентрации растворенных в воде клетки веществ [1, 2]. Более строго говоря, в данном случае следует при расчете осмотического фактора в отношении клеток учитывать долю в осмоляльности сыворотки крови концентрации растворенных в ней веществ, слабо проникающих в клетку через плазматическую мембрану, т.е. имеющих высокий коэффициент отражения. Во внеклеточной жидкости и сыворотке крови к таким веществам относятся ионы (натрий, хлор, гидрокарбонат) и некоторые органические вещества (прежде всего глюкоза), внутри клетки ключевую роль играют ионы калия.
У человека, млекопитающих стабильность осмоляльности крови обеспечивается осморегу-лирующей системой, включающей осморецепто-ры, центры осморегуляции в мозге и основной эффекторный орган - почки [2-4]. В организме наряду с системой осморегуляции функционирует и система ионной регуляции [5, 6]. При увеличении объема жидкости во внеклеточной фазе, из-
менении концентрации глюкозы в плазме крови или после введения в кровь веществ, не проникающих в клетки, может измениться концентрация остальных веществ, в том числе и жизненно важных катионов. Это будет зависеть от поступления в кровь воды из тканей для восстановления осмотического равновесия. Представляет интерес выяснить соотношение функций систем осмотической и ионной регуляции, когда наблюдается сдвиг концентрации одного из осмотически активных веществ в сыворотке крови. Поскольку почка имеет ключевое значение в системе осморегуляции, то по ее реакции можно судить о тенденциях перестройки работы систем регуляции. Она может касаться изменения функций почки по реабсорбции воды и некоторых ионов, но существенно определить и состояние тех компонентов в организме, которые влияют на концентрацию ионов и воды.
Целью настоящей работы явилась оценка параметров ионного и осмотического гомеостаза и особенностей работы почек по восстановлению нормальной концентрации веществ в крови при изменении осмоляльности плазмы крови, вызванной возрастанием содержания неэлектролита (глюкоза).
МЕТОДИКА
Функция почек изучена у 10 практически здоровых подростков (4 мальчика и 6 девочек) и 29 пациентов с сахарным диабетом 1 типа (18 маль-
Осмоляльность и концентрация катионов в сыворотке крови при гипергликемии (M ± m)
Осмоляльность, Гипергликемия Контроль
катионы n = 29 n = 10
Осмоляльность, 289 ± 1.68* 282 ± 1.2
мосмоль/кг Н2О
Натрий, ммоль/л 138 ± 0.52* 140 ± 0.3
Калий, ммоль/л 4.58 ± 0.08 4.64 ± 0.16
Магний, ммоль/л 0.81 ± 0.03** 1.05 ± 0.06
Кальций, ммоль/л 2.18 ± 0.04 2.04 ± 0.04
Примечание. Достоверность отличий по отношению к контролю: * р < 0.05; ** р < 0.001.
чиков и 11 девочек). Возраст обследованных составлял 11-19 лет, длительность заболевания - от 5 месяцев до 17 лет.
Все обследованные и их родители дали информированное согласие на проведение обследования, полученные данные были использованы в клинике.
В день обследования натощак брали пробу крови из локтевой вены утром в период от 8:30 до 9:30 утра. Ночные пробы мочи собирали при произвольном мочеиспускании за период между отходом ко сну и до подъема утром, точно регистрировали время, в течение которого накапливалась проба мочи. Диурез рассчитывали в мл/мин на 1.73 м2 площади поверхности тела и эту величину учитывали во всех расчетах.
В каждой порции сыворотки крови и мочи осмоляльность определяли криоскопическим методом на микроосмометре мод. 3300 (Advanced Instruments, Inc., США). Исследование концентрации Na+ и K+ в сыворотке крови проводили на анализаторе электролитов AVL 9140 (США), в моче - в воздушно-пропановом пламени на пламенном фотометре Corning-410 (Великобритания), Mg2+ и Са2+ - в воздушно-ацетиленовом пламени на атомном абсорбционном спектрофотометре "Hitachi" мод. 508 (Япония). Концентрация глюкозы определялась с помощью глюкометра "Accu-Chek Go" (Roche, Германия).
Для количественной оценки роли реабсорбции ионов натрия в осморегуляции была определена
реабсорбция свободной от натрия воды (Г^0),
которую рассчитывали по формуле Г^0 = CNa - V, где V - скорость мочеотделения в мл/мин, CNa -очищение от Na [7]. Оно равно отношению концентрации Na в моче (UNa) к его концентрации в сыворотке крови (PNa), умноженному на диурез -
Na (UNa/PNa)V.
Данные представлены как М ± m. Различия всех показателей у обследованных статистически
оценивались по тесту ЛЫОУА и ¿-критерию Стъю-дента, различие р < 0.05 рассматривалось как статистически значимое.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Концентрация катионов (калий, кальций) в сыворотке крови у здоровых детей не отличалась статистически значимо от аналогичных параметров у пациентов с гипергликемией, но ее осмоляльность у пациентов была выше, а концентрация ионов магния и натрия ниже, чем у здоровых детей контрольной группы (таблица). Подчеркнем, что все эти отличия не выходят за пределы известных значений нормы [8, 9]. В нашем исследовании обе группы по возрасту, условиям жизни и другим показателям были весьма близки, что делает сопоставление этих двух групп корректным и более значимым для оценки, чем только сравнение со среднестатистическими данными литературы.
В то же время при сравнении этих же значений в индивидуальных пробах выявлена четкая прямая зависимость между повышением концентрации глюкозы в сыворотке крови и увеличением осмо-ляльности данной сыворотки крови (г = 0.689, р < 0.01) (рис. 1). В этих же пробах имеется обратная зависимость между уровнем гликемии и концентрацией ионов натрия - чем выше концентрация глюкозы, тем ниже было содержание ионов натрия (г = -0.791, р < 0.01) (рис. 1). Никаких отличий концентрации ионов калия и кальция при разной степени гликемии не найдено (рис. 1).
Эти данные позволяют заключить, что функция систем регуляции состояла в том, чтобы для восстановления осмоляльности плазмы крови в условиях ее повышения из-за гипергликемии снизить в ней концентрацию натрия и магния (таблица, рис. 1). Важно отметить высоко селективную реакцию систем регуляции концентрации в сыворотке крови каждого из ионов, поскольку не изменяется концентрация ионов калия и кальция, но уменьшается концентрация ионов магния (таблица, рис. 1). Обратим снова внимание на то, что эти изменения существенны для каждого индивидуума, но они не выходят за пределы нормальных значений у человека, имеющиеся в справочной литературе [8].
Существенное значение приобретает ответ на вопрос о том, каким образом достигается описанная выше компенсаторная реакция организма, какое место в ней занимает изменение деятельности почек в ответ на сдвиги концентрации глюкозы и осмоляльности сыворотки крови, как справляется в этих условиях гомеостатическая система с поддержанием стабильности концентрации в сыворотке крови отдельных ионов и осмоляльности.
Очевидно, что указанные отличия от контрольной группы имеют существенное физиологическое значение, так как они достигаются, по-видимому, благодаря компенсаторной реакции почек, одного из основных эффекторных органов систем регуляции водно-солевого гомеостаза [10].
Гипергликемия приводит к возрастанию мочеотделения (0.46 ± 0.08 мл/мин у детей контрольной группы и 1.52 ± 0.19 мл/мин при повышении концентрации глюкозы в крови), (р < 0.01). В основе измененной работы почек в этих условиях лежит осмотический диурез, т.е. увеличение объема образующейся мочи определяется уменьшением реабсорбции осмотически активных веществ, а не осмотически свободной воды. В ночных пробах мочи осмоляльность у обеих групп обследованных практически была одинакова: 746 ± 35 мосм/кг Н2О у детей при гипергликемии и 766 ± 84 мосм/кг Н2О у контрольной группы. Это означает, что в обоих случаях в крови был значительный уровень вазопрессина и происходила реабсорбция осмотически свободной воды как у здоровых детей (0.68 ± ± 0.16, п = 10), так и при гипергликемии, где она выросла на фоне увеличения диуреза (2.32 ± 0.34, р < 0.01, п = 29). Высокая осмоляльность мочи (как приведено выше - около 750 мосм/кг Н2О) по сравнению с сывороткой крови (в пределах 282-289 мосм/кг Н2О, см. т
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.