3) в клетках, и это интрацеллюлярная вода.
Распределение воды по этому принципу в процентах от веса тела в различном возрасте неодинаково. У взрослого человека в плазме крови находится 5 % воды, в интерстициальной, т. е. межклеточной, жидкости – 15 %, а в клетках, в интрацеллюлярной жидкости – 40–50 %. У новорожденного ребенка в плазме те же 5 %, между клетками 45 %, а в клетке – 30 %, т. е. процент внеклеточной жидкости у малыша в 2,5 раза больше, чем у взрослого. А у взрослого почти вся вода находится внутри клетки. Интересный факт, что происходит с клеткой с возрастом, что она так активно удерживает воду и каким образом это происходит? Вопросы, вопросы...
Опять же потребность в воде у взрослого и ребенка в миллилитрах на 1 кг тела за 24 ч сильно разнится: у грудного малыша – 100 мл, у взрослого – 45–30 мл. Опять же интересный факт – почему пьем воды с возрастом все меньше? Понятно, что не хочется, вот и не пьем! Но почему не хочется?
Кстати, откуда берется вода в организме? С пищей, жидкой и твердой, но есть и еще один источник, так сказать, внутренний – оксидационная вода, поступающая в организм при окислительно-восстановительных реакциях (не забыли еще, что они все идут до образования углекислого газа и воды?), причем максимальное ее количество выделяется при сгорании жиров (107 г воды из 100 г жира).
Теперь посмотрим, где вода всасывается, а где выделяется. Догадаться нетрудно: всасывается в желудочно-кишечном тракте, а выделяется почками. Причем принимаемая с пищей вода в желудке всасывается незначительно. Поступая при этом в тонкие кишки, она, смешиваясь там с разными веществами, образует изотонический раствор и благополучно из тонких кишок всасывается в кровь. Часть воды в виде кишечного сока выделяется в тонкую кишку, но в толстой все это хозяйство будет обратно всасываться, иначе могут быть потери жидкости и солей.
Выделяют воду, конечно, не только почки, но и кожа с легкими, и кишечник, но в основном все же почки.
Сейчас мы с вами «замахнемся» на весьма непростую тему – обмен жидкостей в организме и поддержание их постоянных свойств, не минуем тему онкотического давления и кислотно-щелочного равновесия. Рассматривать эти вопросы поверхностно значит заведомо обрекать себя на непонимание того главного, что и составляет суть выпадения солей, ведь это то самое нарушение гомеостаза и есть. А ведь как организм защищается, чтобы это постоянство внутренней среды нарушено не было! Каждый ион калия и натрия на счету! Я нисколько не преувеличиваю! Почки буквально сражаются за то, чтобы сохранить для организма все эти драгоценные частицы, они действительно на вес золота, так как являются щелочным резервом организма, и пока их удается почкам возвращать «на полпути» из организма, то и солей никаких не будет. Но все хорошее когда-нибудь кончается, если старается организм один, без вас. А для того чтобы вы активно подключились к сохранению кислотно-щелочного равновесия в каждой своей клеточке, мы подробно все и обсудим. Заранее предупреждаю: материал рассчитан на вдумчивого, интересующегося читателя, коим, кстати говоря, студенты часто и не являются. Это я про себя говорю в студенчестве: читалась вся биохимия для того только, чтоб экзамен сдать и забыть! Тогда казалось, что ну никак эти знания на практике применимы быть не могут, а все оказалось по-другому: очень даже нужны эти знания, так нужны, что и преувеличить невозможно! Без знаний этих трудно обрести сознательность в деле сохранения здоровья. А все начинается с щелочных резервов организма, с калия и натрия. Но давайте обо всем по порядку.
Вода в организме, конечно, не просто вода, в ней находится много чего, да и называется она мудрено – то интрацеллюлярная, то интерстициальная жидкость, помните? Названия, может, и не сразу в голове уложатся, так нам ведь не названия нужны, а суть того процесса, ради которого все эти термины и даны. А для этого представьте некий сосуд, внутри которого есть специальная перегородка. Перегородка хитро устроена – пропускает через себя только воду, т. е. вода беспрепятсвенно может «гулять» из одной части сосуда в другой, как вздумается. Но в воде растворены некие вещества, и частички этого вещества через перегородку пройти не могут. Что получаем? А получаем вот что: вода, как магнитом, притянется в ту часть сосуда, где частичек больше. И это будет происходить до тех пор, пока соотношение количества воды и частиц будет одинаково в обеих частях сосуда.
А теперь назовем вещи своими именами: перегородка – это осмотическая мембрана, а сам процесс продвижения молекул воды из раствора более низкой концентрации в раствор более высокой концентрации – осмотическое давление. Если вы покушали селедочки, а потом пить не стали, то количество ионных частиц вне клетки увеличится и, чтобы уравновесить это, жидкость выйдет из клетки. А если водички все же попили, хорошо попили, то жидкости в интерстиции, т. е. рядом с клеткой, станет больше, а концентрация частиц меньше, тогда вода притянется в клетку.
С физико-химической точки зрения два раствора неодинаковой концентрации имеют неодинаковую потенциальную энергию. При соприкосновении оба энергетических уровня стремятся к уравнению, что связано с переходом молекул воды из более разведенного в более концентрированный раствор. Все как у людей: с кем поведешься, от того и наберешься!
Мы говорили с вами про воду, в которой растворены соли, кислоты, основания, чьи молекулы электролитически расщепляются (диссоциируют) в водной среде в виде ионов. Но есть растворы, в которых, кроме ионов, находятся еще и белки (плазма крови, к примеру). Это коллоидные растворы, и здесь все по-другому. Опять перед нами сосуд с перегородкой, а в сосуде коллоидный раствор. Вода будет переходить в раствор более высокой концентрации не только до тех пор, пока концентрации частиц уравновесятся, но и когда коллоидные частицы раствора более высокой концентрации в достаточной мере набухнут, т. е. насытятся водой. Этот процесс обозначают как коллоидное давление. То же самое осмотическое давление, только для коллоидов.
А теперь совсем хитрое устройство: тот же сосуд с перегородкой, но перегородка эта пропускает не только воду, но и соли, а вот белки задерживает. В одной части сосуда находится солевой раствор, а в другой – коллоид. Так вот, частицы будут переходить через мембрану, т. е. диссоциировать, пока снова не наступит равновесие, а равновесие это на поверку совсем и не равновесие! Диссоциация закончится, и при этом частиц в электролите будет больше, чем в коллоиде, т. е. коллоид по сравнению с электролитом имеет более низкое осмотическое давление. И этот процесс называется онкотическим. Он является наиглавнейшим процессом в организме, и вы сейчас поймете, почему. Дело в том, что кровь, как известно, движется по сосудам благодаря сокращениям сердца, но при достижении ею капилляров действие это ослабевает. А дальше вступает в силу онкотическое давление: в норме концентрация белков в плазме крови выше, чем в интерстиции (пространстве между сосудом и клеткой), и кровь удерживается в сосуде только благодаря этому. Но может быть и иначе, когда онкотическое давление в тканях повысится. Тогда жидкая часть крови уйдет в сторону повышенной концентрации белков, а это уже отеки.
Настало время поговорить о составе различных жидкостей тела. Экстрацеллюлярная жидкость (вне клетки) содержит много натрия, хлора и бикарбонатов. Натрий представляет главную щелочную, а хлор – главную кислотную составляющую экстрацеллюлярной жидкости.
Как вы помните, экстрацеллюлярная жидкость – это плазма крови и интерстициальная жидкость, которая как бы разделяет сосуды и клетки. Так вот, плазма содержит, кроме натрия и хлора, много белков.
Жидкость внутри клетки (интрацеллюлярная) содержит много магния, калия, фосфатов и белков. Калий здесь главная щелочная составляющая, а фосфаты – главная кислотная часть.
А теперь представьте себе сосуд (капилляр), рядом с ним некое пространство (интерстиций), а к этому пространству уже непосредственно примыкает клетка. Мембрана капилляра – это хорошо известная нам хитрая мембрана, которая пропускает все что угодно, кроме белков (полупроницаемая диалитическая перегородка). Вывод напрашивается сам собой: в сосуде и в итерстиции видимо-невидимо натрия и хлора, по кристаллоидному составу они одинаковы. А вот белки сосудик придерживает у себя, и вы сейчас поймете, почему. В капилляре присутствует еще и кровяное давление, это в артериальной его части. И получается, что в артериальной части капилляра преобладают два давления – кровяное и онкотическое, а потому жидкость послушно идет из капилляра в интерсиций, а не наоборот. Наоборот мы сейчас изобразим в венозной части капилляра: кровяного давления здесь уже «кот наплакал», а концентрация белков выше, чем в интерстиции. Ну, отличники, куда и по какому закону пойдет жидкость? Правильно, из интерстиция в сосуд по онкотическому давлению. Вот это и есть обмен веществ. Но не весь. Нам все же интересна клетка, она фундамент всему дому. А клетка, как вы поняли, с сосудом напрямую не общается, не дружит. Обмен свой осуществляет через интерстиций, он у нас, как Фигаро, то там, то здесь.
Клеточная мембрана совсем суровая и простая, осмотическая: ни про какие белки и слыхом не слыхивала, пропускает только воду и низкомолекулярные соединения (глюкозу, например). Белкам, а в особенности натрию и калию, через поры клетки пройти нелегко. Ограниченное прохождение ионов через клеточную мембрану объясняет значительные различия ионного состава экстра– и интрацеллюлярной жидкости: в клетке – калий, магний, за клеткой – натрий, хлор.
Как поддерживается постоянство осмотического давления, мы с вами теперь знаем, здесь действуют законы диффузии. А вот кислотно-щелочное равновесие удерживается иначе. И если на диффузию эту мы с вами точно повлиять не можем (капилляры – они и в Африке капилляры, только под микроскопом и рассмотришь), то в кислотно-щелочном хозяйстве нам, может, повезет больше: хочется ведь похозяйничать в собственном-то доме, т. е. организме!
Регулируется кислотно-щелочное равновесие легкими и почками. Через легкие понятно как – выделяется излишек углекислоты. Вдохнул, выдохнул – и готово. Почечная регуляция действует медленнее. Возможно, что уже сейчас вы в совершенном недоумении и готовы задать мне вопрос: «Зачем все это нужно знать не специалистам, не медикам?» Отвечаю. Во-первых, не все медики это знают, во-вторых, шевелить извилинами полезно, лучшего средства от старческого слабоумия наука на сегодняшний день не знает, т. е. мы с вами как бы и лечимся заодно от глупости, а, в-третьих, я очень надеюсь, что вам это просто интересно, не говоря уж о том, что дальше будет совсем детективная история с этими солями, т. е. с их отложением! Дело в том, что по части ощелачивания и закисления организма как средств очищения мнения ученых, целителей весьма противоречивы, а потому рассчитывать придется на собственные знания и интуицию. Но давайте по порядку. Очень хочется узнать, что делают наши почки, когда на них обрушивается кислотный дождь из шлаков.
Захлебываются не все и не сразу. А чтобы вы понимали, о чем речь, следует знать, как же устроены почки. Расположены почки по обе стороны от позвоночника, за брюшиной, в поясничной области. Имеют жировую оболочку, которая играет роль амортизирующей подушки, а также фиксирует почки, чтобы они не выскальзывали со своего места (и такое бывает). Сверху, как шапочки, на почках «сидят» надпочечники, и это неслучайно: без надпочечников почке не хватит энергии для очищения крови. Кстати, без пищи человек может оставаться длительное время, а без выведения шлаков погибает за 1–2 суток. Замечательное строение почки приспособлено так, что через биологические мембраны в мочевыводящие пути проникают только не нужные организму вещества. В почке на капиллярном уровне возникло теснейшее взаимоотношение между кровеносными сосудами и мочевыми канальцами. Экскреты, т. е. то, что подлежит выведению (продукты белкового обмена в виде мочевины, мочевой кислоты, креатинина, продукты неполного окисления органических веществ, в виде ацетоновых тел, молочной и ацетоуксусных кислот, соли, растворенные в воде и токсины), находящиеся в крови в малых концентрациях, проникают через сосудистую стенку в мочевые канальцы.
Почки по форме напоминают бобы, весят примерно по 200 г, а вот всю кровь (а это около ведра, 8–9 л) «прогоняют» через себя за 5 мин. По обеспечению «нервами» почки уступают только своим ближайшим соседям – надпочечникам. Работа почек зависит от количества крови, притекающей в нее, а также от количества натрия в этой крови. «Следит» за их концентрацией специальное вещество – ренин, который в случае снижения концентрации натрия и уменьшения количества крови суживает сосуды и активизирует надпочечники, которые в свою очередь выделяют альдостерон, и натрий из мочи быстренько в кровь возвращается. А вот количество мочи контролирует гормон задней доли гипофиза – вазопрессин. Он способствует возвращению воды в кровяное русло, и при его избытке может наступить полное прекращение мочеобразования, мочи не будет выделяться совсем, так как вся жидкая часть крови станет возвращаться обратно в сосуды. Если этого гормона, наоборот, мало, то наступает настоящее изнурение мочой, оно так и называется – мочеизнурение. Такое бывает при сахарном диабете тоже, и, чтобы не перепутать, наш случай называют несахарным мочеизнурением.
Преобладание кислотности или щелочности в жидкостях организма принято обозначать как рН. Кровь имеет очень узкие границы этого показателя – между 7,35 и 7,45. Если кровь переходит эти границы, наступают тяжелые патологические изменения, а при рН крови ниже 6,8 и выше 7,8 жизнь становится невозможной. Именно поэтому организм имеет специальный механизм, который в случае необходимости не позволит рН крови перейти критический уровень. Механизм этот так и называется – буферный – и реализуется он при помощи бикарбонатов крови, которые в свою очередь получили название щелочного резерва.
В отличие от крови моча имеет более широкие границы рН – от 4,5 до 8,0. Реакция мочи меняется от того, какую пищу вы употребляете: если мясную, то моча становится кислой, если растительную, то щелочной, хотя чаще она нейтральна. Регулирование рН жидкостей тела, как мы уже говорили, проводится главным образом легкими и почками. Причем почечная регуляция более медленная и состоит в выделении почками ненужных щелочных и кислотных продуктов обмена.
Для того чтобы узнать, как это происходит, следует обратиться к микроскопическому строению почки. Под микроскопом можно увидеть клубочки, от которых отходит сильно извитой каналец (проксимальный), петельки, имеющие соответственно нисходящее и восходящее колена (петля Генле), затем снова вьется каналец, пока не попадет в прямую трубочку (собирательную трубку). Трубочки в конечном счете попадают в почечные лоханки, в которых, собственно, соли и откладываются. Все вместе это называется мочеобразующей системой. И, конечно, здесь очень много тонкостей, о которых я вам с удовольствием расскажу, потому что это просто шедевры инженерной биотехники! Во-первых, клубочек — это симбиоз мочевыделительной и кровеносной систем, место, где они просто переплетаются. Почка получает кровь из почечной артерии, самую красную кровь! Не удивляйтесь – бывает и иначе: печень, например, заполнена практически целиком венозной кровью, самой грязной.
Артерия в почке делится на множество более мелких сосудов (артериол), их столько, сколько клубочков, потому что к каждому клубочку подходит своя, собственная артериола, она называется приносящей. Сам клубочек – это то, что стало с артериолой, когда она разветвилась на капилляры (первая сеть капилляров), плюс специальная оболочка-капсула вокруг этих капилляров. Поветвившись, капилляры снова собираются все вместе и образуют выносящую артериолу, диаметр которой в 2 раза меньше артериолы приносящей. За счет разности диаметров артериол создается высокое кровяное давление в капиллярах клубочка, и именно это и делает возможным процесс мочеобразования. Давление крови в капиллярах клубочка выше, чем во всех остальных капиллярах тела. Вот вам первая хитрость: кровеносные капилляры клубочка выполняют не функцию тканевого обмена, а фильтрацию экскретов. Больше таких капилляров в организме нет. И пока артериальное систолическое давление не снизится ниже 40 мм рт. ст., почки будут фильтровать мочу.
В капиллярах клубочков из плазмы крови забирается вся вода с растворенными в ней неорганическими и органическими веществами, имеющими низкую молекулярную массу. Эта жидкость поступает в капсулу клубочка, а оттуда в канальцы. Практически это плазма крови, только без белков, и называется она первичной мочой. Ее образуется очень много – 150–180 л за сутки. Разумеется, так не может остаться, и происходит следующий процесс – обратное всасывание воды и некоторых веществ в кровь. Происходит это в канальцах, которые, как вы помните, то извиваются, то петелькой идут, а потом снова витыми становятся. И это вторая хитрость почки под названием канальцевая реабсорбция. И наблюдать мы за этим будем сейчас очень внимательно, чтобы не проследить, где же это соли разные в почках выпадать умудряются!
Чудеса начинаются в той части петельки, которая называется дистальной. Именно здесь реакция мочи, доселе бывшая такой же, как и крови (рН = 7,4), становится либо щелочной, либо кислой – в зависимости от того, какие продукты обмена выделяются – кислые или щелочные. Самое главное для организма – это сохранить щелочной резерв (помните, зачем он нужен?). А щелочной резерв – это щелочные вещества, попросту калий и натрий. Вот их-то организм и возвращает в кровь всеми доступными средствами.
Итак, при выведении из организма кислых продуктов (а это фосфорная кислота, органические кислоты), чтобы сохранить натрий, клетки дистального канальца при помощи специальных химических реакций выделяют свободный ион водорода, который весьма активен. Ион водорода поступает из клеточек канальцев в просвет канальца и вытесняет натрий из его солей. Натрий благополучно возвращается в кровь, а в мочу отправляются кислые соли или свободные кислоты. Реакция мочи при этом бывает кислая, а сам процесс называется ацидогенезом. Но это способ имеет свои границы: он не работает в отношении сильных минеральных кислот (соляной, серной), а это чревато тем, что рН мочи может перейти нижнюю границу – рН = 4,5, еще как-то переносимую здоровой почкой. И вот, чтобы те самые нейтральные соли не выпали и вместе с собой не унесли драгоценный натрий и калий, организм вырабатывает специальные катионы аммония, которые и вытесняют натрий и калий из их соединений и отправляют их обратно в кровь. Выделение кислых продуктов в виде аммониевых солей сберегает организму гораздо больше щелочных веществ, чем выделение их в виде кислых солей или свободных кислот, но происходит это медленнее.