ВОДНО-СОЛЕВОЙ И МИНЕРАЛЬНЫЙ ОБМЕН. МОЧЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ФУНКЦИЯ ПОЧЕК. НОРМАЛЬНЫЕ И ПАТОЛОГИЧЕСКИЕ КОМПОНЕНТЫ МОЧИ.

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ УКРАИНЫ
Харьковский национальный медицинский университет
ВОДНО-СОЛЕВОЙ И МИНЕРАЛЬНЫЙ ОБМЕН.
МОЧЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ФУНКЦИЯ ПОЧЕК.
НОРМАЛЬНЫЕ И ПАТОЛОГИЧЕСКИЕ
КОМПОНЕНТЫ МОЧИ.
Методические указания к самостоятельной работе
студентов медицинских и стоматологического
факультетов
Харьков ХНМУ 2016
Водно-солевой и минеральный обмен. Мочеобразовательная
функция почек. Нормальные и патологические компоненты мочи. Методические указания для подготовки к самостоятельной работе студентов
медицинских и стоматологического факультета / Сост. О.А. Наконечная,
С.А. Стеценко, И.Г. Максимова. - Харьков: ХНМУ, 2016. - 66 с.
Авторы:
2
О.А. Наконечная
С.А. Стеценко
И.Г. Максимова
Актуальность. В организме человека наряду с органическими веществами (белками, углеводами, липидами) содержатся неорганические
вещества - вода и биогенные элементы, которые не являются источниками
энергии, но их роль для жизнедеятельности организма достаточно велика.
Понятия водно-солевой и минеральный обмен неоднозначны.
Водно-солевой обмен рассматривается как обмен воды и минеральных солей, прежде всего, хлорида натрия. Вода и растворенные в
ней минеральные соли составляют внутреннюю среду организма человека, создавая условия для протекания биохимических реакций. В поддержании водно-солевого гомеостаза важная роль отводится гормонам, регулирующим функционирование почек: вазопрессину, альдостерону, предсердному натрийуретическому фактору, ренин-ангиотензиновой системе.
Водно-солевой баланс в организме человека поддерживается поступлением воды и минеральных веществ, выделением их с потом, мочой и калом.
Основными параметрами жидкой среды организма являются осмотическое давление, рН и объем циркулирующей жидкости. Поддержание гомеостаза обеспечивается постоянством осмотического давления, рН, объема межклеточной жидкости и плазмы крови. К нарушениям водносолевого обмена, основных параметров жидкой среды организма относятся: дегидратация тканей, отёки, повышение или снижение артериального
давления, шок, изменения рН среды (ацидоз, алкалоз).
Минеральный обмен рассматривается как обмен любых минеральных компонентов организма, в том числе и тех, которые не влияют на основные параметры жидкой среды, но выполняют разнообразные функции (каталитическую, регуляторную, транспортную, депонирующую и др.). Знания о минеральном обмене и методах его изучения лежат в основе постановки диагноза, лечения и прогноза экзогенных
(первичных) и эндогенных (вторичных) микроэлементозов.
Особое место в механизме действия центральных нейрогуморальных систем занимают почки. Почки - важнейшие органы, основное назначение которых заключается в поддержании динамического постоянства
внутренней среды организма. Почки принимают участие в регуляции водно-электролитного баланса, артериального давления, поддержании кислотно-щелочного состояния, осмотического давления жидкостей организма; стимуляции эритропоэза и др. Почки образуют мочу из компонентов плазмы крови. С мочой выделяется до 150 разнообразных веществ
(мочевина, креатинин, мочевая кислота, аммонийные соли, метаболиты
гормонов и др.). В суточной моче содержится в среднем около 40 г органических веществ и приблизительно 20 г неорганических. Клиническое и
биохимическое исследование мочи играет важную роль в клинике для
3
диагностики и прогноза заболеваний, контроля эффективности проводимого лечения.
Цель. Ознакомиться с химическим строением, свойствами и функциями воды в процессах жизнедеятельности организма. Изучить содержание и распределение воды в клетках, тканях и органах; состояние воды и
её обмен. Иметь представление о водном пуле (путях поступления и выведения из организма); эндогенной и экзогенной воде, содержании воды в
организме, её суточной потребности, возрастных особенностях. Изучить
регуляцию содержания воды, распределение её между отдельными жидкостными пространствами в организме и возможными нарушениями.
Изучить классификацию биогенных элементов, уметь охарактеризовать
макро-, олиго-, микро- и ультрамикробиогенные элементы, их общие и
специфические функции; электролитный состав организма; биологическую роль основных катионов и анионов. Ознакомиться с фосфорнокальциевым обменом, его регуляцией и нарушением. Определить роль
железа, меди, кобальта, цинка, йода, фтора, селена и других биогенных
элементов. Изучить суточную потребность организма в минеральных веществах, их всасывание, выведение и депонирование, клинические проявления нарушений обмена основных биогенных элементов.
Ознакомиться с основными физико-химическими свойствами
(диурез, рН, плотность, цвет, прозрачность, запах) и химическим составом
нормальной мочи. Ознакомиться с методами клинического и биохимического анализа мочи. Запомнить некоторые физико-химические константы
и биохимические показатели мочи в норме с целью их использования для
диагностики заболеваний, правильной оценки отклонений от нормы. Изучить патологические компоненты мочи (кровь, белок, глюкоза, кетоновые
тела, желчные пигменты и др.), причины их появления в моче, качественные реакции на эти компоненты.
ВОДНО-СОЛЕВОЙ ОБМЕН
Вода и растворенные в ней вещества, в том числе и минеральные
соли, создают внутреннюю среду организма, свойства которой сохраняются постоянными или изменяются при нарушениях функционального
состояния органов и клеток.
Среди неорганических компонентов организма важная роль отводится воде, составляющей 55-65% массы тела взрослого человека.
Физико-химические свойства воды. Важные и разнообразные
функции воды в организме обусловлены ее уникальными физикохимическими свойствами, дипольной природой молекул. Высокая теплота испарения и высокая теплоемкость обеспечивают механизмы термо4
регуляции. Высокая диэлектрическая постоянная и сильно выраженная
способность образовывать водородные связи делают воду универсальным растворителем. Небольшая вязкость воды определяет быстрое ее
перемещение и распределение в организме.
Основные функции воды в организме.
1. Незаменимый фактор питания (человек погибает, потеряв 12-25%
воды).
2. Универсальный растворитель органических и неорганических веществ (являясь нейтральной средой, вода не изменяет химических
свойств растворенных в ней веществ; обеспечивает их диссоциацию
и тем самым активацию ряда биомолекул).
3. Основа внутренней среды организма (2/3 массы тела взрослого человека составляет вода).
4. Структурный компонент тканей (наиболее функционирующие ткани содержат больше воды).
5. Принимает участие в структурной организации биомембран и их
основы – двойного липидного слоя, в котором гидрофильные поверхности каждого монослоя взаимодействуют с водой.
6. Выполняет роль гидратной оболочки биополимеров и клеточных
органелл (например, взаимодействие воды с белками обеспечивает
их конформацию).
7. Транспортная роль - перенос веществ как в пределах клетки, так и в
окружающем межклеточном пространстве, между органами.
8. Участие в биохимических реакциях (гидролиза, окислительновосстановительных).
9. Регуляция осмотического давления (изоосмия).
10. Поддержание температуры тела (изотермия); испарение воды кожей
является приспособлением для сохранения постоянной температуры тела.
11. Поддержание ионной среды (рН).
12. Механическая (ослабляет трение между суставными поверхностями, связками, мышцами).
Содержание воды в организме зависит от: возраста (у эмбрионов 94%, у новорожденных – 80%, у людей пожилого возраста – 45%); пола (в
женском организме содержится воды меньше, чем у мужчин, что обусловлено большим содержанием жировой ткани). У людей, страдающих
ожирением, содержание воды снижено, что обусловлено гидрофобными
свойствами жировой ткани. Вся вода в организме обновляется в течение
месяца, а внутриклеточная - за неделю. В разных органах и тканях содержание воды неравномерное: печень, белое вещество мозга - 70-85%; мышечная ткань, миокард – 76-80%; почки, легкие – 80-82%; костная и жи5
ровая ткани - менее 30%; плазма крови, лимфа, ликвор, моча, слезы - не
менее 90%.
Потребность организма в воде. Суточная потребность в воде составляет 1,5-2 литра (взрослые 40 мл/кг массы тела, дети - 100-150 мл/кг
массы тела). Потребность организма в воде зависит от: возраста, интенсивности обменных процессов, физической нагрузки, функционального
состояния почек, температуры тела и окружающей среды, характера питания.
Всасывание воды происходит по всему желудочно-кишечному
тракту, основное её количество реабсорбируется в тонком кишечнике.
Пул воды в организме. Основные пути поступления и выведения
воды из организма приведены на рисунке 1.
Экзогенная вода (2,2-2,5 л):
- взрослые 40 мл/кг массы тела
- дети 100-150 мл/кг массы тела
Слёзы
(5-6 мл)
Легкие выдыхаемый
воздух
(300-400 мл)
Эндогенная вода
(метаболическая)*
300-400 мл/сут
Пул воды в организме
60-65% массы тела
(40-45 л)
Почки –
моча
(1200-1800 мл)
Кишечник – фекалии (150-200 мл)
Кожные
покровы –
пот
(300-500 мл)
* - количество эндогенной (метаболической) воды зависит от характера распадающегося субстрата: так, при окислении 100 г жиров образуется 107 мл воды, 100 г белка – 41 мл воды, 100 г углеводов – 55 мл воды.
Рис 1. Пути поступления и выведения воды из организма
Почки – основной орган выведения воды и электролитов.
Потери воды в организме делят на: обязательные (наименьшее количество жидкости, с которой в максимальной концентрации выделяются
конечные продукты обмена) - 0,5 л/ сутки; регулируемые в зависимости
от количества вводимой воды - 0,8-1,3 л.
Распределение воды в организме. В организме различают внутрии внеклеточную жидкости. Такое деление основано на том, что внекле6
точная жидкость образует во всех частях тела единую фазу. Кроме того,
обе жидкости организма отличаются электролитным составом: во внеклеточной жидкости из катионов преобладает натрий, а из анионов – хлориды, бикарбонаты; внутриклеточная жидкость из катионов содержит
калий, магний, а также белки и фосфаты. У взрослых людей 2/3 воды тела
приходится на внутриклеточную жидкость, а 1/3 – на внеклеточную (рис.
2, 3). Распределение воды между клетками и внеклеточным пространством зависит от разницы осмотического давления внутри- и внеклеточной жидкости. Распределение воды в организме зависит от возраста. Так,
у грудных детей внеклеточная жидкость образует большую часть массы
тела.
ВОДА
(40-45 л)
Внеклеточная
(1/3 всей воды)
≈ 14 л
(Na+, Cl-, HCO3-)
Внутриклеточная
(2/3 всей воды)
≈ 28 л
(K+, Mg2+, белки, фосфаты)
Трансцеллюлярная
(специализированная:
внутриглазная,
спинномозговая и др.)
≈1л
вода плазмы крови
≈3л
интерстициальная
(межклеточная)
≈ 10,5 л
Рис. 2. Распределение воды в организме человека массой 70 кг
Фракции воды в организме.
1. Неорганизованная вода (свободно перемещается в межклеточном
пространстве), лабильная, подвижная.
7
2. Организованная (связана со структурами межклеточного пространства – с коллагеном, мукополисахаридами).
3. Конституционная (входит в состав молекул белков, липидов, углеводов).
Между основными водными бассейнами организма существует интенсивный обмен, они отделены друг от друга полупроницаемыми мембранами. Вода постоянно движется, непрерывно обмениваясь с другими
секретами и внешней средой. При средней массе тела 70 кг объем свободной воды и связанной гидрофильными коллоидами составляет примерно
60-65% массы тела.
Рис. 3. Распределение воды в организме
Водно-солевой обмен и секреция пищеварительных соков. Передвижение воды осуществляется, в частности, благодаря выделению пищеварительных соков. Объём суточной секреции всех пищеварительных
желез составляет 7-8 л (табл. 1). Секреты отличаются своим специфическим ионным составом. При нормальном функционировании организма
секреты пищеварительных желез всасываются обратно в тонком кишечнике, а около 2% (150-200 мл) - теряется с калом. При нарушении обратного всасывания может теряться большое количество воды и электроли8
тов. Например, при патологических состояниях, сопровождающихся рвотой и диареей, снижается объем внеклеточной жидкости, происходит дегидратация тканей. Это влечет за собой увеличение в плазме крови и межклеточной жидкости содержания альбумина, что приводит к повышению
давления в межклеточном пространстве, сгущению крови и нарушению
гемодинамики. Диарея при острых кишечных инфекциях (сальмонеллезе,
дизентерии и др.), как правило, вызвана повышенной секрецией пищеварительных соков через активацию аденилатциклазы (так как регуляция
выработки кишечного сока осуществляется через аденилатциклазный механизм).
Таблица 1
Количественная характеристика секретов пищеварительных желез
Секреты пищеварительных желез
Слюна
Желудочный сок
Желчь
Панкреатический сок
Кишечный сок
Количество
1,5 л
2,5 л
0,5 л
0,7 л
3,0 л
Основные параметры жидкой среды организма: осмотическое
давление, рН и объем.
Осмотическое давление обеспечивается концентрацией электролитов и недиссоциируемых веществ, растворенных в клеточной и внеклеточной жидкостях; зависит от общего количества ионов и молекул в растворе; выражается как осмолярность или осмоляльность (осмолярность –
количество ммоль на 1 л раствора; осмоляльность – количество ммоль в 1
кг растворителя). Осмотическое давление внеклеточной жидкости в значительной степени зависит от хлорида натрия, который в этой жидкости
содержится в наибольшей концентрации. Поэтому основной механизм
регуляции осмотического давления связан с изменением скорости выделения либо воды, либо хлорида натрия. Осмотическое давление и рН
межклеточной жидкости и плазмы крови одинаковы; также они одинаковы в межклеточной жидкости разных органов.
Значение рН внутри клеток разных тканей может быть различным,
что связано с особенностями метаболизма, механизмами активного транспорта, избирательной проницаемостью мембран и др. Но при этом, значение рН, характерное для определенного типа клеток, поддерживается на
постоянном уровне; повышение или снижение рН приводит к нарушению
функций клеток.
9
Поддержание постоянства внутриклеточной среды обеспечивается
постоянством осмотического давления, рН, объема межклеточной жидкости и плазмы крови (внеклеточной жидкости). Постоянство параметров
внеклеточной жидкости определяется функциональной способностью почек и гормонами, регулирующих их функцию.
МИНЕРАЛЬНЫЙ ОБМЕН
Примерно 4-16% сухой массы пищи должны составлять минеральные компоненты. Последние рассматривают как незаменимые факторы
питания наряду с витаминами, незаменимыми аминокислотами, полиненасыщенными жирными кислотами.
Примерно 5-6% массы тела составляют биогенные элементы.
Классификация биогенных элементов по содержанию в организме:
- макробиогенные (1% и более): О, С, Н, N, P, Ca;
- олигобиогенные (0,1-1%): K, Na, Cl, Mg, Fe, S;
- микробиогенные (0,01-0,1%): Zn, Mn, Cu, Co, Br, F, J;
- ультрамикробиогенные (менее 0,01%): Li, B, V, Cr, Ni, Al, Si, Sn,
Cd, As, Se, Ti.
Основные функции биогенных элементов:
- структурная (например, содержание кальция в костной ткани у
взрослого человека составляет 1,0-1,5 кг, фосфора - 500-900 г, магния - до
10 г; Са, Р, Мg, F, Si - создают минеральную матрицу кости, эмали, дентина; ионы Са, РО4, Со, Mg, F - наиболее важные элементы дентина; Са, Р
– входят в структуру карбокси- и фторапатитов (Ca10(PO4)6(OH)2,
Са10(РО4)F2) ткани зуба);
- составная часть биологически активных веществ (например, цинк
– связан с инсулином; железо – входит в структуру гемоглобина, миоглобина, цитохромов, каталазы, пероксидазы; йод – входит в структуру гормонов щитовидной железы);
- регуляторная (например, Na, Cl – участвуют в регуляции осмотического давления; Na, Cl, Fe, Mg, Mn, Cu, K и др. – участвуют в регуляции активности ферментов; участие в регуляции кислотно-основного равновесия в составе буферных систем крови);
- кофакторная (например, Mn2+ - кофактор аргиназы, Мо6+ - кофактор ксантиноксидазы; Fe2+, Cu2+ - кофакторы цитохромоксидазы аа3);
- транспортная (например, металлозависимые АТФ-азы);
- энергетическая (АДФ + Фн → АТФ);
- гемостатическая (Са);
- участие в процессах кроветворения (Fe, Cu, Co);
10
- участие в процессах тканевого дыхания (Fe, Cu);
- участие в создании разности биоэлектрического потенциала на
мембране и передаче возбуждения по нервно-мышечному волокну (Na, K,
Са);
- стабилизаторы структуры биополимеров (например, Mg2+ - стабилизирует третичную структуру РНК).
Общая характеристика основных биогенных элементов
организма человека
Калий. В организме содержится около 160 г; в эритроцитах находится в 20 раз больше (95-96%), чем в плазме крови; основной внутриклеточный катион (98% находится внутри клеток); синергист натрия и антагонист кальция; с мочой выводится 85%, остальное количество – с потом и
калом; полностью реабсорбируется клетками проксимальных почечных
канальцев из первичной мочи.
Концентрация калия в крови составляет 3,5-5,3 ммоль/л, в эритроцитах – 77,8-95,7 ммоль/л; суточная потребность – 2-4 г.
Роль калия.
1. Поддержание осмотического давления и кислотно-основного гомеостаза (концентрация калия увеличивается при ацидозе и уменьшается
при алкалозе).
2. Участие в распределении воды в организме; уменьшает гидрофильность тканевых коллоидов, способствует потере воды.
3. Участие в обеспечении трансмембранной разности потенциалов.
4. Участие в биосинтезе белка, гликогена, газотранспортной функции гемоглобина в качестве кофактора.
5. Стимулирует образование ацетилхолина, регулирует проведение
возбуждения в синапсах.
6. Участие в мышечном сокращении.
7. Участие в фосфорилировании глюкозы, синтезе макроэргических
соединений - креатинфосфата, ацетилхолина.
8. Участие в энергетическом обмене.
9. Активатор ферментов, катализирующих реакции переноса фосфатных групп (киназы).
10. Участие в процессах формирования кратковременной памяти.
11. Участие в деятельности сердечно-сосудистой системы, желудочно-кишечного тракта и почек.
12. Участие в регуляции процессов синтеза ДНК, РНК и белка.
13. Усиливает функционирование парасимпатической нервной системы, уменьшает возбуждающее действие натрия на мышечную ткань.
Регуляция обмена калия. На распределение калия между вне- и
внутриклеточной жидкостью влияют рН внеклеточной жидкости, а также
11
гормоны (инсулин, альдостерон). Поддержание содержания калия в организме человека зависит от регуляции его выведения почками. Большая
часть калия реабсорбируется в проксимальном отделе почечных канальцев и петли Генле из первичной мочи. В проксимальном отделе канальцев
калий секретируется в обмен на ионы натрия под влиянием альдостерона,
инсулин - уменьшает экскрецию калия почками, способствует его транспорту в клетки. Почечный механизм регуляции эффективно предупреждает гипергликемию.
Гипокалиемия – снижение концентрации калия в крови ниже 3,5
ммоль/л. Основные причины гипокалиемии: длительное голодание, потеря калия через желудочно-кишечный тракт в результате рвоты, диареи,
нарушения всасывания, пилоростеноза, назначения калий-несберегающих
диуретиков, заболеваниях почек, гиперпродукции альдостерона, адинамии, астении, апатии. Основные клинические симптомы гипокалиемии:
усталость, мышечная слабость, тошнота, рвота, запоры, слабый нерегулярный пульс, сухость кожи, ослабление мышечных сокращений, сухожильных рефлексов, тахикардия, снижение артериального давления,
аритмия.
Гиперкалиемия – повышение концентрации калия в крови более 5,3
ммоль/л. Основные причины гиперкалиемии: высвобождение калия из
клеток при повреждении тканей (ожоги, гнойно-септические заболевания,
опухоли) и нарушение выведения его с мочой, внутривенное введение
калийсодержащих растворов. Основные клинические симптомы гиперкалиемии: раздражительность, беспокойство, спазматические боли в животе,
тошнота, рвота, диарея, слабость, парестезии, брадикардия, аритмия,
вплоть до остановки сердца (при содержании калия 7,5-10,0 ммоль/л).
Пищевые продукты, богатые калием: абрикос, авокадо, бананы,
морковь, бобовые, томаты, дыня, орехи, апельсины, картофель, изюм,
тыква, шпинат, репа.
Натрий. Всего в организме содержится 70-110 г натрия; является
основным внеклеточным катионом; внутри клетки содержание натрия
составляет от 2,5 до 9%, в костной ткани - около 40%; соли натрия находятся преимущественно в растворенном состоянии в плазме крови и лимфе.
Концентрация натрия в плазме крови составляет 130,5–156,6
ммоль/л, в эритроцитах – 13,48-21,75 ммоль/л; суточная потребность – 46 г.
Роль натрия.
1. Поддержание состава и объема внеклеточной жидкости.
2. Участие в осморегуляции; определяет осмоляльность плазмы
крови и внеклеточной жидкости;
12
3. Участие в поддержании кислотно-щелочного равновесия (бикарбонатная буферная система).
4. Участие в генерации мембранного потенциала и потенциала действия на плазматических мембранах возбудимых клеток.
5. Активаторы ферментов (например, альфа-амилазы слюны).
6. Участие в регуляции объема клеток.
7. Участие в активном транспорте ионов, моносахаридов, аминокислот и др.
8. Участие в регуляции процессов синтеза ДНК, РНК, белков.
9. Участие в регуляции сосудистого тонуса (через потенцирование
действия адреналина).
Регуляция обмена натрия. Основными гормонами, регулирующими
концентрацию натрия в крови, является альдостерон, натрийуретический
фактор, ренин-ангиотензиновая система.
При снижении осмолярности внеклеточной жидкости альдостерон
стимулирует реабсорбцию ионов натрия эпителиальными клетками дистальных канальцев почек в обмен на ионы калия или ионы водорода.
Минералокортикоиды вызывают задержку натрия и потерю калия в
слюнных и потовых железах, слизистой оболочке толстого кишечника.
Ренин-ангиотензиновая система реагирует на снижение объема
циркулирующей крови, что вызывает снижение почечного кровотока и
приводит к секреции ренина, образованию ангиотензина ІІ. Последний, в
свою очередь, стимулирует секрецию альдостерона и вызывает сужение
сосудов.
Натрийуретический гормон предсердий образуется и секретируется
в кровь в ответ на увеличение объема циркулирующей крови, повышение
артериального давления. Гормон тормозит реабсорбцию натрия в почечных канальцах. Вследствие повышенной экскреции из организма натрия и
воды объем циркулирующей крови уменьшается, артериальное давление
снижается.
Гипонатриемия – снижение концентрации натрия в крови ниже
130,5 ммоль/л. Наблюдается при избыточном поступлении воды или потери жидкостей, богатых натрием. Основные клинические симптомы гипонатриемии: раздражительность, быстрая утомляемость, головокружение, гипотензия, сухость слизистых оболочек, тремор, судороги, усталость, апатия, тошнота, рвота, тахикардия, потеря аппетита.
Гипернатриемия – повышение концентрации натрия в крови выше
156,6 ммоль/л. Развивается вследствие потери воды или увеличения поступления натрия с пищей или перфузионными растворами, а также при
альдостеронизме, заболевании почек, приеме глюкокортикоидных препаратов. Основные клинические симптомы гипернатриемии: гипертония,
13
вызывающая выход жидкости из клеток (клеточная дегидратация), отеки,
сильная жажда, усталость, беспокойство, возбуждение, тахикардия, кома.
Пищевые продукты, богатые натрием: морская капуста, мидии,
камбала, поваренная соль, икра, маслины.
Кальций. В костной ткани, дентине, эмали зубов содержится 9099% кальция; катион внеклеточного пространства; концентрация в межклеточной жидкости составляет приблизительно 1,3∙10-3 моль/л, в цитоплазме -10-7 моль/л; в клетке кальция содержится больше в митохондриях
и эндоплазматической сети; в плазме крови кальций присутствует в трех
формах: ионизированной, связанной и комплексной; при нормальном рН
крови приблизительно половина общего кальция плазмы находится в
ионизированной форме; несколько меньшее количество кальция связано с
белками (альбумином), остальное - образует комплексы с анионами.
Концентрация кальция в сыворотке крови составляет 2,25-2,75
ммоль/л; суточная потребность – 0,8-1,2 г.
Роль кальция.
1. Участие в процессах нервно-мышечной возбудимости (при гиперкальциемии – угнетается, а при гипокальциемии – повышается нервно-мышечная возбудимость).
2. Участие в процессах мышечного сокращения, сократительной
способности миокарда.
3. Участие в процессе свертывания крови (связывание с белками –
плазменными факторами II, VII, IX, X).
4. Снижает проницаемость капилляров;
5. Активатор ферментов (трипсиногена, липазы, амилазы, АТФазы);
6. Выполняет роль вторичного посредника в передаче гормонального сигнала, способствует секреции медиаторов, освобождению и физиологическому действию гормонов;
7. Участвует в регуляции фосфорилирования белков.
8. Структурная (например, соли кальция обеспечивают жесткую
структуру костей и зубов; кальций связан с фосфором и образует минеральные соли костей и зубов).
Регуляция обмена кальция. Осуществляется гормонами щитовидной и паращитовидных желез, а также витамином D. Паратгормон и витамин D3 (активная форма 1,25(ОН)2D3) повышают концентрацию кальция в крови, а кальцитонин, наоборот, снижает.
Паратгормон стимулирует мобилизацию кальция из костной ткани;
стимулирует реабсорбцию кальция в дистальних канальцах почек; активирует синтез кальцитриола в почках, что приводит к повышению всасывания кальция в кишечнике (рис.4).
14
Синергистом паратгормона в действии на костную ткань является
активная форма витамина D3 - кальцитриол (1,25(ОН)2D3) (рис. 5). Кальцитриол индуцирует синтез кальций-связывающих белков в кишечнике,
которые обеспечивают всасывание кальция; стимулирует реабсорбцию
кальция в дистальних канальцах почек; способствует мобилизации кальция из костной ткани. Следует отметить, что кальцитриол поддерживает
такие концентрации кальция и фосфатов, которые необходимы для образования кристаллов гидроксиапатита, откладывающегося в коллагеновых
фибриллах кости. При нарушении синтеза кальцитриола замедляется
формирование новых костей и нарушается обновление костной ткани.
Рис. 4. Регуляция обмена кальция паратгормоном
Кальцитонин ингибирует высвобождение кальция из костной ткани,
снижая активность остеокластов; снижает реабсорбцию кальция в дистальных канальцах почек.
Гипокальциемия – снижение содержания кальция в крови меньше
2,25 ммоль/л. Развивается при: недостаточном поступлении в организм
витамина D (рахит) или кальция, почечной недостаточности, нарушении
процессов гормональной регуляции (гипертиреоз, гипопаратиреоз). Основные клинические симптомы гипокальциемии: онемение и покалывание
15
в конечностях, повышение нервно-мышечной возбудимости вплоть до
развития клонико-тонических судорог.
Гиперкальциемия – повышение содержания кальция в крови более
3,0 ммоль/л. Основные причины гиперкальциемии: повышенная секреция
паратгормона, гипервитаминоз D, саркоидоз, гипотиреоз. Основные клинические симптомы гиперкальциемии: образование конкрементов в почках, депрессивные состояния, снижение нервно-мышечной возбудимости,
повышение свертывания крови, анорексия, тошнота, рвота, зуд, полиурия,
астения, адинамия, нарушение сердечного ритма.
Пищевые продукты, богатые кальцием: молочные продукты (творог, сыры), орехи, бобовые, шпинат, капуста.
Рис. 5. Регуляция обмена кальция кальцитриолом
Фосфор. В организме человека составляет около 1% от массы тела
(до 1 кг) в виде неорганических фосфатов; в основном локализуется в
костной ткани и зубах; распределяется в организме следующим образом:
85% - кости, зубы; 14% - мягкие ткани, 1% - внеклеточная жидкость; основной внутриклеточный элемент. Обмен фосфора тесно связан с обменом кальция.
Концентрация фосфатов в плазме крови составляет 0,8-1,4 ммоль/л;
суточная потребность 1-2 г.
16
Роль фосфора.
1. Структурная (входит в состав костной ткани зубов, составная
часть других тканей организма; структурный элемент фосфопротеинов,
фосфолипидов - основных компонентов клеточных мембран).
2. Участие в переносе энергии в виде макроэргических связей
(АДФ, АТФ);
3. Участие в реакциях фосфорилирования органических соединений.
4. Участие в регуляции кислотно-основного равновесия (фосфатная
буферная система).
5. Участие в процессах роста, деления клеток, хранения и использования генетической информации (в составе нуклеиновых кислот).
Регуляция обмена фосфора. Осуществляется гормонами щитовидной и паращитовидных желез, витамином D. Паратгормон стимулирует
функциональную активность остеокластов, высвобождает фосфаты и выводит в кровь; в почках снижает реабсорбцию фосфатов и приводит к
фосфатурии. Кальцитонин угнетает функционирование остеокластов, в
результате тормозится резорбция как органической, так и неорганической
составляющей костного матрикса, что приводит к уменьшению поступления фосфатов в кровь. Витамин D и его метаболиты усиливают всасывание фосфора в кишечнике.
Изменение содержания фосфора даже в широком диапазоне не вызывает обычно клинических проявлений. Дефицит фосфора встречается
редко.
Гипофосфатемия - снижение содержания фосфора в крови ниже
0,8 ммоль/л. Отмечается при нарушении всасывания в кишечнике, алкоголизме, рвоте, диарее, потерях фосфатов с мочой, гиперпаратиреоидизме, витамин D- резистентном рахите, остеомаляции, синдроме Фанкони.
Основные клинические симптомы гипофосфатемии: ухудшение памяти,
боли в костях, судороги, мышечная слабость, мышечные боли, онемение и
покалывание в кончиках пальцев, нарушение координации движений.
Гиперфосфатемия – повышение содержания фосфора в крови выше 1,4 ммоль/л. Отмечается при избыточном поступлении в организм,
деструкции клеток, повреждении почечных клубочков, гипопаратиреозе,
акромегалии, сахарном диабете. Основные клинические симптомы гиперфосфатемии: анорексия, тошнота, рвота, мышечная слабость, гиперрефлексия, тетания, тахикардия.
Пищевые продукты, богатые фосфором: рыба, мясо, яйца, орехи,
семечки.
Магний. В организме взрослого человека содержится 20-25 г, из
которых половина (50-60%) депонирована в костях, а треть - в мышцах; в
17
желудочно-кишечном тракте всасывается только 30-40% поступающего с
пищей магния; около 25% магния связано с белками плазмы крови, небольшая часть образует комплексные соединения, а остальная часть свободная, ионизированная; основной внутриклеточный катион.
Концентрация магния в сыворотке крови составляет 0,7-1,0
ммоль/л; суточная потребность – 300-500 мг.
Роль магния.
1. Структурная (в составе костей, тканей зуба).
2. Выполняет роль кофактора и активатора ферментов (например,
Mg2+-зависимых АТФаз, ацетилхолинэстеразы).
3. Участие в реакциях гликолиза.
4. Участие в обмене макроэргических соединений (расщепление
АТФ).
5. Влияет на сократительную способность миокарда и гладкой мускулатуры (определяет нервно-мышечную возбудимость);
6. Оказывает депрессивное влияние на ЦНС.
7. Участие в обмене холестерина, нуклеотидов, биосинтезе белка.
8. Стабилизирует структуры нуклеиновых кислот, рибосом, хроматина.
9. Регуляторная (поддерживает уровень калия в клетке).
Регуляция обмена магния. Осуществляется за счет изменения реабсорбции в почечных канальцах. Определенной гормональной системы
регуляции этого процесса не существует.
Гипомагниемия – снижение содержания магния в крови ниже 0,7
ммоль/л. Основные причины гипомагниемии: профузная рвота, диарея,
хронический алкоголизм, синдром мальабсорбции, инфузионная терапия
с низким содержанием магния, сердечно-сосудистые заболевания (ишемическая болезнь сердца, атеросклероз), заболевания почек, щитовидной
железы, гиперальдостеронизм, сахарный диабет (выведение магния с мочой из-за глюкозурии), применение диуретиков, снижение поступления
магния с пищей, потеря с калом и мочой. Основные клинические симптомы гипомагниемии: апатия, судороги мышц ног, бессонница, изменение
настроения, галлюцинации, спутанное сознание, анорексия, тошнота, парестезии, дисфагия, тахикардия.
Гипермагниемия – повышение содержания магния в крови более 1,0
ммоль/л. Основные причины гипермагниемии: острая и хроническая почечная недостаточность, болезнь Иценко-Кушинга, применение магнийсодержащих препаратов. Основные клинические симптомы гипермагниемии: тошнота, рвота, гиперемия кожных покровов, психические расстройства, сонливость, мышечная слабость, гипотензия.
18
Магний используют в медицинской практике для лечения гипертензии беременных, ишемической болезни сердца, аритмии, заболеваний
ЦНС.
Пищевые продукты, богатые магнием: шоколад, сыр, рыба, творог,
яйца, морковь, капуста, свекла, томаты, ржаной хлеб, гречневая крупа,
пшеничные отруби, шпинат.
Железо. Содержание железа в организме человека составляет 3-4 г.
Основные фонды железа в организме.
1. Гемовое (клеточное) – входит в состав гемоглобина, миоглобина,
ферментов (цитохромов, каталазы, пероксидаз), металлопротеинов (аконитазы и др.).
2. Негемовое.
3. Внеклеточное: свободное железо плазмы и железо-связывающие
сывороточные белки (трансферрин, лактоферрин), участвующие в транспорте железа.
4. Депо железа находится в организме в виде двух белковых соединений – ферритина и гемосидерина.
Роль железа.
1. Структурная (входит в состав железосодержащих белков: гемоглобина, миоглобина, цитохромов и др).
2. Используется для синтеза гемопротеинов и других железосодержащих белков.
3. В составе цитохромов и железосерных белков участвует в окислительно-восстановительных реакциях (перенос электронов по дыхательной цепи).
4. Транспортная (в составе гемоглобина переносит кислород и углекислый газ).
Всасывание железа в кишечнике − активный процесс. Железо проникает через клеточные мембраны только в форме Fe 2+. Аскорбиновая
кислота (витамин С) улучшает всасывание и усвоение железа. У женщин
всасывание железа повышено, что связано с потерей железа во время менструаций. В плазме крови железо находится в окисленной форме Fe 3+ и
связано с трансферрином.
Концентрация свободного железа в сыворотке крови составляет −
12,5-30,4 мкмоль/л. Практически все железо сыворотки крови находится в
составе трансферрина. Дефицит железа в организме сопровождается повышением содержания трансферрина (в норме 0,4 г/л). Трансферрин переносит железо к костному мозгу и другим тканям с целью депонирования или использования по мере необходимости. Депо железа в организме
- печень, селезенка, красный костный мозг (рис. 6). Суточная потребность
19
в железе зависит от возраста, пола, профессии и в среднем составляет 1015 мг.
Рис. 6. Обмен железа в организме
Роль железосодержащих белков.
1. Транспорт и депонирование кислорода (гемоглобин, миоглобин);
2. Участие в окислительно-восстановительных реакциях (оксидазы,
цитохромы, пероксидазы и др.);
3. Участвуют в процессах кроветворения.
4. Регуляторная (участвуют в регуляции иммунных процессов,
обеспечивая активность интерферона и клеток-киллеров).
5. Участие в процессах детоксикации в печени.
6. Участие в делении клеток.
7. Участие в биосинтетических процессах (например, в синтезе
ДНК).
8. Участие в метаболизме биологически активных соединений (катехоламинов, коллагена).
20
9. Участие в энергетическом обмене (через ферменты цикла трикарбоновых кислот, содержащих железо).
Снижение содержания железа в организме возникает при недостаточном поступлении с пищей, плохом усвоении в желудочно-кишечном
тракте (анацидный и гипоацидный гастриты, резекции желудка и кишечника); усиленной утилизации органами и тканями (беременность, рост
организма в детском возрасте, повышенные физические нагрузки), потерях (кровотечения), перераспределении (системные заболевания соединительной ткани: коллагенозы, ревматизм, ревматоидный полиартрит; злокачественные новообразования: лимфогранулематоз, острый и хронический лейкоз; хронический гепатит, цирроз, инфаркт миокарда). Снижение
содержания железа в организме сопровождается гипохромной микроцитарной анемией (цветной показатель - 0,8 и менее), трофическими расстройствами в органах и тканях, психическими нарушениями, снижением
иммунной резистентности.
Повышение содержания железа в организме возникает при избыточном поступлении, недостаточном использовании в кроветворных органах; сопровождается гепатозом с циррозом, спленомегалией, развитием
дефицита ионов меди и цинка. Излишек железа откладывается в паренхиматозных органах в виде гемосидерина; отложение в печени приводит к
циррозу, поджелудочной железе – сахарному диабету, коже – пигментации.
Пищевые продукты, богатые железом: зеленые яблоки, печень,
фисташки, кедровые орехи, шпинат, овсяная крупа, бобовые, чечевица.
Медь. В организме взрослого человека содержится около 100 мг
меди; в основном медь концентрируется в печени, головном мозге, крови;
практически 90% меди находится в составе церулоплазмина.
Концентрация меди в крови составляет: 11-22 мкмоль/л; суточная
потребность - в среднем 2,5 мг.
Роль меди.
1. Участие в тканевом дыхании (входит в состав цитохромоксидазы).
2. Участие в окислительном дезаминировании аминов.
3. Участие в образовании поперечных сшивок в коллагене и эластине (лизилоксидаза).
4. Участие в синтезе норадреналина (входит в состав дофамин-βмонооксигеназы).
5. Участие в синтезе меланина (входит в состав тирозиназы).
6. Антиоксидантная (инактивирует в цитоплазме супероксидный
радикал, входя в состав супероксиддисмутазы).
7. Участие в эритро- и лейкопоэзе.
21
8. Участие в синтезе женских половых гормонов.
9. Участие в иммунных процесах.
10. Участие совместно с железом и витамином С в синтезе гемоглобина.
11. Участие в обмене желчных кислот, стероидов, ненасыщенных
жирных кислот.
12. Участие в обезвреживании ксенобиотиков.
13. Участие в синтезе миелина.
Гипокупремия - снижение содержания меди в крови ниже 11
мкмоль/л. Гипокупремия наблюдается при: болезни КоноваловаВильсона, ожогах, ишемической болезни сердца, железодефицитной анемии. Основные клинические симптомы гипокупремии: повышенная утомляемость, частые головные боли, депрессия, гипохромная анемия, сыпь на
коже, заболевания нервной системы, остеопороз.
Гиперкупремия - повышение содержания меди в крови выше 22
мкмоль/л. Гиперкупремия наблюдается при избыточном поступлении меди в организм, нарушении обмена, многократных сеансах гемодиализа,
апластической, мегалобластной анемии, талассемии, лимфогрануломатозе, опухолях желудочно-кишечного тракта, легких, костной ткани, заболеваниях печени (гепатиты, цирроз), острых инфекционных заболеваниях,
коллагенозах, инфаркте миокарда. Основные клинические симптомы гиперкупремии: депрессия, боли в мышцах и суставах, бессонница, раздражительность, диспептические явления (рвота, тошнота, диарея, боли в
животе), металлический привкус в ротовой полости, неврологические
нарушения (повышенное слюноотделение, нарушение поведения, речи,
эпилептические припадки).
Пищевые продукты, богатые медью: шпинат, гречневая крупа,
орехи, печень, ржаной хлеб, бобовые, морепродукты, абрикос, авокадо.
Молибден. В организме взрослого человека содержится около 9 мг,
из них 5 мг – в костях, 2 мг – в печени. Суточная потребность составляет
0,2-0,3 мг.
Роль молибдена.
1. Участие в распаде пуриновых нуклеотидов (входит в состав ксантиноксидазы) и выведении мочевой кислоты из организма с мочой.
2. Нормализует половую функцию.
3. Стимулирует рост.
4. Укрепляет зубную ткань (задерживает фтор в организме, способствует профилактике кариеса).
5. Участие в синтезе аскорбиновой кислоты.
6. Антитоксический фактор (влияет на распад сульфидов, алкоголя).
Дефицит молибдена явление крайне редкое.
22
При избыточном поступлении молибдена в организм происходит
активация синтеза ксантиноксидазы, увеличивается образование мочевой
кислоты и, как результат, возникает заболевание «молибденовая подагра».
Пищевые продукты, богатые молибденом: бобовые, шиповник, говяжья печень, чечевица, какао.
Цинк. В организме взрослого человека содержится 1,4-2,3 г цинка,
из них 20% - в костях, 65% - в мышцах, 9% - в крови, остальное – в печени
и предстательной железе. Суточная потребность составляет 10-20 мг.
Роль цинка.
1. Участие в процессах роста и метаболизма клеток.
2. Участие в биосинтезе белка.
3. Ранозаживляющее действие.
4. Активатор иммунных реакций.
5. Участие в поддержании и улучшении памяти.
6. Участие в поддержании вкусовой и обонятельной чувствительности.
7. Участие в репродуктивной функции.
8. Участие в процесах передачи и реализации генетической информации (в составе ДНК- и РНК-полимераз, полиаденилатполимеразы).
9. Участие в депонировании инсулина в островках Лангерганса
(комплекс цинк-инсулин).
Недостаточность цинка в организме связана только с неправильным
питанием, приводит к задержке роста, развития репродуктивной функции,
плохому заживлению ран, потере памяти, ломкости ногтей (белые пятна лейконихия), выпадению волос, дерматитам, иммунодефицитным состояниям, нарушению восприятия вкусов и запахов.
Пищевые продукты, богатые цинком: мясо, печень, яйца, орехи,
тыквенные семечки, отруби.
Йод. Всего в организме человека содержится 20-35 мг йода. Распределение в организме неравномерное: меньше всего сконцентрировано
в крови и почках, больше всего - в щитовидной железе (около 10-15 мг).
Йод в организме человека преимущественно находится в органической
форме. А-клетки щитовидной железы избирательно захватывают йодиды
из протекающей через железу крови и образуют гормоны Т3, Т4 и тиреоглобулин, который представляет собой запасную форму тиреоидных гормонов и содержит около 90% от общего количества йода, присутствующего в щитовидной железе.
Содержание йода в крови при нормальном поступлении его в организм составляет – 10-15 мкг/л, при этом общий внеклеточный запас йода
составляет около 250 мкг. Большую часть этого запаса составляет йод,
всосавшийся в кишечнике. Кроме того, в этот же запас входит небольшое
23
количество йода, которое выделяется тиреоцитами, а также йод, образующийся при обмене тиреоидных гормонов в периферических тканях. Суточная потребность – 100-150 мкг.
Роль йода.
1. Участие в синтезе тиреоидных гормонов щитовидной железы.
2. Участие в процессах роста и развития организма, выработке тепла (в составе тиреоидных гормонов).
При недостаточном поступлении йода с пищей возникают йоддефицитные заболевания: йоддефицитный гипотиреоз, диффузный нетоксический зоб, эндемический зоб. Основные клинические симптомы недостаточности йода в организме: чувство холода, увеличение размеров
щитовидной железы, одышка, болезненные ощущения в области сердца,
слабость, сонливость, ухудшение слуха, ослабление памяти, бледность и
сухость кожных покровов, тусклость волос.
Избыток йода обычно возникает при работе на вредных производствах. Основные клинические симптомы избытка йода в организме: мышечная слабость, повышенная раздражительность, гипертермия, депигментация кожи, преждевременное поседение волос.
Пищевые продукты, богатые йодом: морепродукты, йодированная
соль, черная смородина, виноград, черноплодная рябина, томаты, шпинат,
спаржа, морковь, редька.
Кобальт. В организме человека содержится 0,5-1,5 мг кобальта;
14% находится в костях, 43% - в мышцах и остальная часть – в мягких
тканях.
Суточная потребность – 20-50 мкг.
Роль кобальта.
1. Участие в синтезе витамина В12.
2. Участие в процессах кроветворения и созревания эритроцитов,
синтеза аминокислот, белков, ДНК, РНК (в составе витамина В12).
3. Участие в окислительно-восстановительных реакциях (в составе
оксидоредуктаз), реакциях гидролиза и переноса химических групп.
4. Стимулирует рост костной ткани.
5. Участие в образовании гормонов щитовидной железы.
6. Антиатеросклеротическое действие.
7. Участие в синтезе инсулина.
Снижение содержания кобальта в организме возникает при снижении поступления с пищей, нарушении всасывания в кишечнике, образования транскобаламина в крови, обмена В12 в тканях, а также при повышенном выведении витамина В12, белково-связанного и свободного
кобальта. Снижение содержания кобальта в организме приводит к развитию витамин В12-зависимой гиперхромной анемии, лейкопении, тромбо24
цитопении, снижению деления, обновления клеток (особенно клеток слизистой оболочки пищеварительного тракта и кожи), нарушениям со стороны ЦНС, снижению биосинтеза тиреоидных гормонов.
Избыток кобальта в виде острых и хронических отравлений возможен только у лиц, занятых на производствах; сопровождается поражением
органов дыхания, нарушением процессов кроветворения, расстройствами
со стороны ЦНС, диспептическими расстройствами, нарушением обоняния, хроническими ринитами, фарингитами.
Пищевые продукты, богатые кобальтом: свекла, редис, капуста,
картофель, лук, бобовые, зерновые культуры, груши, абрикос, сердце,
говядина, яйца, треска, сардина.
Фтор. В организме взрослого человека содержится 2,5-3 г; в зубной
эмали - 90%, в других тканях зуба и в костной ткани – 9%. Фтор выводится из организма в основном с мочой.
Суточная потребность – 1,5-5 мг.
Роль фтора.
1. Участие в образовании и укреплении костной ткани и зубной
эмали (совместно с фосфором и кальцием); входит в состав фторапатита
костей и зуба, который повышает устойчивость эмали к разрушению.
2. Участие в активации процессов гемопоэза.
3. Участие в выведении из организма солей тяжелых металлов.
4. Снижает активность кислотообразующих бактерий (благодаря
чему применяют в зубных пастах).
5. Фториды повышают активность щелочной фосфатазы.
При снижении содержания фтора в организме развивается кариес
зубов, остеопороз. При избытке фтора развивается флюороз (крапчатость зубов), хроническое отравление.
Пищевые продукты, богатые фтором: чай, орехи, зерновые, лук,
картофель, яблоки, рис, шпинат, морепродукты, молоко, яйца, мясо.
Селен. Содержание в организме около 20 мг (в основном в селезенке, печени, почках, сердце, семенниках).
Суточная потребность – 20-70 мкг.
Роль селена.
1. Антиоксидантная (в составе антиоксидантних ферментов, например, глутатионпероксидазы)
2. Участие в иммунных реакциях.
3. Участие в метаболизме гормонов щитовидной железы.
4. Повышение репродуктивной функции у мужчин.
Снижение содержания селена в организме проявляется: резким
снижением работоспособности (физической и умственной), клеточного и
гуморального иммунитета, частыми простудными или кожными гнойнич25
ковыми заболеваниями, медленной регенерацией (заживлением ран) после травм, порезов или изъязвлений, повышенной склонностью к сердечно-сосудистым, инфекционным, гастроэнтерологическим, злокачественным заболеваниям, нарушением зрения (остроты, аккомодации), возникновением половой слабости, импотенции.
ОСОБЕННОСТИ ПРОТЕКАНИЯ ВОДНО-СОЛЕВОГО И
МИНЕРАЛЬНОГО ОБМЕНОВ В ДЕТСКОМ ОРГАНИЗМЕ
В тканях и органах детского организма содержится значительно
больше воды, чем у взрослого. К рождению содержание воды составляет
80%, у детей первых пяти лет - 70% от массы тела. При физиологическом
снижении массы тела (в первые дни после рождения) ребенок теряет воду
(8,7% от массы тела) путем испарения при дыхании, с поверхности кожи,
с мочой и меконием. Выведение воды путем испарения составляет 52-75%
от общей величины. С возрастом происходит изменение содержания
внутри- и внеклеточной жидкости (табл. 2). У детей большая поверхность
тела и незрелость почек. Экстроренальная потеря воды у детей составляет
1 мл на 1 кг массы тела в час (у взрослых - 0,45 мл/кг). Потери воды путем
перспирации – до 30 мл/кг.
Таблица 2
Содержание общего количества воды (%) и соотношение
в распределении жидкости в зависимости от возраста
Показатель
Ново1-6
6 меся- 1-5 лет Взрослый
рожмесяцев цев − 1
денные
год
Общая вода
75−80
70
70
60−65
60−65
Внутриклеточная
30−40
30
35
35−40
40−45
Внеклеточная
Интерстициальная
32−44
34,5
30
25
17
Плазма
6
5,5
5
5
5
В детском возрасте водный обмен протекает более интенсивно, чем
у взрослых. У детей раннего возраста отмечается большая проницаемость
клеточных мембран, а фиксация жидкости в клетках и межклеточном пространстве − слабая. У ребенка объемы хлоридного (внеклеточной воды) и
инулинового пространства (лабильная вода) практически одинаковые и
составляют 41 и 40% от массы тела соответственно (у взрослого − 26,4 %
и 16 %). У детей водный обмен лабильный, что связано с подвижностью
внеклеточной воды. При дегидратации (потери жидкости) происходит
значительное уменьшение как вне-, так и внутриклеточной жидкости.
26
Потребность детей в воде значительно выше, чем у взрослых: с 10
дней жизни до 5 лет составляет 130-150 мл/кг массы тела.
Натрий. Содержание натрия в сыворотке крови новорожденного
такое же, как и в крови матери (≈ 142 ммоль/л). Внутриклеточное содержание натрия у детей выше, что связано с процессами созревания «натриевого насоса» в клетках.
Калий. У новорожденных содержание калия составляет до 6,6
ммоль/л. Содержание калия в крови более 6 ммоль/л опасно для жизни
детей старше 1 месяца. Суточная потребность в калии выше, чем у взрослых. Недостаток калия в детском организме тормозит рост и развитие ребенка.
Кальций. Поступает к плоду трансплацентарно с помощью активного транспорта. В последние месяцы беременности ежедневно поступает
до 100-150 мг Са на 1 кг веса плода. В организме новорожденного содержится 30 г кальция. До 4 месяцев происходит быстрый рост и минерализация костной ткани. Чтобы обеспечить этот процесс ребенку ежедневно
нужно получать 500 мг кальция. В детском организме первого года жизни
кальция содержится 400 ммоль/кг массы тела. Содержание кальция в крови доношенных новорожденных составляет 2,25-2,45 ммоль/л, первого
года жизни и старше - 2,5- 2,8 ммоль/л. У здоровых детей с мочой выделяется 0,1-0,3 г/сутки кальция; значительная его часть выводится с калом.
Магний. Ежедневно плод получает 3-4 мг магния. Концентрация
магния в сыворотке крови составляет 0,66-0,99 ммоль/л, 2/3 магния находится в ионизированном виде. Гипомагниемия у детей проявляется повышением нервно-мышечной возбудимости, длительным поносом. Гипермагниемия наблюдается у детей, получающих большие дозы витамина
D.
Фосфор. Поступает к плоду против градиента концентрации. Концентрация фосфора в сыворотке крови первого года жизни составляет
1,29-2,26 ммоль/л, от 2 до 4 лет − 0,65-1,62 ммоль/л.
Возрастные особенности обмена кальция, магния и фосфора определяются состоянием нейроэндокринной регуляции гомеостаза и минерализации костной ткани.
Действие антидиуретического гормона и альдостерона на организм
ребенка первого года жизни значительно менее выражено, чем у детей
старше 1 года.
СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ ПОЧЕК
Почки – парный орган, необходимый для поддержания гомеостаза
и выделения конечных продуктов обмена. Почки непосредственно участ27
вуют в регуляции водно-солевого и минерального обменов, а также кислотно-основного состояния, выделения азотсодержащих шлаков, осмотического давления жидкостей организма, артериального давления, эритропоэза.
Почки состоят из двух слоев: наружного − коркового вещества и
внутреннего − мозгового (рис. 7). Корковое вещество в виде столбов проникает в мозговое. Между столбами мозговое вещество образует пирамиды (от 4 до 16), которые своими основаниями направлены к корковому
веществу. Вершины почечных пирамид, соединяясь по две-три, заканчиваются сосочками, которые окружены малыми почечным чашками. Малые чашки, сливаясь, образуют большие чашки, из которых формируется
почечная лоханка. Функциональная единица почки − нефрон. Их количество составляет около двух миллионов. Нефроны состоят из почечного
тельца и системы почечных канальцев. В почечном тельце различают сосудистый клубочек (клубочек почечного тельца) и окутывающую его капсулу. Капилляры клубочка берут начало от приносящей, афферентной
артериолы и собираются в выносящую, эфферентную, которая в дальнейшем распадается на капиллярную сеть, снабжающую кровью сегменты
канальцев. В сосудистом клубочке почечного тельца имеется около 50
анастомозирующих между собой капиллярных петель. Капсула клубочка
состоит из двух листков: внутреннего, примыкающего к клубочковой капиллярной сети, и наружного, переходящего в стенку канальцев нефрона.
Между листками имеется полость, переходящая в стенку канальцев нефрона. Через поры базальной мембраны могут проходить молекулы альбумина, иммуноглобулины, однако их проникновение ограничено наличием гликокалекса базальной мембраны и ее отрицательным зарядом.
Структурным элементом почек является юкстагломерулярный комплекс,
который играет важную роль в выработке ренина, эритропоэтина и в регуляции артериального давления крови. Интерстициальные клетки мозгового вещества почки вырабатывают простагландины, которые оказывают
гипотензивное и антидиуретическое действие на уровне микроциркуляторного русла. Почечная ткань содержит много воды (до 84%), что указывает на высокий уровень метаболических процессов. Почки способны поглощать до 10% всего кислорода. Основной энергетический материал в
почках – углеводы. В почках образуются активная форма витамина D3 и
калликреин, который отщепляет от кининогена кинин. Почечные кинины
(например, брадикинин) оказывают выраженное вазодилататорное (сосудорасширяющее) действие как на кортикальный, так и на юкстагломерулярный кровоток.
Функция почек.
28
1. Мочеобразовательная (в нефронах фильтруется и реабсорбируется около 180 л жидкости в сутки).
Рис. 7. Строение почек.
2. Экскреторная (выделительная) - выделение конечных продуктов
метаболизма с мочой (мочевины, мочевой кислоты, аммонийных солей,
индикана и т. д.).
3. Регуляторная:
- волюморегуляция (поддержание определенного объема воды);
- осморегуляция (поддержание определенной концентрации осмотически активных веществ путем выделения воды, электролитов или
реабсорбции этих веществ);
29
- регуляция кислотно-щелочного равновесия (через обмен ионов
натрия на ионы водорода в дистальной части канальцев при участии карбоангидразы; реабсорбция натрия сопровождается изменением реакции
мочи в кислую сторону, в организме сохранятся уровень щелочных резервов; угнетение карбоангидразы диуретическими средствами тормозит
секрецию ионов водорода; выделение дистальной частью канальцев аммиака, образующегося из глутамина под влиянием фермента глутаминазы,
в значительной мере способствует сохранению щелочных резервов; почки
могут являться источником НСО3-, образующихся в результате окисления
метаболитов);
- регуляция артериального давления (ренин-ангиотензиновая система).
4. Эндокринная: синтез эритропоэтина, кальцитриола.
5. Метаболическая:
- синтез АТФ;
- в почках активно протекает глюконеогенез, гликолиз, аэробное
окисление глюкозы; в корковом веществе преобладает аэробный тип метаболизма; в мозговом – анаэробный;
- синтез кальцитриола, фосфолипидов, триацилглицеролов, простагландинов, кетоновых тел (кетогенез), а также интенсивно протекает
кетолиз;
- синтез биологически активных веществ − ренина, эритропоэтина;
- активно протекают процессы транс- и дезаминирования аминокислот с высвобождением аммиака и образованием его транспортных
форм − глутамина и аспарагина;
- синтез креатина;
- наличие специфичных ферментов: ЛДГ1, 2 (корковое вещество),
ЛДГ3, 4 (мозговое вещество), изоформа аланинаминопептидазы – ААП3,
трансамидиназа (появление этих ферментов в крови и моче указывает на
повреждение ткани почек).
Теория образования мочи. Наиболее распространенной теорией
образования мочи является фильтрационно-реабсорбционно-секреторная.
Согласно этой теории в почечных тельцах за сутки фильтруется около 180
л первичной мочи, которая концентрируется в канальцах нефронов (теория Кешне). Клубочковая фильтрация является пассивным процессом, в
результате которой образуется первичная моча. Фильтрация осуществляется через сложные структурные образования - стенки клубочковых капилляров. Этот процесс основан на градиенте гидростатического давления. В приносящей артерии гидростатическое давление составляет 65-70
мм рт.ст., а в выносящей артерии – 15-20 мм рт.ст. Сила фильтрации клу30
бочка составляет около 20 мм рт.ст. Под таким давлением мембрана клубочка свободно пропускает воду и неколлоидные компоненты плазмы.
Фильтруемая жидкая часть крови попадает в просвет капсулы клубочка.
Наиболее важное значение в фильтрации имеет базальная мембрана.
Фильтрация происходит тем быстрее, чем выше артериальное и ниже
коллоидно-осмотическое давление. Давление в клубочковых капиллярах
составляет 9,3-10,7 кПа (70-80 мм рт. ст.), а коллоидно-осмотическое давление белков плазмы − 3,3-4,0 кПа (20-30 мм рт. ст). Снижение давления в
клубочковых капиллярах ниже 6,7 кПа сопровождается нарушением процессов фильтрации. Давление в клубочковых капиллярах регулируется
сокращением приводящих и отводящих артериол.
Первичная моча идентична безбелковой плазме крови и содержит
глюкозу, фосфаты, мочевину, мочевую кислоту, креатин и изредка другие
мелкодисперсные белки с молекулярной массой ниже 70 000 Да (до 0,15 −
0,2 г/л). Относительная плотность первичной мочи − 1,010, рН − 7,4. В
канальцах нефронов первичная моча подвергается реабсорбции, в результате которой обратно в кровь поступают необходимые для организма вещества (глюкоза, аминокислоты, гидрокарбонаты, мелкодисперсные белки, соль, вода). Некоторые элементы фильтрата (креатин, инулин и ряд
других полисахаридов) вообще не реабсорбируются. На основании неодинакового транспорта веществ в канальцевом аппарате в первичной
моче Кешне разделил все вещества на пороговые (подвергающиеся обратному всасыванию) и беспороговые (креатин, сульфаты). Мочевина, мочевая кислота, фосфаты всасываются частично путем простой диффузии.
Глюкоза реабсорбируется полностью, если концентрация ее в плазме не
превышает пороговую (более 10 ммоль/л). При пороговом повышении
концентрации глюкозы в крови она частично выделяется с мочой (глюкозурия). В проксимальной части канальцев нефронов вода постоянно
реабсорбируется пассивно, наряду с активной реабсорбцией других веществ, что создает изоосмию мочи. В дистальной части канальцев реабсорбция воды регулируется антидиуретическим гормоном (вазопрессином) и поэтому непостоянна. Реабсорбция натрия в проксимальной части
канальцев активна и постоянна, а в дистальных − непостоянна и регулируется альдостероном. При недостаточной продукции этого гормона реабсорбция натрия снижается и развивается гипонатриемия. В нефроне
происходит ультрафильтрация в клубочках, а реабсорбция и секреция - в
канальцах. Таким образом, через эпителий проксимальной части канальцев нефроном активно всасываются из фильтрата все полезные для организма вещества. В дистальной части канальцев происходит в основном
регуляция осмотического давления и кислотно-щелочного равновесия.
Всасывание осуществляется независимо от осмотического градиента. При
31
этом эпителий канальцев реабсорбирует часть элементов из мочи в кровь.
В канальцах реабсорбируется 99% воды, калия, хлора, натрия, мочевины.
В результате реабсорбции образуется вторичная моча, которая поступает
в почечные лоханки и попадает в мочевой пузырь.
Современная теория мочеобразования предполагает, что образование из первичной мочи окончательной происходит путем обратного
транспорта в канальцах воды и растворенных в ней веществ.
Секреция − активный процесс и связан с функционированием клеток канальцев. Процессы реабсорбции могут происходить активно с участием ферментов, затратой энергии и пассивно − путем простой диффузии. Кроме того, эпителий канальцев нефронов секретирует некоторые
вещества (лекарственные средства, кислоты, щелочи).
В образовании вторичной мочи имеет определенное значение процессы секреции, т.е. поступление из крови и лимфы в канальцы некоторых веществ – креатинина и др.
Функциональные особенности образования мочи в детском возрасте.
1. Особенности строения клубочка: небольшие размеры, низкое
гидростатическое давление.
2. Плазмоток в почках у детей раннего возраста (первого года жизни) несколько меньше, чем у взрослых. Низкие показатели клубочковой
фильтрации.
3. У детей раннего возраста отмечается низкое гидростатическое и
онкотическое давление (вследствие гипопротеинемии).
4. Клиренс у детей первого года жизни значительно ниже, чем у
взрослых.
5. Компенсаторные возможности у детей ограничены.
6. Почки новорожденных не способны быстро освободить организм
от избытка воды.
7. Значительно ниже осмолярная концентрация мочи у детей.
8. Формирование функции осморегуляции происходит ко второму
году жизни.
9. Реабсорбция глюкозы в первые месяцы составляет 25% от нормы
взрослого.
10. Только на втором году жизни организм ребенка способен концентрировать хлориды.
11. В раннем возрасте несовершенны механизмы почечной регуляции кислотно-щелочного равновесия, что приводит к развитию ацидоза
при различных заболеваниях.
12. Незрелость почечных канальцев в первые недели жизни приводит к ограничению продукции аммиака.
13. С большей скоростью у детей реабсорбируются ионы натрия.
32
14. Отмечается недостаточная реабсорбционная функция канальцевого аппарата почек. На первом году жизни организм ребенка не реагирует на введение антидиуретического гормона, минералокортикоидов.
15. У детей в почечных канальцах происходит медленнее процесс
секреции.
Регуляция мочеобразования. Мочеобразование регулируется
нервными и рефлекторными механизмами. Почки иннервируются симпатическими и парасимпатическими волокнами.
ГУМОРАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ И НАРУШЕНИЕ
ВОДНО-СОЛЕВОГО ОБМЕНА
Основными гормонами, осуществляющими гуморальную регуляцию водно-солевого обмена, являются антидиуретический гормон, альдостерон, предсердный натрийуретический фактор и ренин-ангиотензиновая
система.
АНТИДИУРЕТИЧЕСКИЙ ГОРМОН (ВАЗОПРЕССИН). Синтезируется в супраоптических и паравентрикулярных ядрах гипоталамуса,
по супраоптикогипофизарному тракту транспортируется в нейрогипофиз,
откуда и секретируется в кровь. По химической природе относится к гормонам белково-пептидной природы, представляет нанопептид. Органымишени – сосуды, дистальные канальцы почек. Механизм действия −
мембранно-внутриклеточный. Отвечает за осморегуляцию и объем жидкости, регулирует водный баланс, оказывает сосудосуживающее действие,
регулирует функционирование сердечно-сосудистой системы.
Эффекты действия антидиуретического гормона (АДГ):
1) антидиуретический гормон (взаимодействует с V2-рецепторами в
почечных канальцах, повышает уровень цАМФ, фосфорилирует белки,
увеличивает проницаемость мембран для воды и ее реабсорбцию):
повышение осмотического давления плазмы крови
↓
возбуждение осморецепторов гипоталамуса
↓
секреция АДГ из секреторных гранул
↓
дистальные канальцы почек
(активация гиалуронидазы)
↓
деполимеризация гиалуроновой кислоты
↓
повышение проницаемости дистальных канальцев для воды
↓
снижение диуреза (вода задерживается в организме)
33
2) регуляция артериального давления (взаимодействует с V1рецепторами гладкомышечных клеток в сосудах, увеличивает концентрацию кальция в клетках, вызывает мышечное сокращение, сужение сосудов и повышение артериального давления);
3) участвует в механизмах памяти, а именно в закреплении памяти,
мобилизации информации.
Несахарный диабет - хроническое заболевание гипоталамогипофизарной системы, в основе которого лежит дефицит АДГ. Характеризуется выделением значительного количества мочи с низким удельным
весом. Основные симптомы: полиурия (более 5-6 л), полидипсия, гипостенурия (низкий удельный вес мочи), утомляемость, снижение температуры тела, сухость кожи. Выделяют центральную (нейрогенную) и периферическую (нефрогенную) формы несахарного диабета. Нейрогенная
форма - первичное нарушение выработки АДГ (инфекционные или токсические поражения гипоталамуса, черепно-мозговые травмы, нарушение
проходимости портальной системы гипофиза опухолью). Нефрогенная
форма – возникает в результате снижения чувствительности почечных
канальцев к действию АДГ; нарушается реабсорбция воды, что приводит
к выведению воды в больших количествах; повышается осмотическое
давление плазмы, раздражается центр жажды.
Диагностика несахарного диабета:
- полиурия;
- гипостенурия – низкий удельный вес мочи (1,000-1,005);
- сгущение крови: повышение количества эритроцитов, гематокрита;
- снижение содержания АДГ в плазме крови (норма 0,6-4,0 нг/л);
- повышение осмолярности плазмы крови (норма − 285 ммоль/л).
Лечение несахарного диабета: заместительная терапия препаратами
вазопрессина (адиурекрин, адиуретин).
Синдром Пархона − редкое заболевание, связанное с гиперпродукцией АДГ, несмотря на снижение осмотического давления плазмы крови;
при этом выделяется концентрированная моча, что приводит к повышенной ретенции жидкости в организме. Симптомы: олигурия, повышение
массы тела, периферические отеки, головная боль, головокружения, сонливость, апатия, дезориентация, психоз, мышечные спазмы, судороги,
снижение температуры тела, тошнота, отсутствие аппетита.
АЛЬДОСТЕРОН. Синтезируется и секретируется клубочковым
слоем коры надпочечников (синтез и секрецию стимулирует ангиотензин
II, кортикотропин, гиперкалиемия, гипонатриемия; тормозят синтез - дофамин, предсердный натрийуретический фактор). По химической природе
- стероид с альдегидной группой. Орган-мишень – почки. Механизм дей34
ствия – цитозольный. Отвечает за постоянство электролитного состава
организма, влияет на задержку натрия и выведение калия из организма:
снижение NaCl в крови
↓
секреция альдостерона
↓
повышение скорости реабсорбции натрия и хлора в канальцах нефронов
↓
задержка NaCl в организме
Гиперальдостеронизм (синдром Конна) − нарушение водносолевого и минерального обменов, связанное с избыточной выработкой
альдостерона вследствие опухоли клеток клубочковой зоны коры надпочечников (аденомы):
повышение выработки альдостерона
↓
задержка натрия и хлора в организме
↓
повышение осмотического давления внеклеточной жидкости
↓
высвобождение вазопрессина
↓
реабсорбция воды
↓
задержка воды (гиперволемия), изменения гематокрита
↓
потеря калия и водорода с мочой
↓
снижение чувствительности клеток к АДГ
↓
развитие вторичного несахарного диабета
Клинические симптомы синдрома Конна: стойкое повышение артериального давления (гипертензия), полидипсия, нейромышечный синдром
(головная боль, мышечная слабость, судороги), изменение суточного диуреза. В биохимическом анализе крови - гипокалиемия, гипернатриемия,
внутриклеточный ацидоз, внеклеточный алкалоз. Возникающий дефицит
калия сопровождается нарушениями в дистальных канальцах почек, скелетной и гладкой мышечной ткани, ЦНС, а задержка натрия приводит к
гиповолемии, снижению синтеза ренина и ангиотензина II.
Диагностика синдрома Конна: гипертензия, гипокалиемия, гипернатриемия, повышение Na/K коэффициента, повышение содержания альдостерона (в 3-4 раза); МРТ (выявление опухоли).
35
Лечение: оперативное; при идиопатической − консервативное лечение.
РЕНИН-АНГИОТЕНЗИНОВАЯ СИСТЕМА – главный механизм
регуляции секреции альдостерона и АДГ. При уменьшении объема внутрисосудистой жидкости − гиповолемии, снижении артериального давления с изменением локальной гемодинамики, уменьшении кровенаполнения афферентных артериол происходит раздражение юкстагломерулярного аппарата (ЮГА) с выработкой ренина в кровь. Ренин − протеолитический фермент, синтезирующийся в юкстагломерулярных клетках почек −
рецепторах растяжения стенки артериол. Субстратом для действия ренина
является гликопротеин - ангиотензиноген, который синтезируется в печени. Ренин расщепляет пептидную связь в молекуле ангиотензиногена с
отщеплением неактивного ангиотензина I. Под действием карбоксидипептидилпептидазы в эндотелии кровеносных сосудов ангиотензин I превращается в ангиотензин II. Последний обладает мощным вазоконстрикторным действием, повышает артериальное давление, стимулирует синтез и
секрецию альдостерона и вазопрессина.
Ренин-ангиотензиновая система играет важную роль в восстановлении объема циркулирующей крови при кровотечениях, профузной рвоте и
диареи. Неадекватно высокая секреция ренина (например, в результате
стеноза почечных артерий) приводит к развитию почечной гипертонии.
Снижение объема циркулирующей крови, артериального давления
↓
раздражение волюморецепторов ЮГА почек
↓
снижение перфузионного давления в почечных клубочках
↓
выделение ренина
↓
ангиотензин I
↓
ангиотензин II (октапептид) → сужение сосудов
↓
освобождение альдостерона (задержка NaCl),
вазопрессина (реабсорбция воды)
Роль ренин-ангиотензиновой системы:
- восстановление объема крови (особенно после кровотечения, рвоты, поноса) путем: а) сужения сосудов; б) задержки воды и хлорида
натрия, поступающих с питьем и пищей;
36
- усиление фильтрующей способности клубочкового аппарата почек;
- увеличение образования мочи;
- влияние на выработку натрийуретического фактора.
ПРЕДСЕРДНЫЙ НАТРИЙУРЕТИЧЕСКИЙ ФАКТОР. Место
выработки - кардиомиоциты предсердий и желудочков сердца. По химической природе - пептид. Орган-мишень - клубочки почек. Вырабатывается в ответ на растяжение предсердий, стимуляцию β-адренорецепторов,
гипернатриемию, гипертензию. Гормон стимулирует активацию гуанилатциклазы плазматической мембраны, синтез цГМФ; усиливает фильтрующую способность клубочкового аппарата почек, увеличивает образование мочи; является мощным вазодилятатором; снижает объем воды,
реабсорбцию натрия в почечных канальцах, концентрацию натрия в крови, объем циркулирующей крови и артериальное давление; повышает
давление в клубочковых капиллярах и увеличивает объем клубочковой
фильтрации; ингибирует секрецию ренина, снижает секрецию альдостерона. Эффекты предсердного натрийуретического фактора противоположны действию на организм ренин-ангиотензиновой системы.
НАРУШЕНИЯ ОБМЕНА ВОДЫ, НАТРИЯ И ХЛОРА - изменения качественного и количественного соотношения внутриклеточной и
внеклеточной водной среды организма. Изменения водного обмена тесно
связаны с нарушениями электролитного обмена. При задержке воды в
организме, преобладании поступления воды над выведением имеет место
положительный водный баланс, характеризующийся гидратацией тканей.
При повышении выведения воды из организма имеет место отрицательный водный баланс, характеризующийся дегидратацией тканей.
Дегидратация (эксикоз, обезвоживание). Развивается при недостаточном поступлении жидкости в организм или при ее значительных потерях (рвота, понос, обширные ожоги), эндокринных нарушениях (сахарный, несахарный диабет). Происходит перераспределение жидкости в организме. Интерстициальная жидкость переходит в плазму крови. Значительные потери воды приводят к снижению содержания внутриклеточной
жидкости.
Клинические симптомы:
- снижение массы тела на 5% и более;
- сухость кожи, запавшие глаза, снижение тургора тканей, сухость
склеры и роговицы;
- изменение сердечно-сосудистой деятельности в результате снижения объема циркулирующей крови; тоны сердца приглушены.
Виды дегидратации:
37
- гипоосмолярная - возникает в результате потери жидкости с высоким содержанием солей; наблюдается у больных с длительной лихорадкой, у рабочих в горячих цехах, при высокой температуре окружающей
среды; с потом теряется NaCl, внеклеточная дегидратация приводит к перемещению части жидкости в клетки; симптомы - сухость кожных и слизистых покровов, мышечная гипотония, головная боль, гиповолемия,
сгущение крови;
- гиперосмолярная - возникает в результате большей потери воды,
чем солей; во внеклеточном пространстве повышается осмотическое давление, жидкость перемещается из клеток в межклеточное пространство
(дегидратация клеток); калий и кислые метаболиты вместе с водой выходят из клеток, возникает ацидоз и гиперкалиемия (это состояние возникает при синдроме Конна, сахарном и несахарном диабете); симптомы жажда, сухость кожных покровов и слизистых оболочек, олигурия.
- изоосмолярная - возникает при кровотечениях, ожогах, перитоните, экссудативных процессах; сопровождается потерей воды, солей, белков; вода перемещается из сосудистого русла в межклеточное пространство, что приводит к гиповолемии, внеклеточная вода поступает внутрь
клеток, что приводит к сгущению крови; симптомы - головная боль, рвота, вялость, адинамия.
Гипергидратация (водная интоксикация). Возникает при избыточном поступлении воды в организм или при недостаточном ее выведении;
хронических заболеваниях почек (хронический нефрит), бессолевой диете, длительной инфузионной терапии. Отмечается гипонатриемия и хлорпения. Симптомы: головная боль, психические нарушения, мышечные
сокращения, судороги, отек головного мозга, кома. В плазме крови отмечается гипоосмия, гипонатриемия и гиперкалиемия. Возникает ликворная
гипертензия, а затем отек мозга.
Виды гипергидратации:
- внеклеточная (отеки) − повышение жидкости в межклеточном
пространстве вследствие гипопротеинемии (протеинурии), гипонатриемии, гиподинамических отеков; гиповолемия вызывает секрецию ренина,
а затем и секрецию альдостерона; происходит задержка натрия, повышение осмолярности, задержка воды и нарастание отеков;
- клеточная – возникает в результате чрезмерного питья, введения
гипотонических растворов, недостаточного выведения жидкости из организма.
38
БИОХИМИЯ МОЧИ
Исследование мочи имеет большое диагностическое значение для
заболеваний почек, мочевыводящих путей, а также заболеваний других
органов и систем. Клинический анализ мочи включает определение физических свойств, химическое и микроскопическое исследование.
Основными физико-химическими показателями нормальной мочи
являются: количество мочи, цвет, прозрачность, удельный вес.
Количество мочи. Измеряют в градуированных цилиндрах или
пробирках. Определение суточного количества мочи является ценным
показателем выделительной функции почек и водного обмена. Диурез −
выделение мочи в единицу времени. Суточный диурез у взрослого человека составляет 1,2-1,8 л, диурез ребенка зависит от его возраста. Соотношение дневного диуреза к ночному составляет 3:1.
Изменение количества мочи
Полиурия (poliuria) - диурез более 2 л; отмечается при приеме
большого количества жидкости, рассасывании транссудатов и экссудатов,
отеков, после лихорадки в период выздоровления, при нефросклерозе,
сахарном и несахарном диабете (до 4-6 л), приеме диуретиков.
Анурия (anuria) - полное прекращение выделения мочи; отмечается
при выраженной острой почечной недостаточности, тяжелом нефрите,
менингите, тяжелых отравлениях, перитоните, закупорке мочевыводящих
путей опухолью или камнем (ретенционная анурия); физиологическая
анурия наблюдается у новорожденных в первый день после рождения.
Таким образом, выделяют анурию: 1) ложную − экскреторную (препятствие к мочеотделению (мочекаменная болезнь, опухоль), 2) истинную −
секреторную (нарушение выделительной функции почек − острая почечная недостаточность).
Олигурия (oliguria) − выделение менее 500 мл мочи в сутки. У
взрослых людей олигурия наблюдается при недостаточном приеме жидкости, нарастании отеков, лихорадке, рвоте, поносе, заболеваниях сердечно-сосудистой системы, токсикозах, острой почечной недостаточности,
нефрите. У детей грудного возраста при отсутствии другой патологии
олигурия может свидетельствовать о недокармливании.
Олигурия бывает: 1) преренальная – недостаточная перфузия почек
- снижение объема внеклеточной жидкости в результате рвоты, поноса,
ожогов, потоотделения и др.; 2) ренальная – сопровождает заболевания
почек (гломерулонефрит, острый интерстициальный нефрит); 3) постренальная – обструкция мочевыводящих путей (мочекаменная болезнь, опухоль, стриктура мочеиспускательного канала).
39
Дизурия (dysuria) – общее название расстройств мочеиспускания;
болезненное мочеиспускание при воспалительном процессе в мочевыводящей системе, мочекаменной болезни, вульвовагините.
Никтурия (nycturia) – преобладание ночного диуреза над дневным;
наблюдается при цистите, аденоме предстательной железы, нарушении
концентрационной способности почек, выработки АДГ и др.
Ишурия (ischuria) – задержка выделения мочи; наблюдается при
травмах спинного мозга (пациент не может опорожнить мочевой пузырь).
Поллакиурия (pollakiuria) – учащение мочеиспускания (свыше 6
раз в сутки); наблюдается при цистите, аденоме простаты, уретрите и др..,
а также при переохлаждении, нервных расстройствах.
Олакиурия (olakiuria) – редкое мочеиспускание; наблюдается при
нервно-рефлекторных нарушениях.
Энурез - недержание мочи; может быть длительным (при заболеваниях центральной нервной системы) или временным (при воспалении мочевых
путей, тяжелых заболеваниях, сопровождающихся
лихорадкой, судорогах); ночное недержание мочи может наблюдаться у
детей при неврастении.
Относительная плотность мочи. Почки в различных условиях
могут выделять мочу с относительной плотностью от 1,001 до 1,040. В
норме (при обычной водной нагрузке) относительная плотность утренней мочи чаще всего равна
1,015-1,024. Определяется урометром с
делениями от 1,0 до 1,06. У здорового человека зависит от: концентрации
растворённых в моче веществ, диуреза, состава пищи, температуры окружающей среды. У здоровых людей сумма первых двух цифр суточного
диуреза и последних двух цифр плотности составляет 30. Если суточный
диурез 1100 мл, а плотность – 1019 г/л, то 11 + 19 = 30. Относительная
плотность мочи у детей: новорожденные – 1018; 5-6 дней – 2 года – 10021005; 2-3 года – 1010-1017; 4-5 лет – 1012-1020; 6-12 лет – 1011-1025.
Относительная плотность изменяется при разных патологических состояниях. Так, её резкое снижение (гипостенурия) наблюдается при полиурии,
возникающей при несахарном диабете. Несоответствие относительной
плотности и количества мочи наблюдается при сахарном диабете, когда
относительная плотность остаётся высокой (гиперстенурия), несмотря на
большое количество мочи. Наличие в моче белка и глюкозы также отражается на величине относительной плотности. Наличие 0,1 г/л глюкозы повышает относительную плотность мочи на 0,004, а 0,4 г/л белка приблизительно на 0,001.
Для выявления колебаний относительной плотности мочи проводят пробу по Зимницкому. У здоровых людей при исследовании функции почек по Зимницкому показатели следующие: суточный диурез —
40
около 1,5 л (выделяется 50 —80 % всей выпитой жидкости); дневной
— около 1 л (значительно преобладает), ночной — около 0,5 л. Количество мочи в отдельных порциях колеблется от 50 до 400 мл, относительная плотность—от 1,003 до 1,028. При проведении пробы Зимницкого у здоровых людей относительная плотность различных порций
мочи колеблется в значительных пределах. При подостром и хроническом нефрите, нефросклерозе способность почек к разведению и концентрации уменьшается, а при тяжелых формах заболеваний почек
утрачивается. В таких случаях почки выделяют мочу с относительной
плотностью 1,01. Продолжительное выделение такой мочи называют изостенурией, ч т о свидетельствует о крайней стадии поражения почек.
Максимальная верхняя граница относительной плотности мочи у
здоров ы х л ю д е й - 1 , 0 2 8 , у д е т е й д о 3 - 4 лет -1,025. Более низкая
максимальная относительная плотность мочи является признаком нарушения концентрационной способности почек. Принято считать, что
минимальная нижняя граница относительной плотности, составляющая
1,003-1,004, свидетельствует о нормальной функции разведения почек.
Изменение плотности мочи
Гиперстенурия (hyperstenuria) - повышение относительной
плотности мочи более 1025 г/л; наблюдается при недостаточном питьевом режиме, профузной рвоте, поносе, нарастании отеков (острый
гломерулонефрит), сахарном диабете (глюкозурия), остром гломер улонефрите (протеинурия).
Гипостенурия (hypostenuria) – снижение относительной плотности мочи менее 1015 г/л (указывает на значительное поражение
почек при сохранении их функциональной способности); наблюдается
при несахаром диабете, хронической почечной недостаточности,
остром пиелонефрите, поликистозе почек, рассасывании отеков,
обильном употреблении жидкости.
Изостенурия (isosthenuria) – постоянное выделение первичной
мочи с плотностью – 1010-1011 г/л (свидетельствует о полной потере
концентрационной способности почек).
Цвет мочи. В норме соломенно-жёлтый; обусловлен присутствием пигментов: урохрома (тёмно-жёлтый), уробилина (бледно-розовый),
уроэритрина (красноватый), уророзеина, гематопорфирина и др. Примеси
различного происхождения также могут изменять окраску мочи. Интенсивная окраска мочи наблюдается при патологии печени, гипертиреозе, гемолитических процессах, сердечно-сосудистых заболеваниях, а также при выделении более концентрированной мочи в результате дегидратации (при поносе, токсикозах, рвоте, повышенном потоотделении, лихо41
радке и др.). Слабоокрашенная моча отмечается при выраженной недостаточности почек (относительная плотность 1,010 и характерные изменения
при микроскопии осадка), так как почки теряют способность выделять
пигменты и превращать хромогены в пигменты. Более светлая моча выделяется при полиурии (сахарном и несахарном диабете).
Изменение цвета мочи
Красный цвет или оттенок мочи наблюдается при гематурии
(мочекаменная болезнь, инфаркт почки, травматические поражения) и
гемоглобинурии, что указывает на органическое поражение почек или
усиленный гемолиз. Если в моче находятся кровяные пигменты, то она
окрашена в розовый или коричневый цвет. В красноватый цвет моча
окрашивается при порфиринурии. Для выявления порфиринурии проводят реакцию Эрлиха. Так же этот оттенок наблюдается при мочекислом
диатезе, после приема некоторых лекарственных препаратов (антипирина,
сульфаниламидных препаратов, витаминов). Пигменты моркови и свеклы
также могут окрашивать мочу в розовый цвет.
Коричневый цвет мочи обусловлен, как правило, большим количеством желчных пигментов, распавшейся кровью (метгемоглобином)
или употреблением некоторых лекарственных средств (фенола и др.). Появление пены, окрашенной в желтый цвет, после взбалтывания мочи, характерно для билирубинурии.
Коричнево-красный цвет мочи обычно связан с наличием уратов и
оксалатов.
Черный оттенок мочи связан с наличием черных пигментов алкаптонов, появляющихся при стоянии мочи с высокой концентрацией
гомогентизиновой кислоты (алкаптонурия), а также в случае присутствия
меланина (меланосаркома), гемоглобинурии (острая гемолитическая почка), отравления фенолом, крезолом.
Моча с зеленым оттенком появляется при выделении желчных
пигментов и метиленового синего, после употребления ревеня, листьев
сенны, препаратов хризофановой кислоты, а также при усилении процессов гниения в кишечнике; при наличии гноя моча опалесцирует.
Зеленовато-желтый цвет мочи наблюдается при механической
желтухе.
Зеленовато-бурый цвет мочи наблюдается при билирубинурии.
Цвет темного «пива» наблюдается при уробилиногенурии (паренхиматозная желтуха, гемолитическая анемия).
Зелёно-синий цвет мочи наблюдается при бактериурии; чрезмерном содержании в ней индикана, который превращается в синее индиго;
употреблении в пищу ревеня, экстракта сенны; использовании метиленовой сини.
42
Серовато-молочный цвет мочи обычно связан с повышенным содержанием в моче фосфатов.
Молочно-белый оттенок мочи наблюдается при пиурии, выделении большого количества фосфатов, липурии.
Бледный (бесцветный) цвет мочи возникает при снижении её
плотности, сахарном и несахарном диабете, хронической почечной
недостаточности.
У новорожденного ребенка цвет меняется в течение первой недели
жизни: после рождения она бесцветная, в следующие 2-4 дня – темная
янтарно-коричневая, мутноватая (наличие мочекислых солей), а с 5-6 дня
– светло-соломенная. У детей грудного возраста моча более светлая, чем у
взрослых.
Прозрачность мочи. Нормальная моча выделяется прозрачной, а
после непродолжительного стояния образуется незначительное облачко, в котором находятся гомогенная слизь, единичные лейкоциты и
эпителий слизистой оболочки мочевого пузыря, а у женщин - еще и
плоский ороговевающий эпителий наружных половых органов. Кровь,
гной, белок, соли, бактерии, липиды способствуют появлению мути, что, в
свою очередь, свидетельствует о патологических процессах, происходящих в почках и мочевыводящих путях. Помутнение, наблюдаемое при
стоянии мочи, объясняется бактериальным разложением мочевины с выделением аммиака.
Если муть при нагревании не исчезает, следует добавить несколько
капель уксусной кислоты - исчезновение мути указывает на избыток фосфатов, шипение – на наличие карбонатов.
Запах мочи. Свежевыпущенная моча не имеет неприятного запаха,
но при стоянии она приобретает резкий запах аммиака, который образуется вследствие расщепления мочевины уреазой микроорганизмов. Такой
запах сопровождает свежевыпущенную мочу при циститах, пиелитах,
пиелонефритах и др. При гангренозных процессах в мочевыводящих путях, в частности в мочевом пузыре, моча приобретает гнилостный запах.
Ароматные пищевые вещества или лекарства (чеснок, хрен, спаржа, корвалол, валидол и др.) могут придавать моче присущий им запах. Диагностическое значение запах мочи приобретает при сахарном диабете (запах
неспелых яблок), наследственных нарушениях обмена аминокислот (запах
плесени при фенилкетонурии, запах «кленового сиропа» при нарушении
обмена аминокислот с разветвленной цепью).
Реакция мочи. В зависимости от режима питания рН может составлять от 4,0 до 8,0 (в среднем 5,3-6,5). Реакцию мочи следует определять сразу после доставки ее в лабораторию, так как при стоянии она
может изменяться. Наиболее удобным и быстрым способом является
43
определение реакции универсальным индикатором, путем сравнения измененной окраски индикаторной бумаги со стандартной колориметрической шкалой. При смешанном характере пищи реакция мочи у взрослого человека слабокислая или нейтральная (рН 5,3 - 7,5, в среднем - 6). Реакция мочи у новорожденных кислая (рН 5,4 – 5,9), через несколько дней достигает 6,9 - 7,8; после года – 5,5 -6,5.
Моча щелочной реакции может выделяться при употреблении растительной пищи, приеме щелочных лекарственных средств (блемарен),
метаболическом или респираторном алкалозе, хронической почечной
недостаточности, бактериальных воспалительных процессах органов
мочевыделительной системы, мочекаменной болезни с образованием
щелочных камней, после обильной кислой рвоты. Моча кислой реакции наблюдается при сахарном диабете, метаболическом или респираторном ацидозе, обезвоживании, лихорадке, гипокалиемии, выраженной почечной недостаточности (не образуется аммиак, нейтрализующий мочу),
мочекаменной болезни, приеме мясной пищи, употреблении брусники,
черники, приеме салициловой кислоты, бензойной кислоты, значительных мышечных нагрузках. На рН мочи могут влиять некоторые
лекарственные препараты, в частности некоторые диуретики, соли
натрия подщелачивают мочу, а фосфатные соли, метионин, фуросемид
и аскорбиновая кислота в терапевтических дозах подкисляют.
В моче обнаруживаются различные органические и неорганические вещества. Одни находятся в растворенном состоянии, другие
образуют основу мочевых остатков: неорганизованных (соли, органические соединения, лекарственные вещества); организованных (клетки
эпителия, форменные элементы). Характер солей зависит от реакции
мочи. В кислой моче выпадают в осадок мочевая кислота, ураты, фосфат кальция, оксалат кальция. В щелочной среде в осадок выпадают
трипельфосфат, мочекислый аммоний, карбонат кальция, оксалат
кальция. Диагностическое значение обнаруживаемых в моче солей
неоднозначно: появление некоторых не связано с патологией.
Хлориды. Человек выделяет с мочой в среднем 8-15 г хлоридов в
сутки. Количество выделенных хлоридов зависит от поступления поваренной соли с пищей. Хлориды в моче легко обнаруживаются по образованию творожистого осадка хлорида серебра (при добавлении к моче 2%
AgNO3 выпадает осадок хлористого серебра).
Сульфаты. В среднем с мочой в сутки выделяется около 2,5 г
сульфатов, которые образуются за счет окисления серы цистеина, цистина
и метионина. Выделение сульфатов связано с развитием ацидоза. Выявить
сульфаты в моче можно с помощью реакции с хлоридом бария; при до-
44
бавлении последнего к моче выпадает нерастворимый осадок сернокислого бария.
Фосфаты. При нормальном функционировании почек содержатся
в небольшом количестве. Выявляются у детей до 5 лет, и могут свидетельствовать о таком заболевании как рахит. Появление солей также связано с изменением рациона питания (растительная пища, молочные продукты, рыба).
Количество и химический состав мочи у детей в разные возрастные периоды различны (табл. 3). Особенность мочеобразования у детей – низкая плотность мочи.
Микроскопия осадка. Микроскопию осадка следует проводить на
свежих образцах мочи. Длительное хранение мочи приводит к лизису цилиндров, клеток и растворению кристаллов. При хранении мочи при комнатной температуре в течение 2-3 часов в ней разрушается до 50% клеток
и практически все цилиндры. Если невозможно сразу провести микроскопию мочи, то ее следует охладить или добавить несколько капель 40%
формалина. Микроскопия мочи проводится двумя методами – методом
прямой микроскопии и микроскопии осадка. В случае прямой микроскопии исследуется свежая нецентрифугированная моча. Свежий образец
мочи тщательно перемешивается. При помощи пипетки наносят каплю
мочи на предметное стекло и накрывают покровным. Исследуют десять
полей зрения, используя линзу с увеличением 40. В случае микроскопии
центрифугированного осадка свежий образец мочи тщательно перемешивается. В центрифужную пробирку с острым концом наливают 5 мл мочи
и центрифугируют при 1000-1500 об/мин в течение 5 минут. Надосадочную жидкость переносят в другую пробирку, она может понадобиться для
проведения дифференциальных анализов. Осадок (приблизительно 0,5 мл)
тщательно перемешивают и исследуют под микроскопом.
При микроскопии осадка мочи обнаруживают организованные
(эпителий, цилиндры, форменные элементы крови) и неорганизованные
(кристаллы солей).
Микроскопическое исследование осадка мочи является одним из
основных компонентов анализа мочи, особенно при диагностике
заболеваний почек и мочевыводящих путей. Микроскопическому исследованию подлежит первая утренняя моча. Микроскопическое исследование мочи помогает установить нарушение функций почек, выявить элементы, характерные для воспаления и других патологических
процессов в мочевыводящих органах. Основными
элементами организованного осадка являются эритроциты, лейкоциты,
эпителий и цилиндры.
45
Таблица 3
Количество и химический состав мочи у детей в зависимости
от возрастного периода
Сера, г
Мочевина, г
Хлориды, г
-
1005
50
-
-
-
-
-
1012
-
-
-
0,013
0,001
-
-
1,4
250
1009
75
-
-
0,033
-
-
-
2040
320
-
1009
1012
80
-
0,001
0,001
0,02
0,06
0,25
0,05
0,003
0,06
-
2-7
2-8
-
450
1014
45
0,02
0,08
0,06
0,08
2-6
11
15
520
1015
40
0,1
0,1
0,18
0,08
-
20
10
700
1016
36
0,1
0,1
0,25
0,01
-
50
10
850
1017
36
0,1
0,07
0,025
0,1
-
60
10
1100
1018
30
0,1
0,07
0,25
0,1
-
60
-
1500
1018
20
0,1
0,04
0,25
0,1
-
45
15
Фосфор, г
Калий, г
Кальций, г
90125
Натрий, г
Диурез,
мл/кг
- -
Плотность
мочи
Недо
ношенные
Новорожденные
1
неделя
1 мес.
6 мес.
12
мес.
2-5
лет
5-8
лет
8-11
лет
11-15
лет
Взрос
лые
Диурез, мл
Возраст
Количество на 1 кг массы тела в сутки
Элементы организованного осадка
Лейкоциты. Чаще всего в моче обнаруживаются нейтрофильные гранулоциты. В норме у мужчин – 2-3 в п/зр., а у женщин – до 5
экз. в п/зр. Появление их в большом количестве свидетельствует о
воспалительном процессе в мочевыводящих путях. Лимфоциты могут
обнаруживаться в моче в поздних стадиях лимфолейкоза вследствие
лейкозной инфильтрации почек, а также при заболеваниях почек,
этиологию которых связывают с иммунными факторами (гломерулонефрит).
46
Эритроциты. В первой утренней порции мочи в норме эритроцитов нет, но могут встречаться единичные неизмененные экземпляры,
попавшие в мочу в результате расчесов при зуде наружных половых
органов, вследствие травм мочевых путей кристаллами солей. Наличие в моче эритроцитов (гематурия) свидетельствует о кровотечении
в мочеполовой системе. Различают макрогематурию (моча цвета «мясных помоев») и микрогематурию (цвет мочи не изменен).
Клетки эпителия. В осадке мочи у здорового человека встречаются обычно отдельные эпителиоциты слизистой оболочки мочевого
пузыря и плоские эпителиоциты слизистой оболочки влагалища. Более
значительное содержание эпителиальных клеток наблюдается при во спалительных процессах, причем по характеру эпителия можно определить локализацию патологического процесса (мочеточник, почечные
канальцы, почечная лоханка и др.). При патологических состояниях
слущивание эпителиоцитов происходит под воздействием различных
агентов (токсинов и др.), что приводит к изменениям физикохимического состояния среды. Это исследование позволяет обнаружить различные соли, разнообразные формы эпителиальных клеток,
форменные элементы крови, бактерии, грибы, паразиты.
Элементы неорганизованного осадка. Осадок мочи, состоящий
преимущественно из солей, называется неорганизованным. Беловатый
осадок состоит из аморфных фосфатов; розоватый – из аморфных уратов;
кирпично-красный – из мочевой кислоты; кристаллически-беловатый – из
трипельфосфатов.
Диагностические критерии микроскопического исследования
солей в моче:
- обнаружение в мочевом осадке большого количества кристаллов
мочевой кислоты в виде шипов (мочекислый диатез);
- в первые дни жизни в моче новорожденного содержатся кристаллы мочевой кислоты, ураты, цвет мочи – кирпично-красный; это переходящее «транзиторное» состояние;
- обнаружение в значительных количествах солей мочекислого аммония; в детском возрасте - основа почечных и пузырных камней;
- обнаружение кристаллов оксалата кальция при исключении из рациона продуктов, содержащих щавелевую кислоту (щавель, шпинат, томаты, спаржа, яблоки, апельсины, чай, кофе, какао);
- обнаружение фосфатов с кристаллами трипельфосфата – при
нарушениях обмена веществ, расстройствах ЦНС;
- при патологических состояниях обнаруживаются кристаллы цистина, ксантина, лейцина, тирозина, холестерина, билирубина, кристаллы
жирных кислот;
47
- при цистинозе в моче обнаруживаются в значительных количествах кристаллы цистина (могут образовываться и цистеиновые камни в
почках).
Кристаллографический метод исследования мочи. В настоящее
время очень перспективным является кристаллографический метод исследования мочи. Мочу предварительно центрифугируют при 100 об/мин в
течение 10 мин. Для исследования берется надосадочная жидкость. К 2 мл
исследуемого субстрата капельно при постоянном встряхивании добавляют 10 мл 2% спиртового раствора хлорной меди. Полученную смесь
оставляют в стеклянном стаканчике в обычных условиях при комнатной
температуре на 15 мин., затем пропускают ее через тонкопористый беззольный фильтр. Образовавшийся фильтрат переливают в чашку Петри и
ставят в термостат. Выращивание кристаллов происходит в термостате
при 37 С и постоянной влажности, создаваемой динамической системой в
течение 5-6 часов. Для контроля в термостат параллельно ставят 10 мл
чистого спиртового раствора хлорной меди в чашке Петри. Образовавшиеся в чашках Петри кристаллы изучают макро- и микроскопически. Макроскопически отмечают количество центров кристаллизации и характер
кристаллографического рисунка. Микроскопически изучают структуру
кристаллов и ее изменение. Фотографирование производят через микроскоп с помощью фотонасадки при увеличении в 60 раз.
Кристаллограмма мочи здорового человека характеризуется темными лучами цилиндрической формы, исходящими из центров кристаллизации, но более грубыми и широкими, чем в кристаллограмме спинномозговой жидкости. Количество центров кристаллизации насчитывает от
5 до 20.
Рис. 8. Кристаллографическая картина мочи здорового человека
48
Рис. 9. Кристаллографическая картина мочи больного острым
лейкозом
Трипельфосфаты (струвиты, аммонийные фосфаты магния).
Образуют кристаллически-беловатый осадок, легко растворимый в кислотах. Встречаются в 95% случаев мочекаменной болезни. Эти кристаллы
встречаются в виде трех- или шестигранных призм или в виде листа папоротника. Струвиты встречаются чаще в щелочной моче, но могут формироваться также и в слабокислой (рН 6,5). Кристаллы могут быть разного
размера, мелкие и короткие кристаллы можно легко спутать с оксалатами,
тем более что оксалаты также могут образовываться не только в кислой,
но и в слабокислой моче. Поэтому необходим некоторый опыт, чтобы
правильно определить вид кристаллов.
49
Струвиты появляются в моче не только при развитии мочекаменной болезни, но и при бактериальных воспалительных процессах мочевых путей,
употреблении растительной пищи, минеральной воды. Такое деление
условное, в случаях легкого течения бактериального цистита аммиачный
запах может отсутствовать, а при лечении мочекаменной болезни мочегонными препаратами количество кристаллов может быть незначительным. Кроме того, струвитный уролитиаз может осложняться вторичным
бактериальным циститом, а бактериальные воспалительные процессы в
мочевом пузыре могут привести к вторичному уролитиазу. Поэтому всегда
следует учитывать комплекс клинических признаков и лабораторных данных (в том числе результаты УЗИ, рентгенографии, общий
анализ крови и т.д.).
Мочекаменная болезнь
Бактериальный
(струвитный тип)
воспалительный процесс
рН 6,5-8
рН больше 8 (до 10)
запах мочи сильный специфичезапах мочи сильный аммиачный
ский
кристаллы единичные или в больвторичный уролитиаз
шом количестве
Фосфат кальция (фосфорнокислый кальций). Встречается в щелочной, амфотерной и слабокислой моче. Встречается в виде игл или тонких призм. Формирует фосфатнокальциевые уролиты. Часто встречается
вместе со струвитами, формируя смешанные уролиты.
Карбонат кальция (двууглекислый кальций). Кристаллы бесцветны, имеют вид концентрических шаров различной величины, складываются в форме гимнастических гирь, перекрещенных барабанных палочек.
Растворяется в кислотах с выделением СО2.
50
Мочекислый аммоний (биурат аммония). Встречается в виде желто-бурых шаров с шипами на поверхности. Эти соли могут образовывать
уролиты, но также они встречаются при гнойных бактериальных циститах, пиелитах, пиелонефритах. При нагревании растворяется, а при охлаждении – снова выпадает в осадок. В нейтральной или кислой моче бывает у новорожденных и детей грудного возраста.
Оксалаты. Могут встречаться и в кислой, и в щелочной моче. Их
кристаллы чаще всего имеют вид бесцветных, сильно преломляющих свет
октаэдров (в виде почтовых конвертов) различных размеров, часто очень
51
мелких. Реже наблюдаются кристаллы, напоминающие по форме песочные часы, а также круглые и овальные. Иногда можно обнаружить более
крупные кристаллы с радиальной исчерченностью - сростки оксалатов. В
моче с желчными пигментами оксалаты, так же как и форменные элементы, окрашиваются в желтовато-бурый цвет. Эти соли растворяются в соляной кислоте и не растворяются в щелочах и в уксусной кислоте. Их часто находят в моче здоровых людей после употребления пищи, богатой
щавелевой кислотой (помидоров, щавеля, шпината, спаржи, зеленых бобов, свеклы, винограда, яблок, апельсинов и др.).
52
Сульфат кальция. Встречается очень редко и только в сильно кислой моче.
Мочевая кислота. Встречается в кислой моче. Имеет вид желтобурых кристаллов, по своей форме напоминающих песочные часы, друзы.
Кристаллы мочевой кислоты пропитываются урохромом и окрашиваются
в кирпично-красный или золотисто-желтый цвет. Легко растворяются в
щелочах, не растворяются в соляной и уксусной кислотах и при нагревании.
Ураты. Имеют вид круглых мелких зернышек, собранных в кучки.
Эти соли образуют уратные уролиты. Большое количество уратов может
53
наблюдаться также при обильном белковом питании. Именно так ураты и
выглядят под микроскопом. Картина в общем непонятная. Как правило,
моча, содержащая большое количество уратов, очень мутная. Для облегчения диагностики применяют несложный тест. К 0,5 мл осадка мочи добавляют несколько капель 10% раствора КОН. При наличии мути из-за
уратов моча мгновенно просветляется. Если помутнение мочи вызвано
наличием гноя, то образуется желеобразная масса, если помутнение вызвано слизистыми выделениями, то появляются белые хлопья. Для диагностики уратов можно также нагреть мочу над пламенем горелки. При
нагревании моча просветляется, при охлаждении – снова мутнеет.
Цистин имеет вид серовато-белых масс, которые представляют
плоские прозрачные шестиугольные пластинки. Кристаллы нерастворимы
в воде, алкоголе, эфире, ацетоне, уксусной кислоте, но растворимы в
минеральных кислотах. Цистин появляется при наследственной
цистинурии. Выделяется мутная моча зеленовато-желтого цвета.
54
Для дифференциации кристаллов разных солей можно применять
диагностические тесты с применением простых химреактивов:
10%
уксусная кислота
растворяются
не
растворяются
углекислый
оксалаты
кальций
(с выделением
пузырьков
газа)
струвиты
сульфат
(без газа)
кальция
биураты
тирозин
мочевая
кислота
10%
соляная кислота
растворяются
не
растворяются
углекислый
сульфат
кальций
кальция
струвиты
оксалаты
лейцин,
тирозин
холестерин,
билирубин
жир
мочевая
кислота
10%
едкий калий
растворяются
мочевая
кислота
ураты
Кроме перечисленных выше кристаллов в моче могут
присутствовать кристаллы других метаболитов, которые не являются
причиной уролитиаза, но могут помочь в диагностике других
заболеваний.
Кристаллы лейцина и тирозина в осадке мочи наблюдаются
обычно одновременно, они не встречаются в нормальной моче.
55
Обнаруживаются при острой атрофии печени, лейкозах и других
патологических состояниях.
Лейцин
Тирозин
Кристаллы холестерина иногда обнаруживаются в моче при
амилоидной и липоидной дистрофии почек, новообразованиях
мочевыводящих путей.
56
Билирубин в виде игольчатых кристаллов желтовато-коричневого
цвета.
Могут также присутствовать кристаллы лекарственных веществ.
Тальк
Сульфаниламиды
57
Патологические компоненты мочи
Белок
Нормальная моча практически не содержит белка (могут обнаруживаются его следы). Почки принимают активное участие в поддержании
белкового гомеостаза. Молекулы альбумина реабсорбируются в проксимальных канальцах. Белок в моче определяется с помощью реакции коагуляции. Вначале проводится качественная проба на белок, а затем
определяется его количество.
Протеинурия – обнаружение белка в моче, наблюдается при многих заболеваниях. Виды протеинурии: физиологическая и патологическая
протеинурия.
Физиологическая протеинурия наблюдается при повышенных
физических нагрузках, переохлаждении, а также у новорожденных.
Внепочечная протеинурия: обусловлена примесью к моче белка,
выделяющегося при воспалительных процессах в мочевых путях и половых органах — цистите, пиелите, уретрите, простатите, вульвовагините и
других заболеваниях.
Почечная протеинурия встречается чаще. Может бать органической и функциональной. Причиной органической протеинурии является
поражение структуры паренхимы почек. Характерна для острого и хронического гломерулонефрита, нефроза, застойных явлений в почках, инфекци58
онного, аллергического и токсического поражения клубочкового аппарата
почек, а также для их аномалий, например, для поликистозной почки.
Наиболее высокое количество белка в моче наблюдается при нефротическом синдроме (до 60-80 г/л). Функциональная почечная протеинурия
возникает вследствие увеличения проницаемости почечного фильтра или
замедления тока крови в почечных клубочках в ответ на сильные
внешние раздражители. Алиментарная – при приеме большого количества белковой пищи; ортостатическая – у детей до 18 лет только в положении стоя. У новорожденных протеинурия наблюдается относительно
часто и обусловлена наличием еще не сформировавшегося функционально почечного фильтра. Продолжительный застой крови может вызвать органическое поражение почек, и в таких случаях возникает
органическая почечная протеинурия. Белковые тела Бенс-Джонса
представляют собой низкомолекулярные парапротеины с молекулярной массой 45х10 3 Да, благодаря чему легко проникают через неповрежденный почечный фильтр. Определение этих белков методом электрофореза является наиболее надежным для выявления миеломной болезни, болезни Вальденстрема и др. Иногда наблюдают появление
белка в дневных порциях мочи, в то время как утренняя и вечерняя
порции белка не содержат. Это явление циклической протеинурии,
связано с различными инфекционными заболеваниями, но не связано с
заболеваниями почек.
Важно помнить, что протеинурию необходимо интерпретировать
в свете относительной плотности мочи. Количество белка до 0,4 г/л
считается нормальным, если плотность мочи более 1,035. При относительной плотности мочи менее 1,035 любое количество белка потенциально аномальное. Чтобы точно определить тяжесть потерь белка с
мочой, рассчитывают отношение белка мочи к креатинину мочи. Этот
тест проводится в лабораториях, для него требуется любой образец
мочи и наличие фотометра, при помощи которого измеряется концентрация белка и креатинина в моче.
Диагностическое значение отношения белок/креатинин
Отношение
белок/креатинин
Менее 0,5
От 0,5 до 1,0
От 1,0 до 5,0
От 5,0 до 13,0
Свыше 13,0
Значение
Нормальная моча
Может быть нормальной, но предполагается легкая
форма заболевания. Повторить анализ через 2-3 дня.
Небольшие потери белка.
Предполагается преренальное заболевание.
Потери белка средние. Постренальное заболевание.
Большие потери белка. Клубочковая протеинурия.
При амилоидозе почек значения еще более высокие.
59
Глюкоза
Находится в моче здорового человека в очень малом количестве (0,17-0,28 ммоль/л) и не определяется принятыми в клинических лабораториях методами исследования. Для определения глюкозы в моче
применяются качественные и количественные пробы, которые в большинстве своем основаны на редуцирующей способности альдегидной
группы глюкозы восстанавливать в щелочной среде соли тяжелых металлов.
Глюкозурия - может быть физиологической и патологической.
Физиологическая (алиментарная) глюкозурия - наблюдается при
поступлении с пищей большого количества углеводов. В этих случаях
уровень глюкозы в крови выше 9,99 ммоль/л, т. е. превышает почечный
порог реабсорбции глюкозы.
Патологическая глюкозурия - может быть почечной и внепочечной.
Почечная глюкозурия обусловлена нарушением реабсорбции глюкозы в
канальцах нефронов, причем уровень глюкозы в крови нормальный или
даже несколько понижен. Она наблюдается при хроническом нефрите,
гликогенозах, острой недостаточности почек. Патологическая внепочечная глюкозурия обусловлена чаще всего нарушением обмена веществ и
возникает при сахарном диабете, реже при патологии гипофиза (акромегалии, гигантизме, болезни Иценко-Кушинга), тиреотоксикозе, циррозе
печени, передозировке глюкокортикоидов, феохромоцитоме, раке почек,
травме центральной нервной системы. При сахарном диабете следует
определять количество глюкозы в суточном объеме мочи, что особенно
важно для назначения диеты и лечения этих больных. Во всех вышеуказанных случаях помимо глюкозурии наблюдается повышение глюкозы в
крови. Если глюкоза крови в норме, то наличие глюкозы в моче говорит о
ренальной глюкозурии вследствие поражения почечных канальцев,
например, при острой почечной недостаточности, хронических нефритах
или вследствие токсичного действия аминогликозидов.
Другие углеводы в моче встречаются редко. Галактозурия и лактозурия обнаруживаются чаще всего у детей после приема большого количества этих сахаров с пищей.
Галактоза принимает участие в обмене углеводов только после ее
фосфорилирования в печени. При заболеваниях печени галактоза организмом не усваивается и выделяется с мочой. Галактозурию можно
наблюдать помимо заболеваний печени при гипертиреозе, нарушении
пищеварения и галактоземии в раннем детском возрасте или при врожденной недостаточности обмена галактозы (проба Толленса).
Фруктоза в моче наблюдается при сахарном диабете (вместе с
глюкозой), нарушении обмена веществ, дефиците гексокиназы и при де60
фиците фруктозофосфатальдолазы.
Кетоновые (ацетоновые) тела
К кетоновым телам относятся ацетон, ацетоуксусная и гидроксимасляная кислоты. Кетоновые тела появляются в моче при нарушении
обмена веществ. В норме углеводы, липиды и белки расщепляются через
промежуточные стадии до ацетилкоэнзима А, который в организме превращается в СО2 и Н2О. Для его сгорания в цикле Кребса необходимо
присутствие оксалоацетата. При недостатке углеводов количественное
соотношение между ацетилкоэнзимом А и оксалоацетатом нарушается,
возникает недостаток оксалоацетата. Накопление ацетилкоэнзима А и
конденсация его молекул приводят в дальнейшем к образованию кетоновых тел. В моче кетоновые тела появляются при кетонемии. Для выявления их используются реакции Ланге, Легаля, Либена. В основе этих реакций лежит свойство кетоновых тел давать в щелочной среде цветную реакцию с нитропруссидом натрия (образование комплексных соединений
красно-коричневого цвета). В моче здорового человека содержится минимальное количество кетоновых тел, которые не обнаруживаются указанными выше методами. Кетоновые тела появляются при сахарном диабете,
голодании, лихорадке, безуглеводной (кетогенной) диете, в послеоперационном периоде, а также при гликогенозах, почечной гликозурии (потере углеводов), акромегалии, болезни и синдроме Иценко-Кушинга. Кетонурия центрального происхождения бывает при субарахноидальном кровоизлиянии, черепно-мозговых травмах, сильном раздражении центральной нервной системы (кетонемическая рвота у детей), рвоте и поносе.
В норме тест на кетоновые тела должен быть отрицательным. Кетонурия в комплексе с глюкозурией является признаком сахарного диабета.
Кетонурия без глюкозуриии свидетельствует об избыточном расщеплении
жиров и наблюдается при сильном истощении и длительном голодании.
Несбалансированное кормление с избытком липидов в рационе также
приводит к кетонурии. Незначительная кетонурия может также наблюдаться при тяжелых отравлениях и анорексии.
Билирубин
В организме человека билирубин образуется при распаде гемоглобина в системе мононуклеарных фагоцитов (80-85% всего гемоглобина).
Билирубин также может образовываться из негемоглобиновых источников: миоглобина, каталазы, пероксидазы, цитохрома с при их распаде (5%
всего билирубина). В норме в сыворотке крови содержится в среднем 17
мкмоль/л общего билирубина, из которого только 20-25% входит в состав
прямой фракции. Непрямой билирубин не может проходить через почечные тельца, и поэтому моча здорового человека не содержит этого пигмента. Появление в моче билирубина указывает на повышение в крови
61
прямой его фракции и, как правило, является признаком нарушения экскреции желчных пигментов (паренхиматозная и механическая желтухи).
Проба Розина - качественная проба на билирубин в моче, основана на
окислении билирубина мочи в биливердин под действием 1% спиртового
раствора йода. Патологическая билирубинурия наблюдается при паренхиматозной и механической желтухах.
По характеру нарушения билирубинового обмена и механизму возникновения выделяют четыре основных вида желтухи: паренхиматозную,
механическую, гемолитическую и конъюгационную, или ферментативную.
При паренхиматозной желтухе в крови повышены как прямая, так
и непрямая фракции билирубина, чаще всего с преобладанием первой.
Количество билирубина в крови и уробилина в моче повышено, а количество стеркобилина в кале снижается в различной степени и зависит от
периода заболевания и его тяжести. Ведущим механизмом нарушения
обмена билирубина и его производных при паренхиматозной желтухе
является нарушение экскреции желчных пигментов в кишечник (снижение активности глюкуронилтрансферазы, обеспечивающей конъюгацию
билирубина, хотя и наблюдается, но не является ведущим фактором).
Большое диагностическое значение имеет выявление уробилинурии при
заболеваниях паренхимы печени. При вирусном гепатите уробилинурия
появляется еще в преджелтушной стадии и нарастает в первые дни появления желтухи. В разгар заболевания при выраженной желтухе и ахолическом кале (внутрипеченочный застой) она исчезает, появляясь вновь при
выздоровлении. В легких случаях инфекционного гепатита двухфазное
появление уробилинурии не наблюдается. Исчезает уробилинурия через
8-24 дня. Продолжительной уробилинурия бывает при хроническом гепатите, циррозе печени.
При механической желтухе в крови наблюдается гипербилирубинемия, обусловленная избытком прямого и непрямого билирубина. Количество прямого билирубина в моче увеличивается, а уробилина — не изменяется. Содержание стеркобилина в кале значительно снижается либо
он полностью отсутствует. Основным механизмом нарушения обмена
желчных пигментов является блок выведения их в кишечник.
При гемолитической желтухе в результате повышенного разрушения эритроцитов в крови увеличивается содержание непрямого билирубина. В моче билирубин отсутствует. Поскольку конъюгация и экскреция
билирубина происходят с максимальной скоростью, то содержание стеркобилина в кале достигает значительных величин (до 1800 мг в сутки),
может увеличиваться также уровень уробилина в моче.
62
При гемолитической анемии уробилинурия — важный признак
повышенного гемолиза, так как в случае его прекращения она исчезает. При гемоглобинурии, малярии, скарлатине, обширных инфарктах
миокарда, рассасывании больших кровоизлияний возникает уробилинурия гемолитического типа.
Конъюгационная желтуха развивается в результате недостаточности процесса конъюгации в печени. В крови накапливается непрямой билирубин (до 171 мкмоль/л). В моче билирубин отсутствует, уробилин — в
пределах нормы, содержание стеркобилина в кале понижено.
Физиологическая желтуха новорожденного не сопровождается уробилинурией. При застойных явлениях в печени (декомпенсации деятельности сердца) уробилинурия - характерный признак. Отсутствие уробилина в моче при тяжелых формах желтухи может свидетельствовать об
острой желтой атрофии печени. При обтурационной желтухе уробилин в
моче отсутствует.
При энтероколите, завороте кишок в результате усиленного процесса гниения резорбция уробилиногена через слизистую оболочку кишок
повышается и наблюдается нарастание уробилинурии.
Желчные кислоты
При попадании желчи в мочу кроме билирубина в ней обнаруживаются желчные кислоты. Существуют качественные и количественные
пробы определения желчных кислот в моче (пробы Гая и Петенкофера).
Качественные пробы основаны на свойстве этих кислот понижать поверхностное натяжение жидкостей. Определение желчных кислот в моче –
диагностический критерий паренхиматозной желтухи.
Кровь и пигменты крови
Различают почечную (ренальную) и внепочечную (экстраренальную) гематурию.
Почечная гематурия может быть органической и функциональной.
Органическая почечная гематурия отмечается при остром диффузном
нефрите. При очаговом нефрите гематурия незначительна. Хронический
нефрит сопровождается умеренной гематурией. Появление гематурии при
инфекционных заболеваниях указывает на нарушение функции почек.
Гематурия возникает также при острой недостаточности почек, тромбозе почечных вен, системных заболеваниях соединительной ткани, сопровождающихся поражением почек. При декомпенсации деятельности сердца может наблюдаться застойная гематурия, которая с улучшением функции сердца исчезает. Очень редко функциональная почечная гематурия
возникает при воздействии на организм чрезвычайно сильных раздражителей.
63
Внепочечная гематурия появляется при воспалительных процессах в мочевых путях и при их травмировании. При пиелите и пиелоцистите она сопровождается пиурией и бактериурией. При мочекаменной болезни, мочекислом инфаркте почек, нефробластоме, гидронефрозе, врожденной аномалии почек, гиповитаминозе С гематурия имеет различное
происхождение.
Гемоглобин
Гемоглобинурия появляется при гемоглобинемии. Почечный порог
гемоглобина плазмы составляет 0,06 ммоль/л. Для выявления гемоглобинурии следует провести химическую реакцию на наличие гемоглобина в
моче и путем микроскопического исследования осадка мочи установить
отсутствие эритроцитов. Гемоглобинурия наблюдается при внутрисосудистом гемолизе эритроцитов. Различают первичную и вторичную гемоглобинурию.
К первичной гемоглобинурии относятся холодовая, маршевая, приступообразная при пароксизмальной ночной гемоглобинурии (болезни
Маркиафавы-Микели) и др.
Вторичная гемоглобинурия появляется после переливания несовместимой крови, при отравлении анилиновыми красителями, сульфаниламидными препаратами, ПАСК-натрием, грибами, хлороформом, стрихнином, калия хлоратом и другими веществами, а также при тяжелых инфекционных заболеваниях (сепсисе, скарлатине, малярии), тяжелых травмах, некоторых видах гемолитической анемии, аллергических заболеваниях, острой желтой атрофии печени.
При положительном результате теста на кровяные пигменты следует обязательно исследовать осадок мочи. При обнаружении в осадке эритроцитов говорят о гематурии. При этом после центрифугирования цвет
надосадочной жидкости характерен для нормальной мочи. Если эритроцитов в осадке нет, а цвет мочи после центрифугирования красный, коричневый или розоватый, то следует предположить гемоглобинурию,
провести общий анализ крови, определить гематокрит и цвет плазмы. Гемоглобинурия наблюдается при заболеваниях, связанных с гемолизом
эритроцитов. При отсутствии вышеперечисленных признаков гематурии
или гемоглобинурии и следует рассмотреть вероятность миоглобинурии.
Рекомендуется при этом провести исследование активности креатининфосфокиназы в сыворотке крови.
Гемосидерин
Гемосидеринурия появляется в результате продолжительного повышения уровня сывороточного железа и развития гемосидероза почек.
Гемосидерин образуется при усиленном распаде гемоглобина, откладывается в клетках различных паренхиматозных органов, в том числе в эпите64
лиоцитах почек в виде темных гранул, содержащих трехвалентное железо.
Почечный эпителий, насыщенный гемосидерином, претерпевает дегенеративные изменения, слущивается, попадает в мочу и при этом частично
разрушается. Гемосидерин нерастворим в моче. Для выявления гемосидеринурии исследуют осадок мочи. Гемосидеринурия наблюдается при хронической гемолитической анемии, многократных переливаниях эритроцитарной массы или цельной крови, передозировке препаратов, содержащих
железо, и др.
Порфирины
Порфиринурия может быть первичной или вторичной.
Первичная порфиринурия возникает при врожденном нарушении
обмена порфиринов, вторичная появляется на фоне имеющихся заболеваний. Большая часть порфиринов поступает в организм с пищей (мясо,
овощи), т. е. имеет экзогенное происхождение. Эндогенным источником
порфиринов является синтез их из глицина и сукцинил КоА. Порфирины
являются пигментами, в связи с чем при порфиринурии моча имеет красный цвет. Порфиринурия наблюдается при острой перемежающейся порфирии, болезни Гюнтера, хронических порфириях.
Вторичная порфиринурия встречается при остром гепатите, циррозе печени, тяжелых лихорадочных заболеваниях, некоторых анемиях
(апластических, гемолитических) и лейкозах, авитаминозах (В1, РР, В2,
В6), отравлениях свинцом, ацетилсалициловой кислотой, сульфаниламидными препаратами, анилиновыми красителями и др.
Миоглобин
Появляется в моче в результате распада мышечной ткани. Представляет собой мышечный пигмент, по химической структуре близкий к
гемоглобину; почечный порог около 0,15 г/л. Миоглобинурия наблюдается при тяжелых травмах с размозжением мышечной ткани, электротравме.
Нетравматическая миоглобинурия встречается при мышечной атрофии,
инфаркте миокарда, миозите, отравлении угарным газом, тромбозах сосудов мышц и др.
Индикан
Образуется в тонкой кишке из триптофана. В тканях в результате
гниения белка индол окисляется, превращаясь в индоксил. Как токсическое вещество индоксил обезвреживается серной и глюкуроновой кислотами. Индикан выделяется с мочой. В нормальной моче выявляются следы индикана. При высокой относительной плотности мочи концентрация
индикана повышается. Индикан в моче выявляется при употреблении
мясной пищи, при запорах различной этиологии и особенно при непроходимости тонкой кишки, при усилении процессов гниения в толстой кишке.
65
Меланин
Почки выделяют бесцветный меланоген. Моча, содержащая меланоген, на воздухе темнеет вследствие перехода меланогена в меланин.
Меланоген в моче обнаруживается у больных меланомой (особенно в
большом количестве при метастазе меланомы в печень), а также при некоторых отравлениях (карболовой кислотой, лизолом).
ЛИТЕРАТУРА
1. Руководство по клинической лабораторной диагностике / М.А.
Базарнова, З.П. Гетте, Л.И. Кальнова и др.: Под ред. М.А. Базарновой,
В.Т. Морозовой. – К.: Выща школа, 1990. – 319 с.
2. Бородин Е.А. Биохимический диагноз (физиологическая роль и
диагностическое значение биохимических компонентов крови и мочи) /
Е.А. Бородин. - Благовещенск, 1991. – 600 с.
3. Бышевский А.Ш. Биохимия для врача / А.Ш. Бышевский, О.А.
Терсенов. – Екатеринбург: Уральский рабочий, 1994. – 384 с.
4. Шабалин В.Н. К истории кристаллографических исследований в
медицине / В.Н. Шабалин, С.Н. Шатохина, В.М. Шумский // В кн.: Кристаллографические методы исследования в медицине. - М: Моники, 1997.
– С. 122-157.
66