Почечная регуляция водно-осмотического равновесия

Требования

Поддержание водно-осмотического равновесия включает два компонента:

поддержание объема жидкости в организме;

поддержание ее осмолярности.

Для этого необходимо, чтобы:

суточное поступление воды (суточная водная нагрузка) соответствовало ее суточному удалению;

суточное поступление осмотически активных веществ (суточная осмотическая нагрузка) соответствовало их суточному удалению.

Иногда оба эти требования выполнить невозможно, и тогда приходится выбирать между поддержанием объема жидкости в организме и ее осмолярности. В таких случаях поддержанию осмолярности отдается более высокий приоритет (например, на поступление такого большого количества соли, с выведением которого почки не справляются, организм реагирует увеличением потребления и (или) снижением выделения воды; объем жидкости в организме при этом возрастает, но осмолярность ее остается прежней).

В идеале почки должны полностью справляться и с суточной водной нагрузкой, и с суточной осмотической нагрузкой. Следовательно, для того чтобы понять требования, предъявляемые к почечным системам регуляции водно-осмотического баланса, надо рассмотреть, какие диапазоны этих нагрузок характерны для среды обитания и образа жизни человека — ведь именно к этим диапазонам в процессе эволюции приспособились регуляторные системы.

Суточная водная нагрузка у человека колеблется в диапазоне от 0 до 20 л.

Суточная осмотическая нагрузка подразделяется на экзогенную, основную часть которой составляет NaCl (солевая нагрузка) и эндогенную, основную часть которой составляет образующаяся при распаде белков мочевина (мочевинная нагрузка):

суточная солевая нагрузка колеблется от 1 до 10 г NaCl (диапазон потребления соли у человека), то есть от 30 до 300 миллиосмолей.

Цифры в осмолях получают так: 1 моль NaCl = 58 г, а 1 осмоль, соответственно — 29 г (NaCl в растворе дает две осмотически активные частицы — Na+ и Cl-); значит, 1 г NaCl = 30 миллиосмолей, а 10 г — 300 миллиосмолей;

минимальная суточная мочевинная нагрузка при обычном питании и образе жизни составляет 500 миллиосмолей, что уже больше, чем максимальная суточная солевая нагрузка. Учитывая же, что потребление белка, а следовательно, и образование мочевины, может возрастать в несколько раз, очевидно, что суточная мочевинная осмотическая нагрузка существенно больше солевой.

Минимальную мочевинную нагрузку рассчитывают так: мочевина образуется при распаде белка, а этот распад в среднем составляет около 100 г/сут (гл. 11, разд. «Белки»); в этих 100 г содержится около 16% азота, то есть 16 г. Это чуть больше 1 г-атома азота; поскольку в молекуле мочевины содержится 2 атома азота, из 1 г-атома азота образуется 0,5 моля, т. е. 0,5 осмоля (500 миллиосмолей) мочевины.

Таким образом, к почечным системам регуляции водно-осмотического равновесия предъявляются следующие требования:

они должны справляться с очень большой водной нагрузкой, регулируя выведение воды в чрезвычайно широком диапазоне;

они должны справляться созначительной мочевинной осмотической нагрузкой, также регулируя выведение мочевины в широком диапазоне;

они должны справляться с существенно меньшей солевой осмотической нагрузкой;

в случае, если все эти требования одновременно удовлетвориться не могут, приоритет должен отдаваться поддержанию осмолярности крови, а не ее объема.

Количественные характеристики

Показатели, отражающие функцию почек по поддержанию водно-осмотического баланса, — это суточный диурез (суточный объем мочи) и осмолярность мочи.

Осмолярность мочи может колебаться от 50 до 1200 мосмоль/л (осмолярность крови — в среднем 285 мосмоль/л); иными словами, моча может быть в 6 раз гипотоничнее или в 4 раза гипертоничнее крови.

Предельные значения диурезаопределяются этими предельными значениями осмолярности мочи и суточной осмотической нагрузкой.

Средняя суточная осмотическая нагрузка составляет около 600 миллиосмолей (500 миллиосмолей за счет мочевины, см. выше; остальные 100 миллиосмолей за счет NaCl и некоторых других веществ). Для такой осмотической нагрузки минимальный диурез (при максимально концентрированной моче) составляет 600 (мосмоль/сут)/1200 (мосмоль/л) = 0,5 л; максимальный диурез (при максимально разбавленной моче) составляет 600 (мосмоль/сут)/50 (мосмоль/л) = 12 л. Существенно уменьшить суточную осмотическую нагрузку без ущерба для организма нельзя, так как эта нагрузка создается в основном мочевиной, и поэтому снизить ее можно только за счет уменьшения потребления белка ниже предельно допустимых величин. Увеличить же суточную осмотическую нагрузку в известных пределах можно, и тогда будет возрастать и максимальный диурез, достигая в крайних случаях 20 л/сут. Таким образом, суточный диурез может колебаться от 0,5 до 20 л.

Итак, при полном отсутствии потребления воды выделяется 0,5 л/сут предельно концентрированной мочи (1200 мосмоль/л). При резко повышенном потреблении воды может выделяться до 20 л/сут предельно разбавленной мочи (50 мосмоль/л).