Чем создается онкотическое давление плазмы. Осмотическое давление

Определяются ее физико-химическими свойствами. Наиболее важными из них являются осмотическое и онкотическое давление крови, а также суспензионная устойчивость, специфическая коллоидная стабильность и предельный удельный вес. Онкотическое давление можно считать одной из самых важных составляющих осмотического давления.

Само по себе давление играет значительную роль в жизни каждого человека. Доктора должны знать все состояния, которые могут быть связаны именно с изменениями давления жидкости, находящейся в сосудах и тканях. Поскольку вода может как накапливаться в сосудах, так и излишне выводиться из них, в организме могут возникнуть различные патологические состояния, которые требуют определенной коррекции. Поэтому стоит досконально изучить все механизмы насыщения тканей и клеток жидкостью, а также характер влияния этих процессов на изменения в кровяном напоре организма.

Осмотическое давление крови

Оно рассчитывается как сумма всех осмотических давлений молекул, которые содержатся непосредственно в плазме крови, и некоторых составляющих. Основу их составляет хлористый натрий, и лишь небольшая часть приходится на некоторые другие неорганические электролиты.

Осмотическое давление всегда является наиболее жесткой константой для человеческого организма. Для среднестатистического здорового человека оно составляет около 7,6 атм.

Жидкости с разным осмотическим давлением

1. Изотоническим раствор называется тогда, когда, приготовленный заранее, он (или жидкость любой внутренней среды) будет по осмотическому давлению совпадать с нормальной плазмой крови.
2. Гипертонический раствор получается в том случае, когда в нем присутствует жидкость с несколько большим осмотическим давлением.
3. Гипотоническим раствор будет, если напор жидкости будет ниже, нежели у плазмы крови.

Осмос обеспечивает все необходимые процессы перехода какого-либо растворителя от менее концентрированного к более концентрированному раствору. Все это происходит через специальную полупроницаемую сосудистую или же клеточную мембрану.

Такой процесс обеспечивает четкое распределение воды между какой-либо внутренней средой и самими клетками определенного организма.

Если тканевая жидкость окажется гипертонической, вода, соответственно, будет поступать в нее сразу с обеих сторон.

В этом процессе будут участвовать как кровь, так и сами клетки. Если раствор будет гипотоническим, вода из основной внеклеточной среды сама будет постепенно переходить непосредственно в кровь и в некоторые клетки.

По такому же принципу ведут себя и эритроциты при некоторых изменениях обычного осмотического давления в плазме крови. В гипертонической плазме они сморщиваются, а в гипотонической, наоборот, сильно набухают и могут даже лопаться. Данное свойство эритроцитов широко используется при определении их точной осмотической стойкости.

Практически все эритроциты, которые помещают в изотонический раствор, никак не меняют своей формы. При этом раствор должен содержать 0,89 % хлорида натрия.

Процессы разрушения некоторых эритроцитов называются клеточным гемолизом. По результатам некоторых исследований можно выявить начальную стадию . Для этого необходимо сделать несколько гипотонических растворов, постепенно уменьшая в них концентрацию соли. Выявленная концентрация называется минимальной осмотической резистентностью исследуемых эритроцитов.

Онкотическое давление: нюансы

Онкотическим принято называть такое уникальное осмотическое давление, которое создается специфическими белками в определенном коллоидном растворе.

Оно способно обеспечить удержание необходимого количества воды в крови. Это становится возможным, так как практически все специфические белки, содержащиеся непосредственно в плазме крови, достаточно плохо проходят через капиллярные стенки в тканевую среду и создают необходимое для обеспечения такого процесса онкотическое давление. Только лишь осмотическое давление, непосредственно создаваемое солями и некоторыми органическими молекулами, может иметь одинаковое значение как в тканях, так и в плазменной жидкости. Онкотический напор крови всегда будет значительно выше.

Существует определенный градиент онкотического давления. Он обусловлен обменом воды между плазмой и всей тканевой жидкостью. Такое давление плазмы крови может быть создано только лишь специфическими альбуминами, поскольку сама плазма крови содержит больше всего альбуминов, молекулы которых несколько меньше, чем у некоторых других белков, а концентрация в плазме намного выше. Если их концентрация снижается, то появляются отеки тканей из-за чрезмерной потери плазмой воды, а при их увеличении вода в больших количествах задерживается в крови.

Измерение давления

Методы измерения давления крови можно разделить на инвазивные и неинвазивные. Кроме того, существуют прямой и непрямой виды. Прямым методом пользуются для измерения венозного давления, а непрямым — артериального. Непрямое измерение проводится всегда аускультативным способом Короткова.

При его проведении больной должен сидеть или спокойно лежать на спине. Руку кладут таким образом, чтобы ее сгиб был сверху. Прибор для измерения необходимо установить так, чтобы артерия и сам аппарат находились точно на уровне сердца. Резиновую манжетку, которую нужно надеть на плечо больного, начинают накачивать воздухом. Прослушивать артерию следует в локтевой ямке при помощи специального стетоскопа.

После накачивания из манжетки начинают постепенно выпускать воздух и внимательно смотреть на показания манометра. В момент, когда систолическое давление в исследуемой артерии превысит значение в манжетке, кровь достаточно быстро начинает проходить по сдавленному сосуду. При этом шум от движущейся по сосуду крови можно будет легко прослушать.

Затем нужно просто спустить воздух из манжета до конца, при этом никакого сопротивления для тока крови уже не будет существовать.

Таким образом, кровяное давление можно считать достаточно информативным показателем, по которому можно судить о состоянии организма в целом. Если оно часто изменяется, то это негативно сказывается на состоянии больного. При этом оно может как повышаться из-за сильного напора крови в сосудах, так и понижаться при чрезмерном выходе воды из клеточных мембран в окружающие ткани.

В любом случае необходимо тщательно следить за своим состоянием и перепадами давления. Если вовремя заметить и диагностировать проблему, то лечение ее будет более быстрым и эффективным. Однако стоит учитывать и то, что для каждого отдельного человека оптимальные значения осмотического и онкотического давлений будут немного различаться.

В зависимости от значений кровяного давления различают гипо- и гипертонию. Лечение этих состояний будет отличаться. Именно поэтому каждый человек должен знать, какое у него нормальное значение кровяного давления. Только так можно будет поддерживать его на определенном уровне и избежать некоторых тяжелых заболеваний.

Среди разнообразных показателей внутренней среды организма осмотическое и онкотическое давление занимают одно из главных мест. Они являются жесткими гомеостатическими константами внутренней среды и их отклонение (повышение или понижение) опасно для жизнедеятельности организма.

Осмотическое давление

Осмотическое давление крови — это давление, возникающее на границе раздела растворов солей или других низкомолекулярных соединений различной концентрации.

Его величина обусловлена концентрацией осмотически активных веществ (электролитов, неэлектролитов, белков), растворенных в плазме крови, и регулирует транспорт воды из внеклеточной жидкости в клетки и наоборот. Осмотическое давление плазмы крови в норме составляет 290±10 мосмоль/кг (в среднем равно 7,3 атм., или 5600 мм рт.ст., или 745 кПа). Около 80% величины осмотического давления плазмы крови обусловлено натрия хлоридом, который полностью ионизирован. Растворы, осмотическое давление которых такое же, как плазмы крови, называются изотоническими , или изоосмическими. К ним относят 0,85- 0,90% раствор натрия хлорида и 5,5% раствор глюкозы. Растворы с меньшим осмотическим давлением, чем у плазмы крови, называются гипотоническими , а с большим - гипертоническими.

Осмотическое давление крови, лимфы, тканевой и внутриклеточной жидкостей приблизительно одинаково и отличается достаточным постоянством. Это необходимо для обеспечения нормальной жизнедеятельности клеток.

Онкотическое давление

Онкотическое давление крови — представляет собой часть осмотического давления крови, создаваемую .

Величина онкотического давления колеблется в пределах 25-30 мм рт.ст. (3,33- 3,99 кПа) и на 80% определяется альбуминами вследствие их малых размеров и наибольшего содержания в плазме крови. Онкотическое давление играет важную роль в регуляции обмена воды в организме, а именно в ее удержании в кровеносном сосудистом русле. Онкотическое давление влияет на образование тканевой жидкости, лимфы, мочи, всасывание воды из кишечника. При понижении онкотического давления плазмы (например, при болезнях печени, когда снижено образование альбуминов, или болезнях почек, когда повышено выделение белков с мочой) развиваются отеки, так как вода плохо удерживается в сосудах и переходит в ткани.

Это давление крови (25 - 30 мм рт. ст. или 0,03 – 0,04 атм.) создается белками. От уровня этого давления зависит обмен воды между кровью и межклеточной жидкостью. Онкотическое давление плазмы крови обусловлено всеми белками крови, но основной вклад (на 80%) вносят альбумины. Крупные молекулы белков не способны выходить за пределы кровеносных сосудов, и будучи гидрофильными, удерживают воду внутри сосудов. Благодаря этому белки играют важную роль в транскапиллярном обмене. Гипопротеинемия, возникающая, например, в результате голодания, сопровождается отеками тканей (переходом воды в межклеточное пространство).

Общее количество белков в плазме составляет 7-8% или 65-85 г/л.

Функции белков крови.

1. Питательная функция .

2 . Транспортная функция.

3 . Создание онкотического давления .

4 . Буферная функция – За счет наличия в составе белков плазмы щелочных и кислых аминокислот, белки участвуют в поддержании кислотно-основного равновесия.

5 . Участие в процессах гемостаза.

Процесс свертывания включает целую цепь реакций, в которых участвует ряд белков плазмы (фибриноген и др.).

6. Белки вместе с эритроцитами определяютвязкость крови – 4,0-5,0, что в свою очередь оказывает влияние на гидростатическое давление крови, СОЭ и др.

Вязкость плазмы составляет 1,8 – 2,2 (1,8-2,5). Она обусловлена наличием в плазме белков. При обильном белковом питании вязкость плазмы и крови повышается.

7. Белки являются важным компонентом защитной функции крови (особенно γ- глобулины). Они обеспечивают гуморальный иммунитет, являясь антителами.

Все белки плазмы крови делят на 3 группы:

· альбумины,

· глобулины,

· фибриноген .

Альбумины (до 50г/л) . Их 4-5% от массы плазмы, т.е. около 60% всех белков плазмы приходится на их долю. Они являются самыми низкомолекулярными. Их молекулярная масса около 70 000 (66 000). Альбумины на 80% определяют коллоидно-осмотическое (онкотическое) давление плазмы.

Общая площадь поверхности множества мелких молекул альбумина очень велика, и поэтому они особенно хорошо подходят для выполнения функции переносчиков различных веществ. Они переносят: билирубин, уробилин, соли тяжелых металлов, жирные кислоты, лекарственные препараты (антибиотики и др.). Одна молекула альбумина может одновременно связать 20-50 молекул билирубина. Альбумины образуются в печени. При патологических состояниях их содержание снижается.

Рис. 1. Белки плазмы

Глобулины (20-30г/л). Их количество доходит до 3% от массы плазмы и 35-40% от общего количества белков, молекулярная масса до 450 000.

Различают α 1 , α 2, β и γ –глобулины (рис. 1).

Во фракции α 1 –глобулинов(4%) имеются белки, простетической группой которых являются углеводы. Эти белки называют гликопротеинами. Около 2/3 всей глюкозы плазмы циркулирует в составе этих белков.

Фракция α 2 –глобулинов (8%) включает гаптоглобины, относящиеся по химическому строению к мукопротеинам, и медьсвязывающий белок – церулоплазмин . Церулоплазмин связывает около 90% всей меди, содержащейся в плазме.

К другим белкам во фракции α 2 –глобулинов относятся тироксинсвязывающий белок, витамин – В 12 - связывающий глобулин, кортизол-связывающий глобулин.

К β–глобулинам (12%) относятся важнейшие белковые переносчики липидов и полисахаридов. Важное значение липопротеидов состоит в том, что они удерживают в растворе нерастворимые в воде жиры и липиды и обеспечивают тем самым их перенос кровью. Около 75% всех липидов плазмы входят в состав липопротеидов.

β– глобулины участвуют в транспорте фосфолипидов, холестерина, стероидных гормонов, катионов металлов (железа, меди).

К третьей группе - γ–глобулинам (16%) относятся белки с самой низкой электрофоретической подвижностью. γ–г лобулины участвуют в формировании антител , защищают организм от воздействий вирусов, бактерий, токсинов.

Почти при всех заболеваниях, особенно при воспалительных, содержание γ–глобулинов в плазме повышается. Повышение фракции γ –глобулинов сопровождается понижением фракции альбуминов. Происходит снижение так называемого альбумин-глобулинового индекса, который в норме составляет 0,2 /2,0.

К γ–г лобулинам относят также антитела крови (α и β– агглютинины), определяющие ее принадлежность к той или иной группе крови.

Глобулины образуются в печени, костном мозге, селезенке, лимфатических узлах. Период полураспада глобулинов до 5 дней.

Фибриноген (2-4 г/л). Его количество составляет 0,2 – 0,4% от массы плазмы, молекулярная масса 340 000.

Он обладает свойством становиться нерастворимым, переходя под воздействием фермента тромбина в волокнистую структуру - фибрин, что и обусловливает свертывание (коагуляцию) крови.

Фибриноген образуется в печени. Плазма, лишенная фибриногена называется сывороткой .

Физиология эритроцитов.

Эритроциты – красные кровяные клетки, не содержащие ядра (рис.2).

У мужчин в 1 мкл крови содержится в среднем 4,5-5,5 млн. (около 5,2 млн. эритроцитов или 5,2х10 12 /л) . У женщин эритроцитов меньше и не превышает 4-5 млн. в 1 мкл (около 4,7х10 12 /л) .

Функции эритроцитов:

1.Транспортная – перенос кислорода от легких к тканям и углекислого газа от тканей к альвеолам легких. Возможность выполнять эту функцию связана с особенностями строения эритроцита: он лишен ядра, 90% его массы составляет гемоглобин, остальные 10% приходятся на белки, липиды, холестерин, минеральные соли.

Рис. 2. Эритроциты человека (электронная микроскопия)

Кроме газов эритроциты переносят аминокислоты, пептиды, нуклеотиды к различным органам и тканям.

2. Участие в иммунных реакциях – агглютинации, лизиса и т.п., что связано с наличием в мембране эритроцитов комплекса специфических соединений – антигенов (агглютиногенов).

3. Детоксицирующая функция – способность адсорбировать токсические вещества и их инактивировать.

4. Участие в стабилизации кислотно-основного состояния крови за счет гемоглобина и фермента карбоангидразы.

5. Участие в процессах свертывания крови за счет адсорбции на мембране эритроцитов ферментов этих систем.

Свойства эритроцитов .

1. Пластичность (деформируемость) – это способность эритроцитов к обратимой деформации при прохождении через микропоры и узкие извитые капилляры диаметром до 2,5-3 мкм. Это свойство обеспечивается благодаря особой форме эритроцита – двояковогнутого диска.

2. Осмотическая стойкость эритроцитов. Осмотическое давление в эритроцитах несколько выше, чем в плазме, что обеспечивает тургор клеток. Оно создается более высокой внутриклеточной концентрацией белков по сравнению с плазмой крови.

3. Агрегация эритроцитов. При замедлении движения крови и повышении ее вязкости эритроциты образуют агрегаты или монетные столбики. Вначале агрегация носит обратимый характер, но при более длительном нарушении кровотока образуются истинные агрегаты, что может привести к микротромбообразованию.

4. Эритроциты способны отталкиваться друг от друга, что связано со строением мембраны эритроцитов. Гликопротеины, составляющие 52% массы мембраны, содержат сиаловую кислоту, которая придает отрицательный заряд эритроцитам.

Эритроцит функционирует максимум 120 дней, в среднем 60-90 дней . По мере старения способность эритроцитов к деформации снижается, а превращение их в сфероциты (имеющие форму шара) за счет изменения цитоскелета приводит к тому, что они не могут проходить через капилляры диаметром до 3 мкм.

Эритроциты разрушаются внутри сосудов (внутрисосудистый гемолиз) или захватываются и разрушаются макрофагами в селезенке, купферовских клетках печени и костном мозге (внутриклеточный гемолиз).

Эритропоэз – процесс образования эритроцитов в костном мозге. Первой морфологически распознаваемой клеткой эритроидного ряда, образующейся из КОЕ-Э (предшественница эритроидного ряда), является проэритробласт, из которого в ходе 4-5 последующих удвоений и созревания образуется 16-32 зрелые эритроидные клетки.

1) 1 проэритробласт

2) 2 базофильных эритробласта I порядка

3) 4 базофильных эритробласта II порядка

4) 8 полихроматофильных эритробластов I порядка

5) 16 полихроматофильных эритробластов II порядка

6) 32 полихроматофильных нормобласта

7) 32 оксифильных нормобласта - денуклеация нормобластов

8) 32 ретикулоцита

9) 32 эритроцита.

Эритропоэз в костном мозге занимает 5 дней.

В костном мозге человека и животных эритропоэз (от проэритробласта до ретикулоцита) протекает в эритробластических островках костного мозга, которых в норме содержится до 137 на 1 мг ткани костного мозга. При угнетении эритропоэза их количество может уменьшаться в несколько раз, а при стимуляции – увеличиваться.

Из костного мозга в кровь поступают ретикулоциты, в течение суток созревающие в эритроциты. По количеству ретикулоцитов судят об эритроцитарной продукции костного мозга и интенсивности эритропоэза. У человека их количество составляет от 6 до 15 ретикулоцитов на 1000 эритроцитов.

За сутки в 1мкл крови поступает 60-80 тыс. эритроцитов. За 1 минуту образуется 160х10 6 эритроцитов.

Гуморальным регулятором эритропоэза является гомон эритропоэтин. Основным источником его у человека являются почки, их перитубулярные клетки. В них образуется до 85-90% гормона. Остальное количество вырабатывается в печени, подчелюстной слюнной железе.

Эритропоэтин усиливает пролиферацию всех способных к делению эритробластов и ускоряет синтез гемоглобина во всех эритроидных клетках, в ретикулоцитах, «запускает» в чувствительных к нему клетках синтез иРНК, необходимых для образования энзимов, участвующих в формировании гема и глобина. Гормон также увеличивает кровоток в сосудах, окружающих эритропоэтическую ткань в костном мозге и увеличивает выход в кровь ретикулоцитов из синусоидов красного костного мозга.

Физиология лейкоцитов.

Лейкоциты или белые кровяные тельца – это клетки крови, различной формы и величины, содержащие ядра.

В среднем у взрослого здорового человека в крови содержится 4 – 9х10 9 /л лейкоцитов.

Увеличение их количества в крови получило название лейкоцитоз , уменьшение – лейкопения .

Рассмотрим случай, когда на пути диффузии частиц рас­творенного вещества и растворителя находится мембрана с из­бирательной проницаемостью, через которую свободно прохо­дят молекулы растворителя, а молекулы растворенного веще­ства практически не проходят. Лучшей избирательной прони­цаемостью обладают мембраны, изготовленные из природных тканей животного и растительного происхождения (стенки ки­шок и мочевого пузыря, различные растительные ткани).

Осмосом называется самопроизвольная диффузия молекул растворителя сквозь мембрану с избирательной прони­цаемостью.

- болышей площади поверхности мембраны, свободной от час­тиц растворенного вещества со стороны чистого растворителя s1, чем со стороны раствора s2, где часть поверхности мембраны занята частицами растворенного вещества, т. е. s1 > s2;

Рис. 6.7. Осмос в системе растворитель - раствор, разделенные мем­браной с избирательной проницаемостью

Большей подвижности молекул растворителя в чистом рас­творителе, чем в растворе, где есть межмолекулярное взаимо­действие между веществом и растворителем, уменьшающее под­вижность молекул растворителя.

Из-за этих различий через некоторое время, вследствие умень­шения разности концентрации растворителя в разделенных час­тях системы и появления избыточного гидростатического дав­ления со стороны раствора, скорость диффузии растворителя будут изменяться по-разному: - уменьшаться, а - увеличиваться. Это обстоятельство обязательно приведет к на­ступлению в системе состояния динамического физико-химичес­кого равновесия, характеризующегося равенством скоростей диф­фузии молекул растворителя через мембрану

Появляющееся избыточное гидростатические дшишпис в сис­теме является следствием осмоса, поэтому это давление называ­ется осмотическим.

Осмотическим давлением ( ) называют избыточное гидростатическое давление, возникающее в результате осмоса и приводящее к выравниванию скоростей взаим­ного проникновения молекул растворителя сквозь мем­брану с избирательной проницаемостью.

В. Пфеффер и Я. Вант-Гофф, изучая количественную зави­симость осмотического давления от внешних факторов, уста­новили, что оно подчиняется объединенному газовому закону Менделеева - Клапейрона:

где с - молярная концентрация вещества в растворе, моль/л.

Из этого уравнения видно, что осмотическое давление не зави­сит от природы растворенного вещества, а зависит только от числа частиц в растворе и от температуры. Однако это уравнение справедливо только для растворов, в которых отсутствует взаимодействие частиц, т. е. для идеальных растворов. В реальных растворах имеют место межмолекулярные взаимодействия меж­ду молекулами вещества и растворителя, которые могут приво­дить или к диссоциации молекул растворенного вещества на ионы, или к ассоциации молекул растворенного вещества с об­разованием из них ассоциатов.

Диссоциация молекул вещества в водном растворе харак­терна для электролитов (см. разд. 7.1). В результате диссоциа­ции число частиц в растворе увеличивается.

Ассоциация наблюдается, если молекулы вещества лучше взаимодействуют между собой, чем с молекулами растворите­ля. В результате ассоциации число частиц в растворе умень­шается.

Для учета межмолекулярных взаимодействий в реальных растворах Вант-Гофф предложил использовать изотонический ко­эффициент l. Для молекул растворенного вещества физический смысл изотонического коэффициента:

Для растворов неэлектролитов, молекулы которых не дис­социируют и мало склонны к ассоциации, i = 1.

Для водных растворов электролитов вследствие диссоциа­ции i > 1, причем максимальное его значение (l max) для данно­го электролита равно числу ионов в его молекуле:

Для растворов, в которых вещество находится в виде ассоциа­тов, i < 1, что характерно для коллоидных растворов. Для раство­ров белков и высокомолекулярных веществ величина i зависит от концентрации и природы этих веществ (разд. 27.3.1).

С учетом межмолекулярных взаимодействий осмотическое давление для реальных растворов равно:

Это уравнение правильно отражает наблюдаемое в эксперименте осмотическое давление растворов с одинаковой массовой долей вещества, но с различной природой и состоянием растворенного вещества в растворе (табл. 6.2).

При осмосе молекулы растворителя преимущественно дви­жутся через мембрану в том направлении, где концентрация частиц вещества больше, а концентрация растворителя меньше. Другими словами, в результате осмоса происходит всасывание растворителя в ту часть системы, где концентрация частиц ве­щества больше. Если осмотическое давление у растворов одина­ковое, то они называются изотоническими и между ними про­исходит подлинно равновесный обмен растворителем. В случае контакта двух растворов с разным осмотическим давлением ги­пертоническим раствором называется тот, у которого осмотиче­ское давление больше, а гипотоническим - раствор с меньшим осмотическим давлением. Гипертонический раствор всасывает растворитель из гипотонического раствора, стремясь выровнять концентрации вещества путем перераспределения растворителя между контактирующими растворами.

Осмотическая ячейка - это система, отделенная от окру­жающей среды мембраной с избирательной проницаемостью. Все клетки живых существ являются осмотическими ячейка­ми, которые способны всасывать растворитель из окружающей среды или, наоборот, его отдавать, в зависимости от концен­траций растворов, разделенных мембраной.

В результате эндоосмоса вода диффундирует в клетку, про­исходит набухание клетки с появлением напряженного состояния клетки, называемого тургор. В растительном мире тургор помогает растению сохранять вертикальное положение и определенную форму.

Если разница в концентрациях наружного и внутреннего рас­твора достаточно велика, а прочность оболочки клетки неболь­шая, то эндоосмос приводит к разрушению клеточной мембраны и лизису клетки. Именно эндоосмос является причиной гемоли­за эритроцитов крови с выделением гемоглобина в плазму (см. рис. 6.9). Эндоосмос происходит, если клетка оказывается в гипо­тоническом растворе.

Экзоосмос - движение раство­рителя из осмотической ячейки в окружающую среду. Условие экзоосмоса:

В результате экзоосмоса вода диф­фундирует из клетки в плазму и происходит сжатие и сморщивание оболочки клетки, называемое плазмолизом. Экзоосмос имеет место, если клетка оказывается в гипертонической среде. Явле­ние экзоосмоса наблюдается, например, при посыпании ягод или фруктов сахаром, а овощей, мяса или рыбы - солью. При этом происходит консервирование продуктов питания благодаря уничтожению микроорганизмов вследствие их плазмолиза.

При приготовлении физиологических растворов необходимо учитывать их осмотические свойства, поэтому их концентрацию выражают через осмолярную концентрацию (осмолярность) (см. Приложение 1).

Осмолярная концентрация - суммарное молярное ко­личество всех кинетически активных, т. е. способных к самостоятельному движению, частиц, содержащихся в 1 литре раствора, независимо от их формы, размера и природы.

Осмолярная концентрация раствора связана с его молярной кон­центрацией через изотонический коэффициент с = ic(X).

Роль осмоса в биологии и медицине. Осмос является одной из причин, обуславливающих поступление воды и растворенных в ней веществ из почвы по стеблю или стволу растения к листь­ям, так как . Осмотическое давление расти­тельных клеток колеблется от 5 до 20 ат, а у растений пустынь достигает даже 70 ат.

Особенностью высших животных и человека является по­стоянство осмотического давления во многих физиологических системах, и прежде всего в системе кровообращения. Постоян­ство осмотического давления называется изоосмией. Осмотическое давление человека довольно постоянно и составляет 740-780 кПа (7,4-7,8 ат) при 37 °С. Оно обусловлено главным обра­зом присутствием в крови катионов и анионов неорганических солей и в меньшей степени - наличием коллоидных частиц и белков. Присутствие в плазме крови форменных элементов (эри­троцитов, лейкоцитов, тромбоцитов и кровяных пластинок) поч­ти не влияет на осмотическое давление. Постоянство осмотиче­ского давления в крови регулируется выделением паров воды при дыхании, работой почек, выделением пота и т. Д.

Рис. 6.8. Роль онкотического давления крови в капиллярном обмене воды

Осмотическое давление крови, создаваемое за счет белков плаз­мы крови, называемое онкотическим давлением, хотя и составляет величину порядка 2,5-4,0 кПа, но играет исключительно важную роль в обмене водой между кровью и тканями, в распределении ее между сосудистым руслом и внесосудистым пространством.

Онкотическое давление - это осмотичекое давление, создаваемое за счет наличия белков в биожидкостях организма.

Онкотическое давление крови составляет 0,5 % суммарного осмо­тического давления плазмы крови, но его величина соизмерима с гидростатическим давлением в кровеносной системе (рис. 6.8).

Рис. 6.9. Изменение эритроцита в растворах с различным осмотиче­ским давлением 77п р _ ра:

а - изотонический раствор (0,9 % NaCl); б - гипертонический раствор (2 % NaCl); в - гипотонический раствор (0,1 % NaCl)

Гидростатическое давление крови падает от артериальной части кровеносной системы к венозной. Если в артериальной части ка­пилляров гидростатическое давление больше онкотического дав­ления, то в венозной - меньше. Это обеспечивает перемещение воды из артериальных капилляров в межклеточную жидкость тканей, а венозные капилляры, наоборот, втягивают межклеточ­ную жидкость. Причем интенсивность такого переноса воды прямо пропорциональна разности между Р гидр и онк.

При понижении онкотического давления крови, которое на­блюдается при гипопротеинемии (понижение содержания белка в плазме), вызванной голоданием, нарушением пищеварения или выделением белка с мочой при болезни почек, указанное соот­ношение давлений р гидр и 0 HK нарушается. Это приводит к пере­распределению жидкости в сторону тканей, и в результате воз­никают онкотпические отеки ("голодные" или "почечные").

Осмотическому давлению крови человека соответствует осмо-лярная концентрация частиц от 290 до 300 мОсм/л. В медицинской и фармацевтической практике изотоническими (физиологически­ми) растворами называют растворы, характеризующиеся таким же осмотическим давлением, как и плазма крови (рис. 6.9, а). Такими растворами являются 0,9 % раствор NaCl (0,15 моль/л), в кото­ром i = 2, и 5 % раствор глюкозы (0,3 моль/л). Во всех случаях, когда в кровяное русло, мышечную ткань, спинномозговой канал и т. д. с терапевтическими целями вводят растворы, необхо­димо помнить о том, чтобы эта процедура не привела к "осмоти­ческому конфликту" из-за различия осмотических давлений вво­димого раствора и данной системы организма. Если, например, внутривенно ввести раствор, гипертонический по отношению к крови, то вследствие экзоосмоса эритроциты будут обезвоживаться и сморщиваться - плазмолиз (рис. 6.9, б). Если же вводимый раствор гипотоничен по отношению к крови, то наблюдается "ос­мотический шок" и вследствие эндоосмоса может произойти раз­рыв эритроцитарных оболочек - гемолиз (рис. 6.9, в). Начальная стадия гемолиза происходит при местном снижении осмотиче­ского давления до 360-400 кПа (3,5-3,9 ат), а полный гемолиз - при 260-300 кПа (2,5-3,0 ат).

Изменение осмотического равновесия в биосистемах орга­низма может быть вызвано нарушением обмена веществ, секре­торными процессами и поступлением пищи. Кроме того, всякое физическое напряжение, усиливающее обмен веществ, может способствовать повышению осмотического давления крови. Не­смотря на эти нарушения, осмотическое давление крови под­держивается постоянным, хотя химический состав крови может значительно изменяться. При возникновении осмотической ги­пертонии крови соединительная ткань, находящаяся в месте нарушения, отдает в кровь воду и забирает из нее соли почти сразу и до тех пор, пока осмотическое давление крови или тка­невой жидкости не возвратится к нормальному значению. После этой быстрой реакции включаются почки, которые отвечают на увеличение количества каких-либо солей повышенным их выделением, пока не будет восстановлен нормальный состав соединительной ткани и крови. Осмотическое давление мочи, сохраняя норму, может изменяться в пределах от 7,0 до 25 ат (690-2400 кПа). Подобная регуляция имеет определенные гра­ницы, и поэтому для ее усиления может потребоваться поступ­ление воды или солей извне. Здесь вступает в действие вегета­тивная нервная система. Чувство жажды после физической ра­боты (повышенный обмен веществ) или при почечной недоста­точности (накопление веществ в крови из-за недостаточного их выделения) - это проявление осмотической гипертонии. Обрат­ное явление наблюдается в случае солевого голода, вызываю­щего осмотическую гипотонию.

Воспаление возникает в результате резкого местного усиле­ния обмена веществ. Причиной воспаления могут быть различные воздействия - химические, механические, термические, инфек­ционные и радиационные. Вследствие повышенного местного об­мена веществ усиливается распад макромолекул на более мелкие молекулы, что увеличивает концентрацию частиц в очаге воспа­ления. Это приводит к местному повышению осмотического дав­ления, выделению в очаг воспаления большого количества жид­кости из окружающих тканей и образованию экссудата. В меди­цинской практике используют гипертонические растворы или марлевые повязки, смоченные гипертоническим раствором NaCl, который в соответствии с закономерностями осмоса всасывает жидкость в себя, что способствует постоянному очищению раны от гноя или устранению отека. В некоторых случаях для этих же целей используют этиловый спирт или его концентрированные водные растворы, которые гипертоничны относительно живых тканей. На этом основано их дезинфицирующее действие, так как они способствуют плазмолизу бактерий и микроорганизмов.

Действие слабительных средств - горькой соли MgS0 4 7Н2О и глауберовой соли Na 2 S04 10Н2О также основано на явлении осмоса. Эти соли плохо всасываются через стенки кишечника, поэтому они создают в нем гипертоническую среду и вызывают поступление в кишечник большого количества воды через его стенки, что приводит к послабляющему действию. Следует иметь в виду, что распределение и перераспределение воды в организ­ме происходит и по другим более специфическим механизмам, но осмос

играет в этих процессах ведущую роль, а значит, он играет ведущую роль и в поддержании гомеостаза.

В жидкой части крови растворены минеральные вещества - соли. У млекопитающих их концентрация составляет около 0,9 %. Они находятся в диссоциированном состоянии в виде катионов и анионов. От содержания этих веществ зависит в основном осмотическое давление крови.

Осмотическое давление - это сила, вызывающая движение растворителя через полупроницаемую мембрану из менее концентрированного раствора в более концентрированный. Клетки тканей и клетки самой крови окружены полупроницаемыми оболочками, через которые легко проходит вода и почти не проходят растворенные вещества. Поэтому изменение осмотического давления в крови и тканях может привести к набуханию клеток или потере ими воды. Даже незначительные изменения солевого состава плазмы крови губительны для многих тканей, и прежде всего для клеток самой крови. Осмотическое давление крови держится на относительно постоянном уровне за счет функционирования регулирующих механизмов. В стенках кровеносных сосудов, в тканях, в отделе промежуточного мозга - гипоталамусе имеются специальные рецепторы, реагирующие на изменение осмотического давления,- осморецепторы.

Раздражение осморецепторов вызывает рефлекторное изменение деятельности выделительных органов, и они удаляют избыток воды или солей, поступивших в кровь. Большое значение в этом отношении имеет кожа, соединительная ткань которой впитывает избыток воды из крови или отдает ее в кровь при повышении осмотического давления последней.

Величину осмотического давления обычно определяют косвенными методами. Наиболее удобен и распространен криоскопический способ, когда находят депрессию, или понижение точки замерзания крови. Известно, что температура замерзания раствора тем ниже, чем больше концентрация растворенных в нем частиц, то есть чем больше его осмотическое давление. Температура замерзания крови млекопитающих на 0,56-0,58 °С ниже температуры замерзания воды, что соответствует осмотическому давлению 7,6 атм, или 768,2 кПа.

Определенное осмотическое давление создают и белки плазмы. Оно составляет 1/220 общего осмотического давления плазмы крови и колеблется от 3,325 до 3,99 кПа, или 0,03-0,04 атм, или 25-30 мм рт. ст. Осмотическое давление белков плазмы крови называют онкотическим давлением. Оно значительно меньше давления, создаваемого растворенными в плазме солями, так как белки имеют огромную молекулярную массу, и, несмотря на большее их содержание в плазме крови по массе, чем солей, количество их грамм-молекул оказывается относительно небольшим, к тому же они значительно менее подвижны, чем ионы. А для величины осмотического давления имеет значение не масса растворенных частиц, а их число и подвижность.

Онкотичеекое давление препятствует чрезмерному переходу воды из крови в ткани и способствует реабсорбции ее из тканевых пространств, поэтому при уменьшении количества белков в плазме крови развивайся отеки тканей.

← Вернуться