1612728178-53963d5cec0ee64b4f3b962055980e37 (827705), страница 39
Текст из файла (страница 39)
физиология обмена жидкости и электролитовхлора на гидрокарбонат или активации транспортёра для ионов натрия, калия ихлора. Система транспорта ионов в норме активно участвует в регуляции объёма клетки. Эти транспортные пути активируются сразу после изменения объёма.Каналы и транспортёры электролитов находятся либо на мембране клетки, либовнутри цитоплазматических цистерн, находящихся под мембраной.Система транспорта ионов участвует в регуляции объёма клетки,и поддержании постоянства рН внутри клетки.Но интрига заключается в том, что если бы клетка регулировала и поддерживала постоянство объёма только за счёт перемещения электролитов, рискпогибнуть был бы крайне высок.Критическое изменение концентраций электролитов повреждаетструктурные элементы и приводит к гибели клетки.Альтернативным способом регулирования клетками движения воды является синтез или захват органических осмолитов.Органические осмолиты находятся в цитозоле всех животных в высокихконцентрациях достигающих сотни миллимоль на литр.
Эти вещества играют ведущую роль в объёмном гомеостазе клетки и действуют как основные цитопротекторы. В животных клетках органические осмолиты делятся на три основныхкласса: высокоатомные спирты (сорбитол и мио-инозитол), аминокислоты и ихпроизводные (таурин, аланин и пролин) и метиламины (бетаин и глицерофосфатхолин).Органические осмолиты играют ведущую роль в объёмномгомеостазе клетки и действуют как основные цитопротекторы.В чем достоинство и преимущество органических осмолитов?Уникальные биофизические и биохимические свойства органическихосмолитов позволяют им накапливаться в клетках в больших концентрациях.Это позволяет клеткам переживать значительные изменения их концентрацийбез существенного изменения гомеостаза структуры и функции клеток.
Преимущество органических осмолитов перед электролитами состоит в том, что электролиты или мочевина, повреждают клетку, если они накапливаются в избыточных концентрациях. Критическое снижение концентрации электролитов тожеявляется повреждающим фактором. Например, высокая концентрация внутриклетки неорганических ионов может вызвать денатурацию или преципитацию198И.А. Савин, А.С.
Горячев§ 2.7Регуляция объЁма клетки в норме и при патологиимакромолекул клетки. Даже небольшие изменения концентрации электролитоввнутри клетки изменяют ее мембранный потенциал, скорость ферментативныхреакций и транспорт ионов через мембрану вследствие изменения ионного градиента.вода входит в клетку восстановление вода выходит из клетки+HNa+объемаHCO3KClосмолитысинтезосмолитов+ClсинтезосмолитовостановленNa+осмолитыKосмолиты+Cl+Na+ 2Cl KгиперосмолярнаясредагипоосмолярнаясредаЛюбая концентрация органических осмолитов безопасна для клеточныхструктур и не нарушает их функцию, потому что они не меняют рН и электрический потенциал цитозоля. Накопление органических осмолитов обеспечивается энергозатратным транспортом их из внеклеточной среды, или ускорениемсинтеза осмолитов.
В ответ на увеличение объёма клетки происходит регуляцияпутём ускорения (за несколько секунд) пассивного выхода органических осмолитов из клетки. В клетках животных этот выброс происходит через неселективныемембранные каналы, которые активируются при набухании клетки и растяжениимембраны. Через эти же каналы выходят наружу ионы хлора и другие неорганические анионы. Торможение механизмов синтеза органических осмолитови захвата их извне тоже вносит свой вклад в снижение их количества внутриклетки.
Но этот процесс более инертный, он реализуется на генном уровне, какответ на набухание клетки. При этом угнетается и синтез веществ-переносчиковорганических осмолитов. Снижается скорость транскрипции РНК и количествофункциональных белков уменьшается в течение нескольких часов или дней.Любая концентрация органических осмолитов безопаснадля клеточных структур и не нарушает их функцию.Как клетка оценивает свой объём?Пока нет окончательного представления о том, как именно сигналы обизменении размера клетки преобразуются в ответ, направленный на регуляциюклеточного объёма. Но установлено, например, что клетки эпителия канальцевпочек способны реагировать на изменение объёма, составляющие менее трёхпроцентов от исходного.
Утверждается, что целый ряд волемических сигналов,включая набухание или сморщивание клетки, вызывающие изменения в напряВодно-электролитные нарушения в нейрореанимации199ЧАСТЬ II. физиология обмена жидкости и электролитовжении мембран, деформации цитоскелета, изменения концентрации ионов вклетке и концентрации цитоплазматических макромолекул, – всё это являетсясигналами для клеточных ответов. Однако ни один из этих сигналов в настоящее время не является доказанным механизмом включения ответа со стороны генетического аппарата клетки, канальных белков и транспортных систем вклеточной мембране.
Более того сегодня уже установлено, что клетка отвечаетне только на степень изменения объёма, но дает дифференцированный ответв зависимости от причин объёмных изменений. Такая высокая селективностьсенсоров и эффекторов позволяет клетке поддерживать одновременно стабильность внутриклеточного объёма, ионного состава и рН.Патофизиология подержания стабильного клеточного объёма.С тех пор как в 1919 году было установлено влияние осмолярности насодержание воды в мозге, внутривенное введение гипертонических растворовстало краеугольным камнем в лечении отёка мозга и внутричерепной гипертензии.
До недавнего времени клиническое представление о внутричерепных объёмах покоилось на трёхкомпонентной модели, в которой внутричерепной объёмскладывался из суммы объёмов ликвора, паренхимы мозга и крови, находящейся в интракраниальных сосудах. (Доктрина Монро-Кели).В этой модели объём мозга включает в себя клетки мозга, окружающийих матрикс и интерстициальную жидкость, заполняющую межклеточное пространство. Повышенное внутричерепное давление обычно лечили, воздействуяна объём внутримозговых сосудов, используя гипервентиляцию или уменьшаяобъём ликвора, выполняя ликворное дренирование или используя препаратытормозящие ликворопродукцию. В экстренных ситуациях проводилась терапия,направленная на снижение объёма мозга внутривенным введением гипертонических растворов, таких как маннитол.
Хотя и предлагались альтернативныемеханизмы, такие как снижение вязкости крови и вазоконстрикция в ответ наповышение системного артериального давления, снижение внутричерепногодавления рассматривалось как уменьшение объёма клеток мозга в ответ наосмотическое воздействие. Однако было установлено, что реальное изменение объёма мозга при использовании гипертонических растворов существенноменьше расчётного для идеальной модели ответа. Недавние исследования сприменением ионселективных микроэлектродов продемонстрировали, что вдействительности количество внутриклеточной воды не снижается в клеткахмозга экспериментальных животных при введении гипертонических растворов.Количество внутриклеточной воды удерживается на прежнем уровне за счётактивного поглощения клеткой ионов натрия, калия и хлора.
Такое же быстроеувеличение объёма наблюдается в культурах глиальных клеток. Живая клеткаактивно противодействует попыткам уменьшить её объём за счёт осмотическоговоздействия. Эти научные результаты заставляют исследователей воздействияосмотерапии на объём мозга сегодня использовать четырехкомпонентную модель, в которой мозг рассматривается как сумма объёма клеток и интерсициальной жидкости. Быстрое компенсаторное увеличение объёма клетки происходитза счёт транспорта электролитов.
Во многих типах клеток увеличение объёмаможет быть снижено или блокировано путём использования таких ингибиторовмембранного транспорта, как амилорид или фуросемид. (Петлевые диуретикиблокируют мембранный белок-переносчик вторично-активного транспорта, кото200И.А. Савин, А.С. ГорячевРегуляция объЁма клетки в норме и при патологии§ 2.7рый перемещает внутрь клетки два иона хлора, один ион натрия и один ион калия во время каждого переноса). В связи с этим интересно, что такие препараты,как фуросемид часто используются в комбинации вместе с осмотическими диуретиками для того, чтобы надолго и надежно снизить повышенное внутричерепное давление.
Хотя синергический эффект осмотерапии и петлевых диуретиковдолгое время рассматривался как следствие увеличения диуреза, современныезнания говорят об альтернативном или дополнительном механизме действияпетлевых диуретиков за счёт блокирования механизмов быстрой компенсацииобъёма клетками мозга. Таким образом, при использовании четырехкомпонентной модели, позволяющей рассматривать раздельно суммарный объём клеток, иобъём интерстициальной жидкости открываются перспективы, достоверно обосновать эффективность и действие различных методов лечения отёка мозга.Коррекция гиперосмолярных состояний.Такие болезни и патологические состояния как диабет, почечная недостаточность, дегидратация протекают с увеличением осмолярности плазмыкрови. Хотя коррекция транзиторного повышения осмолярности обычно переносится без осложнений, нормализация осмолярности плазмы у пациентов сдлительно существующей гиперосмолярностью может сопровождаться отёкоммозга, дислокацией и вклинением с летальным исходом.Клиническое различие между хроническими и острыми осмотическиминарушениями связано с тем, что клетки мозга реализуют разные механизмы регуляции объёма, с помощью которых адаптируются к длительным и кратковременным изменениям осмолярности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
