Часть IV. Физиология систем внутренних органов

Содержание воды в организме определяется в основном возрастом, массой тела и полом. Так, в организме взрослого мужчины массой 70 кг содержится около 40 л воды (60% массы тела). Относительное содержание воды в организме взрослого человека составляет 55%, у эмбриона и плода - до 90%, у новорожденного и ребенка первого года жизни - около 70% массы тела. С возрастом оно постепенно уменьшается и составляет в период завершения роста 65%, а у пожилых людей - всего лишь 55%. Поскольку женский организм в норме содержит больше жировой ткани, чем мужской, то общее количество жидкости по отношению к массе тела у женщин меньше, чем у мужчин.

Содержащаяся в организме вода распределена между несколькими жидкостными компартментами (рис. 27.1). Всю жидкость в организме в основном подразделяют на внеклеточную и внутриклеточную; внеклеточную жидкость - на тканевую (межклеточную) жидкость и плазму крови.

Рис. 27.1. Схема основных составных частей жидких сред организма и разделяющих их мембран. Значения приведены для человека массой 70 кг. Источник: J.E. Hall (2016)

К особому типу внеклеточной жидкости обычно относят еще одну небольшую фракцию, называемую трансцеллюлярной жидкостью, несмотря на то, что в некоторых случаях она значительно отличается по составу от межклеточной жидкости или плазмы. Общее содержание ее в организме составляет около 1-2 л. Она представлена синовиальной, перитонеальной, перикардиальной, внутриглазной и спинномозговой жидкостями.

Внутриклеточная жидкость (65% всей воды организма, 40% массы тела, то есть примерно 28 л) содержит в низкой концентрации Na⁺, Cl^-, HCO³, в высокой концентрации - K⁺, органические фосфаты (например, АТФ) и белок. Низкая концентрация Na⁺ и высокая концентрация K⁺ обусловлены работой Na⁺,K⁺-АТФазы, выкачивающей Na⁺ из клеток в обмен на K⁺. Внутриклеточная вода находится в трех состояниях: связанном с гидрофильными органическими и неорганическими веществами, адгезированном («притяженном») на поверхности коллоидных молекул, свободном (мобильном; именно эта часть внутриклеточной воды меняется наиболее значимо, когда изменится жизнедеятельность клетки).

Внеклеточная жидкость (35% всей воды организма, 20% общей массы тела, то есть примерно 14 л). Внеклеточная вода входит в состав крови, интерстициальной и трансклеточной жидкости. Более 3/4 внеклеточной жидкости представлено межклеточной жидкостью, и почти 1/4 объема (около 3 л) - плазмой. Поскольку плазма и межклеточная жидкость разделены высокопроницаемой мембраной капилляров, ионный состав этих жидкостей почти одинаков.

Плазма - жидкая часть крови, лишенная форменных элементов. Она участвует в постоянном обмене веществ с межклеточной жидкостью через поры мембран капилляров. Состоит из воды (около 90%; 7,5% всей воды организма, 4% массы тела, то есть около 2,5 л), органических (9%) и неорганических (1%) веществ. Около 6% всех химических веществ - белки. Химический состав сходен с интерстициальной жидкостью (преобладающий катион - Na⁺, преобладающие анионы - Cl^-, HCO₃^-), но концентрация белка в плазме выше.

Межклеточная жидкость. Интерстициальная вода составляет около 18% массы тела, то есть примерно 11 л.

Трансклеточная жидкость (2,5% всей воды организма, около 1,5% массы тела) находится в различных пространствах организма: в пищеварительном тракте (желудочный и кишечный сок), желчи, мочевыделительной системе, внутриглазной, цереброспинальной, синовиальной жидкости (суставы, сухожилия) а также в жидкости серозных полостей (плевра, брюшина, перикард) и в жидкости, заполняющей полость капсулы клубочка и канальцев почек (первичная моча).

Кристаллизационная вода кости и хряща составляет до 15% всей воды организма.

В организме человека постоянно накапливаются вещества, которые должны удаляться почками - около 1200 мосмоль/сут при обычном питании. К ним относятся конечные продукты метаболизма (например, мочевина, креатинин, мочевая кислота) и различные ионы (сульфат, фосфат, аммоний и т.д.), также преимущественно появляющиеся при расщеплении белков. Поскольку концентрация мочи, образуемой почками, может быть в 4 раза выше плазматической, 1,5 л раствора в сутки достаточно для выведения всех этих веществ. Помимо этой обязательной потери воды через почки еще 100 мл ее ежедневно выводится с калом. И наконец, немало воды покидает организм при «неощущаемой потере воды» за счет испарения и диффузии с поверхности кожи, а также с выдыхаемым воздухом. Такая потеря воды уносит немногим более 0,5 мл воды в час на 1 кг массы тела, то есть около 900 мл в сутки у человека массой 70 кг. Таким образом, в целом ежесуточно теряется 2,5 л воды (рис. 27.2), что возмещается из внешних источников.

Рис. 27.2. Водный баланс

Лишь около половины этого количества поступает при питье. Практически столько же мы получаем в составе твердой пищи. В среднем содержание воды в обычном смешанном рационе можно принять за 60%. Кроме того, в водный баланс включается и вода как продукт окисления питательных веществ. При окислении в организме каждого грамма углеводов образуется 0,6 г воды. Для жиров из-за относительно высокого содержания в них водорода аналогичное соотношение составляет 1 мл/г, а для белков - только 0,4 мл/г. При смешанном рационе общий выход воды за счет окислительных процессов - около 300 мл/сут.

Минимальный оборот воды (см. рис. 27.2) при «средних» условиях жизни сильно варьирует в зависимости от обстоятельств. При пище, бедной солями и белком, количество веществ, подлежащих удалению с мочой, может снизиться примерно до 200 мосмоль/сут. Соответственно количество воды, необходимое для выведения их в растворе, уменьшается до 1/6, а общая потребность в воде - примерно на 40%.

С другой стороны, перегрев организма может привести к значительной потере воды с потом.