Содержащиеся в плазме осмолиты (осмотически активные вещества), т.е. электролиты низкомолекулярных (неорганические соли, ионы) и высокомолекулярных веществ (коллоидные соединения, преимущественно белки) определяют важнейшие характеристики крови - осмотическое и онкотическое давление . В медицинской практике эти характеристики важны не только по отношению к кровиper se (например, представление об изотоничности растворов), но и для реальной ситуацииin vivo (например, для понимания механизмов перехода воды через капиллярную стенку между кровью и межклеточной жидкостью [в частности механизмов развития отёков], разделённых эквивалентом полупроницаемой мембраны - стенкой капилляра). В этом контексте для клинической практики существенны и такие параметры, какэффективное гидростатическое и центральное венозное давление .

 Осмотическое давление () - избыточное гидростатическое давление на раствор, отделённый от растворителя (воды) полупроницаемой мембраной, при котором прекращается диффузия растворителя через мембрану (в условияхin vivo ею является сосудистая стенка). Осмотическое давление крови может быть определено по точке замерзания (т.е. криоскопически) и в норме составляет 7,5 атм (5800 мм рт.ст., 770 кПа, 290 мосмоль/кг воды).

 Онкотическое давление (коллоидно-осмотическое давление - КОД) - давление, которое возникает за счёт удержания воды в сосудистом русле белками плазмы крови. При нормальном содержании белка в плазме (70 г/л) КОД плазмы - 25 мм рт.ст. (3,3 кПа), тогда как КОД межклеточной жидкости значительно ниже (5 мм рт.ст., или 0,7 кПа).

 Эффективное гидростатическое давление - разница между гидростатическим давлением межклеточной жидкости (7 мм рт.ст.) и гидростатическим давлением крови в микрососудах. В норме эффективное гидростатическое давление составляет в артериальной части микрососудов 36–38 мм рт.ст., а в венозной - 14–16 мм рт.ст.

 Центральное венозное давление - давление крови внутри венозной системы (в верхней и нижней полых венах), в норме составляющее от 4 до 10 см водного столба. Центральное венозное давление снижается при уменьшении ОЦК и повышается при сердечной недостаточности и застое в системе кровообращения.

Движение воды через стенку кровеносного капилляра описывает соотношение (Старлинг):

Уравнение 24–3

где: V - объём жидкости, проходящей через стенку капилляра за 1 мин; Kf - коэффициент фильтрации; P1 - гидростатическое давление в капилляре; P2 - гидростатическое давление в интерстициальной жидкости; P3 - онкотическое давление в плазме; P4 - онкотическое давление в интерстициальной жидкости.

Инфузионные растворы и отёки

Понятие о изо-, гипер- и гипоосмотических растворах введено в главе 3 (см. раздел «Транспорт воды и поддержание клеточного объёма»). Солевые инфузионные растворы для внутривенного введения должны иметь то же осмотическое давление, что и плазма, т.е. быть изоосмотическими (изотоническими, например, так называемый физиологический раствор - 0,85% раствор хлорида натрия).

 Если осмотическое давление вводимой (инфузионной) жидкости выше (гиперосмотический, или гипертонический раствор), это приводит к выходу воды из клеток.

 Если осмотическое давление вводимой (инфузионной) жидкости ниже (гипоосмотический, или гипотонический раствор), это приводит к поступлению воды в клетки, т.е. к их набуханию (клеточный отёк)

Осмотический отёк (накопление жидкости в межклеточном пространстве) развивается при повышении осмотического давления тканевой жидкости (например при накоплении продуктов тканевого обмена, нарушении выведения солей)

Онкотический отёк (коллоидно-осмотический отёк), т.е. увеличение содержания воды в интерстициальной жидкости, обусловлен снижением онкотического давления крови при гипопротеинемии (в основном, за счёт гипоальбуминемии, так как альбумины обеспечивают до 80% онкотического давления плазмы).

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.

Мембраной, проницаемой только для молекул растворителя (полупроницаемая мембрана), при котором прекращается осмос. Осмосом называют самопроизвольное проникновение (диффузия) молекул растворителя через полупроницаемую мембрану в раствор или из раствора с более низкой концентрацией в раствор с более высокой концентрацией.

Измерение осмотического давления производят при помощи осмометров. Схема простейшего осмометра показана на рисунке.

Схема осмометра: 1- вода; 2 - целлофановый мешочек (полупроницаемый); 3 - раствор; 4 - стеклянная трубка; h - высота столбика жидкости (мера осмотического давления).

В качестве полупроницаемых мембран применяют пленки из целлофана, коллодия и др.

Осмотическое давление разбавленных растворов неэлектролитов при постоянной температуре пропорционально молярной концентрации раствора, а при постоянной концентрации - абсолютной температуре. Растворы, обладающие равными осмотическим давлением, называют изотоническими. Раствор с большим осмотическим давлением называют гипертоническим, а с меньшим - гипотоническим.

Осмос и осмотическое давление играют большую роль в обмене воды между клетками и окружающей их средой. Осмотическое давление крови человека в норме в среднем равно 7,7 атм и определяется суммарной концентрацией всех веществ, растворенных в плазме. Часть осмотического давления крови, определяемая концентрацией белков плазмы и равная в норме 0,03- 0,04 атм, называется онкотическим давлением. Онкотическое давление играет существенную роль в распределении воды между кровью и лимфой.

Осмотическое давление - это внешнее давление на раствор, отделенный от чистого растворителя полупроницаемой мембраной, при котором прекращается осмос. Осмосом называют одностороннюю диффузию растворителя в раствор через разделяющую их полупроницаемую мембрану (пергамент, животный пузырь, пленки из коллодия, целлофана). Мембраны такого рода проницаемы для растворителя, но не пропускают растворенные вещества. Осмос наблюдают и в том случае, когда полупроницаемая мембрана разделяет два раствора с разными концентрациями, при этом растворитель перемещается через мембрану от раствора менее концентрированного к раствору более концентрированному. Величина осмотического давления раствора определяется концентрацией в нем кинетически активных частичек (молекул, ионов, коллоидных частиц).

Измерение осмотического давления производят при помощи приборов, называемых осмометрами. Схема простейшего осмометра представлена на рис. Заполненный исследуемым раствором сосуд 1, дно которого представляет собой полупроницаемую мембрану, погружают в сосуд 2 с чистым растворителем. Вследствие осмоса растворитель будет переходить в сосуд 1 до тех пор, пока избыточное гидростатическое давление, измеряемое столбиком жидкости высотой h, достигнет величины, при к рой осмос прекращается. При этом между раствором и растворителем устанавливается осмотическое равновесие, характеризующееся равенством скоростей прохождения молекул растворителя через полупроницаемую мембрану в раствор и молекул раствора в растворитель. Избыточное гидростатическое давление столбика жидкости высотой h является мерой осмотического давления раствора. Определение осмотического давления растворов часто производят косвенным методом, например измерением понижения температуры замерзания растворов (см. Криометрия). Этот метод широко применяют для определения осмотического давления крови, плазмы крови, лимфы, мочи.

Осмотическое давление изолированных клеток измеряют методом плазмолиза. Для этого исследуемые клетки помещают в растворы с разными концентрациями какого-либо растворенного вещества, для которого клеточная оболочка непроницаема. Растворы с осмотическим давлением большим, чем осмотическое давление содержимого клеток (гипертонические растворы), вызывают сморщивание клеток (плазмолиз) вследствие выхода воды из клетки, растворы с осмотическим давлением более низким, чем осмотическое давление содержимого клетки (гипотонические растворы), вызывают разбухание клеток в результате перехода воды из растворов в клетку. Раствор с осмотическим давлением, равным осмотическому давлению содержимого клеток - изотонический (см. Изотонические растворы), не производит изменения объема клетки. Зная концентрацию такого раствора, осмотическое давление содержимого клетки вычисляют по уравнению (1).

Осмотическое давление разбавленных растворов неэлектролитов следует законам, установленным для давления газов, и может быть вычислено но уравнению Вант-Гоффа:
п=сRT, (1)
где п - осмотическое давление, с - концентрация раствора (в молях на 1 л раствора), Т- температура по абсолютной шкале, R- постоянная (0,08205 л·атм/град·моль).

Осмотическое давление раствора электролита больше осмотическое давление раствора неэлектролита той же молярной концентрации. Это объясняется диссоциацией молекул растворенного электролита на ионы, вследствие чего возрастает концентрация кинетически активных частиц в растворе. Осмотическое давление для разбавленных растворов электролитов вычисляется по уравнению:

где i - изотонический коэффициент, показывающий, во сколько раз осмотическое давление раствора электролита больше осмотического давления раствора неэлектролита той же молярной концентрации.

Общее осмотическое давление крови человека в норме равно 7-8 атм. Часть осмотического давления крови, обусловленная содержащимися в ней высокомолекулярными веществами (в основном белками плазмы крови), называется онкотическим, или коллоидно-осмотическим давлением крови, которое в норме равно 0,03-0,04 атм. Несмотря на малую величину, онкотическое давление играет важную роль в регуляции водного обмена между кровеносной системой и тканями. Измерение осмотического давления находит широкое применение для определения молекулярного веса биологически важных высокомолекулярных веществ, например белков. Осмос и осмотическое давление играют большую роль в процессах осморегуляции, т. е. поддержания осмотической концентрации растворенных веществ в жидкостях организма на определенном уровне. При введении различного рода жидкостей в кровь и в межклеточное пространство наименьшее нарушение в организме вызывают изотонические растворы, т. е. растворы, осмотическое давление которых равно осмотическому давлению жидкости организма. См. также Проницаемость.

Осмотическим давлением называется давление, которое обусловлено электролитами (солями). Чем выше концентрация таких веществ в растворе, тем выше осмотическое давление. Осмотическое давление плазмы зависит в основном от концентрации в ней минеральных солей и составляет в среднем 768 кПа (7,6 атм). Солевой раствор, имеющий осмотическое давление, одинаковое с давлением крови, называют изоосмотическим или изотоническим (0,9% раствор NaCl). Раствор с более высоким осмотическим давлением – гипертонический , с более низким – гипотонический.

Онкотическое давление плазмы обусловлено белками, которые способны удерживать воду. (25-30 мм рт. ст.). Имеет очень большое значение, так как за счет него жидкость удерживается в сосудистом русле. При снижении кол-ва белка развиваются отёки.

Функции клеток организма могут осуществляться лишь при относительной стабильности осмотического и онкотического давления (коллоидно-осмотического давления).

РЕАКЦИЯ КРОВИ

Реакция среды определяется концентрацией водородных ионов (рН). Активная реакция крови человека – величина, отличающаяся высоким постоянством. рН крови слабощелочная – 7,36(венозная)-7,42(артериальная).

Ацидоз – сдвиг реакции в кислую сторону (влево). Наблюдается угнетение ЦНС

Алкалоз – сдвиг реакции в щелочную сторону (вправо). Наблюдается перевозбуждение нервной системы, отмечается появление судорог.

Поддержание постоянства реакции крови обеспечивается буферными системами , которые нейтрализуют значительную часть поступающих в кровь кислот и щелочей и препятствуют сдвигу активной реакции крови:

ФОРМЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ КРОВИ подразделяются на:

1. эритроциты
2. лейкоциты
3. тромбоциты

ЭРИТРОЦИТЫ (норма4 -5 *10в12/л) анемия (ниже нормы), эритроцитоз (выше нормы).

Эритроциты – высокоспециализированные клетки крови без ядра. Количество эритроцитов изменяется под воздействием фактров окружающей среды (мышечная работа, эмоции, суточные и сезонные колебания и т.д.).

Функции эритроцитов:

• дыхательная – за счет гемоглобина
• питательная – адсорбирование на поверхности аминокислот и перенос их к клеткам организма;
• ферментативная – они являются носителями разнообразных ферментов
• регуляция рН крови – гемоглобиновый буфер.

Гемоглобин – сложное химическое соединение, состоящее из белка глобина и четырех молекул гемма. Молекула гемма содержит атом железа и обладает способностью присоединять или отдавать молекулу кислорода.

Нормальное содержание гемоглобина – 120 – 160 г/л.

Живут до 120 дней . Образуются в красном костном мозге.

Гемолиз – разрушение эритроцита, выход гемоглобина через измененную оболочку и появление его в плазме.

Вне организма гемолиз может быть:

осмотический (гипертонический раствор)

Механический (встряхивание)

Химический (кислоты-щёлочи)

В организме:

в норме при отмирании старых эритроцитов – наблюдается только в печени, селезенке.

при патологии при укусе ядовитых змей, множественных укусах пчел, переливании несовместимой крови.

При нахождении крови в вертикально расположенной пробирке наблюдается оседание эритроцитов вниз. Скорость оседания эритроцитов (СОЭ) выражается в миллиметрах высоты столба плазмы над эритроцитами за единицу времени. CОЭ у мужчин в норме составляет 5-10 мм/час, у женщин – 8-20 мм/час. Повышение при беременности, воспалительных и злокачественных заболеваниях,

ЛЕЙКОЦИТЫ(норма 4-9на 10*9/л) лейкоцитоз, лейкопения

Функции:

Защитная

ü фагоцитоз

ü выработка антител

ü выработка лейкинов – вызывают гибель микроорганизмов, антитоксинов – обезвреживают продукты жизнедеятельности бактерий

Свойства лейкоцитов:

ü амебовидная подвижность

ü диапедез – способность проникать через стенку капилляра

ü фагоцитоз –пожирание микроорганизмов

Лейкоциты делятся на.

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.