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.

Понимание многих медицинских терминов нужно даже человеку, не имеющему непосредственного отношения к медицине. Тем более возникает необходимость в изучении ряда вопросов у тех пациентов, которые хотят разобраться в своей проблеме поглубже, чтобы самостоятельно понимать смысл проведения тех или иных обследований, а также терапевтических схем.

Одним из таких терминов является онкоосмолярное давление. Большинство людей не знают или попросту не понимают того, что на самом деле обозначает этот термин, и пытаются увязать его с понятиями об или какими-то другими кардиологическими константами.

Что это такое?

Онкотическое давление крови (осуществляемая молекулярная компрессия белков на окружающие ткани) - представляет собой определенную часть напора крови, создаваемую пребывающими в ней белками плазмы. Онкотический тонус (в дословном переводе — объем, масса) - коллоидноосмотическое АД, своеобразная доля осмотического тонуса, создаваемая высокомолекулярными компонентами физколлоидного раствора.

Молекулярная компрессия белков имеет важное значение для осуществляемой жизнедеятельности организма. Уменьшение концентрации белка в крови (гипопротеиномия может быть из-за того, что имеют место самые разные причины: голодание, нарушение деятельности органов ЖКТ, потеря протеина с мочой при заболеваниях почек) вызывает разницу в онкоосмолярном АД в жидкостях тканей и крови. Вода однозначно стремится в сторону большего тонуса (иначе говоря, в ткани), вследствие чего возникают так называемые белковые, протеиновые отеки подкожной жировой клетчатки (они называются еще «голодные» и «ренальные» отеки). При оценке состояния и определения тактики ведения больных учет осмоонкотических явлений имеет просто огромное значение.

Все дело в том, что только оно в состоянии гарантировать удержание должного количества воды в крови. Вероятность развития этого возникает по той простой причине, что практически все высокоспецифические по своей структуре и природе протеины, концентрирующиеся прямо в циркулирующей плазме крови, с большим затруднением проходят сквозь стенки гематомикроциркуляторного русла в тканевую среду и делают необходимое для обеспечения рассматриваемого процесса онкотический тонус.

Только лишь градиентный поток, создаваемый самими солями и некоторыми особо крупными молекулами органических высокоорганизованных соединений, может иметь идентичное значение как в собственно тканях, так и в плазменной, циркулирующей по всему организму, жидкости. Во всех остальных ситуациях белково-осмолярный напор крови при любом раскладе будет на несколько порядков выше, потому как в природе имеет место некий градиент онкоосмолярного тонуса, который обусловлен происходящим жидкостным обменом между плазмой и абсолютно всей тканевой жидкостью.

Приведенная величина может быть обеспечена только лишь специфическими белками-альбуминами, поскольку сама по себе плазма крови концентрирует в себе больше всего именно альбуминов, высокоорганизованные молекулы которых по размеру немного меньше, чем у прочих белков, а доминирующая концентрация в плазме их на несколько порядков выше.

Если белков концентрация по тем или иным причинам уменьшается, то возникают отеки тканей из-за чрезмерно выраженной потери плазмой крови воды, а при их росте происходит задержка в крови воды, причем в больших количествах.

Из всего перечисленного выше нетрудно догадаться, что само по себе онкоосмолярное давление реализует немаловажную роль в жизни каждого человека. Именно по этой причине докторов интересуют все состояния, которые, так или иначе, могут быть ассоциированы с динамическими изменениями напора жидкости, циркулирующей в сосудах и тканях. С учетом того, что вода имеет свойство как собираться в сосудах, так и излишне экскретироваться из них, в организме могут манифестировать многочисленные патологические состояния, которые однозначно требуют соответствующей коррекции.

Так что изучение механизмов насыщения тканей и клеток жидкостью, а также патофизиологического характера влияния этих процессов на происходящие изменения в кровяном напоре организма, является первостепенной задачей.

Норма

Величина белково-осмолярного потока варьируется в пределах 25-30 мм рт.ст. (3,33- 3,99 кПа) и на 80% определяется альбуминами по причине их малых размеров и наибольшей концентрации в плазме крови. Показатель играет принципиально важную роль в регуляции водно-солевого обмена в организме, а именно в ее удержании в кровеносном (гематомикроциркуляторном) сосудистом русле. Поток оказывает воздействие на синтез тканевой жидкости, лимфы, мочи, а также на всасывание воды из кишечника.

При понижении величины белково-осмолярного АД плазмы (которое случается, например, при различных патологиях печени - в таких ситуациях понижается образование альбуминов, или болезнях почек, когда возрастает экскреция белков с мочой) возникают отеки, так как вода недостаточно хорошо удерживается в сосудах и постепенно мигрирует в ткани.

В плазме крови человека константа белково-осмолярного АД по величине составляет лишь около 0,5% осмолярности (в переводе на иные величины кратен этот показатель 3-4 кн/м², или 0,03-0,04 атм). Тем не менее даже с учетом этой особенности, белково-осмолярное давление играет определяющую роль в синтезе межклеточной жидкости, первичной мочи и др.

Стенка капилляров совершенно свободно проницаема для воды и некоторых низкомолекулярных биохимических соединений, но не для пептидов и протеидов. Скорость осуществления фильтрации жидкости через стенку капилляра определяется наличествующей разницей между белково-омолярным давлением, которые оказывают белки плазмы и гидростатическим давлением крови, обеспечиваемым работой сердца. Механизм формирования нормы константы онкотического давления можно представить следующим образом:

1. На артериальном конце капилляра солевой раствор в совокупности с питательными веществами перемещается в межклеточное пространство.
2. На венозном конце капилляра происходит процесс строго в противоположном направлении, потому как венозный тонус в любом случае ниже величины белково-осмолярного давления.
3. В результате этого комплекса взаимодействий, в кровь переходят биохимические субстанции, отдаваемые клетками.

При проявлении патологий, сопровождающихся уменьшением концентрации в крови белков (особенно альбуминов), онкотический тонус значительно снижается, и это может стать одной из причин собирания жидкости в межклеточном пространстве, результатом чего становится возникновение отеков.

Реализуемое гомеостазом белково-осмолярное давление имеет достаточно важное значение для обеспечения нормальной жизнедеятельности организма. Понижение концентрации белка в крови, причинами которого могут стать гипопротеиномия, голодание, потерю протеина с мочой при патологии почек, различные проблемы в деятельности органов ЖКТ, вызывает возникновение разницы цифр онкоосмотического давления в тканных жидкостях и крови. Соответственно, при оценке объективного состояния и лечении больных учет имеющихся осмоонкотических явлений имеет принципиально важное значение.

Повышение уровня может обеспечиваться только попаданием в кровоток высоких концентраций альбумина. Да, поддерживаться этот показатель может правильным питанием (при условии отсутствия первичной патологии), а вот коррекция состояния проводится только при помощи инфузионной терапии.

Как измерить

Методы измерения онкоосмолярного давления крови принято дифференцировать на инвазивные и неинвазивные. Кроме того, клиницисты выделяют прямой и непрямой виды. Прямым методом обязательно воспользуются для , а непрямым - . Непрямое измерение на практике реализуется всегда аускультативным способом Короткова - собственно, отталкиваясь от полученных показателей, в ходе проведения этого мероприятия докторам удастся высчитать показатель онкотического давления.

Если говорить точнее, то в данной ситуации появляется возможность только ответить на вопрос в отношении того, нарушено ли онкоосмотическое давление, или же нет, потому как для точной идентификации этого показателя однозначно надо будет узнавать концентрации альбуминовой и глобулиновой фракции, что сопряжено с необходимостью проведения ряда сложнейших клинико-диагностических исследований.

Логично предположить, что в том случае, если часто варьируются, то это не самым лучшим образом отражается на объективном состоянии больного. При этом давление может возрастать как по причине сильного напора крови в сосудах, так и понижаться при отмечающемся чрезмерном выходе жидкости из клеточных мембран в близлежащие ткани. В любом случае необходимо тщательнейшим образом следить за своим состоянием и динамикой

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.

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).

Осмотическое и онкотическое давление крови.

Осмотическое давление обусловлено электролитами и некоторыми не электролитами с низкой молекулярной массой (глюкоза и др.). Около 60% всего осмотического давления обусловлено солями натрия. Основная функция осмотического давления – поддержание форменных элементов крови в неизмененном виде и удержание жидкой части крови в сосудистом русле.

Онкотическое давление плазмы обусловлено белками . За счет него жидкость (вода) удерживается в сосудистом русле. Из белков плазмы наибольшее участие в обеспечении величины онкотического давления принимают альбумины ; вследствие малых размеров и высокой гидрофильности они обладают выраженной способностью притягивать к себе воду.

Постоянство коллоидно-осмотического давления крови у высокоорганизованных животных является общим законом, без которого невозможно их нормальное существование.

Если эритроциты поместить в солевой раствор, имеющий одинаковое осмотическое давление с кровью, то они заметным изменениям не подвергаются. В растворе с высоким осмотическим давлением клетки сморщиваются, так как вода начинает выходить из них в окружающую среду. В растворе с низким осмотическим давлением эритроциты набухают и разрушаются. Это происходит потому, что вода из раствора с низким осмотическим давлением начинает поступать в эритроциты, оболочка клетки не выдерживает повышенного давления и лопается .

Солевой раствор, имеющий осмотическое давление, одинаковое с кровью, называют изоосмотическим, или изотоническим (0,85-0,9 % раствор NaCl). Раствор с более высоким осмотическим давлением, чем давление крови - гипертонический , а имеющий более низкое давление - гипотонический.

Реакция крови.

Реакция среды определяется концентрацией водородных ионов. Для определения кислотности или щелочности среды пользуются водородным показателем рН. В норме рН крови составляет 7,36-7,42 (слабощелочная).

Сдвиг реакции в кислую сторону называется ацидозом . Ацидоз приводит к угнетению функции центральной нервной системы, при выраженном ацидозе может наступить потеря сознания и смерть.

Сдвиг реакции крови в щелочную сторону называется алкалозом. В этом случае происходит перевозбуждение нервной системы, отмечается появление судорог, а в дальнейшем гибель организма.

В организме всегда имеются условия для сдвига реакции в сторону ацидоза или алкалоза. В клетках и тканях постоянно образуются кислые продукты: молочная, фосфорная и серная кислоты. При усиленном потреблении растительной пищи в кровоток постоянно поступают основания. Напротив, при преимущественном потреблении мясной пищи в крови создаются условия для накопления кислых соединений. Однако величина активной реакции крови постоянна.

Поддержание постоянства активной реакции крови обеспечивается буферными системами , к которым относятся:

1) карбонатная буферная система (угольная кислота - Н 2 СО 3 , бикарбонат натрия - NаНСО 3);

2) фосфатная буферная система [одноосновный (МаН2РО 4) и двухосновный (Nа2НРО 4) фосфат натрия];

3) буферная система гемоглобина (гемоглобин - калиевая соль гемоглобина );

4) буферная система белков плазмы.

Буферные системы нейтрализуют значительную часть поступающих в кровь кислот и щелочей и препятствуют тем самым сдвигу активной реакции крови. Буферные системы имеются и в тканях, что способствует поддержанию рН тканей на относительно постоянном уровне. Главными буферами тканей являются белки и фосфаты.