Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

БАЛАНС НАТРИЯ И КАЛИЯ ПРИ ВОДНО-СОЛЕВЫХ НАГРУЗКАХ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ

Загирова Н.А.
У интактных и спинальных собак изучены параметры электролитометрии в условиях в/в введений растворов хлорида натрия в концентрациях, используемых в клинике. Показано, что на фоне перерезки спинного мозга механизмы поддержания ионного гомеостаза в жидких средах срабатывают нечетко, что требует отслеживания в динамике инфузий (особенно при травмах спинного мозга) уровней натрия и калия в сыворотке крови.
натрий
калий
кристаллоидные растворы
перерезка спинного мозга

Известно, что солевые растворы, сбалансированные по электролитному составу с плазмой крови, занимают особое место в арсенале современных инфузионных средств, хотя, несмотря на возникающие осложнения, часто в динамике при этом не отслеживают изменений ионов в жидких средах организма [2]. Вместе с тем особенно строгий контроль необходим за концентрациями натрия, градиент которого в области клеточных мембран (при тесном балансе с ионом калия) прежде всего определяет перемещение жидкости между внутри- и внеклеточным пространствами [2, 4]. Описана опасность стремительного развития гипонатриемии или быстрого восстановления близкого к нормальному уровня натрия в крови: ведь развивается уже частичная адаптация к новым условиям существования [9]. Кроме того, экспериментируя со спинальным организмом, мы должны были учесть и данные об изменении регуляции водно-солевого обмена в условиях перерезки спинного мозга.

Таким образом, была поставлена цель исследования: изучить в сравнительном плане на интактных и спинальных собаках параметры электролитометрии на фоне инфузий животным кристаллоидных растворов в концентрациях, широко применяемых в клинических условиях.

Материал и методы исследования

Эксперименты поставлены в хроническом и остром вариантах на 25 беспородных, бодрствующих и наркотизированных (39 мг/кг веса тиопентала натрия, в/в) интактных и спинальных собаках (♀ и ♂) с предварительно наложенными фистулами мочевого пузыря, с соблюдением Хельсинкской декларации о гуманном обращении с животными и под контролем регионального этического комитета. Полную поперечную перерезку спинного мозга (ПППСМ) производили у исследованных собак специальным изогнутым скальпелем на уровне Th7-8 сегментов для отключения почечных спинальных центров от вышележащих отделов ЦНС. Баланс ионов натрия и калия изучен при спонтанном мочеотделении (18 часов без пищи при свободном доступе к воде), на фоне в/в введения изо-, гипо-, гипертонических растворов хлорида натрия (0,9 %; 0,4 %; 4,0 %) со скоростью 0,5 мл/мин на кг в течение 30 минут, а также после кровопускания (6 мл/мин/кг в течение 2-х минут). Исследование концентрации ионов (в ммолях/л) в образцах крови и мочи производили на приборе Easy Lyte фирмы Medica, работающем с использованием проточных ион-селективных электродов. Анализ осуществляли непосредственно после забора образцов в течение 24 часов, обеспечивая хранение проб при 4оС, доводя до комнатной температуры. Цельную мочу разбавляли специфическим делюентом 1: 9. Для расчета ряда показателей водно-солевого баланса оценивали величину клубочковой фильтрации по эндогенному креатинину (СCr), учитывая, что его образование не зависит от степени гидратации организма и подходит для условий работы с водно-солевыми нагрузками. Статистический анализ полученных данных проведен на основе общепринятых подходов [5] ко всем этапам планирования экспериментов, сбора результатов, их группировки, математической обработки с использованием пакета прикладных программ Statistica-6 ‒ StatSoft Inc. Выборочное среднее значение признака (М) и среднее квадратическое отклонение (s) представлено в форме M(s). Критическим уровнем значимости считали p=0,05. Значения p указывали с точностью до трех десятичных знаков, а в случаях p<0,001 в форме «p<0,001».

Результаты исследования и их обсуждение

Выявлено, что концентрация натрия в сыворотке периферической венозной крови у бодрствующих интактных животных (ИЖ) на спонтанном мочеотделении колеблется в пределах 151,04/(4,00) ммоль/л, а калия ‒ 4,60 (0,35) ммоль/л. Фоновые показатели всегда оценивались для отдельных групп собак.

После 30-мин. инфузий ИЖ растворов концентрация Na+ в сыворотке крови статистически значима: не изменялась после введения 0,9 %, снижалась при инфузии 0,4 % и повышалась после 4,0 % хлорида натрия. У тех же интактных бодрствующих животных уровни иона калия в ответ на введение всех изученных нами концентраций растворов статистически значимо снижались и особенно в ответ на инфузию 4,0 % NaCl. Последнее необходимо иметь в виду с учетом того, что в/в введение гипертонических растворов (а в клинике не только 4,0 %, но 5,0 % и даже 10,0 % концентраций) является наиболее быстрой (и поэтому часто используемой) методикой коррекции гипоосмоляльности, что может способствовать развитию опасной для жизни гипокалиемии (табл. 1).

Таблица 1

Концентрация ионов натрия и калия в сыворотке крови в ммолях/л,
удельное значение ионов в осмотическом очищении (f) у бодрствующих интактных собак на фоне спонтанного мочеотделения и в условиях
внутривенных ведений 0,9 %; 0,4 %; 4,0 % растворов хлорида натрия 

Условия опыта

 

Параметры

Концентрация ионов в сыворотке крови

ион натрия

ион калия

Фон

0,9 %

NaCl

0,4 %

NaCl

4,0 %

NaCl

Фон

0,9 %

NaCl

0,4 %

NaCl

4,0 %

NaCl

M

151,04

149,63

145,66

157,14

4,60

4,22

4,29

4,21

S

4,0

6,85

6,11

1,26

0,35

0,41

0,41

0,40

df

 

48

48

46

 

48

48

46

p

 

*0,367

*0,001

*0,000

 

*0,001

*0,006

*0,001

Условия опыта

 

Параметры

Доля ионов в осмотическом очищении

f

f

Фон

0,9 %

NaCl

0,4 %

NaCl

4,0 %

NaCl

Фон

0,9 %

NaCl

0,4 %

NaCl

4,0 %

NaCl

M

2,15

1,67

0,93

20,70

0,70

0,53

0,44

1,30

s

1,77

1,12

0,40

8,70

0,64

0,29

0,27

0,68

df

 

36

36

36

36

36

36

36

p

 

*0,338

*0,007

*0,000

 

*0,305

*0,122

*0,008

Примечание: *р ‒ сравнение с фоном

При сборе данных были оценены или рассчитаны величины фильтрационного заряда, клиренса, экскретируемой фракции в процентах от профильтровавшегося количества ионов натрия и калия, другие параметры. В условиях спонтанного диуреза величина фильтрационного заряда для Na+ примерно в 30 раз больше, чем для К+, а клиренс калия и его экскретируемая фракция в 12 раз превосходит таковую для натрия. Если доля натрия в осмотическом очищении при спонтанном мочеотделении в 3 раза больше, чем для калия, то при максимальной, в наших условиях, нагрузке хлоридом натрия, т.е. на фоне в/в введения 4,0 % NaCl, она становится в 16 раз больше, чем для калия (табл. 1). Недаром в физиологии почки и в клинической практике (лечение отеков, гипо- и гипернатриемий) вопрос о балансе натрия остается ключевым [1, 3]. При сравнении данных, полученных на ИЖ с таковыми у спинальных собак (СС), найдено, что у последних статистически значимо изменяется концентрация Na+ в сыворотке крови и при введении 0,9 % NaCl. В условиях наркоза в отличие от ИЖ уровень Na+ в сыворотке крови после 30 минут в/в введения того же изотонического раствора у СС он был повышен в сравнении с фоновым (p=0,024) и снижался (p=0,015) в условиях инфузии 0,4 % NaCl. Концентрация калия у СС статистически значимо снижена в ответ на инфузию 4,0 % NaCl: с 4,51 (0,17) у ИЖ до 3,92 (0,15) ммоль/л у СС (табл. 2).

Таблица 2

Концетрация в сыворотке крови ионов натрия и калия (ммоль/л) у наркотизированных спинальных собак в условиях фона, через 20 мин после введения в наркоз и далее в конце инфузии 0,9 %; 0,4 %; 4,0 % NaCl 

Условия опыта

 

Параметры

Натрий ‒ спинальные собаки

Фон

Наркоз

ПППСМ

0,9 % NaCl

0,4 % NaCl

4,0 % NaCl

M

150,50

154,12

154,86

142,33

159,05

s

2,33

5,06

4,70

6,76

3,90

∆ (s∆)*

 

-3,6 (3,9)

-4,4 (3,3)

-8,2 (5,5)

-9,5 (1,9)

p∆**

 

0,072

0,024

0,015

0,001

Условия

опыта

Параметры

Калий ‒ спинальные собаки

Фон

Наркоз ПППСМ

0,9 % NaCl

0,4 % NaCl

4,0 % NaCl

M

4,14

4,30

4,14

4,19

3,92

s

0,13

0,10

0,14

0,03

0,15

∆ (s∆)*

 

-0,2 (0,2)

0,0 (0,2)

-0,1 (0,1)

0,2 (0,15)

p∆**

 

0,064

1,000

0,367

0,018

Примечание: *∆ ‒ средняя разность; (s∆) ‒ стандартное отклонение средней разности. **р ‒ достоверность средней разности

При этом нельзя исключить и фактора возможного нивелирования наркозом гипокалиемии через включение во внутриклеточные обменные процессы [2, 4]. В целом именно СС выделились особенностью реакций на в/в водно-солевые нагрузки по различным показателям баланса Na+ и K+. Особенно существенной была разница после кровопускания: по натрию у СС со 150,15 (2,38) до 160,93 (1,48) ммоль/л, по калию с 4,51 (0,23) до 4,10 (0,14) ммоль/л. Это уже «ощутимые» и по абсолютной величине различия (табл. 3). Таким образом, у СС не только инфузия 4,0 % NaCl, но и всех изученных нами концентраций растворов хлорида натрия вызывала изменение уровней и баланса Na+ и K+. Направленность сдвигов прослеживалась и при анализе данных по фильтрационному заряду ионов, их клиренсу, экскретируемой фракции, абсолютной и относительной реабсорбции, общей экскреции, другим показателям электролитометрии.

Таблица 3

Концентрация ионов в сыворотке крови (ммоль/л), процент реабсорбированного натрия в условиях наркоза, кровопускания, перерыва спинного мозга (ПППСМ) и инфузий растворов NaCl 

Условия опыта

 

Параметры

Наркоз, кровопускание, ПППСМ

ионы натрия

ионы калия

20´

наркоза

Крово-

пуск.

ПППСМ

ПППСМ

крово-

пуск.

20´

наркоза

Крово-

пуск.

ПППСМ

ПППСМ

крово-

пуск.

M

150,85

160,93

154,12

160,00

4,90

4,10

4,30

4,09

s

6,63

1,48

5,06

1,87

0,41

0,14

0,10

0,36

df

32

32

32

32

32

32

32

32

p

*0,510

*0,001

*0,072

*0,001

*0,370

*0,003

*0,064

*0,050

Условия опыта

Параметры

Реабсорбированный натрий в  %

Наркоз

Наркоз, ПППСМ

Фон

0,9 % NaCl

0.4 % NaCl

4.0 % NaCl

Фон

0,9 % NaCl

0.4 % NaCl

4.0 % NaCl

M

85,12

78,20

89,27

47,52

85,10

89,75

81,50

141,17

s

1,64

2,25

4,19

3,51

1,03

0,50

0,31

13,60

df

 

10

10

10

 

10

10

10

t

 

6,67

-1,85

37,07

 

-8,61

8,24

-20,83

p

 

*0,001

*0,124

*0,000

 

*0,000

*0,000

*0,000

Примечание: *р ‒ сравнение с наркозом и фоном 

Заключение

Необходимо учесть, что в условиях особенно жесткого напряжения адаптивных механизмов и резервных возможностей (после кровопускания на фоне ПППСМ), при снижении клубочковой фильтрации, когда падает фильтрационная фракция и клиренс ионов, выявляются особенно резкие изменения параметров электролитометрии, в том числе и для калия. А ведь хорошо известно, что даже небольшие сдвиги в уровнях последнего влияют на синтез важнейших белков [7] и что обмен Na+ и K+ тесно взаимосвязан [8]. Кроме того, у спинальных организмов изменена регуляция водно-солевого баланса, что показано не только в эксперименте на собаках [6], но и выявлено нейрохирургами, когда в условиях острого повреждения шейного отдела спинного мозга у 112 пациентов наблюдалась значительная гипонатриемия [10]. Естественно ставится вопрос об обязательном проведении на фоне терапии инфузионными солевыми растворами мониторинга с целью раннего выявления сдвигов в гомеостазе Na+ и K+, реакция на уровни которых изменена особенно в условиях перерезки спинного мозга.

Список литературы

  1. Канашкина Т.А., Шахматова Е.И., Наточин Ю.В. Влияние 1-дезамино-1-монокарб-аргинин-вазотоцина на выделение ионов натрия и воды почками крыс // Бюлл. эксп. биол. и мед. ‒ 2007. ‒ №5. ‒ С. 494-497.
  2. Кондратьев А.Н. Неотложная нейротравматология. ‒ М.: ГОЭТАР-Медиа, 2009. ‒ 192 с.
  3. Наточин Ю.В. Ионорегулирующая функция почки. ‒ Л.: Наука, Ленинградское отделение, 1976. ‒ 268 с.
  4. Наточин Ю.В. Физико-химические детерминанты физиологической эволюции: от протоклетки к человеку // Росс. физиол. ж. им. И.М. Сеченова. ‒ 2006. ‒ Т. 92, №1. ‒ С. 57-72.
  5. Реброва О.Ю. Статистический анализ медицинских данных. Применение пакета прикладных программ Statistica. ‒ М.: Медиа Сфера, 2002. ‒ 305 с.
  6. Сулаквелидзе Т.С. Взаимосвязь антидиуретической и окситоциновой активностей плазмы и ликвора у интактных и спинальных собак: дис. ... докт. мед. наук. ‒ М., 1989. ‒ 365 с.
    Alahari A., Apte Sh. Anovel potassium deficiency ‒ induced stimulon in Anabaena torulosa // J. Biosci. ‒ 2004. ‒ V. 29, №2. ‒ Р. 153-161.
  7. Lu M., Jiebisch G., Wang W. Natric oxde links the apical Na+ conductance in the rat cortical collecting ducts // J. Gen. Physiol. ‒ 1997. ‒ V. 110, №6. ‒ P. 717-726.
  8. Rosner M.H. Severe hyponatremia associated with the combined use of thiazide diuretics and selective serotonin reuptake inhibitor // Am. Y. Med. Sci. ‒ 2004. ‒ V. 327, №2. ‒ Р. 109-111.
  9. Tan Ying-chun, Fenf Hu, Zhang Y. Гипонатриемия после острой травмы шейного отдела спинного мозга // Acta academiae medici. ‒ 2005. ‒ №1. ‒ Р. 54-56. Кит. рез. англ.

Рецензенты:

Шейх-заде Юрий Решадович, д.м.н., профессор ГОУ ВПО «Кубанский государственный медицинский университет»;

Габибов Магомед Магомедович, д.б.н., профессор, зав. кафедрой анатомии, физиологии, гистологии, биологический факультет ГОУ ВПО «Дагестанский государственный университет».


Библиографическая ссылка

Загирова Н.А. БАЛАНС НАТРИЯ И КАЛИЯ ПРИ ВОДНО-СОЛЕВЫХ НАГРУЗКАХ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ // Фундаментальные исследования. – 2011. – № 1. – С. 16-21;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=15802 (дата обращения: 13.12.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074