Здоровье и самочувствие человека зависят от баланса воды и солей, а также нормального кровоснабжения органов. Сбалансированный нормализованный обмен воды из одной структуры организма в другую (осмос) – основа здорового образа жизни, а также средство профилактики ряда серьезных заболеваний (ожирение, вегетососудистая дистония, систолическая гипертензия, болезни сердца) и оружие в борьбе за красоту и молодость.
Очень важно соблюдать баланс воды и солей в организме человека
О контроле и поддержании баланса воды диетологи и медики говорят много, но не углубляются в освещение истоков процесса, зависимостей внутри системы, определение структуры и связей. В результате чего люди остаются неграмотными в этом вопросе.
Понятие об осмотическом и онкотическом давлении
Осмос – процесс перехода жидкости из раствора с меньшей концентрацией (гипотонический) в соседний, с большей концентрацией (гипертонический). Такой переход возможен только в соответствующих условиях: при «соседстве» жидкостей и при разделении пропускающей (полупроницаемой) перегородки. При этом они оказывают друг на друга определенное давление, которое в медицине принято называть осмотическим.
В человеческом организме каждая биологическая жидкость представляет собой именно такой раствор (например, лимфа, тканевая жидкость). А стенки клеток являются «барьерами».
Одним из важнейших показателей состояния организма, содержания в крови солей и минералов является осмотическое давление
Осмотическое давление крови – важный жизненный показатель, отражающий концентрацию ее составных элементов (соли и минералы, сахара, белки). Также это измеряемая величина, определяющая силу, с которой вода перераспределяется в ткани и органы (либо наоборот).
Научно определено, что эта сила соответствует давлению в физрастворе. Так медики называют хлористый раствор натрия с концентрацией 0,9%, одна из главных функций которого – плазмозамещение и гидратация, что позволяет бороться с обезвоживанием, истощением в случае больших кровопотерь, а также он предохраняет эритроциты от разрушения при введении лекарств. То есть относительно крови он изотонический (равный).
Онкотическое давление крови - составная часть (0,5%) осмоса, чье значение (необходимое для нормального функционирования организма) колеблется от 0,03 атм до 0,04 атм. Отражает силу, с которой белки (в частности, альбумины) действуют на соседние субстанции. Белки тяжелее, но их численность и подвижность уступает частицам солей. Потому онкотическое давление гораздо меньше осмотического, однако это не уменьшает его значимость, которая заключается в поддержании перехода воды и предупреждении обратного всасывания.
Не менее важен и такой показатель, как онкотическое давление крови
Представить их взаимосвязь и значимость каждого помогает анализ структуры плазмы, отраженный в таблице.
За поддержание постоянного состава отвечают регуляторные и обменные системы (мочевыделительная, лимфатическая, дыхательная, пищеварительная). Но начинается этот процесс с сигналов, подаваемых гипоталамусом, отвечающим на раздражение осморецепторов (нервные окончания в клетках кровеносных сосудов).
Уровень этого давления напрямую зависит от работы гипоталамуса
Для исправной работы и жизнеспособности организма давление крови должно соответствовать клеточному, тканевому и лимфатическому. При исправной и слаженной работе систем организма его величина остается постоянной.
Она может резко вырастать при физических нагрузках, но быстро приходит в норму.
Как измеряется осмотическое давление и его важность
Осмотическое давление измеряют двумя способами. Выбор осуществляется в зависимости от сложившейся ситуации.
Криоскопический способ
Основан на зависимости температуры, при которой раствор замерзает (депрессии), от концентрации в нем веществ. У насыщенных депрессия ниже, чем у разбавленных. Для крови человека при нормальном давлении (7,5 - 8 атм) это значение колеблется от -0,56 °С до - 0,58 °С.
Для измерения давления крови в этом случае используют специальный прибор - осмометр
Измерение осмометром
Это специальный прибор, представляющий собой два сосуда с разделяющей перегородкой, имеющей частичную проходимость. В один из них помещают кровь, накрывают крышкой с измерительной шкалой, в другой – гипертонический, гипотонический или изотонический раствор. Уровень столба воды в трубке и является показателем осмотической величины.
Для жизни организма осмотическое давление плазмы крови - фундамент. Оно наделяет ткани необходимыми нутриентами, следит за здоровым и исправным функционированием систем, обуславливает движение воды. В случае ее избытка эритроциты увеличиваются, их оболочка лопается (осмотический гемолиз), при дефиците происходит противоположный процесс – усыхание. В основе работы каждого уровня (клеточный, молекулярный) лежит этот процесс. Все клетки организма – полупроницаемые мембраны. Колебания, обусловленные неверной циркуляцией воды, ведут к набуханию или обезвоживанию клеток и, как следствие, органов.
Онкотическое давление плазмы крови незаменимо в вопросах лечения серьезных воспалений, заражений, нагноений. Возрастая в самом месте локации бактерий (из-за разрушения белков и увеличения числа частиц), оно провоцирует выталкивание гноя из раны.
Запомните, что осмотическое давление оказывает влияние на весь организм в целом
Еще одна важная роль – влияние на функционирование и продолжительность жизни каждой клетки. Отвечающие за онкотическое давление белки важны для свертываемости и вязкости крови, поддержания Ph – среды, защиты эритроцитов от склеивания. Также они обеспечивают синтез и транспорт питательных веществ.
Что влияет на показатели осмоса
Показатели осмотического давления могут меняться по разным причинам:
- Концентрация неэлектролитов и электролитов (минеральных солей), растворенных в плазме. Эта зависимость прямо пропорциональна. Высокое содержание частиц провоцирует повышение давления, как и наоборот. Главный компонент – ионизированный хлорид натрия (60%). Однако от химического состава осмотическое давление не зависит. Концентрация катионов и анионов солей в норме – 0,9%.
- Количество и подвижность частиц (солей). Внеклеточная среда с недостаточной концентрацией будет принимать воду, среда с избыточной концентрацией – отдавать.
- Онкотическое давление плазмы и сыворотки крови, играющее главную роль в удержании воды в кровеносных сосудах и капиллярах. Отвечает за создание и распределение всех жидкостей. Снижение его показателей визуализируется отеками. Специфика функционирования обусловлена высоким содержанием альбуминов (80%).
На осмотическое давление влияет содержание солей в плазме крови
- Электрокинетическая стабильность. Определяется электрокинетическим потенциалом частиц (белков), который выражается их гидратацией и способностью отталкиваться друг от друга и скользить в условиях раствора.
- Суспензионная устойчивость, связанная напрямую с электрокинетической. Отражает скорости соединения эритроцитов, то есть свертываемость крови.
- Способность компонентов плазмы при движении оказывать сопротивление относительно течения (вязкость). При тягучести давление повышается, при текучести – падает.
- При физической работе возрастает осмотическое давление. Значение в 1,155% хлорида натрия вызывает чувство утомления.
- Гормональный фон.
- Обмен веществ. Избыток продуктов обмена, «загрязненность» организма провоцирует рост давления.
На показатели осмоса влияют привычки человека, питание и потребление напитков.
Также на давление влияет обмен веществ в организме человека
Как питание сказывается на осмотическом давлении
Сбалансированное правильное питание – один из способов профилактики скачков показателей и их последствий. Негативно влияют на осмотическое и онкотическое давление крови следующие пищевые привычки:
Важно! Лучше не допускать критического состояния, а регулярно выпивать по стакану воды и следить за режимом ее потребления-выведения из организма.
Об особенностях измерения кровяного давления вам подробно расскажут в этом видео:
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
- Изотоническим раствор называется тогда, когда, приготовленный заранее, он (или жидкость любой внутренней среды) будет по осмотическому давлению совпадать с нормальной плазмой крови.
- Гипертонический раствор получается в том случае, когда в нем присутствует жидкость с несколько большим осмотическим давлением.
- 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.
В жидкой части крови растворены минеральные вещества - соли. У млекопитающих их концентрация составляет около 0,9 %. Они находятся в диссоциированном состоянии в виде катионов и анионов. От содержания этих веществ зависит в основном осмотическое давление крови.
Осмотическое давление - это сила, вызывающая движение растворителя через полупроницаемую мембрану из менее концентрированного раствора в более концентрированный. Клетки тканей и клетки самой крови окружены полупроницаемыми оболочками, через которые легко проходит вода и почти не проходят растворенные вещества. Поэтому изменение осмотического давления в крови и тканях может привести к набуханию клеток или потере ими воды. Даже незначительные изменения солевого состава плазмы крови губительны для многих тканей, и прежде всего для клеток самой крови. Осмотическое давление крови держится на относительно постоянном уровне за счет функционирования регулирующих механизмов. В стенках кровеносных сосудов, в тканях, в отделе промежуточного мозга - гипоталамусе имеются специальные рецепторы, реагирующие на изменение осмотического давления,- осморецепторы.
Раздражение осморецепторов вызывает рефлекторное изменение деятельности выделительных органов, и они удаляют избыток воды или солей, поступивших в кровь. Большое значение в этом отношении имеет кожа, соединительная ткань которой впитывает избыток воды из крови или отдает ее в кровь при повышении осмотического давления последней.
Величину осмотического давления обычно определяют косвенными методами. Наиболее удобен и распространен криоскопический способ, когда находят депрессию, или понижение точки замерзания крови. Известно, что температура замерзания раствора тем ниже, чем больше концентрация растворенных в нем частиц, то есть чем больше его осмотическое давление. Температура замерзания крови млекопитающих на 0,56-0,58 °С ниже температуры замерзания воды, что соответствует осмотическому давлению 7,6 атм, или 768,2 кПа.
Определенное осмотическое давление создают и белки плазмы. Оно составляет 1/220 общего осмотического давления плазмы крови и колеблется от 3,325 до 3,99 кПа, или 0,03-0,04 атм, или 25-30 мм рт. ст. Осмотическое давление белков плазмы крови называют онкотическим давлением. Оно значительно меньше давления, создаваемого растворенными в плазме солями, так как белки имеют огромную молекулярную массу, и, несмотря на большее их содержание в плазме крови по массе, чем солей, количество их грамм-молекул оказывается относительно небольшим, к тому же они значительно менее подвижны, чем ионы. А для величины осмотического давления имеет значение не масса растворенных частиц, а их число и подвижность.
Онкотичеекое давление препятствует чрезмерному переходу воды из крови в ткани и способствует реабсорбции ее из тканевых пространств, поэтому при уменьшении количества белков в плазме крови развивайся отеки тканей.
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.
Среди разнообразных показателей внутренней среды организма осмотическое и онкотическое давление занимают одно из главных мест. Они являются жесткими гомеостатическими константами внутренней среды и их отклонение (повышение или понижение) опасно для жизнедеятельности организма.
Осмотическое давление
Осмотическое давление крови — это давление, возникающее на границе раздела растворов солей или других низкомолекулярных соединений различной концентрации.
Его величина обусловлена концентрацией осмотически активных веществ (электролитов, неэлектролитов, белков), растворенных в плазме крови, и регулирует транспорт воды из внеклеточной жидкости в клетки и наоборот. Осмотическое давление плазмы крови в норме составляет 290±10 мосмоль/кг (в среднем равно 7,3 атм., или 5600 мм рт.ст., или 745 кПа). Около 80% величины осмотического давления плазмы крови обусловлено натрия хлоридом, который полностью ионизирован. Растворы, осмотическое давление которых такое же, как плазмы крови, называются изотоническими , или изоосмическими. К ним относят 0,85- 0,90% раствор натрия хлорида и 5,5% раствор глюкозы. Растворы с меньшим осмотическим давлением, чем у плазмы крови, называются гипотоническими , а с большим - гипертоническими.
Осмотическое давление крови, лимфы, тканевой и внутриклеточной жидкостей приблизительно одинаково и отличается достаточным постоянством. Это необходимо для обеспечения нормальной жизнедеятельности клеток.
Онкотическое давление
Онкотическое давление крови — представляет собой часть осмотического давления крови, создаваемую .
Величина онкотического давления колеблется в пределах 25-30 мм рт.ст. (3,33- 3,99 кПа) и на 80% определяется альбуминами вследствие их малых размеров и наибольшего содержания в плазме крови. Онкотическое давление играет важную роль в регуляции обмена воды в организме, а именно в ее удержании в кровеносном сосудистом русле. Онкотическое давление влияет на образование тканевой жидкости, лимфы, мочи, всасывание воды из кишечника. При понижении онкотического давления плазмы (например, при болезнях печени, когда снижено образование альбуминов, или болезнях почек, когда повышено выделение белков с мочой) развиваются отеки, так как вода плохо удерживается в сосудах и переходит в ткани.