Compartimente lichidiene

Compartimente lichidiene

-Referat fiziologie-

Continut

1. Apa-extracelulara, intracelulara, transcelulara.

2. Conceptul de 'Mediu intern'.

3. Dinamica schimburilor de apa si electroliti intre compartimente.

4. Echilibrul hidric, electrostatic si osmotic.

5. Posibilitatiile si limitele homeostaziei.

I Apa in organism

Ca principala componenta a materiei vii si a umorilor, apa indeplineste o serie de functii complexe. Fiind un constituent indispensabil al materiei vii, ea este solventul substantelor organice si anorganice.

Apa este pivotul majoritatii proceselor de absorbtie si excretie si reprezinta, in acelasi timp, mediul in care se desfasoara procesele de biosinteza si biodegradare caracteristice organismelor vii. Prin calitatile ei fizice (caldura specifica si de evaporare mare), ea asigura desfasurarea normala a mecanismelor homeostazice, facand posibila supravietuirea organismului intr-un mediu continuu variabil si adesea agresiv.

1. Apa totala in organism

Cantitatea totala de apa din organismul unui barbat cu greutatea medie de 70 kg este de aproximativ 40 litri, reprezentand circa 57% din greutatea sa corporala.

Aportul zilnic de apa. Cea mai mare cantitate de apa din aportul zilnic ajunge pe cale orala. Aproximatix 2/3 din aceasta este sub forma de apa ca atare sau sub forma de bauturi, iar restul este ingerata prin alimente hidratate. O cantitate mica de apa este sintetizata in organism in urma oxidarii hidrogenului din alimente, aceasta cantitate variaza intre 150-250 ml/zi,depinzand de intensitatea metabolismului. Aportul normal de lichide, inclusiv cele sintetizate, este de aproximativ 2300 ml/zi.

Pierderile zilnice de apa din organism. In mod normal la o temperatura a aerului de aproximativ 20 de grade celsius, circa 1400 ml din aportul de 2300 de ml de apa, sunt pierduti prin urina, 100 ml se pierd prin transpiratie, iar 100 ml prin fecale. Restul de 700 ml se pierd prin evaporare la nivelul tractului respirator sau prin difuzie la nivelul pielii.

Pierderile de apa la temperaturi ridicate si in efort fizic. La temperatura ambientala ridicata pierderile de apa prin transpiratie pot ajunge pana la valoare de 1.5-2 l/ora, ceea ce , evident, poate epuiza rapid lichidele organismului. Efortul fizic creste pierderile de apa prin doua modalitati. In primul rand, efortul fizic creste frecventa respiratorie, care determina pierderea unei cantitati suplimentare de apa prin exaporare la nivelul tractului respirator iar pe de alta parte, eforul fizic creste temperatura organismului si ca urmare, nivelul transpitatiei va fi mai ridicat pentru a readuce temperatura in limite normale.

2. Compartimente lichidiene in organism

A. Compartimentul intracelular

Apa intracelulara intra sub forma de apa legata in constitutia diferitelor structuri celulare si indeplineste, sub forma libera, rolul de mediu de dispersie in citoplasma. Apa intracelulara reprezinta aproximatix 40% din greutatea corporala (28 de litri pentru un adult de 70 de kg).

Lichidul din fiecare celula are o compozitie proprie, dar pe ansamblu, concentratia diferitilor constituenti este similara in toate celulele. Din acest motiv lichidul intracelular al tuturor celulelor, impreuna, este considerat un singur compartiment lichidian.

B. Compartimentul extracelular

Toate lichidele din exteriorul celulelor sunt denumite lichide extracelulare, aceste fluide sunt intr-o dinamica permanenta. Apa extracelulara reprezinta aproximativ 20% din greutatea corporala(14 litri la un adult de 70 kg). Acest lichid ocupa atat spatiul interstitial cat si spatiul intravascular.

Apa din spatiul interstitial reprezinta constituentul de baza al plasmei interstitiale, mediul cu care coloniile celulare se afla in contact direct si fata de care viata si activitatea celulara nu ar fi posibile, ea reprezinta 16% din greutatea corporala. Spatiul interstitial, reprezinta o componenta importanta a mediului extracelular, putand fi considerat un adevarat organ de translocatie in care concentratia constanta a unei substante este data de raportul dintre intrarea si iesirea (clearance-ul) substantei in cauza.

Spatiul interstitial este format din trei faze:

- faza fluida, reprezentata de apa si substantele microcelulare adesea disociate.

- faza macromoleculelor fluide, reprezentata ,mai ales de proteinele serice a caror concentratie reprezinta aproximativ 30-80% din concentratia lor plasmatica si care, datorita impermeantei lor prin membrana capilara, determina presiunea osmotica (coloidosmotica) caracteristica spatiului interstitial(4,5 mm coloana Hg).

- matricea spatiului interstitial, formata din lanturi lungi protidice si polizaharidice de diferite forme, dimensiuni si tipuri(de exemplu acidul hialuronic).

Apa extracelulara repartizata in compartimentul intravascular formeaza plasma sanguina. Reprezinta aproximativ 4% din greutatea corporala (circa 2,8 litri pentru o persoana de 70 de kg). Prin circulatia sa,reprezinta sistemul esential de legatura intre mediul intern si cel extern. Tot in compartimentul extracelular sunt incluse lichidele transcelulare.Aceste lichide sunt localizate in seroase, sinoviale, umori, secretii si reprezinta sub 1% din greutatea corpului.

Continutul de apa din organism este departe de a fi uniform repartizat. El depinde de sex, varsta, organ, tesut,sau sistemul luat in consideratie. La sexul feminin continutul de apa este mai redus (55%) decat la barbati (60%). Cantitatea de apa scade odata cu inaintarea in varsta.

Obezitatea, prin excesul de tesut gras hidrofob, este insotita de reducerea proportiei de apa. Cea mai mare proportie de apa se afla la nivelul plasmei sangvine(90%), in timp ce tesutul adipos contine 20% apa iar smaltul dentar doar 0,2%. Musculatura scheletica contine 1/2 din cantitatea de apa din organism, pielea aproximatic 1/5, iar sangele doar 1/10.

C. Volumul sangvin (volemia).

Sangele contine lichid extracelular (lichid plasmatic), cat si lichid intracelular(lichidul din eritrocite).Oricum desi sangele se gaseste in intregime intr-un sistem vascular inchis -sistemul circulator- volumul sau si dinamica sa specifica sunt extrem de importante.

Volumul mediu de sange al adultului normal este de circa 5000ml. Aproximatix 3000 ml din aceste este plasma, iar restul, 2000 ml, sunt eritorcite. Oricum, aceste valori prezinta variatii mari de la un individ la altul de asemenea sexul, greutatea corporala si multi alti factori influenteaza volemia.

HEMATOCRITUL reprezinta procentul de eritrocite din sange, determinat prin centrifugarea sangelui intr-un tub denumit hematocrit, pana cand celulele se sedimenteaza strans la baza tubului.La adultul sanatos, hematocritul reprezinta 42% la barbat si 38% la femeie .

In anemii severe, hematocritul scade pana la 10%, dar acest numar mic de eritrocite este totusi suficient pentru a intretine viata.Pe de alta parte, in unele situatii se poate produce o eritropoieza exagerata, avand ca rezultat policitemia . In aceste conditii, hematocritul poate sa creasca pana la 65%. Evident, exista o limita superioara a valorii hematocritului , deoarece o limita excesiv de mare poate determina o crestere mult prea mare a vascozitatii sangelui, astfel incat moartea poate surveni prin tromboze multiple in arborele vascular periferic.

3. Masurarea volumelor lichidelor organismului

A. Principiul dilutiei in masurarea volumelor lichidelor

Volumul oricarui compartiment lichidian al organismului poate fi masurat introducand o substanta in compartimentul respectiv, asteptand ca substanta sa difuzeze in intregul volum de lichid si apoi determinand dilutia substantei. Dupa dilutia totala a substantei introduse se recolteaza un esantion din lichidul ce contine substanta indicator si se determina concentratia acesteia prin metode chimice, fotoelectrice sau de alta natura. Volumul vasului poate fi determinat prin urmatoarele formule:

Volumul(ml)=cant. de substanta indicator introdusa/concentratia (per ml) a substantei dispersate in lichid.

B. Determinarea volumelor diferitelor compartimente lichidiene ale organismului

Unele substante raman in anumite compartimente lichidiene fara sa difuzeze in celelalte compartimente. De aceea, alegand substanta marker(indicator) potrivita, volumul de lichid al aproximativ tuturor compartimentelor organismului, poate fi masurata prin metoda dilutiei.

APA TOTALA DIN ORGANISM. Apa radioactiva sau apa grea contine tritiu radioactiv sau deuteriu. Dupa injectarea intravenoasa, aceasta se amesteca cu apa totala din organism in cateva ore, care pentru calculul apei totale din organism poate fi folosit principiul dilutiei.

VOLUMUL LICHIDULUI EXTRACELULAR. Multe substante difuzeaza in cea mai mare parte in lichidul extracelular si doar in foarte mica masura intra in celule, aceste substante sunt: Na radioactiv, Cl radioactiv, Br radioactiv, ionul tiosulfat, ionul tiocianat si zaharoza. Dupa injectarea uneia din aceste substante, aceasta se amesteca in aproximativ 30-60 minute cu lichidul extracelular, iar pentru calcularea volumului acestuia se foloseste principiul dilutiei.

CALCULUL VOLUMULUI INTRACELULAR. Este evident ca prin diferenta dintre apa totala din organism se poate calcula volumul lichidului intracelular.

MASURAREA VOLUMULUI PLASMATIC. Orice substanta care se ataseaza foarte puternic de proteinele plasmatice va difuza foarte putin prin peretii capilarelor in spatiul interstitial. Astfel, pentru masurarea volumului plasmatic pot fi folosite proteine plasmatice radioactive, cum ar fi proteine marcate cu 131I sau proteine plasmatice de care au fost legati coloranti vitali. Un colorant vital intens folosit este T-1824 numit si albastru Evans.

CALCULUL VOLUMULUI LICHIDULUI INTERSTITIAL. Pentru a calcula volumul lichidului interstitial se scade din volumul de lichid extracelular volumul plasmatic.

MASURAREA VOLUMULUI SANGVIN.De regula , volemia sa masoara prin injectarea de eritrocite marcate radioactiv. Dupa ce acestea se distribuie in circulatie, se masoara radioactivitatea unui esantion de sange si se determina volemia folosind principiul dilutiei.

4. Compozitia lichidelor extracelulare si intracelulare

. CONSTITUENTI ESENTIALI AI LICHIDULUI EXTRACELULAR.

Lichidul extracelular, atat plasma sanguina, cat si lichidul interstitial,contin cantitati mari de ioni de sodiu si de clor, cantitati relativ mari de ioni bicarbonat si cantitati de ioni de potasiu, calciu, magneziu, fosfat, sulfat si acizi organici. In plus plasma contine cantitati mari de proteine, in timp ce in lichidul interstitial proteinele sunt in cantitati mult mai mici. Lichidul extracelular este denumit si mediul intern al organismului si compozitia sa este strict reglata, in special, de catre rinichi, astfel incat lichidele sunt scaldate in permanenta intr-un lichid ce contine electroliti si substante nutritive in proportii optime pentru mentinerea functiei celulare.

. CONSTITUENTI ESENTIALI AI LICHIDULUI INTRACELULAR.

Lichidul intracelular contine cantitati mici de ioni de Na si Cl si aproape deloc de Ca; in schimb contine cantitati importante de ioni de potasiu si fosfat si cantitati relativ mari de magneziu si sulfat, toti acesti componenti fiind repartizati in cantitati mici in lichidul extracelular. In plus celulele contin cantitati foarte mari de proteine, aproximativ de patru ori mai mult decat in plasma.

II Mediul intern

Mediul intern este mediul lichidian in care se desfasoara procesele fizico-chimice si biologice celulare caracteristice materiei vii. El cuprinde totalitatea lichidelor care asigura transportul de gaze su substante nutritive, consumul lor si depurarea celulelor organismului uman de produsii toxici rezultati din combustille celulare.

Termenul a fost folosit initial pentru a evidentia importanta sangelui si a plasmei interstitiale ca punti de legatura intre mediul intra si extracelular, pentru ca mai apoi sa fie extins la toate umorile organismului.

Constanta acestuia, incadrata in normalitate, se numeste homeostazie, echilibru asigurat de diversele tesuturi si organe.

III Deplasarea apei in organism

In calitate de component fluid principal al organismului, apa se afla intr-o continua deplasare, antrenand odata cu ea micro- sau macromoleculele necesare activitatii organismului sau rezultand din acesta. Deplasarea apei, dintr-un compartiment in altul al mediului intern,realizeaza unitatea umorala a organismului. Aceasta deplasare presupune depasirea unor bariere de permeabilitate, reprezentate in membranele celulare si epiteliile ce delimiteaza compartimentele mentionate. Miscarea apei prin aceste bariere este guvernata, in majoritatea cazurilor, de legile hidrodinamicii. Presiunile hidrostatica, osmotica si coloid-osmotica, dictate de continutul in electroliti si substante macroergice sunt factori ce determina sensul deplasarii apei intre diversele compartimente ale organismului. Este de subliniat faptul ca mobilitatea apei variaza in functie de bariera ce trebuie traversata. Daca deplasarile la nivel de perete capilar, intre plasma sanguina si cea interstitiala, se desfasoara nestanjenit, membranele celulare confera un oarecare grad de autonomie compartimentului intercelular.

IV Echilibrul hidric, electrolitic si osmotic

Apa este componenta dominanta a materiei vii si a tuturor umorilor. Constanta volumului acesteia rezulta din echilibrul ce se realizeaza intre aportul si eliminarea de apa.

. APORTUL este realizat din surse externe organismului si este controlat prin senzatia de sete (cu participarea centrilor setei din hipotalamus)

. ELIMINAREA este realizata prin mecanismele filtrarii glomerulare si prin sistemele neuro-umorale de reglare a reabsorbtiei tubulare (cu participarea hormonilor antidiuretic si a aldosteronului)

Cele doua reactii compensatoare sunt determinate de variatiile osmolaritatii si a volumelor lichidiene intra si extracelulare.

Hiperosmoza poate fi provocata de pierderile mari de lichide, ingestia insuficienta de apa sau exagerata de saresi determina senzatia de sete si ingestia de apa, precum si stimularea secretiei de ADH (pentru a activa reabsorbtia tubulara). Hipoosmoza este produsa de situatii contrare primului caz si determina o reducere a secretiei de ADH si o eliberare crescuta de aldosteron (elimina apa si retine Na in organism).

Modificarile volemice intregesc reactiile neuro-endocrine prin descarcari compensatoare de factor natriuretic atrial (inhiba secretia de renina si formarea de angiotensina aldostero-eliberatoare) si de prostaglandine (provoace natriureza si kaliureza prin vasodilatatie la nivelul zonei medulare renale). Efectele natriuretice conduc alaturi de inhibarea ingestiei de lichide si secretiei de ADH si aldosteron la excretia renala crescuta de sodiu si apa din timpul hipervolemiei; efecte contrare se obtin in timpul hipovolemiei.

Un volum constant de lichid in organism asigura izotonia (presiune osmotica constanta de 300 mOsm/l = 7,6 atm) si izoionia (egalitatea sumei sarcinilor cationilor si anionilor de cca 155 mEq/l).

V Modele clinice de dezechilibru hidric

Modifcarile echilibrului hidric imbraca fie forma unui bilant negativ (deshidratare), fie cea a unui bilant pozitiv (hiperhidratere). In functie de compartimentul interesat, deshidratarile si hiperhidratarile pot fi extracelulare, celulare sau globale.

-deshidratarile extracelulare sunt legate,de obicei, de pierderea sodiului plasmatic (regim alimentar cu restrictie sodata, varsaturi, diaree, fistule intestinale, transpiratii profunde, nefroza, insuficienta corticosuprarenalei etc.). Reducerea presiunii osmotice favorizeaza eliminarea apei din mediul extracelular.

-deshidratarile predominant celulare-eliminarea apei in febra si in retentiile sodate (hiperaldosteroism)

-deshidratarile globale- apar in suprimarea ingestiei de apa sau in eliminarile masive ale acesteia(diabet insipid).

-hiperhidratarea celulara- este, de obicei, de tip mixt, cuplata cu o deshidratare extracelulara

-hiperhidratarea totala - are aspectul unei adevarate intoxicatii cu apa.

Se descriu si tulburari mixte, cum ar fi, exemplul retentiei sodate, in care hiperhidratarea extracelulara este cuplata cu o deshidratare celulara. In deficitul sodat, deshidratarea extracelulara este insotita frecvent de o hiperhidratare intracelulara.

. EDEMUL

Edemul reprezinta prezenta in tesuturile organismului a unui exces de lichid. In unele cazuri, edemul apare in special, in compartimentul lichidului extracelular, dar poate implica si lichidul intracelular.Edemul intracelular apare in doua situatii: prima este reprezentata de deprimarea sistemelor metabolice tisulare sau o nutritie inadecvata a celulelor care pot produce edeme intracelulare severe. Acesta apare de obicei in orice zona a organismului in care fluxul sanguin local este scazut, iar aportul de oxigen si alte substante nutritive este prea mic pentu a putea mentine un metabolism tisular normal. Acesta deprima activitatea pompelor ionice membranare,in special pompa care scoate sodiul din celule.Astfel,cand sodiul intra in celula,pompa nu-l mai poate scoate in exterior;astfel sodiul produce osmoza apei in celula in mod corespunzator.Acest fapt poate creste volumul intracelular al unei zone tisulare.

O a doua situatie-edemul celular se produce in zonele tisulare inflamate.Inflamatia are de obicei un efect direct asupra membranelor celulare,permeabilizandu-le,astfel ca sodiul si alti ioni intra in celula,cu osmoza consecutiva a apei in celula.

EDEMUL LICHIDULUI EXTRACELULAR

In afara de situatiile in care se produce un edem intracelular,un mare numar de cauze pot produce edem extracelular.Acestea pot fi clasificate in doua tipuri:

1. edem produs de extravazarea exagerata a lichidului din sangele capilar sau insuficienta sistemului limfatic de a drena lichidul din interstitii

2. edem produs de retentia renala de apa si sare

1. EDEMUL PRODUS DE EXTRAVAZAREA EXAGERATA DE LICHID DIN CAPILARE SAU DE OBSTRUCTIA LIMFATICA

Daca din capilare filtreaza lichid in exces in interstritii sau exista un blocaj limfatic ce impiedica intoarcerea lichidului interstitial si a proteinelor in circulatie, lichidul interstitial se va acumula in exces si va produce edem extracelular.

1. Presiune capilara crescuta

a) Retentie renala excesiva de apa si sare

b) Presiune venoasa ridicata

- insuficienta cardiaca

- staza venoasa localizata

- insuficienta pompelor venoase → paralizie musculara

→ parti imobilizate ale organismului

→ insuficienta valvelor venoase

2. Scaderea proteinelor plasmatice

a) Pierderi de proteini prin urina (nefroza)

b) Pierderi de proteine prin lipsa tegumentara (arsuri sau rani)

c) Sinteza proteica insuficienta

- boli hepatice

- malnutritie grava proteica si calorica

3. Permeabilitate capilara crescuta

a) Reactii imune care produc eliberarea de histamina sau alte substante imune

b) Toxice

c) Infectii bacteriene

4. Blocajul drenajului limfatic

Una din cele mai frecvente cauze de edem este insuficienta cardiaca: inima nu poate pompa sangele din vene in artere in mod normal, presiunea crescand astfel in vene si capilare; presiunea arteriala tinde sa scada, reducand totodata eliminarile urinare de apa si sare de catre rinichi.

La pacientii cu insuficienta cardiaca predominant stanga inima dreapta pompeaza sangele in mod normal in plaman, dar acesta nu poate trece mai departe din venele pulmonare in inima stanga.

Toate presiunile pulmonare cresc peste normal si produc edeme pulmonare grave.

2. EDEMUL PRODUS DE RETENTIA RENALA DE APA SI SARE

In mod normal NaCl ramane aproape in totalitate in compartimentul lichidului extracelular; doar mici cantitati intra in celule. De cele mai multe ori in lichidul extracelular credte foarte mult cantitatea de NaCl si apa, cu doua consecinte:

- edem extracelular intins

- hipertensiune datorata cresterii volemiei (daca toate celelalte functii circulatorii sunt normale)

CONCEPTUL DE 'FACTOR DE SIGURANTA ANTI-EDEM'

Pentru a se produce edem, anomalia cauzatoare trebuie sa fie severa, datorita factorului de siguranta anti-edem; acesta consta din 3 mecanisme distincte:

1. Pentru ca edemul apare cand presiunea lichidului interstitial este mai mare decat cea atmosferica, trebuie ca mai intai presiunea negativa a acestuia sa fie anulata si sa devina pozitiva pentru a aparea edemele. Datorita acestui factor de siguranta poate preexista o oarecare disfunctie a filtrarii capilare sau chiar un grad de obstructie limfatica inainte ca edemele sa se produca

2. Fluxul limfatic poate creste de la 10 pana la 50 de ori, aceasta constituind un alt factor de protectie, deoarece vasele limfatice pot transporta cantitati mari de lichid pe masura ce acesta se formeaza si previne cresterea presiunii lichidului interstitial la valori pozitive

3. Prin cresterea fluxului limfatic, creste si cantitatea de proteini transportate in interstitii, astfel scazand presiunea coloidosmotica a lichidului interstitial. Aceasta este de numita 'spalarea ' proteinelor din lichidul interstitial. Pemasura ce proteinele sunt indepartate din interstitii creste diferenta dintre presiunea coloidosmotica a plasmei si presiunea coloidosmotica interstitiala, crescand astfel absorbtia osmotica a lichidului din interstitii in capilare, amplificand astfel efectul de siguranta anti-edem.

Astfel se constata ca presiunea capilara in tesuturi periferice poate creste teoretic la un adult normal pana la 34mmHg (dublu fata de normal) fara ca edemele sa apara.

Bibliografie - I. Haulica - Fiziologie Umana, editia II, ed. Medicala

- A. Guyton - Fiziologie, editia 5 in limba romana, ed. Medicala AMALTEA

- R. Carmaciu, I. A. Badaran - Fiziologie Lucrari Practice, ed. Universitara 'Carol Davila', Bucuresti 2000

Realizat de Schiopu Sabina

Grecu Nicolae

seria VI, grupa 45