26.2: توازن الماء

Last updated
Save as PDF

Page ID: 203055

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

أهداف التعلم

اشرح كيف تؤثر مستويات الماء في الجسم على دورة العطش
حدد المسار الرئيسي الذي يخرج به الماء من الجسم
وصف دور ADH وتأثيره على مستويات المياه في الجسم
تعريف الجفاف وتحديد الأسباب الشائعة للجفاف

في يوم عادي، يستهلك الشخص البالغ العادي حوالي 2500 مل (حوالي 3 كوارتات) من السوائل المائية. على الرغم من أن معظم المدولة تأتي من خلال الجهاز الهضمي، يتم إنتاج حوالي 230 مل (8 أونصات) يوميًا عن طريق التمثيل الغذائي، في الخطوات الأخيرة من التنفس الهوائي. بالإضافة إلى ذلك، يغادر الجسم كل يوم تقريبًا نفس الحجم (2500 مل) من الماء بطرق مختلفة؛ تتم إزالة معظم هذه المياه المفقودة عن طريق البول. يمكن للكلى أيضًا ضبط حجم الدم من خلال الآليات التي تسحب الماء من المرشح والبول. يمكن للكلى تنظيم مستويات المياه في الجسم؛ فهي تحافظ على الماء إذا كنت تعاني من الجفاف، ويمكنها أن تجعل البول أكثر تمييعًا لطرد الماء الزائد إذا لزم الأمر. يتم فقدان الماء من خلال الجلد من خلال التبخر من سطح الجلد دون تعرق علني ومن الهواء المنبعث من الرئتين. يُطلق على هذا النوع من فقدان الماء اسم فقدان الماء غير المحسوس لأن الشخص عادة ما يكون غير مدرك له.

تنظيم استهلاك المياه

الأسمولية هي نسبة المواد المذابة في المحلول إلى حجم المذيب في المحلول. وبالتالي فإن الأسمولية البلازمية هي نسبة المواد المذابة إلى الماء في بلازما الدم. تعكس قيمة الأسمولية البلازمية للشخص حالة الترطيب الخاصة به. يحافظ الجسم السليم على الأسمولية البلازمية ضمن نطاق ضيق، من خلال استخدام العديد من الآليات التي تنظم كل من تناول الماء وإخراجه.

تعتبر مياه الشرب طوعية. إذن كيف يتم تنظيم تناول الماء من قبل الجسم؟ ضع في اعتبارك شخصًا يعاني من الجفاف، وهو فقدان صاف للمياه يؤدي إلى عدم كفاية الماء في الدم والأنسجة الأخرى. الماء الذي يخرج من الجسم، مثل هواء الزفير أو العرق أو البول، يتم استخراجه في النهاية من بلازما الدم. عندما يصبح الدم أكثر تركيزًا، يتم تشغيل استجابة العطش - سلسلة من العمليات الفسيولوجية - (الشكل\(\PageIndex{1}\)). مستقبلات التناضح هي مستقبلات حسية في مركز العطش في منطقة ما تحت المهاد تراقب تركيز المواد المذابة (الأسمولية) في الدم. إذا زادت الأسمولية في الدم عن قيمتها المثالية، فإن منطقة ما تحت المهاد تنقل إشارات تؤدي إلى الوعي الواعي بالعطش. يجب على الشخص (وعادة ما يفعل ذلك) أن يستجيب بمياه الشرب. يفرز الوطاء للشخص المصاب بالجفاف أيضًا الهرمون المضاد لإدرار البول (ADH) من خلال الغدة النخامية الخلفية. يقوم ADH بإرسال إشارات إلى الكلى لاستعادة الماء من البول، مما يؤدي إلى تمييع بلازما الدم بشكل فعال. للحفاظ على المياه، ترسل منطقة ما تحت المهاد للشخص المصاب بالجفاف أيضًا إشارات عبر الجهاز العصبي الودي إلى الغدد اللعابية في الفم. تؤدي الإشارات إلى انخفاض في الإنتاج المائي المصلي (وزيادة إنتاج المخاط اللاصق والسميك). تؤدي هذه التغييرات في الإفرازات إلى «جفاف الفم» والإحساس بالعطش.

الشكل\(\PageIndex{1}\): مخطط انسيابي يوضح استجابة العطش. تبدأ استجابة العطش عندما تكتشف المستقبلات التناضحية انخفاضًا في مستويات الماء في الدم.

انخفاض حجم الدم الناتج عن فقدان الماء له تأثيران إضافيان. أولاً، تكتشف مستقبلات الضغط ومستقبلات ضغط الدم في قوس الشريان الأورطي والشرايين السباتية في الرقبة انخفاضًا في ضغط الدم ينتج عن انخفاض حجم الدم. يتم توجيه القلب في النهاية لزيادة معدل و/أو قوة الانقباضات للتعويض عن انخفاض ضغط الدم.

ثانيًا، تحتوي الكلى على نظام هرموني رينين-أنجيوتنسين يزيد من إنتاج الشكل النشط لهرمون الأنجيوتنسين II، الذي يساعد على تحفيز العطش، ولكنه يحفز أيضًا إفراز هرمون الألدوستيرون من الغدد الكظرية. يزيد الألدوستيرون من إعادة امتصاص الصوديوم في الأنابيب البعيدة للنيفرون في الكلى، ويتبع الماء هذا الصوديوم المعاد امتصاصه مرة أخرى إلى الدم.

في حالة عدم استهلاك السوائل الكافية، يؤدي الجفاف إلى جفاف ويحتوي جسم الشخص على كمية قليلة جدًا من الماء ليعمل بشكل صحيح. قد يصاب الشخص الذي يتقيأ بشكل متكرر أو المصاب بالإسهال بالجفاف، والرضع، بسبب انخفاض كتلة الجسم لديهم، يمكن أن يصابوا بالجفاف بشكل خطير بسرعة كبيرة. غالبًا ما يصاب رياضيو التحمل مثل المتسابقين عن بعد بالجفاف أثناء السباقات الطويلة. يمكن أن يكون الجفاف حالة طبية طارئة، وقد يفقد الشخص المصاب بالجفاف الوعي، أو يصاب بغيبوبة، أو يموت، إذا لم تتم إعادة ترطيب جسمه بسرعة.

تنظيم إخراج المياه

يحدث فقدان الماء من الجسم في الغالب من خلال النظام الكلوي. ينتج الشخص ما معدله 1.5 لتر (1.6 كوارت) من البول يوميًا. على الرغم من أن حجم البول يختلف وفقًا لمستويات الترطيب، إلا أن هناك حدًا أدنى لحجم إنتاج البول المطلوب لوظائف الجسم المناسبة. تفرز الكلى 100 إلى 1200 مليون مول من المذيبات يوميًا لتخليص الجسم من مجموعة متنوعة من الأملاح الزائدة وغيرها من النفايات الكيميائية القابلة للذوبان في الماء، وأبرزها الكرياتينين واليوريا وحمض اليوريك. الفشل في إنتاج الحد الأدنى من حجم البول يعني أن النفايات الأيضية لا يمكن إزالتها بشكل فعال من الجسم، وهو وضع يمكن أن يضعف وظائف الأعضاء. الحد الأدنى من إنتاج البول اللازم للحفاظ على الوظيفة الطبيعية هو حوالي 0.47 لتر (0.5 كوارت) في اليوم.

يجب على الكلى أيضًا إجراء تعديلات في حالة تناول الكثير من السوائل. يبدأ إدرار البول، وهو إنتاج البول الذي يزيد عن المستويات الطبيعية، بعد حوالي 30 دقيقة من شرب كمية كبيرة من السوائل. يصل إدرار البول إلى ذروته بعد حوالي ساعة واحدة، ويتم إعادة إنتاج البول الطبيعي بعد حوالي 3 ساعات.

دور ADH

يتحكم الهرمون المضاد لإدرار البول (ADH)، المعروف أيضًا باسم فاسوبريسين، في كمية الماء المعاد امتصاصه من قنوات التجميع والأنابيب في الكلى. يتم إنتاج هذا الهرمون في منطقة ما تحت المهاد ويتم تسليمه إلى الغدة النخامية الخلفية للتخزين والإطلاق (الشكل\(\PageIndex{2}\)). عندما تكتشف المستقبلات الأسموزية في منطقة ما تحت المهاد زيادة في تركيز بلازما الدم، يشير المهاد إلى إطلاق هرمون ADH من الغدة النخامية الخلفية إلى الدم.

الشكل\(\PageIndex{2}\): الهرمون المضاد لإدرار البول (ADH). يتم إنتاج ADH في منطقة ما تحت المهاد ويتم إطلاقه بواسطة الغدة النخامية الخلفية. يتسبب في احتفاظ الكلى بالمياه، ويضيق الشرايين في الدورة الدموية الطرفية، ويؤثر على بعض السلوكيات الاجتماعية في الثدييات.

ADH له تأثيران رئيسيان. إنه يقيد الشرايين في الدورة الدموية الطرفية، مما يقلل من تدفق الدم إلى الأطراف وبالتالي يزيد من تدفق الدم إلى قلب الجسم. يتسبب ADH أيضًا في قيام الخلايا الظهارية التي تبطن أنابيب التجميع الكلوية بنقل بروتينات قناة الماء، والتي تسمى الأكوابورينات، من داخل الخلايا إلى السطح القمي، حيث يتم إدخال هذه البروتينات في غشاء الخلية (الشكل\(\PageIndex{3}\)). والنتيجة هي زيادة نفاذية الماء لهذه الخلايا، وبالتالي زيادة كبيرة في مرور الماء من البول عبر جدران أنابيب التجميع، مما يؤدي إلى مزيد من إعادة امتصاص الماء في مجرى الدم. عندما تصبح بلازما الدم أقل تركيزًا وينخفض مستوى هرمون ADH، تتم إزالة الأكوابورينات من تجميع أغشية الخلايا الأنبوبية، وينخفض مرور الماء من البول إلى الدم.

الشكل\(\PageIndex{3}\): أكوابورينس. يؤدي ارتباط ADH بالمستقبلات الموجودة على خلايا أنبوب التجميع إلى إدخال الأكوابورينات في غشاء البلازما، كما هو موضح في الخلية السفلية. هذا يزيد بشكل كبير من تدفق المياه من الأنبوب إلى مجرى الدم.

مدر البول هو مركب يزيد من إنتاج البول وبالتالي يقلل من الحفاظ على الماء من قبل الجسم. تستخدم مدرات البول لعلاج ارتفاع ضغط الدم وفشل القلب الاحتقاني واحتباس السوائل المرتبط بالحيض. يعمل الكحول كمدر للبول عن طريق تثبيط إفراز ADH. بالإضافة إلى ذلك، يعمل الكافيين، عند تناوله بتركيزات عالية، كمدر للبول.

مراجعة الفصل

يتطلب التوازن التوازن بين تناول الماء وإخراجه. تأتي معظم كمية المياه من خلال الجهاز الهضمي عن طريق السوائل والطعام، ولكن ما يقرب من 10 في المائة من المياه المتاحة للجسم تتولد في نهاية التنفس الهوائي أثناء عملية التمثيل الغذائي الخلوي. يمثل البول الذي تنتجه الكلى أكبر كمية من الماء التي تخرج من الجسم. يمكن للكلى ضبط تركيز البول ليعكس احتياجات الجسم من الماء، والحفاظ على الماء إذا كان الجسم مصابًا بالجفاف أو جعل البول أكثر تمييعًا لطرد الماء الزائد عند الضرورة. ADH هو هرمون يساعد الجسم على الاحتفاظ بالماء عن طريق زيادة امتصاص الماء عن طريق الكلى.

مراجعة الأسئلة

س: أكبر كمية من الماء تدخل الجسم عبر ________.

أ. التمثيل الغذائي

ب. الأطعمة

C. السوائل

د. الهواء المرطب

الإجابة: ج

س: تخرج أكبر كمية من الماء من الجسم عبر ________.

أ. الجهاز الهضمي

B. الجلد كعرق

ج. انتهاء الصلاحية

د. البول

الإجابة: د

س: فقدان الماء غير المعقول هو فقدان الماء عبر ________.

أ. تبخر الجلد والهواء من الرئتين

ب. البول

ج. التعرق الزائد

د. القيء أو الإسهال

الإجابة: أ

س: متى سيبدأ الشخص بعد شرب كوب كبير من الماء في زيادة إنتاج البول؟

أ. 5 دقائق

ب. 30 دقيقة

ج. ساعة واحدة

د. 3 ساعات

الإجابة: ب

أسئلة التفكير النقدي

س: وصف تأثير ADH على أنابيب جمع الكلى.

يعمل هرمون ADH على تضييق الشرايين في الدورة الدموية الطرفية، مما يحد من وصول الدم إلى الأطراف ويزيد من تدفق الدم إلى قلب الجسم. يتسبب ADH أيضًا في قيام الخلايا الظهارية المبطنة لأنابيب التجميع الكلوية بنقل بروتينات القناة المائية المسماة الأكوابورينات من جوانب الخلايا إلى السطح القمي. هذا يزيد بشكل كبير من مرور الماء من المرشح الكلوي عبر جدار الأنبوب المجمع وكذلك إعادة امتصاص الماء إلى مجرى الدم.

س: لماذا من المهم أن تساوي كمية المياه المستهلكة كمية المياه الناتجة؟

ج: أي خلل في الماء الذي يدخل الجسم أو يخرج منه سيخلق اختلالًا تناضحيًا يؤثر سلبًا على وظيفة الخلية والأنسجة.

مسرد المصطلحات

هرمون مضاد لإدرار البول (ADH): يُعرف أيضًا باسم فاسوبريسين، وهو هرمون يزيد من حجم الماء الذي يتم امتصاصه من أنابيب التجميع في الكلى

تجفاف: حالة احتواء الماء غير الكافي في الدم والأنسجة الأخرى

إدرار البول: الإنتاج الزائد للبول

الأسمولية البلازمية: نسبة المواد المذابة إلى حجم المذيب في البلازما؛ تعكس الأسمولية البلازمية حالة ترطيب الشخص