26.4: Mizani ya Electrolyte

Malengo ya kujifunza

Mwishoni mwa sehemu hii, utaweza:

• Orodha ya jukumu la electrolytes sita muhimu zaidi katika mwili
• Jina matatizo yanayohusiana na viwango vya kawaida vya juu na vya chini vya electrolytes sita
• Tambua anion ya ziada ya ziada
• Eleza jukumu la aldosterone kwenye kiwango cha maji katika mwili

Mwili una aina kubwa ya ions, au electrolytes, ambayo hufanya kazi mbalimbali. Baadhi ya ions husaidia katika maambukizi ya mvuto wa umeme pamoja na membrane za seli katika neurons na misuli. Ions nyingine husaidia kuimarisha miundo ya protini katika enzymes. Wengine husaidia katika kutolewa kwa homoni kutoka tezi za endocrine. Ions zote katika plasma huchangia usawa wa kiosmotiki unaodhibiti mwendo wa maji kati ya seli na mazingira yao.

Electrolytes katika mifumo hai ni pamoja na sodium, potasiamu, kloridi, bicarbonate, kalsiamu, phosphate, magnesiamu, shaba, zinki, chuma, manganese, molybdenum, Kwa upande wa utendaji wa mwili, electrolytes sita ni muhimu zaidi: sodiamu, potasiamu, kloridi, bicarbonate, kalsiamu, na phosphate.

Majukumu ya Electrolytes

Ions hizi sita misaada katika excitability ujasiri, endocrine secretion, utando upenyezaji, buffering maji maji ya mwili, na kudhibiti harakati ya maji kati ya compartments. Ions hizi huingia mwili kupitia njia ya utumbo. Zaidi ya asilimia 90 ya kalsiamu na phosphate kwamba inaingia mwili ni kuingizwa katika mifupa na meno, na mfupa kutumikia kama hifadhi ya madini kwa ions hizi. Katika tukio ambalo kalsiamu na phosphate zinahitajika kwa kazi nyingine, tishu za mfupa zinaweza kuvunjika ili kutoa damu na tishu nyingine na madini haya. Phosphate ni sehemu ya kawaida ya asidi nucleic; hivyo, viwango vya damu ya phosphate itaongeza wakati wowote asidi nucleic ni kuvunjwa.

Excretion ya ions hutokea hasa kwa njia ya figo, na kiasi kidogo kupotea katika jasho na katika nyasi. Ujasho mkubwa unaweza kusababisha hasara kubwa, hasa ya sodiamu na kloridi. Kutapika sana au kuhara husababisha kupoteza kwa ions ya kloridi na bicarbonate. Marekebisho katika kazi za kupumua na figo huruhusu mwili kudhibiti viwango vya ions hizi katika ECF.

Jedwali 26.1 linaorodhesha maadili ya kumbukumbu ya plasma ya damu, ugiligili wa cerebrospinal (CSF), na mkojo kwa ions sita zinazoshughulikiwa katika sehemu hii. Katika mazingira ya kliniki, sodiamu, potasiamu, na kloridi ni kawaida kuchambuliwa katika sampuli ya kawaida ya mkojo. Kwa upande mwingine, uchambuzi wa kalsiamu na phosphate inahitaji mkusanyiko wa mkojo katika kipindi cha saa 24, kwa sababu pato la ions hizi zinaweza kutofautiana sana wakati wa siku. Maadili ya mkojo yanaonyesha viwango vya excretion ya ions hizi. Bicarbonate ni ion moja ambayo si kawaida excreted katika mkojo; badala yake, ni kuhifadhiwa na figo kwa ajili ya matumizi katika mifumo ya buffering ya mwili.

Maadili ya Kumbukumbu ya Electrolyte na

Jina	Ishara ya kemikali	Plasma	CSF	Mkojo
Sodiamu	Na ^+	136.00—146.00 (mm)	138.00—150.00 (mm)	40.00—220.00 (mm)
Potasiamu	K ^+	3.50—5.00 (mm)	0.35—3.5 (mm)	25.00—125.00 (mm)
Kloridi	Cl ^-	98.00—107.00 (mm)	118.00—132.00 (mm)	110.00—250.00 (mm)
Bicarbonate	HCO 3 ^-	22.00—29.00 (mm)	—	—
Calcium	Ca ^++	2.15—2.55 (mmol/siku)	—	Hadi 7.49 (mmol/siku)
phosphate	${\text{HPO}}_4^{2-}$	0.81-1.45 (mmol/siku)	—	12.90—42.00 (mmol/siku)

Jedwali 26.1

Sodiamu

Sodiamu ni cation kubwa ya maji ya ziada. Ni wajibu wa nusu moja ya shinikizo la osmotic ambalo lipo kati ya mambo ya ndani ya seli na mazingira yao ya jirani. Watu wanakula chakula cha kawaida cha Magharibi, ambacho ni cha juu sana katika NaCl, mara kwa mara huchukua katika mmol/siku ya 130 hadi 160 mmol/siku ya sodiamu, lakini wanadamu wanahitaji 1 hadi 2 mmol/siku tu. Sodiamu hii ya ziada inaonekana kuwa sababu kubwa katika shinikizo la damu (shinikizo la damu) kwa watu wengine. Excretion ya sodiamu hufanyika hasa na figo. Sodium ni uhuru kuchujwa kupitia mishipa ya damu glomerular ya figo, na ingawa sehemu kubwa ya sodium kuchujwa ni reabsorbed katika kupakana convoluted tubule, baadhi bado katika filtrate na mkojo, na ni kawaida excreted.

Hyponatremia ni mkusanyiko wa chini kuliko wa kawaida wa sodiamu, unaohusishwa na mkusanyiko wa maji ya ziada katika mwili, ambayo hupunguza sodiamu. Hasara kabisa ya sodiamu inaweza kuwa kutokana na ulaji uliopungua wa ion pamoja na excretion yake ya kuendelea katika mkojo. Hasara isiyo ya kawaida ya sodiamu kutoka kwa mwili kunaweza kusababisha hali kadhaa, ikiwa ni pamoja na jasho kubwa, kutapika, au kuhara; matumizi ya diuretics; uzalishaji mkubwa wa mkojo, ambayo inaweza kutokea katika ugonjwa wa kisukari; na asidi, ama asidi ya metabolic au ketoacidosis ya kisukari.

Kupungua kwa jamaa kwa sodiamu ya damu kunaweza kutokea kwa sababu ya usawa wa sodiamu katika moja ya vyumba vingine vya maji ya mwili, kama IF, au kutoka kwa dilution ya sodiamu kutokana na uhifadhi wa maji kuhusiana na edema au kushindwa kwa moyo wa congestive. Katika ngazi ya seli, hyponatremia husababisha kuongezeka kwa maji ndani ya seli kwa osmosis, kwa sababu mkusanyiko wa solutes ndani ya seli huzidi mkusanyiko wa solutes katika ECF iliyopunguzwa sasa. Maji ya ziada husababisha uvimbe wa seli; uvimbe wa seli nyekundu za damu—kupunguza ufanisi wao wa kubeba oksijeni na kuifanya uwezekano mkubwa mno wa kupatana kupitia kapilaria-pamoja na uvimbe wa neuroni katika ubongo unaweza kusababisha uharibifu wa ubongo au hata kifo.

Hypernatremia ni ongezeko la kawaida la sodiamu ya damu. Inaweza kusababisha kupoteza maji kutoka kwa damu, na kusababisha hemoconcentration ya sehemu zote za damu. Homoni kukosekana kwa usawa kuwashirikisha ADH na aldosterone pia inaweza kusababisha maadili ya juu kuliko ya kawaida sodiamu.

Potasiamu

Potasiamu ni mawasiliano makubwa ya intracellular. Inasaidia kuanzisha uwezo wa kupumzika kwa membrane katika neurons na nyuzi za misuli baada ya uharibifu wa membrane na uwezekano wa hatua. Tofauti na sodiamu, potasiamu ina athari kidogo sana juu ya shinikizo la osmotic. Viwango vya chini vya potasiamu katika damu na CSF vinatokana na pampu za sodiamu-potasiamu katika utando wa seli, ambazo huhifadhi viwango vya kawaida vya potasiamu kati ya ICF na ECF. Mapendekezo ya ulaji wa kila siku/matumizi ya potasiamu ni 4700 mg. Potasiamu ni excreted, wote kikamilifu na passively, kwa njia ya tubules ya figo, hasa tubule distal convoluted na kukusanya ducts. Potasiamu inashiriki katika kubadilishana na sodiamu katika tubules ya figo chini ya ushawishi wa aldosterone, ambayo pia hutegemea pampu za sodiamu ya potasiamu ya basolateral.

Hypokalemia ni kiwango cha chini cha damu cha potasiamu. Sawa na hali na hyponatremia, hypokalemia inaweza kutokea kwa sababu ya kupunguzwa kabisa kwa potasiamu katika mwili au kupunguza jamaa ya potasiamu katika damu kutokana na ugawaji wa potasiamu. Hasara kabisa ya potasiamu inaweza kutokea kutokana na ulaji uliopungua, mara nyingi kuhusiana na njaa. Inaweza pia kuja kutoka kutapika, kuhara, au alkalosis.

Baadhi ya wagonjwa wa kisukari wanaotegemea insulini hupata kupunguza jamaa ya potasiamu katika damu kutokana na ugawaji wa potasiamu. Wakati insulini inasimamiwa na glucose inachukuliwa na seli, potasiamu hupita kupitia utando wa seli pamoja na glucose, kupunguza kiasi cha potasiamu katika damu na IF, ambayo inaweza kusababisha hyperpolarization ya membrane ya seli ya neurons, kupunguza majibu yao kwa uchochezi.

Hyperkalemia, kiwango cha juu cha damu cha potasiamu, pia kinaweza kuharibu kazi ya misuli ya mifupa, mfumo wa neva, na moyo. Hyperkalemia inaweza kusababisha kuongezeka kwa ulaji wa chakula cha potasiamu. Katika hali hiyo, potasiamu kutoka kwa damu huishia katika ECF katika viwango vya juu vya kawaida. Hii inaweza kusababisha uharibifu wa sehemu (uchochezi) wa utando wa plasma wa nyuzi za misuli ya mifupa, neurons, na seli za moyo wa moyo, na pia inaweza kusababisha kutokuwa na uwezo wa seli kurejesha tena. Kwa moyo, hii ina maana kwamba itakuwa si kupumzika baada ya contraction, na ufanisi “kumtia” na kuacha kusukumia damu, ambayo ni mbaya ndani ya dakika. Kwa sababu ya athari hizo kwenye mfumo wa neva, mtu mwenye hyperkalemia anaweza pia kuonyesha machafuko ya akili, kupoteza, na kudhoofisha misuli ya kupumua.

Kloridi

Kloridi ni anion ya ziada ya ziada. Chloride ni mchangiaji mkubwa wa shinikizo la kiosmotiki gradient kati ya ICF na ECF, na ina jukumu muhimu katika kudumisha taratibu sahihi. Kazi ya kloridi ili kusawazisha cations katika ECF, kudumisha kutokuwa na nia ya umeme ya maji haya. Njia za secretion na reabsorption ya ions kloridi katika mfumo wa figo kufuata njia za ions sodiamu.

Hypochloremia, au chini-kuliko-kawaida ngazi ya kloridi damu, yanaweza kutokea kwa sababu ya defective figo tubular ngozi. Kupiga maradhi, kuhara, na asidi ya kimetaboliki pia inaweza kusababisha hypochloremia. Hyperchloremia, au viwango vya juu kuliko kawaida kloridi ya damu, yanaweza kutokea kutokana na upungufu wa maji mwilini, ulaji wa chumvi malazi (NaCl) au kumeza maji ya bahari, aspirini ulevi, congestive moyo kushindwa, na hereditary, sugu ugonjwa wa mapafu, cystic fibrosis. Kwa watu ambao wana fibrosis ya cystic, viwango vya kloridi katika jasho ni mara mbili hadi tano zile za viwango vya kawaida, na uchambuzi wa jasho mara nyingi hutumika katika utambuzi wa ugonjwa huo.

Interactive Link

Soma makala hii kwa maelezo ya athari za maji ya bahari kwa wanadamu. Je! Maji ya bahari ya kunywa yana athari gani kwenye mwili?

Bicarbonate

Bicarbonate ni anion ya pili zaidi katika damu. Kazi yake kuu ni kudumisha mwili wako asidi-msingi usawa kwa kuwa sehemu ya mifumo ya buffer. Jukumu hili litajadiliwa katika sehemu tofauti.

Ions ya bicarbonate hutokana na mmenyuko wa kemikali unaoanza na dioksidi kaboni (CO ₂) na maji, molekuli mbili zinazozalishwa mwishoni mwa kimetaboliki ya aerobic. Kiasi kidogo cha CO ₂ kinaweza kufutwa katika maji ya mwili. Hivyo, zaidi ya 90 asilimia ya CO ₂ ni waongofu katika ions bicarbonate, HCO ₃ ^-, kupitia athari zifuatazo:

$${\text{USHIRIKIANO}}_{\text{2}}{\text{+ H}}_{\text{2}}\text{O}\leftrightarrow {\text{H}}_{\text{2}}{\text{USHIRIKIANO}}_{\text{3}}\leftrightarrow {\text{H}{\text{USHIRIKIANO}}_{\text{3}}}^{—}{\text{+ H}}^{\text{+}}$$

Mishale ya bidirectional inaonyesha kwamba athari zinaweza kwenda katika mwelekeo wowote, kulingana na viwango vya reactants na bidhaa. Dioksidi kaboni huzalishwa kwa kiasi kikubwa katika tishu zilizo na kiwango cha juu cha metabolic. Dioksidi kaboni hubadilishwa kuwa bicarbonate katika saitoplazimu ya seli nyekundu za damu kupitia hatua ya enzyme inayoitwa anhydrase kaboniki. Bicarbonate husafirishwa katika damu. Mara moja katika mapafu, athari reverse mwelekeo, na CO ₂ ni upya kutoka bicarbonate kuwa exhaled kama taka metabolic.

Calcium

Kuhusu paundi mbili za kalsiamu katika mwili wako zimefungwa kwenye mfupa, ambayo hutoa ugumu kwa mfupa na hutumika kama hifadhi ya madini kwa kalsiamu na chumvi zake kwa tishu zote. Macho pia yana mkusanyiko mkubwa wa kalsiamu ndani yao. Kidogo zaidi ya nusu ya kalsiamu ya damu imefungwa kwa protini, na kuacha wengine katika fomu yake ionized. Ions ya kalsiamu, Ca ²⁺, ni muhimu kwa kupinga misuli, shughuli za enzyme, na kuchanganya damu. Aidha, kalsiamu husaidia kuimarisha utando wa seli na ni muhimu kwa kutolewa kwa neurotransmitters kutoka neurons na homoni kutoka tezi endocrine.

Calcium kufyonzwa kupitia matumbo chini ya ushawishi wa ulioamilishwa vitamini D. upungufu wa vitamini D husababisha kupungua kwa calcium kufyonzwa na hatimaye kupungua kwa maduka calcium kutoka mfumo skeletal, uwezekano wa kusababisha chirwa kwa watoto na osteomalacia kwa watu wazima, na kuchangia osteoporosis.

Hypocalcemia, au viwango vya chini vya damu vya kalsiamu, huonekana katika hypoparathyroidism, ambayo inaweza kufuata kuondolewa kwa tezi ya tezi, kwa sababu vinundu vinne vya tezi ya parathyroid vimeingizwa ndani yake. Hypercalcemia, au viwango vya juu vya damu vya kalsiamu isiyo ya kawaida, huonekana katika hyperparathyroidism ya msingi. Baadhi ya malignancies pia inaweza kusababisha hypercalcemia.

phosphate

Phosphate iko katika mwili katika aina tatu za ionic:${\text{H}}_2{\text{PO}}_4$,${\text{HPO}}_4^{2-}$, na${\text{PO}}_4^{3-}$. Fomu ya kawaida ni${\text{HPO}}_4^{2-}$. Mifupa na meno hufunga asilimia 85 ya phosphate ya mwili kama sehemu ya chumvi za kalsiamu na phosphate. Phosphate hupatikana katika phospholipids, kama vile wale ambao hufanya utando wa seli, na katika ATP, nucleotides, na buffers.

Hypophosphatemia, au viwango vya chini vya phosphate damu isiyo ya kawaida, hutokea kwa matumizi makubwa ya antacids, wakati wa uondoaji wa pombe, na wakati wa lishe duni. Katika uso wa kupungua kwa phosphate, figo kawaida huhifadhi phosphate, lakini wakati wa njaa, hifadhi hii haifai sana. Hyperphosphatemia, au viwango vya kawaida vya phosphates katika damu, hutokea ikiwa kuna kupungua kwa kazi ya figo au wakati wa leukemia ya lymphocytic kali. Zaidi ya hayo, kwa sababu phosphate ni sehemu kubwa ya ICF, uharibifu wowote mkubwa wa seli unaweza kusababisha kutupa phosphate ndani ya ECF.

Udhibiti wa Sodiamu na Pot

Sodiamu inafyonzwa tena kutoka kwenye filtrate ya figo, na potasiamu hutolewa ndani ya filtrate katika tubule ya kukusanya figo. Udhibiti wa kubadilishana hii unatawaliwa hasa na homoni mbili-aldosterone na angiotensin II.

Aldosterone

Kumbuka kwamba aldosterone huongeza excretion ya potasiamu na reabsorption ya sodiamu katika tubule distal. Aldosterone hutolewa ikiwa viwango vya damu vya ongezeko la potasiamu, ikiwa viwango vya damu vya sodiamu vinapungua sana, au ikiwa shinikizo la damu hupungua. Athari yake halisi ni kuhifadhi na kuongeza viwango vya maji katika plasma kwa kupunguza excretion ya sodiamu, na hivyo maji, kutoka figo. Katika kitanzi cha maoni hasi, kuongezeka kwa osmolality ya ECF (ambayo ifuatavyo aldosterone-drivas sodiamu ngozi) huzuia kutolewa kwa homoni (Kielelezo 26.13).

Kielelezo 26.13 Aldosterone Maoni Loop Aldosterone, ambayo ni iliyotolewa na tezi adrenal, kuwezesha reabsorption ya Na ⁺ na hivyo reabsorption ya maji.

Angiotensin II

Angiotensin II husababisha vasoconstriction na ongezeko la shinikizo la damu la utaratibu. Hatua hii huongeza kiwango cha filtration ya glomerular, na kusababisha nyenzo zaidi zilizochujwa nje ya capillaries ya glomerular na ndani ya capsule ya Bowman. Angiotensin II pia inaashiria ongezeko la kutolewa kwa aldosterone kutoka kamba ya adrenal.

Katika tubules distal convoluted na kukusanya ducts ya figo, aldosterone kuchochea awali na uanzishaji wa pampu ya sodiamu-potasiamu (Kielelezo 26.14). Sodiamu hupita kutoka kwenye filtrate, ndani na kupitia seli za tubules na ducts, ndani ya ECF na kisha kwenye capillaries. Maji hufuata sodiamu kutokana na osmosis. Hivyo, aldosterone husababisha ongezeko la viwango vya sodiamu ya damu na kiasi cha damu. Athari ya Aldosterone juu ya potasiamu ni kinyume cha ile ya sodiamu; chini ya ushawishi wake, potasiamu ya ziada hupigwa ndani ya filtrate ya figo kwa excretion kutoka kwa mwili.

Kielelezo 26.14 Mfumo wa Renini-Angiotensin II huchochea kutolewa kwa aldosterone kutoka kamba ya adrenal.

Udhibiti wa kalsiamu na phosphat

Calcium na phosphate wote umewekwa kwa njia ya vitendo vya homoni tatu: homoni ya paradundumio (PTH), dihydroxyvitamin D (calcitriol), na calcitonin. Wote watatu hutolewa au hutengenezwa kwa kukabiliana na viwango vya damu vya kalsiamu.

PTH hutolewa kwenye tezi ya parathyroid kwa kukabiliana na kupungua kwa mkusanyiko wa kalsiamu ya damu. Homoni huwashawishi osteoclasts kuvunja tumbo la mfupa na kutolewa chumvi za calcium-phosphate. PTH pia huongeza ngozi ya utumbo wa kalsiamu ya malazi kwa kuwabadili vitamini D katika dihydroxyvitamin D (calcitriol), aina ya vitamini D ambayo seli za matumbo epithelial zinahitaji kunyonya kalsiamu.

PTH huwafufua viwango vya kalsiamu ya damu kwa kuzuia upotevu wa kalsiamu kupitia figo. PTH pia huongeza hasara ya phosphate kupitia figo.

Calcitonin hutolewa kwenye tezi ya tezi kwa kukabiliana na viwango vya juu vya damu vya kalsiamu. Homoni huongeza shughuli za osteoblasts, ambazo huondoa kalsiamu kutoka kwa damu na kuingiza kalsiamu ndani ya tumbo la bony.