Nātrijs: definīcija, sintēze, absorbcija, transports un izplatīšana

Nātrijs ir vienvērtīgs katjons (pozitīvi uzlādēts jons) ar ķīmisko simbolu Na +, kas ir sestais bagātākais elements Zemes garozā. Tas ir periodiskās tabulas 1. galvenajā grupā un tādējādi pieder pie sārmu metālu grupas. Elementārs nātrijs pirmo reizi tika iegūts no nātrija hidroksīds (NaOH), izmantojot sulas sāls elektrolīzi 1808. gadā, ko veica angļu ķīmiķis sers Hempijs Deivijs. Ap 1930. gadu Svētais Jānis atzina nātrijs normālai augšanai, savukārt Klarks aprakstīja minerāla nozīmi osmotiskā spiediena (spiediena, kas izšķīdušo daļiņu plūsmu caur daļēji caurlaidīgu membrānu uztur kā osmozes daļu) uzturēšanā. ķermeņa šķidrumi. 1966. gadā tika atklāts nātrijakālijs adenozīns trifosfatāze (Na + / K + -ATPase; ferments, kas katalizē Na + jonu transportēšanu no šūnas un kālija (K +) jonus šūnā zem ATP šķelšanās) šūnu membrānās Woodbury. Sešus gadus vēlāk Kolmens un citi apgalvoja paaugstinātu nātrija līmeni serumā koncentrācija kā cēlonis hipertonija (augsts asinsspiediens). Nātrijs dabā pastāv galvenokārt saistītā veidā. Tās vissvarīgākais pavadonis ir hlorīds (Cl-) - nātrija hlorīds (NaCl) vai galda sāls - ar kuru tas ietekmē ūdens līdzsvarot un tilpums ārpusšūnu (ārpus šūnas) šķidruma (ECM; ārpusšūnu ķermenis) masa). Jebkuras ķermeņa nātrija līmeņa izmaiņas izraisa attiecīgas izmaiņas ārpusšūnu šūnās tilpums. Tādējādi nātrija pārpalikums ir saistīts ar osmotiski izraisītu ārpusšūnu palielināšanos tilpums (hipervolēmija) -3 g nātrija (7.6 g NaCl) var saistīt 1 litru ūdens-kuru var pavadīt tūska (ūdens aizture audos) un ķermeņa masas palielināšanās. No otras puses, nātrija deficīts noved pie ārpusšūnu tilpuma samazināšanās (hipovolēmijas) palielinātas ūdens zaudējumi, kas var izraisīt eksikozi (dehidrēšana ķermeņa ūdens samazināšanās dēļ) un ķermeņa svara samazināšanās. Pozitīvi lādēts elektrolīts kālijs (K +) ir vissvarīgākais nātrija antagonists, tostarp nātrija regulācijā asinis spiediens. Kaut arī nātrijam ir hipertensija (asinis spiediena palielināšanas) efekts, kālijs izraisa samazināšanos asinsspiediens. Attiecīgi nātrija / kālija attiecība uzturs tiek uzskatīta par ļoti svarīgu. Japāņu pētījumi ir parādījuši, ka cilvēkiem, kuri ēd a uzturs ļoti bagāts ar sāli (galda sāli), palielinās arī nātrija-kālija attiecība asinis spiediens. Cilvēkiem vissvarīgākais nātrija avots ir galda sāls - 1 g NaCl satur 0.4 g nātrija, vai 1 g nātrija ir 2.54 g NaCl. Aptuveni 95% nātrija uzņem no nātrija hlorīds. Parasto sāli lieto gan kā garšvielu, gan kā a konservants. Šī iemesla dēļ rūpnieciski pārstrādāti un gatavi pārtikas produkti, piemēram, gaļas un desu izstrādājumi, zivju konservi, cietais siers, maize un ceptiem izstrādājumiem, dārzeņu konserviem un gatavām mērcēm ir augsts nātrija saturs (> 400 mg / 100 g) ar ilglaicīgiem desu izstrādājumiem, kūpinātu šķiņķi, dažiem siera veidiem un sālījumā konservētiem pārtikas produktiem, piemēram, siļķēm un gurķi, kuros ir īpaši daudz nātrija (> 1,000 mg / 100 g). Turpretī neapstrādāti vai dabīgi augu pārtikas produkti, piemēram, graudaugi, kartupeļi, rieksti, augļos un dārzeņos, izņemot dažus sakņu un lapu dārzeņus, ir maz nātrija (<20 mg / 100 g), lai gan jārēķinās ar ievērojamām reģionālām atšķirībām - jūras tuvums, mēslojums [1-5, 10, 12, 14, 18, 19, 22, 26, 27]. Saskaņā ar daudzu profesionālo biedrību un PVO (World Veselība Organizācija), ikdienas sāls uzņemšana jāierobežo līdz ≤ 6 g - ieteikums: no 3.8 līdz ≤ 6 g NaCl dienā (1.5 līdz ≤ 2.4 g nātrija dienā). Saskaņā ar FNB (Pārtikas un uztura padome) LOAEL (zemākais novērotais nelabvēlīgās ietekmes līmenis) uzturā esošajam nātrijam ir 2.3 g nātrija dienā (5.8 g NaCl / dienā). Pieaugums asinsspiediens novērota kā nelabvēlīga ietekme. Sakarā ar lielo rūpnieciski ražoto pārtikas produktu, piemēram, sālītas gaļas un sieru, patēriņu, nātrija uzņemšana dienā hlorīds rietumu rūpnieciski attīstītajās valstīs ievērojami pārsniedz ieteicamo dienas daudzumu, īpaši vīriešiem, un vidēji 12-15 g NaCl dienā (4.7-5.9 g nātrija dienā) ar uztura nātrija un kālija attiecību 3: 1. Stingri zema nātrijs uzturs ir raksturīgs ar dienas devu, kas nepārsniedz 0.4 g nātrija (1 g NaCl).

Absorbcija

Nātriju var absorbēt (uzņemt) tievajā un resnajā zarnā gan aktīvs, gan pasīvs mehānisms. Minerālu aktīvi absorbē zarnu gļotādas šūnās (gļotādas šūnās), izmantojot dažādus transmembrānas transportus proteīni (nesēji) kopā ar makroelementiem, piemēram, glikoze, galaktozes, un aminoskābes, vai joni, piemēram, ūdeņradis (H +) un hlorīda (Cl-) joni. Ar barības vielām saistītas transporta sistēmas piemērs ir nātrija /glikoze kotransporter-1 (SGLT-1), kas pārvadā glikozi un galaktozes, attiecīgi, un Na + jonus šūnā, izmantojot simportu (rektificētu transportu) augšpusē tievā zarnā. Pie joniem saistītie nesēji ietver Na + / H + antiportieri, kas transportē Na + apmaiņā ar H + joniem tievajā un resnajā zarnā, un Na + / Cl- simporteru, kas Na + kopā ar Cl- joniem pārnes enterocītos un kolonocītos (šūnās). no tievās un resnās zarnas epitēlijsattiecīgi) tievajā un resnajā zarnā. Šo nesošo sistēmu virzītājspēks ir elektroķīmisks, šūnā vērsts nātrija gradients, kuru aktivizē Na + / K + -ATPāze, kas atrodas bazolaterālā (vērsta pret asinīm). kuģi) šūnu membrānu un to aktivizē ATP patēriņš (adenozīns trifosfāts, universāls enerģiju nodrošinošs nukleotīds) katalizē Na + jonu transportu no zarnu šūnas asinīs un K + jonus zarnu šūnā. Labas šķīdības dēļ nātrijs ātri un gandrīz pilnībā uzsūcas (≥ 95%). Likme absorbcija lielā mērā nav atkarīgs no iekšķīgi piegādātās summas.

Izplatīšanās organismā

Kopējais nātrija daudzums veseliem cilvēkiem ir aptuveni 100 g vai 60 mmol (1.38 g) / kg ķermeņa svara. No tā aptuveni 70%, kas atbilst apmēram 40 mmol / kg ķermeņa svara, ir ātri apmaināmi, savukārt aptuveni 30% tiek piesaistītā veidā uzglabāti kā rezerves kaulā. 95-97% ķermeņa nātrija atrodas ārpusšūnu telpā (ārpus šūnas) - nātrija serumā koncentrācija 135-145 mmol / l. Pārējie 3-5% atrodas intracelulāri (šūnas iekšienē) - 10 mmol / l. Nātrijs ir vissvarīgākais ārpusšūnu šķidruma katjons gan kvantitatīvi, gan kvalitatīvi [1, 3-5, 6, 9, 11-13, 18, 22].

Izdalīšanās

Pārmērīgs nātrija daudzums organismā tiek izvadīts galvenokārt ar nierēm - 100-150 mmol / 24 stundas - un tikai nedaudz ar izkārnījumiem - 5 mmol / 24 stundas. Ar sviedriem tiek zaudēts vidēji 25 mmol nātrija / l. Smaga svīšana var pavadīt nātrija zudums, kas pārsniedz 0.5 g / l, lai gan nātrija daudzums palielinās, palielinoties sviedru tilpumam, bet var samazināties arī aklimatizācijas (adaptācijas) laikā. Turklāt nātrijs nelielā mērā izdalās caur asaru šķidrums, deguna gļotāda, un siekalas. Iekš niere, nātrijs ir pilnībā glomerulāri filtrēts un 99% reabsorbējas distālajos kanāliņos (nieru kanāliņos). Ar urīnu izvadītā nātrija daudzums ir atkarīgs no daudzuma, kas tiek piegādāts uzturā (ar ēdienu). Šajā kontekstā nieru izdalīšanās (izdalīšanās caur nierēm) notiek 24 stundu ritmā. Ja nātrija daudzums dienā ir 120 mmol (~ 2.8 g), aptuveni 0.5% glomerulos filtrētā nātrija tiek izvadīts ar urīnu, ja nieru darbība ir neskarta. Divkāršojot pārtikas nātrija daudzumu (ar pārtiku), dubultojas arī ar urīnu izvadītā nātrija daudzums. Nieru (niere) nātrija izdalīšanās līdz nātrija uzņemšanai uzturā ilgst apmēram 3-5 dienas. Šajā laikā minerāls tiek īslaicīgi aizturēts (saglabāts). Šie faktori palielina nātrija izdalīšanos nierēs un var būt saistīti ar nātrija deficītu:

  • Endokrīnās sistēmas traucējumi, piemēram, Addisona slimība (primārā virsnieru garozas nepietiekamība) → steroīdu hormona aldosterona deficīts pasliktina nieru nātrija reabsorbciju.
  • Nieru slimības, kas saistītas ar traucētu nātrija reabsorbciju.
  • Poliurija (patoloģiski palielināta urīna izdalīšanās, piemēram, diabēts cukura diabēts).
  • Nepietiekama diurētiskie līdzekļi (dehidrējošs narkotikas).

Sakarā ar efektīvu enterohepatiskā cirkulācija (aknas-stīga apgrozība), nātrijs izdalās (izdalās) caur žults lielā mērā reabsorbējas zarnās. Ja tiek traucēta reabsorbcija, piemēram, iekšā caureja (caureja), var rasties ievērojami nātrija zudumi izkārnījumos, palielinot nātrija deficīta risku.

Nātrija homeostāzes regulēšana

Tā kā intracelulārais nātrijs koncentrācija kontrolē Na + / K + -ATPāze, starpšūnu telpas nātrija koncentrācijas regulēšana notiek caur renīns-angiotenzīns-aldosterons natriurētiskā peptīda (ANP). Nātrija deficīta rezultātā osmotiski izraisīts ārpusšūnu tilpuma samazinājums (hipovolēmija) - kritums asinsspiediens-kas kontrolē ar augstspiediena sistēmas spiediena (spiediena) receptoriem un zema spiediena sistēmas tilpuma receptoriem, noved pie īpašas proteāzes, ko sauc renīns (ferments, kas sašķeļ peptīdu saites, uzkrāoties ūdenim) no Jxtaglomerular aparāta niere. Renīns sašķeļ dekapeptīdu (peptīdu, kas sastāv no 10 aminoskābes) un prohormona (hormona prekursors) angiotenzīns I no angiotenzinogēna olbaltumvielām aknas, kas pēc tam ar otro proteāzi, angiotenzīnu konvertējošo enzīmu, tiek pārveidots par angiotenzīnu I. Angiotenzīnu konvertējošais enzīms (AKE), kā rezultātā rodas oktapeptīds (peptīds, kas sastāv no 8 aminoskābes) un hormona angiotenzīna II. Angiotenzīnam II ir dažādi darbības mehānismi:

  • Vispārēja vazokonstrikcija (vazokonstrikcija), izņemot koronāro kuģi → ārpusšūnu tilpuma palielināšanās un asinsspiediena paaugstināšanās.
  • Glomerulārās filtrācijas ātruma (GFR) samazināšanās ar vazokonstrikcijas palīdzību → samazinās nātrija un ūdens izdalīšanās caur nierēm.
  • Minerālā kortikoīda izdalīšanās aldosterons virsnieru garozā → aldosterons izraisa paaugstinātu nātrija kanālu iekļaušanos (ENaC, angļu: Epithelial Sodium (Na) Channel) un kālija kanālus (ROMK, angl.: Renal Outer Medularry Potassium (K) Channel) un nātrija-kālija transportētājus (Na + / K + - ATPāze) attiecīgi distālo kanāliņu (nieru kanāliņu) un nieru savākšanas kanāliņu apikālajā (vērsts pret lūmenu) un bazolaterālajās (pret asinsvadiem) šūnu membrānās, kas saistīta ar paaugstinātu nātrija reabsorbciju un osmotisko aizturi (aizture). ) ūdens, kā arī palielināta kālija izdalīšanās
  • Antidiurētiskā hormona (ADH) sekrēcija no neirohipofīzes (hipofīzes aizmugurējās daivas) → ADH stimulē ūdens reabsorbciju nieru kanālos un kolektoros un samazina ūdens izdalīšanos
  • Slāpju sajūtas un sāls apetītes palielināšanās → palielinājās šķidruma un sāls patēriņš

Visi šie hormonāli izraisītie efekti kopumā ir nātrija deficīta klātbūtnē vadīt uz ķermeņa nātrija un ūdens satura palielināšanos, palielinoties ārpusšūnu tilpumam un paaugstinot asinsspiedienu. Negatīvie atgriezeniskās saites mehānismi novērš RAAS pārmērīgu aktivizēšanu, kavējot renīna izdalīšanos ar paaugstinātu asinsspiedienu aldosterons un angiotenzīns II. Palielināta fizioloģiskā šķīduma uzņemšanas un tā rezultātā osmotiski inducēta asins tilpuma palielināšanās (hipervolēmija) gadījumā - asinsspiediena paaugstināšanās - priekškambaru natriurētiskā peptīda (ANP) sintēze un sekrēcija no sirds, it īpaši no labais ātrijs, notiek, to kontrolē ātriju spiediena receptori. ANP nonāk nierēs, kur tas kavē renīna sekrēciju no juxtaglomerulārā aparāta un tādējādi RAAS aktivāciju. Tā rezultātā palielinās nātrija un ūdens izvadīšana caur nierēm, normalizējot ārpusšūnu tilpumu un līdz ar to arī asinsspiedienu. Endokrīnās slimības klātbūtnē var tikt traucēta nātrija homeostāze. Piemēram, Kušinga slimība (palielināta virsnieru garozas stimulācija ACTH (adrenokortikotropais hormons) ražojošais audzējs hipofīzes dziedzeris, kā rezultātā palielinās aldosterona izdalīšanās) vai Adisona slimība (primārā virsnieru garozas nepietiekamība, kas izraisa aldosterona deficītu) ir saistīta ar paaugstinātu vai samazinātu nātrija aizturi un galu galā ar nātrija pārmērību (→ paaugstinātu asinsspiedienu utt.) vai deficītu. ) vai nātrija deficīts (→ pazemināts asinsspiediens, “sāls bads” utt.). Nātrija koncentrācija serumā nav piemērots mērs nātrija līmeņa noteikšanai cilvēka ķermenī. Tas tikai atspoguļo brīvā ūdens krājumus. Hiponatriēmija (zems nātrija līmenis serumā) ne vienmēr norāda uz nātrija deficītu, bet tikai uz traucētu osmoregulāciju (osmotiskā spiediena regulēšana). ķermeņa šķidrumi) vai palielināts ārpusšūnu tilpums (hipervolēmija). Nātrija izvadīšana 24 stundu urīnā tiek uzskatīta par labāko nātrija uzņemšanas vai krājuma marķieri cilvēka ķermenī.