2) натрия
3) калия (+)
4) глюкозы
Осмотическое давление цитоплазмы определяется суммарной концентрацией осмотически активных частиц. Основным внутриклеточным катионом является калий: его концентрация в клетке обычно составляет около 120–150 ммоль/л, тогда как во внеклеточной жидкости — приблизительно 3,5–5,0 ммоль/л. Электронейтральность поддерживается преимущественно сопутствующими анионами, прежде всего фосфатами и белками, поэтому вклад калия рассматривается совместно с внутриклеточными анионами.
Градиент калия формируется и постоянно поддерживается Na+/K+-АТФазой, которая за счёт энергии АТФ выводит из клетки три иона натрия и переносит внутрь два иона калия. Низкая проницаемость мембраны для крупных внутриклеточных анионов и высокая проницаемость для калия способствуют формированию мембранного потенциала и удержанию внутриклеточной воды. При нарушении работы насоса или изменении содержания калия меняется распределение воды, что может приводить к клеточному набуханию либо обезвоживанию.
| Компонент | Преимущественное распределение | Роль в осмотическом равновесии | Клиническое значение |
|---|---|---|---|
| Калий (K+) | Основной внутриклеточный катион | Формирует значительную часть внутриклеточной осмолярности совместно с фосфатами и белками | Изменения концентрации влияют на мембранный потенциал, нервно-мышечную передачу и ритм сердца |
| Натрий (Na+) | Основной внеклеточный катион | Определяет преимущественно осмолярность и тоничность внеклеточной жидкости | Гипонатриемия может сопровождаться перемещением воды в клетки и развитием клеточного отёка |
| Хлор (Cl−) | Преимущественно внеклеточный анион | Участвует в поддержании электронейтральности и осмотического равновесия внеклеточной жидкости | Изменения связаны с нарушениями водно-электролитного и кислотно-основного состояния |
| Кальций (Ca2+) | Основная масса — во внеклеточной жидкости и костной ткани; свободная концентрация в цитоплазме очень низкая | Не является ведущим внутриклеточным осмотически активным ионом | Регулирует сокращение, секрецию и внутриклеточную сигнализацию |
| Глюкоза | Поступает в клетку и быстро включается в метаболизм | Не поддерживает постоянно значимую долю внутриклеточной осмолярности в норме | Гипергликемия повышает внеклеточную тоничность и вызывает перемещение воды из клеток |
| Na+/K+-АТФаза | Мембранный транспортный насос | Поддерживает трансмембранные градиенты натрия и калия и опосредованно регулирует объём клетки | Недостаток АТФ, гипоксия и ишемия нарушают насос, вызывая накопление Na+ и воды внутри клетки |
В клинической практике концентрация натрия плазмы лучше отражает тоничность внеклеточной жидкости, тогда как калий является ключевым внутриклеточным электролитом. Гипокалиемия и гиперкалиемия прежде всего опасны нарушениями возбудимости и проводимости миокарда, поэтому требуют оценки ЭКГ и срочной коррекции по показаниям. При критических состояниях контроль перфузии, оксигенации и энергетического обеспечения клетки необходим для сохранения работы Na+/K+-АТФазы и предотвращения клеточного отёка.