COMPARTIMENTELE LICHIDIENE ALE ORGANISMULUI

LICHIDUL EXTRACELULAR, INTRACELULAR sI INTERSTIŢIAL

EDEMUL

Lichidul din organism (60% din greutatea corporala, adica aprox. 42 l la un individ de 70 kg, variaza în functie de vârsta, sex si gradul de obezitate) este distribuit în principal în doua comapartimente, denumite lichidul extracelular si lichidul intracelular.

Lichidul extracelular este reprezentat de lichidul interstitial si de plasma sanguina.

Mai exista un alt compartiment lichidian mic, denumit lichidul transcelular (include lichidul sinovial, lichidul peritoneal, lichidul pericardic, lichidul intraocular, lichidul cefalorahidian). Lichidul transcelular (1-2 l) este considerat un tip special de lichid extracelular (în unele cazuri compozitia sa poate fi semnificativ diferita de cea a plasmei sau a lichidului interstitial).

Compartimentul lichidului intracelular

Lichidul intracelular (din celula, vast compartiment lichidian) reprezinta 40% din grutatea corpului.

În fiecare celula exista o asociere particulara heterogena de constituienti, dar concentratia acestor substante este similara în toate celulele.

Compartimentul lichidului extracelular

Lichidul extracelular (în afara celulei, 20% din greutatea corporala, aprox. 14 l).

Cele mai mari compartimente ale lichidului extracelular sunt lichidul interstitial (peste ¾ din lichidul extracelular) si plasma (aproape ¼ din lichidul extracelular, aproape 3 l).

Plasma este componenta fara celule a sângelui; între plasma si lichidul interstitial exista un schimb permanent de substante, desfasurat prin porii membranei capilare. Acesti pori sunt foarte permeabili pentru toti solvatii din lichidul extracelular cu exceptia proteinelor.

Plasma si lichidele interstitiale prezinta aproape aceeasi compozitie cu exceptia proteinelor care au o concentratie mai mare în plasma.

Volumul sanguin

Sângele contine atât lichid extracelular (lichidul plasmatic) cât si lichid intracelular (lichidul din eritrocit). Sângele este considerat a fi un compartiment lichidian separat, deoarece este bine delimitat (continut în sistemul circulator).

Volumul  sanguin (la adult este aprox. 7% din greutatea corporala, cca. 3-5 l) este important în special pentru controlul dinamicii cardiovasculare.

Aprox. 60% din sânge este reprezentat de plasma si 40% de celulele sanguine (variatii interindividuale si intraindividuale în functie de sex, greutate, etc.).

HematocritulHematocritul este componenta sângelui reprezentata de eritrocite (la sexul masculin, este

de aprox. 0,40, iar la sexUL feminin este de aprox. 0,36).

În caz de anemie severa hematocritul poate scadea pâna la 0,10 (valoarea limita pentru mentinerea functiilor vitale).

Exista afectiuni associate cu hiperproductie de eritrocite (policitemie, hematocritul poate creste pâna la valoarea de 0,65).

Compozitia lichidului extracelular si intracelular

Compozitia ionica a plasmei este similara cu cea a lichidului interstitial

Plasma si lichidul intracelular sunt separate prin membrane capilare foarte permeabile (compozitia ionica a acestora este similara). Diferenta între aceste compartimente consta în concentratia mai mare de proteine în plasma (capilarele prezinta permeabilitate redusa pentru proteinele plasmatice), trec în spatiile interstitiale numai cantitati scazute de proteine.

Datorita efectului Donnan, concentratia ionilor cu sarcina electrica pozitiva (cationilor) este usor mai mare (cu aprox. 2%) în plasma decât în lichidul interstitial.

Sarcina electrica neta a proteinelor plasmatice este negativa, în consecinta acestea au tendinta de a lega cationi (ionii de sodiu si de potasiu), care sunt retinuti în plasma în cantitati suplimentare.

Invers, sarcinile electrice negative ale proteinelor plasmatice resping ionii încarcati negativ (anionii), concentratia anionilor este usor mai crescuta în lichidul interstitial în comparatie cu plasma.

Lichidul extracelular (plasma si lichidul interstitial) contine cantitati crescute de ioni de sodiu si de clor, cantitati moderate de ioni de bicarbonat si cantitati reduse de ioni de potasiu, calciu, magneziu, fosfat si de ioni ai acizilor organici.

Compozitia lichidului extracelular este reglata în special de rinichi. Celulele se gasesc în permanenta într-un mediu lichid ce contine concentratii optime de electroliti si elemente nutritive necesare pentru functia celulei.

Constituentii lichidului intracelular

Lichidul intracelular este separat de lichidul extracelular prin membranele celulare (înalt permeabile pentru apa, dar nu si pentru majoritatea electrolitilor organismului).

Lichidul intracelular contine cantitati mici de ioni de sodiu si de clor si nu contine ioni de calciu. În schimb, contine cantitati crescute de ioni de potasiu si de ioni de fosfat, la care se adauga cantitati moderate de ioni de magneziu si de ioni sulfat (în cantitati scazute lichidul extracelular). Celulele contin o cantitate mare de proteine (aproape de 4x mai mare decât cea din plasma).

Masurarea volumului diferitelor compartimente lichidiene ale organismului – principiul dilutiei substantei indicatoare

Volumul unui compartiment lichidian al organismului poate fi masurat prin introducerea unei substante indicatoare în compartimentul respectiv, urmata de dispersia omogena a acestei substante în întregul volum lichidian, dupa care se analizeaza gradul de dilutie.

Metoda dilutiei substantei indicatoare se bazeaza pe principiul conservarii masei (masa totala a substantei masurata dupa dispersia acesteia în compartimentul lichidian, este egala cu masa substantei introdusa în compartiment). Aceasta metoda poate fi folosita pentru a masura volumul oricarui compartiment lichidian al organismului.

Determinarea volumelor compartimentelor lichidiene specifice ale organismului

Masurarea volumului apei corporale totale

Pentru a masura apa totala din organism se poate utiliza apa radioactiva (tritium 3H2O) sau apa grea (deuteriu 2H2O). O alta substanta utilizata pentru a masura volumul apei totale este antipirina (înalt liposolubila, traverseaza rapid membranele celulare, distribuindu-se uniform la nivelul compartimentelor lichidiene intracellular si extracelular).

Masurarea volumului de lichid extracelular

Volumul lichidului extracelular poate fi estimat utilizând substante care se disperseaza în plasma si în lichidul interstitial, dar care nu traverseaza cu usurinta membrana celulara (sodiul radioactiv, clorul radioactiv, iotalamatul radioactiv, ionul tiosulfat si inulina).

Se vorbeste despre volumul de dispersie al sodiului sau despre volumul de dispersie al inulinei în loc de a se considera ca s-a masurat volumul real al lichidului extracelular.

Calcularea volumului intracelularVolumul intracelular poate fi calculat aplicând formula:

Volum intracelular = Volumul apei corporale totale – Volumul extracelular

Masurarea volumului plasmaticPentru masurarea volumului plasmatic se utilizeaza o substanta care nu traverseaza cu

endoteliul capilar (ramâne în sistemul vascular dupa injectare, ex. albumina serica marcata cu iod radioactiv, 125I-albumina), de asemenea, se pot folosi coloranti care leaga proteinele plasmatice (ex. albastru Evans, denumit si T-1824).

Calcularea volumului lichidului interstitial.

Calcularea volumului lichidului interstitial se face aplicând formula:

Volumul lichidului interstitial = Volumul lichidului extracelular – Volumul plasmatic

Masurarea volumului de sângeDaca se masoara volumul plasmatic si se cunoaste hematocritul, se poate calcula volumul

sanguin aplicând formula:

Volumul total de sânge = Volumul plasmatic / (1-hematocritul)

Reglarea schimburilor lichidiene si a echilibrului osmotic între lichidul intracelular si extracelular

În practica medicala o problema importanta este mentinerea nivelului adecvat al lichidului din compartimentul intracelular si extracelular.

Cantitatile relative de lichid extracelular, distribuite între plasma si spatiile interstitiale sunt determinate pe de o parte de echilibrul fortelor hidrostatice si coloid-osmotice, iar pe de alta parte de membranele capilare.

Distributia lichidului între compartimentul intracelular si extracelular este determinata de efectul osmotic al solvatilor cu molecula mica (în special ionii de sodiu, clor si alti electroliti), care îsi exercita influenta de o parte si de alta a membranei celulare (înalt permeabile pentru apa, dar relativ impermeabile pentru alte substante, inclusiv pentru ionii cu molecula mica, precum sodiul si clorul). Apa strabate rapid membrana celulara, în consecinta lichidul intracelular ramâne izotonic cu lichidul extracelular.

Principiile de baza ale osmozei si presiunea osmotica

Osmoza  reprezinta difuziunea neta a apei printr-o membrana cu permeabilitate selectiva care separa doua compartimente, sensul fiind de la compartimentul care contine solutia mai diluata (concentratia mai mare a apei) catre compartimentul care contine solutia mai concentrata (concentratia mai mica a apei).

Rata de difuziune a apei este denumita rata osmozei.

Relatia dintre presiunea osmotica si osmolaritate

Presiunea osmotica a unei solutii este direct proportionala cu concentratia de particule osmotic active din solutia respectiva.

Presiunea osmotica a unei solutii este proportionala cu osmolaritatea solutiei respective.

Aproximativ 80% din osmolaritatea totala a lichidului interstitial si a plasmei se datoreaza ionilor de sodiu si de clor. În cazul lichidului intracelular aprox. ½ din osmolaritate se datoreaza ionilor de potasiu, iar restul multor alte substante intracelulare.

Osmolaritatea totala a fiecaruia dintre cele trei compartimente lichidiene este de aprox. 300 mOsm/l, osmolaritatea plasmei fiind cu aprox. 1 mOsm/l mai mare decât cea a lichidului interstitial si intercelular (diferenta se datoreaza activitatii osmotice a proteinelor plasmatice, datorita careia la nivel capilar, presiunea osmotica este cu aprox. 20 mmHg mai mare în comparatie cu spatiile interstitiale înconjuratoare.

Între lichidul intracelular si extracelular este mentinut echilibrul osmotic

Când între lichidul intracelular si extracelular nu exista echilibrul osmotic este generata o forta foarte puternica care deplaseaza apa prin membrana celulara.

Echilibrul osmotic între lichidul intracelular si extracelular se realizeaza rapid

Difuziunea transmembranara a apei se realizeaza atât de rapid încât orice diferenta de osmolaritate între aceste doua compartimente este corectata de obicei în câteva secunde sau cel mult în câteva min.

Volumul si osmolaritatea lichidului extracelular si intracelular în stari patologice

Factorii care pot sa determine variatia marcata a volumului extracelular si intracelular includ ingestia de apa, deshidratarea, perfuzia intravenoasa a diferitelor tipuri de solutii, pierderea unor cantitati mari de lichid la nivelul tractului gastrointestinal si pierderea unor cantitati anormale de lichid prin sudoratie sau la nivel renal.

Apa strabate rapid membranele celulare, în consecinta, osmolaritatile lichidului intracelular si extracelular ramâne aproape egale.

Membranele celulare sunt aproape complet impermeabile pentru numerosi solvati.

Efectul adaugarii de solutie salina în lichidul extracelular

Daca  în compartimentul lichidian extracelular este introdusa o solutie salina izotonica (creste volumul de lichid extracelular), osmolaritatea lichidului extracelular nu se modifica (nu se realizeaza transferul transmembranar al apei prin osmoza).

Ionii de sodiu si clor ramân în mare parte în lichidul extracelular (membrana celulara se comporta ca si când ar fi impermeabila pentru clorura de sodiu).

Daca în lichidul extracelular este adaugata o solutie hipertonica (creste volumul de lichid extracelular, cu un volum mai mare decât cel al lichidului adaugat), osmolaritatea extracelulara creste si determina deplasarea apei din celule spre compartimentul extracelular prin osmoza. În aceasta situatie aproape toata cantitatea de clorura de sodiu adaugata ramâne în compartimentul extracelular, în timp ce lichidul difuzeaza din celule în spatiul extracelular pentru realizarea echilibrului osmotic. În aceasta situatie are loc scaderea volumului intracelular si cresterea osmolaritatii la nivelul ambelor compartimente.

Daca în lichidul extracelular se adauga o solutie hipotonica (cresc atât volumul intracelular cât si volumul extracelular), osmolaritatea lichidului extracelular scade, iar o parte din apa extracelulara difuzeaza în celule pâna când compartimentele intracelular si extracelular au aceeasi osmolaritate.

Glucoza si alte solutii administrate pentru sustinerea nutritiva a organismului

Sunt frecvent utilizate solutiile de glucoza, iar aminoacizii si solutiile de lipide omogenizate sunt mai rar folosite. Când se administreaza astfel de solutii, concentratia substantelor osmotic active pe care le contin este de obicei ajustata astfel încât solutia sa fie aproape izotonica sau solutiile sunt introduse suficient de lent pentru a nu deregla echilibrul osmotic al lichidelor organismului.

Afectiuni clinice secundare tulburarilor de reglare a volumului lichidian: hiponatremia si hipernatremia

Analiza principala pe care medicul o poate efectua pentru evaluarea statusului compartimentului lichidian al pacientului este masurarea concentratiei plasmatice a sodiului (când concentatia sodiului scade sub valoarea normala de aprox. 142 mEq/l se afima ca este hiponatremie si invers, hipernatremie).

Cauzele hiponatremiei: excesul de apa sau pierderea de sodiu

Scaderea concentratiei plasmatice a sodiului poate fi determinata de pierderea de clorura de sodiudin lichidul extracelular sau de aportul excesiv de apa la acest nivel.

Pierderea primara de clorura de sodiu (diaree si varsaturi) conduce la deshidratare hipoosmotica si se asociaza cu scaderea volumului lichidului extracelular.

Abuzul de diuretice saluretice, precum si diferite tipuri de afectiuni renale asociate cu pierdere de sodiu pot, de asemenea, conduce la hiponatremie moderata.

Boala Addison determinata de reducerea secretiei de aldosteron se caracterizeaza prin afectarea capacitatii rinichiului de a reabsorbi sodiul, iar pacientul poate prezenta un grad moderat de hiponatremie.

Hiponatremia poate fi însotita de retentie hidrica în exces, cu dilutia consecutiva a sodiului în lichidul extracelular, afectiune denumita hiperhidratare hipoosmotica (ex. secretia

excesiva de hormon antidiuretic determina cresterea reabsorbtiei de apa la nivelul tubilor renali care conduce la hiponatremie si hiperhidratare).

Cauzele hipernatremiei: pierderile hidrice sau excesul de sodiu

Cresterea concentratiei de sodiu care determina si cresterea osmolaritatii poate fi determinata de pierderea de apa din lichidul extracelular (conduce la cresterea concentratiei ionilor de sodiu) sau de aportul excesiv de sodiu la acest nivel.

Când cauza este pierderea primara a apei din lichidul extracelular, afectiunea este denumita deshidratare hiperosmotica (lipsa secretiei de hormon antidiuretic necesar retinerii apei la nivelul rinichiului).

Secundar deficitului de hormon antidiuretic, rinichiul excreta cantitati foarte mari de urina diluata (afectiune denumita diabet insipid) ceea ce conduce la deshidratare si la cresterea concentratiei de clorura de sodiu în lichidul extracelular. În diabetul insipid nefrogen, rinichiul nu raspunde la actiunea hormonului antidiuretic.

O cauza frecventa a hipernatremiei asociate cu scaderea volumului lichidului extracelular este reprezentata de deshidratarea secundara unui aport hidric relativ redus (în timpul activitatilor fizice intense si prelungite, asociate cu sudoratie excesiva).

Hipernatremia poate fi determinata de aportul crescut de clorura de sodiu la nivelul lichidului extracelular (hiperhidratare hiperosmotica), excesul de clorura de sodiu din spatiul extracelular determina retentie hidrica moderata la nivelul rinichiului (ex. secretia crescuta de aldosteron, un hormon care produce retentie de sodiu, poate conduce la hipernatremie usoara si hiperhidratare. În acest caz, hipernatremia nu este marcata (secretia crescuta de aldosteron determina si cresterea reabsorbtiei renale de apa pe lânga reabsorbtia de sodiu).

Edemul: excesul de lichid la nivel tisular

Edemul înseamna prezenta unei cantitati excesive de lichid la nivelul tesuturilor. În majoritatea cazurilor, edemul se produce în principal la nivelul compartimentului extracelular, însa poate fi implicat si compartimentul lichidian intracelular.

Edemul intracelularExista doua cauze principale care conduc la edemul intracelular: 1) diminuarea activitatii

sistemelor metabolice celulare si 2) nutritia inadecvata a celulelor. Daca fluxul sanguin scade prea mult (devine insuficient pentru sustinerea metabolismului tisular normal) este deprimata activitatea pompelor ionice membranare. În aceasta situatie, ionii de sodiu (difuzeaza pasiv prin celula) nu mai pot fi pompati în spatiul extracelular, iar apa patrunde prin osmoza în spatiul intracelular.

Edemul intracelular se poate produce si în tesuturile inflamate. Inflamatia determina de obicei prin mecanism direct cresterea permeabilitatii membranelor celulare, permitând astfel difuziunea ionilor de sodiu si a altor ioni catre spatiul intracelular, cu patrunderea consecutiva a apei în celule prin mecanism osmotic.

Edemul extracelular

Edemul extracelular se produce când la nivelul spatiilor extracelulare se acumuleaza lichid în exces.

Exista doua cauze generale ale edemului extracelular: 1) pasajul anormal al lichidului din plasma în spatiile interstitiale pericapilare si 2) incapacitatea vaselor limfatice de a reabsorbi complet acest lichid din interstitiu pentru a-l returna în circulatie. Cea mai frecventa cauza a acumularii de lichid interstitial este reprezentata de filtrarea lichidiana capilara excesiva (cresterea coeficientului de filtrare capilara, cresterea presiunii hidrostatice capilare, scaderea presiunii coloid-osmotice a plasmei).

Blocajul limfatic produce edemÎn cazul blocajului limfatic, edemul produs poate fi deosebit de grav (proteinele

plasmatice care extravazeaza în spatiul interstitial nu mai sunt îndepartate de la acest nivel).

Cresterea concentratiei proteinelor plasmatice conduce la cresterea presiunii coloid-osmotice a lichidului interstitial, astfel încât este atrasa o cantitate crescuta de lichid din capilare (infectii localizate la nivelul nodulilor limfatic, dupa interventii chirurgicale, ex. mastectomie radicala).

Lichidele din “spatiile potentiale” ale organismului

Ex. de spatii potentiale (cavitatea pleurala, cavitatea pericardica, cavitatea peritoneala, si cavitatile sinoviale, care includ atât cavitatile articulare cât si bursele).

Între capilare si spatiile potentiale se realizeaza  schimburi lichidiene

Membrana care delimiteaza un spatiu potential nu prezinta în mod obisnuit rezistenta la pasajul lichidelor, al electrolitilor sau chiar al proteinelor, care se deplaseaza bidirectional relativ usor între spatiul potential si lichidul interstitial al tesuturilor înconjuratoare.

Vasele limfatice dreneaza proteinele din spatiile potentiale

Datorita filtrarii din capilare, proteinele se acumuleaza în spatiile potentiale, în acelasi mod în care se acumuleaza si în spatiile interstitiale.

Lichidul de edem de la nivelul “spatiilor potentiale” este denumit exsudat

Când la nivelul tesuturilor subcutanate adiacente unui spatiu potential se produce edem, lichidul de edem se acumuleaza de obicei si în “spatiul potential”, acest lichid este denumit exsudat. Când exsudatul se acumuleaza la nivelul cavitatii abdominale poarta numele de ascita. Presiunea normala a lichidului la nivelul spatiilor potentiale, când nu exista edem, este negativa.