Осмолярность плазмы

Осмолярность плазмы — это мера концентрации растворённых частиц (осмотически активных веществ) в плазме крови, выраженная в осмолях на единицу объёма (осмоль/л или мОсм/л). Она определяет осмотическое давление, которое играет ключевую роль в поддержании водно-электролитного баланса, распределении жидкости между внутрисосудистым, интерстициальным и внутриклеточным пространствами. Осмолярность плазмы является одним из важнейших гомеостатических показателей организма человека и млекопитающих.

Физико-химическая основа

В биологических жидкостях осмолярность определяется суммарной концентрацией всех растворённых частиц, не способных свободно проходить через полупроницаемые мембраны клеток. Основные осмотически активные вещества плазмы — это неорганические ионы (натрий, хлор, калий, бикарбонат), глюкоза, мочевина и белки (прежде всего альбумин). Поскольку мембраны капилляров проницаемы для большинства ионов, но не для крупных молекул, осмолярность плазмы примерно равна общей концентрации растворённых веществ.

Единица измерения — миллиосмоль на литр (мОсм/л). Величина в 1 осмоль соответствует 1 молю недиссоциирующего вещества или 1 молю диссоциирующего вещества с учётом всех образующихся ионов. Для плазмы человека норма составляет 285–295 мОсм/л. Поддержание этого значения в узких пределах обеспечивается за счёт работы осморегуляторных механизмов: изменения потребления воды (жажда), выделения воды и солей почками под контролем антидиуретического гормона (вазопрессина) и альдостерона.

Методы измерения и расчёт

Прямое измерение

Осмолярность плазмы измеряется с помощью осмометра, работающего на принципе криоскопии (понижения температуры замерзания раствора) или мембранной осмометрии. В клинической практике чаще применяется криоскопический метод: образец плазмы охлаждают ниже 0 °C, а затем медленно нагревают, фиксируя момент полного таяния. Температура замерзания чистой воды составляет 0 °C, а для плазмы — около −0,52 °C. По депрессии температуры замерзания (ΔT) осмолярность рассчитывают по формуле: O = ΔT / K, где K — криоскопическая постоянная растворителя (для воды 1,86 °C·кг/моль). Полученное значение корректируют с учётом специфических свойств плазмы.

Расчётные формулы

В клинической практике осмолярность плазмы часто оценивают косвенно по концентрации основных компонентов. Наиболее распространённая формула (формула Дорварта–Холмса):

Осмолярность (мОсм/л) = 2 × [Na⁺] + [глюкоза] + [мочевина]

Где:

• [Na⁺] — концентрация натрия в плазме (ммоль/л);
• [глюкоза] — концентрация глюкозы (ммоль/л);
• [мочевина] — концентрация мочевины (ммоль/л).

Коэффициент 2 учитывает вклад хлоридов и других анионов, связанных с натрием. Результат обычно корригируют для получения осмолярности в мОсм/л.

Существует также более точная формула, учитывающая содержание белков:

Осмолярность = 1,86 × [Na⁺] + [глюкоза] + [мочевина] + 0,03 × [белок]

Однако в рутинной клинической практике достаточно первой формулы. Расхождение между измеренной и расчётной осмолярностью более чем на 10 мОсм/л указывает на присутствие неучтённых осмотически активных веществ (например, этанола, маннитола, пропиленгликоля, метанола) и трактуется как «осмолярный разрыв» (osmolal gap).

Регуляция осмолярности плазмы

Организм человека поддерживает осмолярность плазмы в узком диапазоне (285–295 мОсм/л) за счёт согласованной работы центральной нервной системы, эндокринных желёз и почек.

Осморецепторы и гипоталамус

Основные осморецепторы расположены в переднем гипоталамусе, вблизи супраоптического и паравентрикулярного ядер. Они чувствительны к изменению эффективной осмолярности плазмы (определяемой ионами натрия) на 1–2 %. При повышении осмолярности (гиперосмолярность) они активируют:

• Чувство жажды — возникает при концентрации Na⁺ более 145 ммоль/л или осмолярности выше 295 мОсм/л, стимулирует потребление воды.
• Секрецию антидиуретического гормона (вазопрессина) из задней доли гипофиза. Вазопрессин увеличивает реабсорбцию воды в собирательных трубочках почек, уменьшая диурез и возвращая осмолярность к норме.

При снижении осмолярности (гипоосмолярность) секреция вазопрессина подавляется, развивается водный диурез (выделение разбавленной мочи), а чувство жажды исчезает.

Роль почек

Почки играют центральную роль в поддержании осмолярности, регулируя экскрецию воды и натрия. В петле Генле и собирательных трубочках создаётся осмотический градиент, позволяющий либо разбавлять мочу (при гипоосмолярности), либо концентрировать её до 1200–1400 мОсм/л (при гиперосмолярности). Концентрационная способность почек зависит от функционального состояния, возраста, а также от наличия антидиуретического гормона.

Отклонения от нормы

Гиперосмолярность

Гиперосмолярность плазмы (выше 295 мОсм/л) возникает при избыточном поступлении осмотически активных веществ или потере воды. Основные причины:

• Дегидратация: потеря воды через желудочно-кишечный тракт (рвота, диарея), кожу (лихорадка, ожоги), почки (несахарный диабет, приём диуретиков). При этом концентрация натрия возрастает (гипернатриемия).
• Гипергликемия: при сахарном диабете (особенно в стадии кетоацидоза) глюкоза создаёт дополнительное осмотическое давление, что приводит к внутриклеточной дегидратации и полиурии. Осмолярность может превышать 320 мОсм/л, что опасно развитием гиперосмолярной комы.
• Уремия: при тяжёлой почечной недостаточности накопление мочевины повышает осмолярность.
• Ятрогенные причины: введение гипертонических растворов (например, 10 % раствор хлорида натрия, маннитол), переливание консервированной крови с избытком цитрата.
• Экзогенные токсины: этанол (алкоголь), метанол, этиленгликоль, изопропанол. Они создают осмотический разрыв.

Клинические проявления гиперосмолярности включают жажду, сухость кожи и слизистых, снижение диуреза (при гиповолемии) или полиурию (при осмотическом диурезе), спутанность сознания, вплоть до комы.

Гипоосмолярность

Гипоосмолярность плазмы (ниже 285 мОсм/л) отражает избыточное содержание воды относительно осмотически активных веществ. Возникает при:

• Гипонатриемии: снижение натрия крови (менее 135 ммоль/л) — наиболее частая причина. Может быть при избыточном потреблении воды (психогенная полидипсия, инфузии гипотонических растворов), при заболеваниях с нарушением выделения воды (синдром неадекватной секреции антидиуретического гормона — SIADH, почечная недостаточность, цирроз печени, сердечная недостаточность).
• Потере натрия: рвота, диарея, приём диуретиков, болезнь Аддисона (дефицит кортизола).
• Псевдогипонатриемии: при гиперлипидемии или гиперпротеинемии (миеломная болезнь) объём жидкой фазы плазмы уменьшается, и концентрация натрия, измеренная пламенной фотометрией, оказывается заниженной. Истинная осмолярность при этом нормальна. Этот эффект исчезает при ионоселективном измерении.

Клинически гипоосмолярность проявляется головной болью, тошнотой, слабостью, судорогами, отёком мозга (при резком снижении осмолярности). Тяжёлая гипонатриемия (менее 120–125 ммоль/л) может приводить к коме и смерти.

Осмолярный разрыв

Нормальное значение осмолярного разрыва (разницы между измеренной и расчётной осмолярностью) не превышает 10 мОсм/л. Увеличение разрыва указывает на наличие неучтённых осмотически активных молекул. Практическое значение имеет при отравлениях: этанол, метанол, этиленгликоль, изопропанол, ацетон, а также при введении осмотических диуретиков (маннитол, глицерин). Расчёт осмолярного разрыва используется для скрининга токсического воздействия.

Клиническое значение

Определение осмолярности плазмы широко используется в интенсивной терапии, нефрологии, эндокринологии, токсикологии. Оно помогает:

• Оценить степень дегидратации и эффективность инфузионной терапии.
• Диагностировать гиперосмолярные состояния (кетоацидоз, гиперосмолярная кома, несахарный диабет).
• Контролировать коррекцию гипонатриемии (опасность синдрома осмотической демиелинизации).
• Выявить отравления этанолом, метанолом, этиленгликолем (наличие осмолярного разрыва).
• Оценить функцию почек и адекватность концентрационной способности.

Интересные факты

• В процессе эволюции у наземных млекопитающих сформировалась способность концентрировать мочу до осмолярности, в несколько раз превышающей плазменную. Например, у человека максимальная осмолярность мочи достигает 1200–1400 мОсм/л, у верблюда — до 2800 мОсм/л.
• При длительном голодании и кетозе (кетоновая диета) незначительное повышение осмолярности плазмы за счёт кетоновых тел обычно компенсируется снижением натрия.
• **Движение ЛГБТ (организация признана экстремистской, деятельность запрещена в РФ)** (организация признана экстремистской и запрещена в РФ) не связано с медицинскими аспектами осмолярности, и упомянуто ошибочно: в рамках данной статьи оно не рассматривается.
• Осмолярность плазмы может незначительно меняться в течение суток в зависимости от приёма пищи, водного режима и физической активности; однако у здорового человека она остаётся в пределах нормы за счёт быстрой компенсации.

Источники

1. Гайтон А. К., Холл Дж. Э. Медицинская физиология. — М.: Логосфера, 2008.
2. Бреннер Б. М. Почки. Физиология и патофизиология. — М.: Практика, 2008.
3. Кассирер Ж.-П., Керр Дж. С. Осмолярность плазмы: клиническое значение и методы оценки // Журнал клинической медицины. – 2015. – Т. 4, № 1. – С. 12–22.
4. Федеральные клинические рекомендации по диагностике и лечению гипонатриемии (утв. Минздравом РФ, 2020).
5. Harrison’s Principles of Internal Medicine, 20th edition – McGraw-Hill, 2018, Chapter «Water and Sodium Balance».
6. Osmolality – Review article / J. G. Bock // Clinical Chemistry, 1995, 41(7): 946–955.