Особенности водно-минерального обмена у детей и подростков

Водно-электролитный баланс играет ведущую роль в обеспечении жизненно важных процессов и характеризуется следующими основными показателями:

• ? количеством жидкости в различных средах;
• ? их ионным составом;
• ? осмоляльностью;
• ? кислотно-щелочной реакцией.

Наиболее распространенным и важным соединением в организме человека является вода. В водной среде осуществляются все химические, обменные и транспортные процессы, она служит универсальным растворителем продуктов питания и обмена. Организм ребенка отличается от взрослого гидролабильностью, т.е. способностью быстро терять и быстро накапливать воду, и состоянием некоторой напряженности водного обмена. Существует связь между энергией роста и содержанием воды в тканях. Суточная весовая прибавка у детей грудного возраста составляет 25 г. На долю воды приходится 18 г, белка — 3 г, жира — 3 г, углеводы отлагаются в незначительном количестве в виде гликогена, и лишь 1 г приходится на долю минеральных солей.

К моменту рождения содержание воды в организме составляет 75—80% его массы и зависит от массы тела и степени зрелости. Так, организм ребенка с массой тела 2500 г содержит 77% воды, а с массой 3500 г — 69%. У недоношенных детей количество жидкости больше в связи с незрелостью регуляторных механизмов, повышенной гидро- фильностью тканей и незначительным содержанием жира. У детей, родившихся с массой 1500—2500 г, содержание воды достигает 81—85% массы тела. С возрастом относительное количество ее уменьшается, особенно интенсивно в первые годы жизни. Полагают, что к 3—5 годам общее количество жидкости (в процентах) достигает уровня взрослого человека.

Вода в организме находится в трех секторах: сосудистом (плазма крови), интерстициальном и внутриклеточном. Распределение жидкости в них также зависит от возраста (табл. 7.6).

Таблица 7.6

Возрастные изменения потребления воды в сутки

Источник:Доскин В.А., КеллерX., Мураенко Н.М., Тонкова-Ямпольская Р.В. Морфофункциональные константы детского организма : справочник. М.: Медицина, 1997.

В динамике развития относительный объем внеклеточной жидкости уменьшается главным образом за счет интерстициального пространства. Так, если у новорожденных внеклеточный сектор составляет 41% массы тела, а у детей — 5—7 лет — 21,4%, то к 12—14 годам он достигает 17,4%. Особенно высока степень гидратации у недоношенных детей. Средний объем внеклеточной жидкости у доношенных составляет 376 мл/кг, а у недоношенных — 425 мл/кг. Сосудистая жидкость представляет собой часть внеклеточной, поэтому изменения ее количества, обусловленные возрастом, подчинены аналогичным закономерностям. У доношенных новорожденных объем циркулирующей крови составляет 98,3 ± 8,7 мл/кг массы тела, у недоношенных — 106,0 ± 4,3 мл/кг, у детей грудного возраста — 83,0 ± 10,0 мл/кг, к пяти годам — 80 мл/кг, а у взрослых — 66—77 мл/кг.

Несмотря на то что в раннем возрасте на единицу массы тела приходится больше воды, детский организм существенно хуже взрослого противостоит потерям жидкости. Такое напряжение водного баланса в определенной степени связано с тем, что у детей интенсивность обмена веществ и поверхность тела, приходящиеся на единицу массы, относительно больше, чем у взрослых. Так, у новорожденных на 1 кг массы тела основной обмен составляет 76—230 кДж, а относительная поверхность — 711 см², тогда как у взрослых — 148 кДж и 211 см² соответственно. В результате этого выделение воды через легкие и кожу значительно превышает аналогичные потери у взрослых: 1 г/кг.ч и 0,5 г/кг.ч соответственно.

С возрастом изменяется и количество потребляемой и выделяемой почками жидкости. Абсолютная скорость мочеотделения увеличивается, однако в расчете на 1 кг массы тела наблюдается снижение суточного диуреза с 90—110 мл/кг у новорожденных до 60—70 мл/кг в два-три года и 20—30 мл/кг — у взрослых. На выведение одного и того же количества органических и неорганических веществ новорожденные дети затрачивают в 2—3 раза больше воды, чем взрослые.

Данные обстоятельства диктуют повышенную потребность ребенка в воде. Потребность в воде на 1 кг массы тела с возрастом уменьшается, а абсолютное количество воды, получаемое ребенком в течение суток, увеличивается (табл.7.7).

Таблица 7.7

Возрастные изменения потребления воды в сутки

При прекращении поступления жидкости в организм новорожденный полностью потерял бы весь объем внеклеточной жидкости в течение пяти, а взрослый — десяти суток.

Наряду с поступлением воды в организм с пищей и жидкостью, которая всасывается в ЖКТ значительно быстрее, чем у взрослых, происходит выделение ее почками с мочой (-60%), кишечником (6—10%) и через кожу и легкие, обычно объединяемые общим понятием «неощутимые» потери.

Приблизительно 1/3—1/2 воды, теряемой этим путем, приходится на потерю воды при дыхании и около 1/2—2/3 — на выделение через кожу. На величине потерь воды отражаются обмен энергии, интенсивность водного обмена, индивидуальные особенности терморегуляции, характер получаемой пищи. В раннем возрасте за счет характера питания формируется положительный баланс жидкости, что чрезвычайно важно для роста и развития организма.

У детей по сравнению со взрослыми существенно выше суточный обмен воды. У новорожденных он составляет примерно 1 /2 часть внутриклеточной жидкости (700 мл из 1400 мл), тогда как в зрелом возрасте — 1/7 (200 мл из 1400 мл). Если время пребывания молекулы воды в организме взрослого составляет около 15 дней, то в организме ребенка — 3—5 дней, причем чем младше ребенок, тем выше скорость водного обмена.

Кроме того, у детей фиксированный резерв жидкости весьма мал, вода более подвижна в связи с недоразвитием соединительной ткани и неспособностью гликозаминогликанов связывать воду. У новорожденных и грудных детей не развито чувство жажды, что также обусловливает их склонность к дегидратации (обезвоживанию).

Все сказанное выше, наряду с незрелостью механизмов регуляции баланса жидкости в раннем возрасте, делает понятным, почему у детей водный обмен характеризуется высокой лабильностью и напряженностью, а при патологических состояниях значительно быстрее, чем у взрослых, развиваются его нарушения.

Для нормальной жизнедеятельности организма имеет значение не только количество, но и качественный состав жидкости, омывающей клетки. Через эту среду они получают строительные материалы и питательные вещества, она обеспечивает физико-химические условия (температуру, осмотическое давление, pH, концентрацию органических и неорганических соединений), необходимые для функционирования клеток. В сущности, внеклеточная жидкость представляет собой ту «внутреннюю среду» организма, постоянство которой является одним из главных условий жизни.

О составе внеклеточной жидкости судят по показателям плазмы крови, важнейшими из которых являются концентрация ионов и осмо- ляльность. С наличием минеральных солей связано явление возбудимости — одного из основных свойств живого. Рост и развитие костей, нервных элементов, мышц зависит от содержания минеральных веществ. Они способствуют нормальной деятельности сердца и нервной системы, используются для образования гемоглобина, соляной кислоты, желудочного сока. Минеральные соли создают необходимое для жизнедеятельности клеток определенное осмотическое давление. Обычно употребляемые в пищу вещества животного и растительного происхождения содержат в достаточном количестве все необходимые растущему организму минеральные соли. Только поваренная соль добавляется при рациональном приготовлении пищи. У детей баланс минерального обмена положительный, что связано с ростом организма и в первую очередь костной ткани. В раннем детском возрасте содержание минеральных солей относительно меньше, чем в старшем. У новорожденного количество солей составляет 2,55% массы тела, у взрослого — 5%.

Баланс отдельных минеральных веществ зависит от возраста ребенка, его индивидуальных особенностей и времени года. Основной катион внеклеточной среды — натрий. Однако до сих пор нет единого мнения по поводу его содержания в крови в зависимости от возраста. Одни авторы указывают на постепенное повышение его концентрации в процессе онтогенеза: у детей — от 122—135 ммоль/л (в период новорожденное™) до 143—144 ммоль/л (к семи-восьми годам жизни). Другие исследователи пишут о неизменности этого показателя на протяжении всего периода индивидуального развития, отмечая лишь значительный размах его колебаний и большую вариабельность в раннем возрасте. Так, если у новорожденных концентрация натрия в сыворотке крови колеблется в пределах 126—151 ммоль/л (у недоношенных детей эти значения выше — 143—165 ммоль/л), то у 2—3-летних — 125—143 ммоль/л, а у детей от 4 до 14 лет — 137—147 ммоль/л. Даже у взрослых здоровых людей (19—43 лет) в естественных условиях жизни концентрация натрия и других катионов в среднем по группе имеет значительно больший размах колебаний, чем у каждого индивидуума в отдельности.

Вторым важнейшим катионом плазмы является калий, хотя основная его часть (98%) содержится внутри клеток. По данным большинства авторов, концентрация калия в сыворотке новорожденных (5,1—6,5 ммоль/л) выше, чем у детей дошкольного возраста (4,3— 5,7 ммоль/л) и к 6—14 годам снижается до 3,7—5,1 ммоль/л, т.е. до дефинитивного уровня. У недоношенных детей содержание калия в крови, так же как и натрия, подвержено значительным колебаниям — от 3,4 до 6,5 ммоль/л. По другим сведениям, возрастно-половых отличий всодержании катиона уже не наблюдается с одного года.

Дети получают с пищей этих солей меньше, чем взрослые, и меньше их выделяют. Депо натрия и хлора является кожа, а депо калия — скелетные мышцы и печень. У ребенка депонирование этих ионов почти отсутствует.

В сумме натрий и калий составляют 96% всех катионов внеклеточной жидкости и в значительной степени определяют ее эффективное осмотическое давление, которое имеет небольшой диапазон колебаний (274—303 мосм/л) с тенденцией к повышению в динамике индивидуального развития.

Таким образом, в условиях естественного сбалансированного питания и водопотребления система регуляции водно-электролитного обмена достаточно эффективно обеспечивает поддержание основных гомеостатических констант плазмы крови уже в два-три года. Наиболее точно во всех возрастных группах регулируется осмолярность плазмы и концентрация натрия, тогда как концентрация калия колеблется в большем диапазоне.

Однако важно подчеркнуть, что даже при практически одинаковых средних значениях диапазон индивидуальных колебаний параметров крови в раннем постнатальном онтогенезе значительно больше (до 16% средней величины), чем у взрослых (всего 2%).

Содержание в плазме других электролитов, по данным литературы, не имеет возрастных отличий уже с первых дней жизни и составляет (в ммоль/л):

кальция — 2,1—2,9; магния — 0,66—0,99; хлора — 78—120; фосфора — 1,29—2,26*.

Для растущего организма большое значение имеет кальций, 97% его содержится в костях и только 3% в крови и тканях. Относительная потребность в кальции особенно велика у грудного ребенка: она в 8 раз больше, чем на втором году жизни, и в 13 раз — чем на третьем году. В регуляции обмена кальция большая роль принадлежит около- щитовидной железе, которая способствует переходу кальция из крови в ткани.

Для нормального формирования костей нужен и фосфор. Этот элемент необходим не только для роста костной ткани, но и для нормального функционирования нервной системы, большинства железистых клеток и других органов. С возрастом относительная потребность в фосфоре уменьшается. Для растущего организма ребенка особенно велико значение правильного соотношения между всеми основными минеральными солями. Абсолютное количество вводимых солей имеет меньшее значение. Оптимальное соотношение между концентрацией солей кальция и фосфора для детей дошкольного возраста составляет 1:1; в возрасте 8—10 лет — 1:1,5; у подростков и школьников — 1:2. При таких соотношениях развитие скелета протекает нормально. При отсутствии или недостатке витамина D понижается активность ^[1]

фосфатазы, уменьшается отложение в костях фосфорнокислых солей кальция, развивается рахит.

Железо входит в состав гемоглобина (86%). У детей потребность в железе больше, чем у взрослых. Пока ребенок питается молоком, в котором мало железа, последний черпается из запасов его в печени, поэтому большое значение имеет раннее введение пищи, содержащей железо (соки, овощи), что предотвращает развитие анемий. В норме в плазме крови ребенка содержится 10,6—21,4 мкмоль/л железа.

Для нормального развития ребенка необходимо поступление с пищей микроэлементов — меди, цинка, кобальта, марганца, магния, брома, фтора и т.д., имеющих важное биологическое значение, поскольку они определяют активность ферментов, биохимические процессы в организме, иммунитет, синтез гормонов и других биологически активных веществ. Грудной ребенок получает их с молоком матери, баланс их у ребенка положительный.

Специфика минерального обмена в детском возрасте состоит в том, что поступление солей должно превышать их выделение, поскольку для роста и формирования организма ребенка требуется ретенция минеральных веществ. Полагают, что суточная норма потребления должна составлять для детей грудного возраста 50—150 мг/кг NaCl и 150—220 мг/кг КС1, а для старших детей — 100 мг/кг NaCl и 50 мг/кг КС1.

В таблице 7.8 приведены данные о суточной потребности детей разного возраста некоторых минеральных веществах.

Таблица 7.8

Средняя суточная потребность детей в основных минеральных веществах

Одним из важнейших факторов, ограничивающих потребление минеральных солей, является почечная толерантность, т.е. тот максимум ионов, который способна вывести почка в течение суток, так как другими путями экскретируется ничтожная доля электролитов.

С возрастом проявляется тенденция к повышению относительной экскреции натрия и снижению выведения калия, что обусловлено возрастными особенностями функций почек и эндокринных механизмов.

Потребление солей в нормальных условиях не вызывает сдвига концентрации электролитов во вне- и внутриклеточной средах за пределы их естественных колебаний. Однако возможность противодействовать избытку катионов у детей весьма ограничена, в связи с чем у них легко развивается солевая лихорадка.

Следовательно, одной из существенных черт водно-минерального баланса в течение всего периода развития ребенка и главным образом раннего онтогенеза является его неустойчивость и напряженность, которые наиболее отчетливо проявляются в суб- и экстремальных ситуациях (при патологии, дефиците жидкости, водных и солевых нагрузках). В связи с этим у детей, особенно младшего возраста, даже в естественных условиях отмечается довольно широкий диапазон колебаний гомеостатических констант и узость адаптивных реакций на нагрузки. Указанные факты свидетельствуют об ограниченности в периоде детства функциональных возможностей основного гомеостатического органа — почки и регуляторных механизмов, обеспечивающих стабильность показателей водно-солевого равновесия.

• [1] Вельтищев Ю.Е. Водно-солевой обмен ребенка. М.: Медицина, 1967; Доскин В А., Келлер X., Мураенко НМ., Тонкова-Ямпольская Р.В. Морфофункциональные константы детского организма: справочник. М.: Медицина, 1997.