Кратко и по делу.
1) Как градиенты Na+ и K+ влияют на покой и проведение
- Величина потенциала покоя определяется в основном К+-градиентом через мембрану (K+-проницаемость в покое высокая). Для иона x равновесный потенциал даётся уравнением Нернста:
$$E_x=\frac{RT}{zF}\ln \frac{[x{]}_{out}}{[x{]}_{in}}$$ (при 37°C обычно удобно: $E_x\approx \frac{61.5}{z}{\log }_{10}\frac{[x{]}_{out}}{[x{]}_{in}}$).
- Конкретно для K+: уменьшение градиента (увеличение $[K^{+}{]}_{out}$) делает $E_K$ менее отрицательным → деполяризация мембраны. Пример: удвоение $[K^{+}{]}_{out}$ даёт приблизительно $\Delta E_K\approx 61.5{\log }_{10}2\approx +18.5$ mV деполяризации.
- Na+ определяет пик акционного потенциала и скорость его нарастания: $E_{Na}$ зависит от Na+-градиента. При уменьшении $[N{a}^{+}{]}_{out}$ $E_{Na}$ становится менее положительным → меньший амплитудный резерв для входящего тока Na+ → снижение амплитуды ПД и скорости его проведения.
- Полный мембранный потенциал описывает формула Голдмана:
$$V_m=\frac{RT}{F}\ln \frac{P_K[K^{+}{]}_{out}+P_{Na}[N{a}^{+}{]}_{out}+P_{Cl}[C{l}^{-}{]}_{in}}{P_K[K^{+}{]}_{in}+P_{Na}[N{a}^{+}{]}_{in}+P_{Cl}[C{l}^{-}{]}_{out}}$$ где $P$ — проницаемости.
- Последствия для возбудимости и проводимости: повышение $[K^{+}{]}_{out}$ сначала повышает возбудимость (уменьшение порога относительно RMP), но при дальнейшей деполяризации нарастает инактивация Na+-каналов → снижение проводимости и мышечная слабость; снижение $[N{a}^{+}{]}_{out}$ уменьшает амплитуду ПД и «фактор безопасности» проведения → замедление и потенциальная блокада проведения.
2) Клинические симптомы при гипонатриемии ($[N{a}^{+}]<135$ mM; тяжелая обычно <120 mM)
- Основной механизм симптомов — гипоосмолярность клеток и церебральный отёк (при гипотонической гипонатриемии).
- Симптомы: тошнота, головная боль, спутанность сознания, слабость, судороги, кома; при быстром развитии — выраженная неврологическая симптоматика и риск отека мозга.
- Кардиальных специфических проявлений обычно нет, но снижение Na+ может уменьшать генерацию и проведение ПД в крупных нервах/миокарде и вызывать слабость и аритмии в сочетании с другими электролитными нарушениями.
3) Клинические симптомы при гиперкалиемии ($[K^{+}]>5.0$ mM; выраженная при >6.0–7.0 mM)
- Механизм: повышение $[K^{+}{]}_{out}$ → деполяризация RMP → частичная инактивация быстрых Na+-каналов → сниженная возбудимость клеток (мышечная слабость, парезы), угроза паралича дыхательных мышц.
- Сердце: наиболее критично — аритмии. На ЭКГ поэтапно: «острые» пики T (ранний признак), затем удлинение PR, снижение амплитуды P, уширение QRS, затем слияние в синус‑волновую картину и фибрилляция/асистолия.
- Возможна мышечная боль, парестезии, судороги (в зависимости от степени и скорости изменения).
4) Компенсаторные механизмы
- При гипонатриемии/гипоосмолярности:
- Системно: подавление секреции вазопрессина (ADH) → диурез воды (если гипонатриемия не обусловлена гиповолемией).
- При гиповолемии активируется РААС и альдостерон → удержание Na+ (может маскировать).
- На клеточном уровне (особенно в мозге) — регуляция объёма: быстрое вытеснение K+ и Cl-, затем органические осмолиты (taurine, myo‑inositol, глицин и др.) из клеток → уменьшение отёка (в течение часов–суток).
- При гиперкалиемии:
- Быстрая буферизация: перемещение K+ в клетки под действием инсулина (стимулирует Na+/K+-АТФазу), β2‑адренергических стимуляторов и при алькалозе; холод и ацидоз имеют обратный эффект.
- Почечная экскреция: повышение секреции альдостерона усиливает выделение K+ в дистальных нефронах; увеличение почечного потока и натрогедупозита повышает выведение K+.
- Хронически: увеличение экспрессии Na+/K+-АТФазы и каналов для адаптации и повышенной экскреции через кишечник и почки.
Краткое резюме: K+-градиент главным образом задаёт RMP; повышение $[K^{+}{]}_{out}$ деполяризует мембрану и при выраженном нарушении снижает возбудимость и вызывает мышечную и сердечную дисфункцию. Na+-градиент определяет пик АП и проводимость; снижение $[N{a}^{+}{]}_{out}$ уменьшает амплитуду ПД и может замедлять проведение, а при гипотонической гипонатриемии доминируют симптомы за счёт клеточного отёка (в частности мозга). Компенсация включает гормональную регуляцию (ADH, РААС/альдостерон), клеточную регуляцию объёма и механизмы перераспределения K+ (инсулин, катехоламины) и почечное выведение.