Натрий

Натрий обладает 11-м номером в периодической таблице элементов Менделеева. Вне химических связей является пластилинообразным серебристым металлом, подверженным окислению при воздействии воздуха. В чистом виде металл был получен в Англии, учёным Хемфри Дефи в 1807 году, название металла происходит от лат. слова "natrium".

В ткани человеческого тела натрий поступает с продуктами питания в виде хлорида (соединения натрия и хлора), больше известного как обычная поваренная соль в средней дозе 15 грамм в сутки (около 6-7 грамм чистого натрия), в теле человека массой 100 кг содержится примерно 80 грамм натрия.

Натрий довольно легко усваивается как в случае инъекций, так и пероральном приёме начиная с желудка и на всём протяжении ЖКТ. Ионизированная форма натрия без особых проблем способна пройти через эпителий лёгких или кожные покровы. Распространение катионов натрия в тканях можно считать тотальным (так как распространены во всех тканях тела): кожа, мышечная, нервная и костная ткань, внутренние органы. Чуть менее половины всего натрия в теле (порядка 40%) можно обнаружить в костной ткани, большая часть находится во внеклеточном пространстве. Экскреция натрия происходит тремя путями: большая часть (93-95%) с мочой, потовыми выделениями и калом. Пик суточного выведения натрия приходится на первую половину дня (между 9 утра и 12 дня), минимального значение приходится на ночь.

Регулирование обмена натрия происходит под управлением гормонов щитовидной железы (при её избыточной активности наблюдается снижение концентрации натрия в кожных покровах и ускорение его экскреции; при снижении активности щитовидной железы происходит обратное - увеличение содержания в коже, и других тканях вследствие снижения выведения данного элемента из организма). Вторым гормоном напрямую регулирующим концентрацию натрия является альдостерон (гормон коры надпочечников), который активизирует повторное усвоение натрия в почках, что приводит к повышению его концентрации в тканях, вместе с тем подавляя повторное усвоение солей калия в почках (тут необходимо отметить что соли калия и натрия являются антагонистами и просто снижение концентрации калия в тканях может приводить к повышению содержания натрия). Высокая концентрация солей натрия в тканях приводит к увеличению концентрации жидкости в тканях (повышая осмотическое давление), что автоматически повышает АД, так же возможно ненормальное смещение кислотно-щелочного баланса в сторону защелачивания (где Ph выше 7,45).

Тем не менее, нехватка альдостерона, либо его полное отсутствие (при повреждении или удалении коры надпочечников) приводит к неутешительным последствиям - повторное всасывание солей натрия в почках снижается либо прекращается полностью, вследствие чего наблюдается тотальный дефицит натрия во всех тканях, данное обстоятельство приводит к патологиям, вследствие которых наступает смерть (только введение высоких доз натрия либо альдостерона позволяет поддерживать жизнь при повреждении либо удалении коры надпочечников). Таким образом можно сделать вывод, что натрий представляет собой эссенциально значимый элемент. Регулирование выработки альдостерона происходит по принципу обратной связи (при повышении концентрации натрия, выработка альдостерона снижается и наоборот, при снижении его концентрации выработка альдостерона повышается, например при сильном потоотделении выработка альдостерона находится на высоком уровне). Регулирование выработкой гормонов, управляющих обменом натрия происходит ввиду воздействия на специфические нейроны (полные нейроны), чувствительные к воздействию осмотического давления. Следует так же отметить что повышение концентрации натрия вследствие повышения выработки альдостерона приводит к притоку жидкости в ткани, таким образом увеличивая отёки в местах воспаления (что указывает на опосредованное участие натрия в иммунных реакциях, то есть реакциях воспаления).

Рассмотрим базовые функции выполняемые натрием более подробно:

1. Регулирование осмотического давления. Патологические перепады солевого состава жидкостей в тканях тела, может нанести непоправимый ущерб (в первую очередь клеткам крови), общее содержание органических (протеинов, глюкозы, мочевины и др.) и неорганических (солей) веществ находящихся в растворённом виде определяют осмотическое давление. Рассредоточение жидкости внутри и снаружи клетки регулируется силой осмотического давления, в основе которого лежит совокупность малярных масс осмотически стеничных структур, растворённых в биологической жидкости. К подобным структурам относятся: мочевина, глюкоза, протеины, хлористые соединения магния и калия (так же кисла соль натрия и ортофосфорной кислоты). Однако базовую роль в создании осмотического давления всё же играют электролиты (положительно и отрицательно заряженные ионы), которые создают равновесное осмотическое давление в тканях. Данное давление обладает чрезвычайно важным физиологическим значением, ввиду того, что оно определяет нормальное функционирование и обмен всех жидкостей в теле человека (крови, лимфы, обмена межклеточной жидкости и цитоплазмы клетки), например регулирует проницаемость плазмалеммы клетки (что в свою очередь влияет на проникновение необходимых веществ в клетку - аминокислот, солей, гормонов и т.д.)
   
   Основное место в регулировании осмотического давления отводится именно натрию, так как именно 90% его положительно заряженных ионов находятся во внеклеточном пространстве. Дефицит данных ионов не может быть восполнен положительно заряженными ионами других металлов, так как это повлекло бы за собой избыточное содержание катионов данных элементов во внеклеточной жидкости, что привело бы разбалансировке работы всех систем организма.
   
   
2. Поддержание килотно-щелочного баланса. Существует несколько буферных систем, поддерживающих кислотно-щелочной гомеостаз (соотношение кислот и оснований, которые удерживают Ph в диапазоне от 5 до 7,45, разумеется данный показатель может варьироваться в зависимости от вида жидкости, например Ph крови 7,35-7,45, а Ph мочи 5,5-7).
   
   Натрий включён в фосфатную буферную систему поддержания кислотно-щелочного баланса (она состоит из гидрофосфата натрия, который составляет порядка 30% от всех щелочных запасов крови и дигидрофосфата натрия, который обладает свойствами кислоты). Поэтому в случае появления кислот, они вступают в реакцию с щелочным гидрофосфатом натрия, если же появляется избыточно много щёлочи, то она связывается с дигидрофосфатом, таким образом Ph находится в стабильном состоянии. Работа данной системы особенно актуальна для поддержания Ph внеклеточной жидкости и мочи.
   
   
3. Поддержание градиента действия при обмене с катионами калия (натрий-калиевый насос). Движение нервного импульса по телу нерва происходит в процессе нагнетания ионов натрия в цитоплазму и выведения ионов калия во внеклеточное пространство. Например для большого нейрита кальмара при движении нервного импульса на каждый микрон внутрь клетки нагнетается около 20 тысяч катионов натрия и аналогичный объём калия вытесняется во внеклеточное пространство, таким образом длительная передача импульса гипотетически сровнять ионный состав внутри клетки и ионный состав внешней среды, что станет причиной смерти (рано или поздно это происходит со всеми живыми организмами на планете). Однако пока организм жив, мы не можем наблюдать выравнивания ионного состава в силу наличия механизма натрий-калиевого насоса (который обеспечивает вытеснение натрия из клетки и нагнетание калия в цитоплазму). Данный механизм опосредован тратой определенного количества энергии метаболизма клетки (гидролиз одной молекулы аденозинтрифосфата). В состоянии покоя потеря энергии на данные нужды мизерна ввиду того, что в покое проницаемость цитолеммы клетки для ионов натрия очень низка, тем не менее при обеспечении активности тканей движение ионов натрия внутрь клетки активизирует функцию описанного механизма. Важность натрий-кадиевого насоса для живого организма трудно переоценить, так как он обеспечивает: поддержание осмотического давления, поддержание необходимого объёма цитоплазмы клетки, сохранение разности потенциалов по обе стороны каждой клетки тела (пока существует разность потенциалов, организм будет функционировать), проведение импульсов по нервной ткани (что гарантирует сокращение мышечной ткани, работу эндокринных желёз и ЦНС), передача энергетических субстратов и аминокислот через цитолему клетки (а это обозначает наличие энергии и строительных материалов для синтеза белка внутри каждой мышечной клетки). Так же следует вспомнить о том, что достаточное количество калия в клетке необходимо для синтеза протеина и окисления гликогена, что так же делает возможным корректная работа натрий-калиевого насоса.
   
   
4. Обмен CO2. Большая часть углекислого газа, содержащаяся в крови находится в форме бикарбоната натрия или обыкновенно соды. Углекислый газ реагирует с водой, в результате чего появляется угольная кислота, в последствии происходит её распад на положительно заряженный ион водорода и негативно заряженный ион гидрокарбоната (данная реакция активно проходит при содействии карбоангидразы внутри клетки), в свою очередь негативно заряженный ион мгновенно проходит через цитолемму клетки и оказывается во внеклеточной жидкости, наполненной натрием, в результате появляется NaHCO3, который мы все знаем под названием обычной соды.
   
   
5. Наполнение либо выведение жидкости из белковых структур. С точки зрения работы клетки, это означает поддержание осмотического давления через наполнение либо выведение жидкости посредством работы механизма из третьего пункта. Автор посчитал нужным отдельно остановится на данной теме, так как она весьма важна в силовых видах спорта.
   
   Повышение объёма саркоплазмы в клетке позволяет снизить распад белковых структур, случае значительной потери объёма саркоплазмы происходит обратное - усиление распада белковых молекул и снижение синтеза белка в клетке (особенно актуальна данная информация для атлетов, отдыхающих между приёмом АС, что требует особенно бережного подержания водно-электролитного баланса). Повышение объёма протоплазмы в клетке так же может служить фактором: регулирования и активизации различных ферментов (катализаторов биохимических реакций), секреции гормонов, силы клеточного ответа на воздействие некоторых гормонов (глюкагона и инсулина), управления сензитивностью тканей к молекулам-посредникам (при передаче биохимических сигналов). На основе данной информации можно сделать вывод о том, что гидратация клеточных структур может стать одним из факторов регулирования обмена веществ в клетке, что раскрывает немаловажную роль натрия в деле поддержания нормального состояния мускулатуры атлета (следует учесть, что чем больше саркоплазмы находится мышечной клетке, тем выше сила её механического сопротивления на нагрузку, что влияет на силовые характеристики).
   
   При пониженной концентрации натрия в теле можно наблюдать следующие симптомы: потерю массы тела, мышечную слабость, потерю волос, различные кожные высыпания, судороги мышечной ткани, дисфункцию ЖКТ (колики, понос), снижение активности работы центральной нервной системы, расстройства кровообращения. В случае безсолевой диеты, снижается активность выработки гормонов щитовидной железы с одновременным повышением выработки альдостерона, что полностью тормозит выведение солей натрия на девятый день после начала диеты (это следует учитывать при подготовке к соревнованиям). Так же повышенный уровень альдостерона при подготовке к соревнованиям объясняет почему атлеты получают отёки после того как начинают нормально питаться после соревнований.
   
   Базовыми причинами снижения содержания натрия в тканях (помимо предсоревновательной подготовки) могут быть: патологии работы надпочечников, гипофиза и почек; травмы головы (опять же влечёт дисфункцию работы гипофиза); состояния приводящие к нехватке натрия (тяжёлая физическая нагрузка, жаркая среда, просто избыточная потливость, понос или рвота); сильные ожоги (вследствие чего обильно появляется экссудат - жидкость из капилляров, возникающая при воспалительном процессе); гиперконцентрация солей калия и кальция; использование мочегонных препаратов; потребление препаратов лития; использование синтетических производных кортикостероидов; продолжительное нахождение в морской воде (кораблекрушение например).

При повышении концентрации натрия в тканях можно наблюдать: повышение АД, жажду, отёки, невроз, патологии в работе надпочечников, нервное возбуждение, утомляемость, патологии в работе почек (именно экскреция мочи), появление камней в почках.

Основными причинами высокого содержания натрия могут служить: нехватка потребления воды, патологии метаболизма натрия, избыточное потребление натрия с пищей (смертельная доза 8,2 грамма на 1 кг массы тела, то есть 820 грамм для человека массой 100 кг). Избыточное поступление натрия (тут следует уточнить, что под "избыточным" автор имеет в виду сверхвысокие дозы натрия близкие к смертельным) происходит нарушение обмена веществ в эпителии ЖКТ и канальцев почек, что приводит к возникновению воспалительных процессов и возможно некрозу тканей. Постоянно высоки уровень натрия так же приводит к повышению секреции инсулина, что весьма кстати в период межсезонья, но очень помешает в случае жиросжигающего цикла.

В целом, необходимо отметить значимую роль натрия в реализации активности биохимических процессов, передаче нервного сигнала, поддержании гомеостаза жидкости в тканях, кислотно-щелочного баланса и газообмене, что подразумевает проявление ответственного отношения к поддержанию баланса натрия в теле.