נתרן: הגדרה, סינתזה, קליטה, הובלה והפצה

נתרן הוא קטיון חד ערכי (יון טעון חיובי) עם הסמל הכימי Na +, שהוא היסוד השישי בשכיחותו בקרום כדור הארץ. הוא נמצא בקבוצה הראשית הראשונה בטבלה המחזורית ולכן שייך לקבוצת המתכות האלקליות. אלמנטרי נתרן הושג לראשונה מ נתרן הידרוקסידי (NaOH) על ידי אלקטרוליזה של מלח התמזג בשנת 1808 על ידי הכימאי האנגלי סר המפרי דייווי. בסביבות 1930 הכיר סנט ג'ון בחיוניותו (חיוניותו) של נתרן לצמיחה רגילה, בעוד קלארק תיאר את חשיבות המינרל בשמירה על הלחץ האוסמוטי (לחץ המניע את זרימת החלקיקים המומסים דרך קרום חדיר למחצה כחלק מאוסמוזה) של נוזלי גוף. בשנת 1966, התגלה שם נתרן-אשלגן אדנוזין טריפוספטאז (Na + / K + -ATPase; אנזים המזרז את הובלת יוני Na + אל מחוץ לתא ויוני אשלגן (K +) לתא תחת מחשוף ATP) בקרומי התאים על ידי וודברי. שש שנים מאוחר יותר, קולמן ואח 'הניחו נתרן מוגבר בסרום ריכוז כגורם ל יתר לחץ דם (לחץ דם גבוה). נתרן קיים בטבע בעיקר בצורה קשורה. בן זוגו החשוב ביותר הוא כלוריד (Cl-) - נתרן כלורי (NaCl) או מלח שולחן - איתו הוא משפיע מַיִם לאזן ו כֶּרֶך של נוזל חוץ-תאי (מחוץ לתא) (ECM; גוף חוץ-תאי מסה). כל שינוי ברמות הנתרן בגוף גורם לשינוי מקביל בחוץ-תאי כֶּרֶך. לפיכך, עודף נתרן קשור לעלייה הנגרמת באופן אוסמוטי בתאיים כֶּרֶך (hypervolemia) -3 גרם נתרן (7.6 גרם NaCl) יכולים לקשור 1 ליטר מַיִםשעלול להיות מלווה בבצקת (החזקת מים ברקמות) ועלייה במשקל הגוף. לעומת זאת, מחסור בנתרן מוביל להפחתה בנפח חוץ-תאי (היפווולמיה) כתוצאה מעלייה מַיִם אובדן, שעלול לגרום ל exsiccosis (התייבשות עקב ירידה במי הגוף) וירידה במשקל הגוף. האלקטרוליט הטעון באופן חיובי אשלגן (K +) הוא האנטגוניסט החשוב ביותר של נתרן, כולל בוויסות של דם לַחַץ. בעוד הנתרן מפעיל יתר לחץ דם (דם אפקט מגביר לחץ, אשלגן גורם לירידה ב לחץ דם. בהתאם, יחס הנתרן / אשלגן ב דיאטה נחשב לחשוב מרכזי. מחקרים יפניים הראו כי אצל אנשים שאוכלים א דיאטה עשיר מאוד במלח (מלח שולחן), גם יחס הנתרן-אשלגן עולה דם לַחַץ. המקור החשוב ביותר לנתרן לבני אדם הוא מלח שולחן - 1 גרם NaCl מכיל 0.4 גרם נתרן, או 1 גרם נתרן נמצא ב- 2.54 גרם NaCl. כ- 95% מצריכת הנתרן מקורם בנתרן כלוריד. מלח רגיל משמש גם כתיבול וגם כ מְשַׁמֵר. מסיבה זו, מזון מעובד ומוכן באופן תעשייתי, כגון מוצרי בשר ונקניקיות, דגים משומרים, גבינה קשה, לחם ומוצרי מאפה, שימורי ירקות ורטבים מוכנים, הם בעלי תכולת נתרן גבוהה (> 400 מ"ג / 100 גרם), עם מוצרי נקניקים ארוכי טווח, בשר חזיר מעושן, סוגים מסוימים של גבינה ומזונות המשמרים בתמלחת, כגון הרינג ו מלפפונים, עתירי נתרן במיוחד (> 1,000 מ"ג / 100 גרם). לעומת זאת, מזון צמחי לא מעובד או טבעי, כגון דגנים, תפוחי אדמה, אגוזים, פירות וירקות, למעט כמה שורשים וירקות עליים, דלים בנתרן (<20 מ"ג / 100 גרם), אם כי יש לצפות להבדלים אזוריים ניכרים - קרבה לים, הפריה [1-5, 10, 12, 14, 18, 19, 22, 26, 27]. על פי חברות מקצועיות רבות ו- WHO (העולם בְּרִיאוּת ארגון), צריכת המלח היומית צריכה להיות מוגבלת ל- ≤ 6 גרם - המלצה: 3.8 ל- ≤ 6 גרם NaCl ליום (1.5 עד ≤ 2.4 גרם נתרן ליום). ה- LOAEL (רמת ההשפעה השלילית הנמוכה ביותר שנצפתה) עבור נתרן תזונתי הוא 2.3 גרם נתרן ליום (5.8 גרם NaCl ליום) על פי ה- FNB (מועצת המזון והתזונה). עלייה ב לחץ דם נצפתה כהשפעה שלילית. בשל הצריכה הגבוהה של מזונות המיוצרים בתעשייה, כמו בשרים וגבינות נרפא, צריכה יומית של נתרן כלוריד במדינות מתועשות מערביות עולה באופן משמעותי על הכמות היומית המומלצת, במיוחד אצל גברים וממוצעים בין 12-15 גרם NaCl ליום (4.7-5.9 גרם נתרן ליום) עם יחס נתרן-אשלגן תזונתי של 3: 1. A נמוך בהחלט נתרן דיאטה מאופיין בצריכה יומית של לא יותר מ 0.4 גרם נתרן (1 גרם NaCl).

קליטה

נתרן יכול להיספג (להילקח) במעי הדק והגס על ידי מנגנון פעיל וסביל כאחד. ספיגה פעילה של המינרל לתאי הרירית (תאי הרירית) של המעי מתרחשת באמצעות הובלה טרנסממברנית שונה חלבונים (נשאים) יחד עם חומרים מזינים, כגון גלוקוז, גלקטוז, ו חומצות אמינו, או יונים, כגון הידרוגנציה (H +) ויונים כלוריד (Cl-). דוגמה למערכת הובלה המורכבת מזין היא הנתרן /גלוקוז טרנספורטר -1 (SGLT-1), המעביר גלוקוז ו גלקטוז, בהתאמה, ויוני Na + לתא באמצעות סימפורט (הובלה מתוקנת) בחלק העליון מעי דק. הנשאים המצוידים ביונים כוללים את נוגד הנשימה Na + / H +, המעביר Na + בתמורה ליוני H + במעי הדק והגדול, וה- Na + / Cl- הסמל, המעביר Na + יחד עם Cl- יונים לאנטרוציטים ולקולונוציטים (תאים. של המעי הדק והגדול אפיתל, בהתאמה) במעי הדק והגס. הכוח המניע של מערכות נשאיות אלה הוא שיפוע נתרן אלקטרוכימי, פנימי, המופעל על ידי Na + / K + -ATPase, הנמצא בבזולטרלי (מול הדם. כלי) קרום תא ומופעל על ידי צריכת ATP (אדנוזין טריפוספט, נוקלאוטיד המספק אנרגיה אוניברסלית) מזרז את הובלתם של יוני Na + מתא המעי לזרם הדם ויוני K + לתא המעי. נתרן נספג במהירות וכמעט לחלוטין (≥ 95%) בשל המסיסות הטובה שלו. המדרג של קליטה אינו תלוי במידה רבה בסכום המסופק בעל פה.

התפלגות בגוף

סך הנתרן בגוף בבני אדם בריאים הוא כ 100 גרם או 60 mmol (1.38 גרם) לק"ג משקל גוף. מתוכם, כ- 70%, המקבילים לכ- 40 ממול / ק"ג משקל גוף, ניתנים להחלפה מהירה, בעוד כ- 30% מאוחסנים בצורה קשורה כשמורה בעצם. 95-97% מהגוף נתרן ממוקם במרחב החוץ תאי (מחוץ לתא) - סרום נתרן ריכוז 135-145 ממול / ליטר. 3-5% הנותרים קיימים תוך תאיים (בתוך התא) - 10 ממול / ליטר. נתרן הוא הקטיון המשמעותי ביותר של הנוזל החוץ-תאי הן מבחינה כמותית והן מבחינה איכותית [1, 3-5, 6, 9, 11-13, 18, 22].

הַפרָשָׁה

כמויות עודפות של נתרן בגוף מסולקות בעיקר על ידי הכליות - 100-150 ממול / 24 שעות - ורק מעט על ידי צואה - 5 ממול / 24 שעות. ממוצע של 25 ממול נתרן / ליטר מאבד עם זיעה. הזעה כבדה יכול להיות מלווה באובדן נתרן של יותר מ 0.5 גרם / ליטר, אם כי כמות הנתרן עולה עם הגדלת נפח הזיעה, אך יכולה גם לרדת עם התאקלמות (הסתגלות). בנוסף, נתרן מופרש במידה מועטה באמצעות נוזל דמעה, רירית האף, ו רוק. ב כליה, נתרן מסונן גלומרולרי לחלוטין ו 99% נספג מחדש בצינוריות הדיסטליות (צינוריות הכליה). כמות הנתרן המופרשת בשתן תלויה בכמות המסופקת באופן אלמנטרי (עם מזון). בהקשר זה, הפרשת כליות (הפרשה דרך הכליות) נתונה לקצב של 24 שעות. בצריכת נתרן יומית של 120 ממול (~ 2.8 גרם), כ 0.5% מהנתרן המסונן גלומרולרי מופרש בשתן אם תפקוד הכליה שלם. הכפלת צריכת נתרן במערכת העיכול (דרך המזון) מביאה גם להכפלת כמות הנתרן המופרשת דרך השתן. הסתגלות הכליה (כליההפרשת נתרן לצריכת נתרן תזונתי אורכת כ 3-5 ימים. במהלך תקופה זו, המינרל נשמר זמנית (נשמר). הגורמים הבאים מגבירים את הפרשת הנתרן בכליות ועלולים להיות קשורים למחסור בנתרן:

• הפרעות אנדוקריניות, כגון מחלת אדיסון (אי ספיקת יותרת המוח הראשונית) → ספיגה חוזרת של נתרן כלייתי נפגעת ממחסור בהורמון הסטרואידים אלדוסטרון.
• מחלות כליות הקשורות לספיגה חוזרת של נתרן.
• פוליאוריה (תפוקת שתן מוגברת באופן חריג, למשל ב סוכרת mellitus).
• צריכת לקוי של תרופות משתנות (מייבש תרופות).

בשל יעיל זרימה אנטרוהפטית (כבד-מעי תפוצה), נתרן המופרש (מופרש) דרך ה- מָרָה נספג במידה רבה במעי. כאשר ספיגה חוזרת מופרעת, למשל, בתוך שלשול (שלשול), עלולים להתרחש הפסדי נתרן משמעותיים דרך הצואה, מה שמגדיל את הסיכון למחסור בנתרן.

ויסות הומאוסטזיס נתרן

ואילו נתרן תוך תאי ריכוז נשלט על ידי Na + / K + -ATPase, ויסות ריכוז הנתרן החוץ-תאי מתרחש דרך ה- רנין-אנגיוטנסין-אלדוסטרון מערכת (RAAS) ופפטיד natriuretic פרוזדורים (ANP). מחסור בנתרן מביא להפחתה בנפח חוץ-תאי (hypovolemia) באופן אוסמוטי - ירידה ב לחץ דםאשר נשלטים על ידי קולטני לחץ (לחץ) של מערכת הלחץ הגבוה וקולטני נפח של מערכת הלחץ הנמוך, מובילים לשחרור פרוטאז ספציפי הנקרא רנין (אנזים השולח קשרי פפטיד על ידי הצטברות מים) מהמנגנון הצמוד-גלומולרי של כליה. רנין מפלח את הדקפפטיד (פפטיד המורכב מ -10 חומצות אמינו) ופרוהורמון (מבשר הורמונים) אנגיוטנסין I מהחלבון אנגיוטנסינוגן ב כבד, אשר לאחר מכן מומר לאנגיוטנסין I על ידי אנזים ממיר אנגיוטנסין שני. אנזימים להמרת אנגיוטנסין (ACE), וכתוצאה מכך האוקטפפטיד (פפטיד המורכב מ -8 חומצות אמינו) והורמון אנגיוטנסין II. לאנגיוטנסין II יש מנגנוני פעולה שונים:

• התכווצות כלי דם כללית (התכווצות כלי הדם) למעט כלילית כלי → עלייה בנפח חוץ תאי והגברת לחץ הדם.
• ירידה בקצב הסינון הגלומרולרי (GFR) באמצעות התכווצות כלי דם → ירידה בהפרשת נתרן הכליה ובמים.
• שחרור המינרל קורטיקואיד אלדוסטרון בקליפת יותרת הכליה → אלדוסטרון גורם לשילוב תעלות נתרן מוגברת (ENaC, אנגלית: אפיתל נתרן (Na) ערוץ) ותעלות אשלגן (ROMK, אנגלית: תעלת אשלגן חיצוני כלייתי (K)) ותובילי נתרן-אשלגן (Na + / K + -ATPase) לתוך קרומי התאים האפיקליים (מול לומן) והבסולטרליים (הפונים לכלי הדם) של הצינורות הדיסטליות (צינוריות הכליות) ואיסוף צינורות הכליה, בהתאמה, אשר קשורה לספיגה חוזרת של נתרן ולשימור אוסמוטי (החזקה ) של מים וכן הפרשת אשלגן מוגברת
• הפרשת הורמון אנטי-דיורטי (ADH) מהנוירוהיפופיזה (האונה האחורית של בלוטת יותרת המוח) → ADH ממריץ את ספיגת המים מחדש בצינוריות הדיסטליות ובצינורות האיסוף של הכליה ומפחיתה הפרשת מים
• עלייה בתחושת הצמא ובתאבון המלח → צריכת הנוזלים והמלח גדלה

כל ההשפעות הללו המושרות הורמונלית במלואן בנוכחות מחסור בנתרן עוֹפֶרֶת לעלייה בתכולת הנתרן והמים בגוף עם עלייה בנפח חוץ-תאי ועליה בלחץ הדם. מנגנוני משוב שליליים מונעים הפעלה מוגזמת של ה- RAAS על ידי עיכוב שחרור הרנין באמצעות לחץ דם גבוה יותר, אלדוסטרון ואנגיוטנסין II. במקרה של צריכת מלחים מוגברת ועלייה כתוצאה מכך המושרה באופן אוסמוטי בנפח הדם (היפרוולמיה) - עלייה בלחץ הדם - סינתזה והפרשה של פפטיד natriuretic פרוזדורים (ANP) מהפרוזדורים של לֵב, במיוחד מה חדר ימני, מתרחש, נשלט על ידי קולטני לחץ של הפרוזדורים. ANP מגיע לכליה, שם הוא מעכב את הפרשת הרנין מהמנגנון הצמוד-גלומרולרי ובכך את הפעלת ה- RAAS. התוצאה גורמת להפרשת נתרן כלייתי ומים מוגברת, מנרמל נפח חוץ-תאי ובכך לחץ דם. בנוכחות מחלה אנדוקרינית, הומאוסטזיס נתרן עלול להיות מופרע. לדוגמה, מחלת קושינג (גירוי מוגבר של קליפת יותרת הכליה כתוצאה מ- ACTH (הורמון אדרנו-קורטיקוטרופי) המייצר גידול ב בלוטת יותרת המוח, מה שמוביל לשחרור מוגבר של אלדוסטרון) או מחלת אדיסון (אי ספיקת אדרנו-קורטיקלית ראשונית המובילה למחסור באלדוסטרון) קשורה בשימור נתרן מוגבר או מופחת ובסופו של דבר עם עודף (→ לחץ דם מוגבר וכו ') או מחסור בנתרן. ) או מחסור בנתרן (→ לחץ דם נמוך יותר, "רעב מלח" וכו '). ריכוז נתרן בסרום אינו מדד מתאים לקביעת מצב הנתרן בגוף האדם. זה רק משקף את מלאי המים החופשיים. היפונאטרמיה (רמת נתרן בסרום נמוכה) אינה מעידה בהכרח על מחסור בנתרן, אלא רק על אוסמו-ויסות מופרע (ויסות הלחץ האוסמוטי של נוזלי גוף) או נפח חוץ-תאי מוגבר (hypervolemia). הפרשת נתרן בשתן 24 שעות נחשבת לסמן הטוב ביותר לצריכת נתרן או מלאי בגוף האדם.