Калиево-натриевый насос

Баланс калия и натрия в организме человека: чем он обеспечивается и что важно знать о калиево-натриевом насосе?

В организме много разных микроэлементов, но наличие двух из них, калия (К) и натрия (Na), обеспечивает самое важное – нормальную работу клетки, а именно – поставку в нее «кирпичиков» для строительства и вывоза «мусора» после строительства. Причем они работают одновременно, перемещаясь навстречу друг другу и составляя некую систему – постоянно действующую помпу – калиево-натриевый насос. Работа этого насоса происходит благодаря наличию особого белка, который расположен в мембране клетки, пронизывая всю ее толщину. Называется такой белок «натрий-калиевая АТФ-аза».

Зачем нужен такой насос?

Его функция – постоянно накачивать ионы К внутрь клетки, одновременно выкачивать из нее ионы Na в межклеточное пространство.

Важно понимать, что при этом перемещение обоих ионов происходит против градиентов их концентраций. И осуществление таких неестественных функций возможно благодаря двум важнейшим свойствам внутримембранного белка:

1) он умеет «добывать» энергию, расщепляя АТФ (уникальный источник энергии в организме);
2) специализируется именно на связывании Na и K.

Значение калиево-натриевого насоса для жизни каждой клетки и организма в целом определяется тем, что непрерывное откачивание из клетки Na и нагнетание в нее K необходимо для осуществления многих жизненно важных процессов:

• осморегуляции и сохранения клеточного объема;
• поддержания разности потенциалов по обе стороны мембраны;
• поддержания электрической активности в нервных и мышечных клетках;
• активного транспорта через мембраны других веществ (сахаров, аминокислот);
• синтеза белка в клетке, обмена углеводов, осуществления фотосинтеза и других процессов по обеспечению жизни клетки.

Необходимо понимать, что работа насоса настолько важна, что примерно треть всей энергии, которую расходует клетка организма в состоянии покоя, затрачивается именно на поддержание работы калиево-натриевого насоса.

Таким образом, каждая клетка организма «дышит» вместе с взаимонаправленным движением К и Na, и если каким-либо внешним воздействием подавить это дыхание, то ионный состав внутреннего содержимого клетки начнет постепенно меняться – произойдет накопление натрия внутри клетки, и вымывание калия из клетки приведут к равновесию с ионным составом среды, окружающей клетку, после чего клетка погибает.

Именно поэтому важно рассматривать Na и К не как отдельные ионы, а в совокупности и неразрывности. Это два химических элемента-антипода, между которыми идет постоянная «борьба», и каждый из них тянет «одеяло на себя».

ВАЖНО!!!

Na связывает воду, а K пытается вывести ее из клетки. Вот это движение «в клетку и из клетки» позволяет жидкости циркулировать из межклеточного пространства в клетку и обратно. А вместе с ней циркулируют и питательные вещества – внутрь, а из клетки – продукты жизнедеятельности клетки, создавая систему микронасосиков, которые в совокупности образуют единый насос и называются «калиево-натриевым насосом».

Но работать калиево-натриевый насос будет при условии определенного соотношения K и Na в организме.

Важно отметить, что тенденции последнего времени – избыток Na в человеческом организме, и в этом случае под угрозой находится благосостояние всего организма, в особенности сердечно-сосудистая система, работа мозга и работа мышц. Также нарушение баланса приводит к изменениям процессов белкового обмена, обмена жиров, углеводов, минералов и витаминов во всех органах и системах организма.

Так устроен наш организм, что он склонен удерживать Na (посредством ренин-ангиотезин-альдостероновой системы) и расходовать K. Именно поэтому организму проще пережить нехватку Na, чем его избыток. В случае понижения уровня Na в организме надпочечники (а точнее – кора надпочечников) начинают вырабатывать гормон альдостерон, под действием которого почки начинают снова поглощать доступный Na. И все восстанавливается.

К же постоянно выводится из организма с мочой, особенно в условиях стресса, при активных физических нагрузках и умственной работе.

Как это объяснить?

Одна из теорий – у древних людей был неограниченный доступ к растительной пище, содержащей калий, и не было доступа к привычной нам поваренной соли. Именно поэтому избыток К выводится, а Na организм запасает с учетом эволюционной памяти.

В современных же условиях дела обстоят с точностью наоборот – поваренная соль (NaCl) используется в неограниченном количестве – ее мы добавляем в любое блюдо, употребляем в виде различных добавок, а количество сырых овощей и фруктов, содержащих K, в рационе современного человека значительно уменьшилось. Постоянные стрессовые ситуации только усугубляют проблему, поскольку способствуют выведению K и накоплению Na. Обладая мочегонным эффектом, K способствует выведению солевых излишков, которые не идут организму на пользу, Na же помогает накоплению продуктов метаболизма и задержке воды.

ВАЖНО!!!

Одно из проявлений гипернатриемии в организме – повышение уровня артериального давления (АД) – относится к последствиям нарушения баланса K и Na в сторону последнего.

Также нужно принимать к сведению, что постоянно существующий избыток Na при недостатке K в организме коррелирует с повышением риска многих заболеваний, поскольку нарушается нормальная и сбалансированная работа любой клетки организма.

Калий: для чего нужен и как определить его дефицит?

К способствует нормальной работе органов и систем организма, поскольку помогает выведению из клеток продуктов их жизнедеятельности. При нехватке K страдает весь организм, но в первую очередь – нервная и мышечная системы. Человеку становится трудно передвигаться, начинаются перебои в работе сердечной мышцы.

Норма содержания К в крови здорового человека – 3,5–5,5 ммоль/л.

Уровень ниже 3,5 ммоль/л – это гипокалиемия. При этом состоянии наблюдаются следующие симптомы:

• повышенная утомляемость;
• сильные судороги в ногах;
• мышечная слабость;
• затруднения дыхания;
• нарушения сердечного ритма;
• запоры;
• тошнота;
• отечность лица и нижних конечностей;
• редкое мочеиспускание.

Как восстановить баланс K и Na в организме?

Лучшим способом поднять уровень калия и восстановить работу калиево-натриевого насоса в организме является употребление свежих продуктов растительного происхождения и натуральных добавок.

ВАЖНО!!!

Чем интенсивнее нагрузки физического и умственного характера, тем больше человек должен употреблять K и меньше Na.

Основным способом поддерживать здоровое соотношение указанных элементов является питание. Источники K для организма приведены в таблице.

Суточная норма потребления K

Суточной нормой K для здорового взрослого человека считается около 2–3 граммов, а малышам нужно (в зависимости от возраста и массы тела) 16–30 мг этого вещества на каждый килограмм веса.
Естественно, что при активных умственных и физических нагрузках, беременности, а также несбалансированном рационе питания необходимость в калии существенно повышается. При этом стоит отметить, что хоть и небольшой, но все-таки недостаток K человек испытывает весной и, как правило, дефицит редко наблюдается осенью.

Суточная норма K, оптимальная для каждого конкретного человека, также зависит и от содержания в организме Na. Это связано с тем, что нормальный обмен веществ представляется возможным только в том случае, если между К и Na поддерживается соотношение 3 к 1.

Суточная норма Na

Для того чтобы человеческий организм нормально рос и развивался, нужно употреблять минимальную суточную норму Na каждый день. Получить суточную норму натрия 1–2 грамма можно благодаря поваренной или морской соли. Важно учитывать, что такие продукты, а также соевый соус, рассолы, квашеная капуста, мясной бульон и консервированное мясо тоже содержат наибольшее количество Na. Поэтому не нужно спешить подсаливать пищу.

Норма в крови взрослого человека – 123–140 ммоль/л.

Гипонатриемия (снижение уровня натрия менее 123 ммоль/л) случается довольно редко. Кроме того, важно помнить, что в организме человека, а именно в почках, заложен механизм сохранения натрия, поэтому дефицит может проявляться исключительно в жаркую погоду, когда натрий будет выводиться вместе с потом, при потреблении одновременно слишком большого количества жидкости, рвоте и диарее или полном исключении попадания натрия в организм.

ВЫВОДЫ

1. Наш организм устроен таким образом, что К и Na работают во взаимодействии и образуют калиево-натриевый насос.

2. Эволюционно человек настроен на потерю K и сохранение Na.

3. Поэтому важно, чтобы в организм постоянно поступало в 2–3 раза больше K, чем Na.