Natrij: opredelitev, sinteza, absorpcija, transport in distribucija

Natrijev je monovalentni kation (pozitivno nabit ion) s kemičnim simbolom Na +, ki je šesti najbolj razširjeni element v zemeljski skorji. Je v 1. glavni skupini periodnega sistema in tako spada v skupino alkalijskih kovin. Elementarno natrijev je bil prvič pridobljen pri natrijev hidroksid (NaOH) z elektrolizo s topljeno soljo leta 1808 angleškega kemika Sir Humphry Davyja. Okoli leta 1930 je sveti Janez priznal bistvenost (vitalnost) natrijev za normalno rast, medtem ko je Clark opisal pomen minerala pri vzdrževanju osmotskega tlaka (tlak, ki poganja tok raztopljenih delcev skozi polprepustno membrano kot del osmoze) telesnih tekočinah. Leta 1966 je bilo odkritje natrijevegakalij adenozin trifosfataza (Na + / K + -ATPaza; encim, ki katalizira transport ionov Na + iz celice in kalijevih (K +) ionov v celico pod cepitvijo ATP) v celičnih membranah Woodburyja. Šest let kasneje so Coleman et al. Postulirali kot povišan serumski natrij koncentracija kot vzrok za hipertenzija (visok krvni tlak). Natrij v naravi obstaja predvsem v vezani obliki. Njegov najpomembnejši spremljevalec je klorid (Cl-) - natrijev klorid (NaCl) ali kuhinjska sol - s katero vpliva voda ravnovesje in Obseg zunajcelične (zunaj celice) tekočine (ECM; zunajcelično telo masa). Vsaka sprememba ravni natrija v telesu povzroči ustrezno spremembo zunajceličnih Obseg. Tako je presežek natrija povezan z osmotsko povzročenim povečanjem zunajceličnih Obseg (hipervolemija) -3 g natrija (7.6 g NaCl) lahko veže 1 liter voda-koje lahko spremlja edem (zadrževanje vode v tkivih) in povečanje telesne teže. Pomanjkanje natrija pa vodi do zmanjšanja zunajceličnega volumna (hipovolemija) zaradi povečane voda izguba, ki lahko povzroči ekssikozo (dehidracija zaradi zmanjšanja telesne vode) in zmanjšanja telesne teže. Pozitivno nabit elektrolit kalij (K +) je najpomembnejši antagonist natrija, tudi pri uravnavanju kri pritisk. Medtem ko natrij deluje hipertenzivno (kri učinek povečanja tlaka), kalij povzroča zmanjšanje krvni tlak. Skladno s tem je razmerje natrija in kalija v prehrana je zelo pomembna. Japonske študije so pokazale, da pri ljudeh, ki jedo a prehrana zelo bogata s soljo (kuhinjska sol), se poveča tudi razmerje natrij-kalij kri pritisk. Najpomembnejši vir natrija za človeka je kuhinjska sol - 1 g NaCl vsebuje 0.4 g natrija ali 1 g natrija najdemo v 2.54 g NaCl. Približno 95% vnosa natrija izvira iz natrija klorid. Običajna sol se uporablja kot začimba in kot a konzervans. Iz tega razloga industrijsko predelana in pripravljena hrana, kot so mesni in klobasni izdelki, ribje konzerve, trdi sir, kruh in pekovski izdelki, konzervirana zelenjava in gotove omake z visoko vsebnostjo natrija (> 400 mg / 100 g), z dolgotrajnimi klobasami, prekajeno šunko, nekaterimi vrstami sira in hrano, konzervirano v slanici, kot so sled in kumare, zlasti z visoko vsebnostjo natrija (> 1,000 mg / 100 g). Nasprotno pa nepredelana ali naravna rastlinska hrana, kot so žita, krompir, oreški, sadje in zelenjava, z izjemo nekaterih koreninskih in listnatih zelenjav, vsebujejo malo natrija (<20 mg / 100 g), čeprav je treba pričakovati precejšnje regionalne razlike - bližina morja, gnojenje [1-5, 10, 12, 14, 18, 19, 22, 26, 27]. Po navedbah številnih strokovnih društev in WHO (World Zdravje Organizacija), dnevni vnos soli je treba omejiti na ≤ 6 g - priporočilo: 3.8 do ≤ 6 g NaCl / dan (1.5 do ≤ 2.4 g natrija / dan). LOAEL (najnižja opažena stopnja škodljivega učinka) za prehranski natrij je 2.3 g natrija / dan (5.8 g NaCl / dan) v skladu s FNB (Odbor za prehrano in prehrano). Povečanje krvni tlak je bil opažen kot škodljiv učinek. Zaradi velike porabe industrijsko pridelane hrane, kot so suhomesnati izdelki in siri, je dnevni vnos natrija klorid v zahodnih industrializiranih državah znatno presega priporočeno dnevno količino - zlasti pri moških - in v povprečju med 12-15 g NaCl / dan (4.7-5.9 g natrija / dan) s prehranskim razmerjem natrija in kalija 3: 1. Strogo nizka natrij prehrana je značilen dnevni vnos največ 0.4 g natrija (1 g NaCl).

Absorpcija

Natrij se lahko absorbira (absorbira) v tankem in debelem črevesu tako z aktivnim kot s pasivnim mehanizmom. Aktivni vnos minerala v sluznične celice (mukozne celice) črevesja poteka z različnimi transmembranskimi transporti beljakovin (nosilci) skupaj z makrohranili, kot so glukoze, galaktozain aminokislineali ioni, kot so vodik (H +) in kloridni (Cl-) ioni. Primer transportnega sistema, povezanega s hranili, je natrij /glukoze cotransporter-1 (SGLT-1), ki prevaža glukozo in galaktozaoziroma Na + ioni v celico s pomočjo simporta (rektificiran transport) v zgornjem delu celice Tanko črevo. Med ionsko sklopljene nosilce spadata Na + / H + antiporter, ki prenaša Na + v izmenjavi z ioni H + v tankem in debelem črevesu, in Na + / Cl-simporter, ki Na + skupaj s Cl-ioni prenaša v enterocite in kolonocite (celice tankega in debelega črevesa epitelija) v tankem in debelem črevesu. Gonilna sila teh nosilnih sistemov je elektrokemijski natrijev gradient navznoter v celico, ki ga aktivira Na + / K + -ATPaza, ki se nahaja v bazolaterali (obrnjena proti krvi plovila) celična membrana in se aktivira s porabo ATP (adenozin trifosfat, univerzalni nukleotid, ki zagotavlja energijo) katalizira transport ionov Na + iz črevesne celice v krvni obtok in ionov K + v črevesno celico. Natrij se zaradi dobre topnosti hitro in skoraj v celoti absorbira (≥ 95%). Stopnja absorpcija je večinoma neodvisen od oralno dobavljene količine.

Porazdelitev v telesu

Skupni natrij v telesu pri zdravih ljudeh je približno 100 g ali 60 mmol (1.38 g) / kg telesne teže. Od tega je približno 70%, kar ustreza približno 40 mmol / kg telesne teže, hitro zamenljivo, medtem ko je približno 30% shranjenih v vezani obliki kot rezerva v kosti. 95-97% telesa natrija se nahaja v zunajceličnem prostoru (zunaj celice) - natrijev serum koncentracija 135-145 mmol / l. Preostalih 3-5% je prisotnih znotraj celic (znotraj celice) - 10 mmol / l. Natrij je najpomembnejši kation zunajcelične tekočine tako količinsko kot kvalitativno [1, 3-5, 6, 9, 11-13, 18, 22].

Izločanje

Presežne količine natrija v telesu se v veliki meri izločijo skozi ledvice - 100-150 mmol / 24 ur - in le nekoliko z blatom - 5 mmol / 24 ur. Z znojem se v povprečju izgubi 25 mmol natrija / l. Močno potenje lahko spremlja izguba natrija več kot 0.5 g / l, čeprav se količina natrija poveča s povečanjem volumna znoja, lahko pa se zmanjša tudi z aklimatizacijo (prilagoditvijo). Poleg tega se natrij v majhni meri izloči preko solzna tekočina, nosna sluznicain slina. v ledvicenatrij se popolnoma glomerularno filtrira in 99% reabsorbira v distalnih tubulih (ledvičnih tubulih). Količina natrija, izločenega z urinom, je odvisna od količine, ki jo dovajamo (s hrano). V tem okviru je izločanje skozi ledvice (izločanje preko ledvic) podvrženo 24-urnemu ritmu. Pri dnevnem vnosu natrija 120 mmol (~ 2.8 g) se približno 0.5% natrijevega filtriranega glomerula izloči z urinom, če je ledvična funkcija nedotaknjena. Podvojitev vnosa prehranskega natrija (s hrano) povzroči tudi podvojitev količine natrija, izločenega z urinom. Prilagoditev ledvic (ledvice) izločanje natrija na prehranski vnos natrija traja približno 3-5 dni. V tem času se mineral začasno zadrži (zadrži). Naslednji dejavniki povečajo izločanje natrija skozi ledvice in so lahko povezani s pomanjkanjem natrija:

  • Endokrine motnje, kot je Addisonova bolezen (primarna adrenokortikalna insuficienca) → ledvična reabsorpcija natrija je oslabljena zaradi pomanjkanja steroidnega hormona aldosterona
  • Ledvične bolezni, povezane z oslabljeno reabsorpcijo natrija.
  • Poliurija (nenormalno povečana količina urina, na primer v sladkorna bolezen melitus).
  • Neustrezen vnos diuretiki (dehidriranje droge).

Zaradi učinkovite enterohepatični obtok (jetra-črevo kroženje), natrij, ki se izloča (izloča) preko žolč se v veliki meri reabsorbira v črevesju. Ko je reabsorpcija motena, na primer v driska (driska) se lahko pojavijo znatne izgube natrija skozi blato, kar poveča tveganje za pomanjkanje natrija.

Regulacija natrijeve homeostaze

Medtem ko je znotrajcelični natrij koncentracija je nadzorovan z Na + / K + -ATPazo, uravnavanje koncentracije natrija v zunajceličnem prostoru poteka preko renin-angiotenzin-aldosteron sistem (RAAS) in atrijski natriuretični peptid (ANP). Pomanjkanje natrija povzroči osmotsko povzročeno zmanjšanje zunajceličnega volumna (hipovolemija) - padec krvni tlak-koji nadzorujejo tlačni (tlačni) receptorji visokotlačnega sistema in volumski receptorji nizkotlačnega sistema, vodi do sproščanja specifične proteaze, imenovane renin (encim, ki cepi peptidne vezi z akumulacijo vode) iz jukstaglomerularnega aparata ledvice. Renin cepi decapeptid (peptid, sestavljen iz 10 aminokisline) in prohormon (predhodnik hormona) angiotenzin I iz beljakovine angiotenzinogen v jetra, ki se nato z drugo proteazo, encimom, ki pretvarja angiotenzin, pretvori v angiotenzin I. Encim za pretvorbo angiotenzina (ACE), kar ima za posledico oktapeptid (peptid, sestavljen iz 8 aminokisline) in hormon angiotenzin II. Angiotenzin II ima različne mehanizme delovanja:

  • Splošna vazokonstrikcija (vazokonstrikcija), razen pri koronarni plovila → povečanje zunajceličnega volumna in zvišanje krvnega tlaka.
  • Zmanjšanje hitrosti glomerularne filtracije (GFR) z vazokonstrikcijo → zmanjšanje izločanja natrija in vode skozi ledvice.
  • Sproščanje minerala kortikoida aldosteron v skorji nadledvične žleze → aldosteron povzroči povečano vključitev natrijevih kanalov (ENaC, angleško: Epithelial Sodium (Na) Channel) in kalijevih kanalov (ROMK, engl.: Renal Outer Medularry Kalisium (K) Channel) in natrijev-kalijev transporter (Na + / K + -ATPaza) v apikalno (obrnjeno proti lumnu) in bazolateralno (obrnjeno proti krvnim žilam) celično membrano distalnih tubulov (ledvičnih tubulov) oziroma zbiralne ledvične tubule, kar je povezano s povečano reabsorpcijo natrija in osmotsko zadrževanjem (retencija ) vode, pa tudi večje izločanje kalija
  • Izločanje antidiuretičnega hormona (ADH) iz nevrohipofize (zadnjega režnja hipofize) → ADH spodbuja reabsorpcijo vode v distalnih tubulih in zbiralnih ledvičnih ceveh ter zmanjšuje izločanje vode
  • Povečanje občutka žeje in apetita po soli → povečan vnos tekočine in soli

Vsi ti hormonsko povzročeni učinki v celoti ob pomanjkanju natrija vodi do povečanja vsebnosti natrija in vode v telesu s povečanjem zunajceličnega volumna in zvišanjem krvnega tlaka.Negativni mehanizmi povratnih informacij preprečujejo pretirano aktivacijo RAAS z zaviranjem sproščanja renina z višjim krvnim tlakom aldosteron in angiotenzin II. V primeru povečanega vnosa fiziološke raztopine in posledično z osmotičnim povzročanjem povečanega volumna krvi (hipervolemija) - zvišanja krvnega tlaka - sinteze in izločanja atrijskega natriuretičnega peptida (ANP) iz preddvorov srce, zlasti iz desni atrij, se pojavi pod nadzorom tlačnih receptorjev v preddvoru. ANP doseže ledvice, kjer zavira izločanje renina iz jukstaglomerularnega aparata in s tem aktivacijo RAAS. Posledica tega je povečano izločanje natrija in vode skozi ledvice, normalizacija zunajceličnega volumna in s tem krvnega tlaka. V prisotnosti endokrine bolezni lahko natrijeva homeostaza moti. Na primer, Cushingova bolezen (povečana stimulacija skorje nadledvične žleze kot posledica ACTH (adrenokortikotropni hormon), ki proizvaja tumor v hipofiza, kar vodi do povečanega sproščanja aldosterona) ali Addisonova bolezen (primarna adrenokortikalna insuficienca, ki vodi do pomanjkanja aldosterona), je povezana s povečano ali zmanjšano zadrževanjem natrija in navsezadnje s presežkom (→ zvišanim krvnim tlakom itd.) ali pomanjkanjem natrija. ) ali pomanjkanje natrija (→ znižanje krvnega tlaka, „stradanje zaradi soli“ itd.). Koncentracija natrija v serumu ni primeren ukrep za določanje stanja natrija v človeškem telesu. Odseva zgolj zalogo proste vode. Hiponatremija (nizka raven natrija v serumu) ne pomeni nujno pomanjkanja natrija, temveč le moteno osmoregulacijo (uravnavanje osmotskega tlaka telesnih tekočinah) ali povečan zunajcelični volumen (hipervolemija). Izločanje natrija v 24-urnem urinu velja za najboljši pokazatelj vnosa ali zaloge natrija v človeškem telesu.