Изотонические растворы в медицине¶

Изотонический раствор — водный раствор, осмотическое давление которого равно осмотическому давлению биологических жидкостей организма (прежде всего плазмы крови). В медицине и биологии термин применяется к растворам, не вызывающим перемещения воды через клеточные мембраны: клетки в такой среде не набухают и не сморщиваются. Наиболее известный пример — 0,9 % раствор хлорида натрия, который часто называют физиологическим раствором.

¶Осмотические основы

Осмос — движение растворителя (обычно воды) через полупроницаемую мембрану из области с меньшей концентрацией растворённых веществ в область с большей. Осмотическое давление раствора зависит от количества растворённых частиц (ионов, молекул), а не от их массы или химической природы.

Различают три типа растворов относительно конкретной клетки или биологической жидкости:

• Изотонический — давление совпадает с давлением внутри клетки; объём клетки не меняется.
• Гипотонический — давление ниже; вода входит в клетку, что ведёт к её набуханию и возможному лизису (разрыву).
• Гипертонический — давление выше; вода выходит из клетки, вызывая её сморщивание (плазмолиз).

Осмолярность плазмы крови человека составляет примерно 280–300 мОсм/л. Раствор считается изотоничным крови, если его осмолярность находится в этом диапазоне.

¶Физиологический раствор

Физиологический раствор — 0,9 % водный раствор NaCl (9 г соли на 1 л воды). Его осмолярность близка к 308 мОсм/л, что сопоставимо с плазмой крови. Несмотря на название, он не является полностью «физиологическим»: концентрации ионов калия, кальция, магния и других компонентов в плазме отличаются от состава этого раствора. Поэтому термин «физиологический» условен, а корректнее говорить «изотонический раствор хлорида натрия».

Кроме хлорида натрия, к изотоническим относят:

• раствор Рингера — содержит Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Cl⁻;
• раствор Рингера — Локка — дополнен глюкозой и бикарбонатом;
• 5 % раствор глюкозы — изотоничен по осмолярности, хотя глюкоза быстро метаболизируется;
• растворы для инфузий с добавлением лактата (раствор Хартмана).

¶История

Практика внутривенных вливаний жидкостей развивалась с XVII века, однако массовое применение стало возможным после открытия групп крови и антисептики. В 1831 году во время эпидемии холеры в Англии Томас Латта применял внутривенные вливания солевых растворов для возмещения потерь жидкости. В 1880-х годах Сидни Рингер разработал сбалансированный солевой раствор, близкий по составу к плазме. В XX веке инфузионная терапия стала стандартом клинической практики, а промышленный выпуск стерильных растворов в герметичных контейнерах сделал их массово доступными.

¶Применение

¶Медицина

• Возмещение потерь жидкости при обезвоживании, кровопотере, ожогах, диарее, рвоте.
• Растворитель для лекарств — многие препараты вводят внутривенно, растворяя в изотоническом растворе.
• Промывание ран, полостей, катетеров, орошение слизистых.
• Ингаляции — увлажнение дыхательных путей.
• Разведение клеток в лабораторных и трансфузиологических процедурах.

¶Лабораторная практика

Изотонические растворы используются для суспендирования клеток, отмывания эритроцитов, приготовления сред, чтобы избежать осмотического повреждения образцов.

¶Биология и фармацевтика

В фармацевтике изотоничность — обязательное требование для растворов, контактирующих с кровью, тканями глаза, слизистыми. Для глазных капель отклонение от изотоничности вызывает раздражение и повреждение роговицы.

¶Расчёт изотоничности

Для расчёта используют изотонический эквивалент по хлориду натрия — количество NaCl, создающее такое же осмотическое давление, как 1 г данного вещества. Зная эквивалент, вычисляют необходимую добавку изотонирующего агента. Применяются также криоскопический метод (по понижению температуры замерзания) и методы на основе осмолярности.

¶Ограничения и риски

Изотоничность не гарантирует безопасности. Избыточный объём инфузии 0,9 % NaCl может вызвать гипернатриемию, гиперхлоремический ацидоз, отёки. Большие объёмы физиологического раствора способны нарушать кислотно-щелочной баланс. Кроме того, «изотонический» статус сохраняется лишь до момента метаболизма растворённых веществ: например, глюкоза утилизируется, и раствор фактически становится гипотоническим. Поэтому в клинической практике выбор раствора определяется состоянием пациента, а не только его осмолярностью.

¶Изотонические напитки

В спортивной и бытовой сфере термин «изотонический» применяют к напиткам, осмолярность которых близка к осмолярности крови (обычно 250–340 мОсм/л). Такие напитки содержат воду, углеводы (4–8 %) и электролиты (натрий, калий). Они быстрее восполняют потери жидкости при потоотделении, чем вода или гипертонические соки. Гипотонические напитки (< 250 мОсм/л) быстрее всасываются, но хуже восполняют электролиты; гипертонические (> 340 мОсм/л) замедляют опорожнение желудка. Стоит отметить, что маркетинговое употребление слова «изотонический» не всегда строго соответствует лабораторному определению.

¶Значение

Понятие изотоничности — базовое для физиологии, фармации, инфузионной терапии и клеточной биологии. Оно связывает физико-химические свойства растворов с жизнедеятельностью клеток и лежит в основе приготовления безопасных лекарственных форм и растворов для внутривенного введения.