K+/Na+ Ratio – Constant of Living and Non-Living Nature
- Autores: Natochin Y.V.1
-
Afiliações:
- Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of Russian Academy of Sciences
- Edição: Volume 56, Nº 4 (2025)
- Páginas: 5-16
- Seção: Articles
- URL: https://ogarev-online.ru/0301-1798/article/view/368081
- DOI: https://doi.org/10.7868/S3034611825040012
- ID: 368081
Citar
Resumo
A summary of literature data and the published results of our research show that in natural water bodies of the Earth – freshwater reservoirs (Lake Baikal, the Volga River), and lakes and seas with varying salinity (Lake Balkhash, the Caspian Sea, the Black Sea, the White Sea, the Barents Sea, and the Sea of Japan) – an increase in Na+ concentration from 0.18 mmol/L to 468 mmol/L is accompanied by an increase in K+ concentration from 0.025 mmol/L to 11.5 mmol/L (R² = 0.986, p < 0.001). In the internal fluids (blood serum, hemolymph) of hundreds of studied multicellular animal species – including mollusks, fish, amphibians, reptiles, birds, mammals, and humans – a similar pattern was observed: the K+/Na+ ratio remains constant, even as Na+ concentration increases from 15.9 mmol/L to 468 mmol/L and K+ concentration from 1.3 mmol/L to 15 mmol/L (R² = 0.832, p < 0.001). An almost complete match has been found between the K+/Na+ ratio constant in the internal fluids of living organisms and in the surrounding aquatic environment of the non-living nature. These findings indicate the constancy of the K+/Na+ ratio in the internal fluids of multicellular organisms and in the natural aquatic environments they inhabit. The revealed patterns are of fundamental importance for understanding the physiological principles of water-salt homeostasis. Deviations from standard physiological values of the K+/Na+ ratio are associated with various pathological conditions in humans.
Palavras-chave
Sobre autores
Y. Natochin
Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of Russian Academy of Sciences
Email: natochin1@mail.ru
Chief Researcher, Academician of the Russian Academy of Sciences St. Petersburg, 194223
Bibliografia
- Барашков Г.К. Медицинская бионеорганика. Основы, аналитика, клиника. Бином. М. 2011. 512 с.
- Баркрофт Дж. Основные черты архитектуры физиологических функций. Госуд. изд. биол. и мед. литературы. М., Л. 1937. 319 с.
- Бернар К. Курс общей физиологии. Жизненные явления, общие животным и растениям. СПб. 1878. 316 с.
- Гинецинский А.Г. Физиологические механизмы водно-солевого равновесия. Изд. АН СССР. М., Л. 1963. 427 с.
- Лаврова Е.А., Наточин Ю.В. Концентрация катионов в крови и ионорегулирующая функция почки некоторых представителей ихтиофауны оз. Байкал // Вопр. ихтиологии. 1973. Т. 13. № 5. С. 914‒920.
- Лаврова Е.А., Наточин Ю.В. Почки и ионная регуляция у рыб солоноватых вод оз. Балхаш // Вопр. ихтиол. 1977. № 3. С. 563‒566.
- Марина А.С., Наточин Ю.В. Анализ крови и мочи в клинической диагностике. Справочник педиатра. СпецЛит. СПб. 2016. 159 c.
- Наточин Ю.В. Na+/K+ отношение в сыворотке крови как критерий функционального состояния человека // Физиология человека. 2024. Т. 50. № 4. С. 137‒143. https://doi.org/10.31857/S0131164624040111
- Наточин Ю.В. Возникновение мембран // В кн. Проблемы происхождения жизни. РАН. Сборник научных статей. М.: ПИН РАН. 2009. С. 215‒228.
- Наточин Ю.В. Гомеостаз // Успехи физиол. наук. 2017. Т. 48. № 4. С. 3‒15.
- Наточин Ю.В. Ионорегулирующая функция почек. Наука. Л. 1976. 268 с.
- Наточин Ю.В. Роль ионов натрия как стимула в эволюции клеток и многоклеточных животных // Палеонтологический журн. 2005. № 4. С. 19‒24.
- Наточин Ю.В. Физиология почек // В кн. Фундаментальная и медицинская физиология: Учебник для студентов высших учебных заведений: в 3-х томах. Том 3 / Под ред. Камкина А.Г. М.: Де'Либри. 2020. С. 324‒411.
- Наточин Ю.В. Эволюционная физиология на пути от «Происхождения видов» к происхождению жизни // В кн. Чарльз Дарвин и современная биология / Под ред. Колчинского Э.И. СПб.: Нестор-История. 2010. С. 321‒337.
- Наточин Ю.В., Голосова Д.В., Каюков И.Г. Константы концентрации калия и натрия в сыворотке крови – поиск факторов регуляции // Физиология человека. 2018. Т. 44. № 4. С. 67‒73.
- Наточин Ю.В., Гусев Г.П., Лаврова Е.А. Исследование ионной регуляции и функции органа боянуса у морских двустворчатых моллюсков // Журн. эволюц. биохимии и физиологии. 1972. Т. 8. № 2. С. 133‒141.
- Наточин Ю.В., Лукьяненко В.И., Лаврова Е.А., Металлов Г.Ф. Катионы сыворотки крови осетровых в морской и речной периоды жизни // Вопр. ихтиологии. 1975. Т. 15. № 5. С. 890‒895.
- Наточин Ю.В., Мухин Н.А. Введение в нефрологию. ГЭОТАР-Медиа. М. 2007. 160 с.
- Наточин Ю.В., Рябов С.И., Каюков И.Г и др. Показатели водно-солевого гомеостаза и их вариабельность // Физиология человека. 1980. Т. 6. № 4. С. 647‒650.
- Наточин Ю.В., Чернышев О.Б. Концентрация электролитов в сыворотке крови как предвестник тяжелого течения COVID-19 // Нефрология. 2022. Т. 26. № 1. С. 27‒33. https://doi.org/10.36485/1561-6274-2022-26-1-27-33
- Орбели Л.А. Физиология почек. Избранные труды. Т. 4. Изд-во АН СССР. М., Л. 1966. 299 с.
- Проссер Л. Сравнительная физиология животных. Мир. М. 1977. Т. 1. 608 с.
- Проссер Л., Браун Ф. Сравнительная физиология животных. Мир. М. 1967. 766 с.
- Тиц Н.У. (ред.) Энциклопедия клинических лабораторных тестов. Лабинформ. М. 1997. 960 с.
- Финкинштейн Я.Д. Осморегулирующая система организма высших животных. Наука. Новосибирск. 1983. 126 с.
- Фолсом К. Происхождение жизни. Мир. М. 1982. С. 82.
- Хокинг С. Черные дыры и молодые вселенные. Амфора. СПб. 2015. С. 6.
- Эмануэль В.Л. Лабораторная диагностика заболеваний почек. Изд. 2-е. СПбГМУ. СПб; Триада. Тверь. 2006. 247 с.
- Cannon W.B. Organization for physiological homeostasis // Physiol. Rev. 1929. Vol. 9. P. 399–431.
- Dubina M.V., Vyazmin S.Y., Boitsov V.M. et al. Potassium ions are more effective than sodium in salt induced peptide formation. Orig. Life Evol. Biosph. 2013. Vol. 43. P. 109‒117.
- Galimov E.M., Natochin Yu.V., Ryzhenko B.N., Cherkasova E.V. Chemical composition of the primary aqueous phase of the earth and of life // Geochemistry international. 2012. Vol. 50. № 13. P. 1048–1068.
- Mulkidjanian A.Y., Bychkov A.Yu., Dibrova D.V., Galperin M.Y., Koonin E.V. Origin of first cells at terrestrial, anoxic geothermal fields // Proc. Natl. Acad. Sc. USA. 2012. Vol. 109. № 14. P. E821–E830. https://doi.org/10.1073/pnas.1117774109
- Natochin Yu.V. On evolution of renal function and water-salt homeostasis. Advances in Physiological Research. Ed. by McLennan H., Ledsome J.R., Mclntosh C.H.S., Jones D.R. Plenum Press. New York, London. 1987. P. 429‒454.
- Natochin Yu.V., Ivanova L.N., Serebryakov E.P. et al. Volume and ion regulation renal function in the bigger gerbil (Rhombomys opimus L.) and the water vole (Arvicola terrestris L.) // Comp. Biochem. Physiol. 1982. Vol. 72A. № 3. P. 535‒539.
- Park S., Baek S.H., Lee S.W. et al. Elevated baseline potassium level within reference range is associated with worse clinical outcomes in hospitalised patients // Sci Rep. 2017. Vol. 7. № 1. P. 2402. https://doi.org/10.1038/s41598-017-02681-5
- Smith H.W. From fish to philosopher. Boston. Little, Brown. 1953. 264 р.
- Tannen R.L. Potassium metabolism. Curr. Nephrol. Mosby Yean Book. St. Louis. 1992. Vol. 15. 470 p.
- Tzoulis P., Grossman A.B., Baldeweg S.E., Bouloux P., Kaltsas G. Management of endocrine disease: Dysnatraemia in COVID-19: prevalence, prognostic impact, pathophysiology, and management // Eur J Endocrinol. 2021. Vol. 185. № 4. P. R103–R111. https://doi.org/10.1530/EJE-21-0281
- Verney Е.В. The antidiuretic hormone and the factors which determine its release // Proc. Roy. Soc. 1947. Vol. 135. P. 25–105.
Arquivos suplementares

