K+/Na+ соотношение – константа живой и неживой природы

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Обобщение данных литературы и опубликованных результатов наших исследований показало, что в естественных водоемах Земли – пресных водах (оз. Байкал, р. Волга), озерах, морях с разной соленостью (оз. Балхаш, Каспийское море, Черное море, Белое море, Баренцево море, Японское море) увеличение концентрации Na+ от 0.18 ммоль/л до 468 ммоль/л сопровождается повышением концентрации K+ с 0.025 ммоль/л до 11.5 ммоль/л (R2 = 0.986, p < 0.001). 
В жидкостях внутренней среды (сыворотка крови, гемолимфа) у сотен видов изученных многоклеточных животных (моллюски, рыбы, амфибии, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие) и у человека найдена аналогичная картина – K+/Na+ соотношение остается одинаковым при возрастании концентрации Na+ с 15.9 ммоль/л до 468 ммоль/л и концентрации K+ с 1.3 ммоль/л до 15 ммоль/л (R2 = 0.832, p < 0.001). Выявлено практически полное совпадение константы K+/Na+ в жидкостях внутренней среды живых организмов и окружающей водной среде неживой природы. Представленные данные свидетельствуют о константности K+/Na+ соотношения в жидкостях внутренней среды многоклеточных организмов и водоемов Земли, где обитают эти организмы. Выявленные закономерности имеют фундаментальное значение для понимания физиологических принципов организации водно-солевого гомеостаза. Отклонение от стандарта физиологических значений K+/Na+ соотношения находит отражение при различных формах патологических состояний у человека. Обобщение данных литературы и опубликованных результатов наших исследований показало, что в естественных водоемах Земли – пресных водах (оз. Байкал, р. Волга), озерах, морях с разной соленостью (оз. Балхаш, Каспийское море, Черное море, Белое море, Баренцево море, Японское море) увеличение концентрации Na+ от 0.18 ммоль/л до 468 ммоль/л сопровождается повышением концентрации K+ с 0.025 ммоль/л до 11.5 ммоль/л (R2 = 0.986, p < 0.001). 
В жидкостях внутренней среды (сыворотка крови, гемолимфа) у сотен видов изученных многоклеточных животных (моллюски, рыбы, амфибии, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие) и у человека найдена аналогичная картина – K+/Na+ соотношение остается одинаковым при возрастании концентрации Na+ с 15.9 ммоль/л до 468 ммоль/л и концентрации K+ с 1.3 ммоль/л до 15 ммоль/л (R2 = 0.832, p < 0.001). Выявлено практически полное совпадение константы K+/Na+ в жидкостях внутренней среды живых организмов и окружающей водной среде неживой природы. Представленные данные свидетельствуют о константности K+/Na+ соотношения в жидкостях внутренней среды многоклеточных организмов и водоемов Земли, где обитают эти организмы. Выявленные закономерности имеют фундаментальное значение для понимания физиологических принципов организации водно-солевого гомеостаза. Отклонение от стандарта физиологических значений K+/Na+ соотношения находит отражение при различных формах патологических состояний у человека.

Об авторах

Ю. В. Наточин

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН

Email: natochin1@mail.ru
Главный научный сотрудник, Академик РАН Санкт-Петербург, 194223

Список литературы

  1. Барашков Г.К. Медицинская бионеорганика. Основы, аналитика, клиника. Бином. М. 2011. 512 с.
  2. Баркрофт Дж. Основные черты архитектуры физиологических функций. Госуд. изд. биол. и мед. литературы. М., Л. 1937. 319 с.
  3. Бернар К. Курс общей физиологии. Жизненные явления, общие животным и растениям. СПб. 1878. 316 с.
  4. Гинецинский А.Г. Физиологические механизмы водно-солевого равновесия. Изд. АН СССР. М., Л. 1963. 427 с.
  5. 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.
  6. Лаврова Е.А., Наточин Ю.В. Почки и ионная регуляция у рыб солоноватых вод оз. Балхаш // Вопр. ихтиол. 1977. № 3. С. 563‒566.
  7. Марина А.С., Наточин Ю.В. Анализ крови и мочи в клинической диагностике. Справочник педиатра. СпецЛит. СПб. 2016. 159 c.
  8. 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
  9. Наточин Ю.В. Возникновение мембран // В кн. Проблемы происхождения жизни. РАН. Сборник научных статей. М.: ПИН РАН. 2009. С. 215‒228.
  10. Наточин Ю.В. Гомеостаз // Успехи физиол. наук. 2017. Т. 48. № 4. С. 3‒15.
  11. Наточин Ю.В. Ионорегулирующая функция почек. Наука. Л. 1976. 268 с.
  12. Наточин Ю.В. Роль ионов натрия как стимула в эволюции клеток и многоклеточных животных // Палеонтологический журн. 2005. № 4. С. 19‒24.
  13. 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.
  14. 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.
  15. 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.
  16. 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.
  17. 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.
  18. Наточин Ю.В., Мухин Н.А. Введение в нефрологию. ГЭОТАР-Медиа. М. 2007. 160 с.
  19. 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.
  20. 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
  21. Орбели Л.А. Физиология почек. Избранные труды. Т. 4. Изд-во АН СССР. М., Л. 1966. 299 с.
  22. Проссер Л. Сравнительная физиология животных. Мир. М. 1977. Т. 1. 608 с.
  23. Проссер Л., Браун Ф. Сравнительная физиология животных. Мир. М. 1967. 766 с.
  24. Тиц Н.У. (ред.) Энциклопедия клинических лабораторных тестов. Лабинформ. М. 1997. 960 с.
  25. Финкинштейн Я.Д. Осморегулирующая система организма высших животных. Наука. Новосибирск. 1983. 126 с.
  26. Фолсом К. Происхождение жизни. Мир. М. 1982. С. 82.
  27. Хокинг С. Черные дыры и молодые вселенные. Амфора. СПб. 2015. С. 6.
  28. Эмануэль В.Л. Лабораторная диагностика заболеваний почек. Изд. 2-е. СПбГМУ. СПб; Триада. Тверь. 2006. 247 с.
  29. Cannon W.B. Organization for physiological homeostasis // Physiol. Rev. 1929. Vol. 9. P. 399–431.
  30. 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.
  31. 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.
  32. 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
  33. 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.
  34. 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.
  35. 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
  36. Smith H.W. From fish to philosopher. Boston. Little, Brown. 1953. 264 р.
  37. Tannen R.L. Potassium metabolism. Curr. Nephrol. Mosby Yean Book. St. Louis. 1992. Vol. 15. 470 p.
  38. 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
  39. Verney Е.В. The antidiuretic hormone and the factors which determine its release // Proc. Roy. Soc. 1947. Vol. 135. P. 25–105.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).