Нарушения КОС принципы механизмы развития коррекция

Нарушения КОС, принципы, механизмы развития , коррекция

Кислотно основное состояние Буферные системы Постоянная концентрация ионов водорода во внутренней среде организма является одним из ее важнейших физиологических свойств. Активность биохимических, физико-химических и физиологических процессов, составляющих функционально единую систему стабилизации количества ионов водорода, определяют как кислотно-основное состояние (КОС). Количество водородных ионов (Н+) во внеклеточной и внутриклеточной жидкостях измеряется наномолями. Например, в крови, при сбалансированном метаболизме концетрация водородных ионов составляет 40 нмоль/л (40 х10 -9 моль/л). Содержание Н+ составляет приблизительно одну миллионную от количества натрия, кальция, магния, хлора и других ионов биологических сред организма. Однако регуляция концентрации ионов водорода на два порядка точнее регуляции любого из ионов, концентрация которого в крови выражается в более ощутимых величинах - ммоль/л, в отличие от концентрации Н+ - нмоль/л.

Стабильная концентрация Н+ необходима для нормального функционирования биомолекул, субклеточных структур, клеток, органов и организма в целом. В частности, оптимальные концентрации ионов водорода в организме необходимы для: формирования и сохранения физиологически активной, трехмерной структуры биомолекул (например, белковые молекулы при нефизиологических концентрациях ионов водорода способны денатурировать и полностью утратить свою функциональную активность); проявления функциональной активности биомолекул и биологических структур (так, ферменты функционально активны как биокатализаторы при строго определенных концентрациях ионов водорода); перехода в растворенное состояние неорганических, низкомолекулярных и высокомолекулярных органических биомолекул (количество растворенных ионизированных форм кальция и магния находится в строгой зависимости от концентрации ионов водорода; щавелевая, мочевая и другие трудно растворимые кислоты требуют для растворения определенные концентрации ионов водорода; для белков концентрация ионов водорода, определяющая их минимальную растворимость, является одной из ключевых характеристик и называется изоэлектрической точкой); ионы водорода участвуют в системе реакций освобождения энергии, формируя трансмембранный электрохимический потенциал, преобразуемый в энергию химической связи АТФ;

содержание ионов водорода в секрете клеток покровных тканей определяет активность их неспецифической защиты. Количество ионов водорода выражается в виде отрицательного логарифма от молярной концентрации Н+ и записывается символом р. Н. Правильное течение процессов обмена веществ возможно при незначительных колебаниях концентрации ионов водорода в тканях. В процессе метаболизма в результате превращений веществ в течение 24 ч образуется около 15000 ммоль угольной кислоты (Н 2 СО 3) и до 1 ммоль-экв/кг массы тела - нелетучих кислот

Основным источником нелетучих кислот являются серосодержащие белки пиши и распадающиеся белки клеток, продукты неполного окисления жирных кислот и углеводов (кетокислоты, молочная кислота и др. ). Значения р. Н, совместимые с жизнью, находятся в пределах от 6, 80 до 7, 80 ед. ([Н] = 160 нмоль/л - 16 нмоль/л). Состоянию нормы соответствует еще более узкий диапазон значений р. Н. В частности для крови он составляет 7, 37 -7, 44, со средним значением 7, 40 ([Н] = 40 нмоль/л). Образующиеся в результате метаболизма кислоты, а при их диссоциации ионы водорода и основания, в норме не должны изменять величину р. Н за пределы диапазона физилогической нормы. В организме физиологический оптимум значений концентрации Н+ поддерживается благодаря сбалансированному уровню активности функционально единой системы, включающей биохимические, буферные и физиологические процессы.

Реакция организма на образование физиологически неприемлемых количеств С 02 и Н + включает: химическое действие вне- и внутриклеточных буферов; изменение интенсивности: внутриклеточных биохимических процессов образования Н+ и С 02; альвеолярной вентиляции, контролирующей уровень РС 02 почечной экскреции Н+, реабсорбции и синтеза бикарбоната. При нормальных условиях буферные, биохимические и физиологические процессы регуляции поддерживают устойчивое равновесие между образованием и удалением Н+ и С 02, что обеспечивает в плазме крови значение р. Н = 7, 4 (рис. 20. 1).

БУФЕРНЫЕ СИСТЕМЫ Соединения, предотвращающие резкое изменение концентрации ионов водорода, называются буферами. К ним относятся кислотно-основные пары, образованные слабыми кислотами (НА) и их кислотными остатками (А– ), которые обладают основными свойствами, так как способны связывать ионы водорода (Н+). Внеклеточные буферы в течение 1 -2 с реагируют на изменения р. Н при нагрузке как кислотами, так и щелочами. Внеклеточные буферы способны компенсровать более 50% нагрузки органическими кислотами и практически всю нагрузку неорганическими кислотами. Более половины буферной емкости внеклеточных буферов приходится на бикарбонатную буферную систему. Остальная часть внеклеточной буферной емкости распределяется в основном между гидрофосфатной и белковой и другими буферными системами. Фосфатная буферная система (Н 2 РО 4–/НРО 42–) [показать] Белковая буферная система (Рr–/НРr) [показать] Бикарбонатная буферная система (НС 03–/Н 2 С 03) [показать]

Внутриклеточные буферы активно участвуют в минимизации изменений р. Н внутри и вне клеток при нагрузке как кислотами, так и щелочами. Внутриклеточные буферы способны компенсировать более 50% нагрузки некарбоновыми кислотами и практически всю нагрузку угольной кислотой. Падение р. Н крови ниже нормы приводит к активному поглощению ионов водорода внутриклеточным пространством в обмен на ионы натрия и калия. Концентрация калия плазмы в этих условиях возрастает на 0, 6 ммоль/л на каждое изменение р. Н на 0, 1. Избыток ионов водорода в цитозоле клеток ингибирует внутриклеточные биохимические процессы образования Н+. Напротив, увеличение р. Н крови выше нормы приводит к активному выделению ионов водорода внутриклеточным пространством в обмен на ионы натрия и калия. Снижение концентрации калия плазмы в этих условиях может привести к гипокалиемии. Значительное депо буферов находится в кости. Костное депо буферов способно обеспечить до 40% буферной емкости при острой нагрузке кислотой. Нейтрализация избытка Н+ осуществляется, в частности, карбонатом костной ткани, что вызывает высвобождение из нее кальция во внеклеточную жидкость. При хронической нагрузке кислотами или щелочами вклад буферов кости в общую буферную емкость превышает 40%.

Особое место среди внутриклеточных буферов занимает гемоглобиновая буферная система (Нb– /ННb и Нb. O– /ННb. О). Гемоглобиновая буферная система состоит из неионизированного гемоглобина ННb (слабая органическая кислота) и калиевой соли гемоглобина - КНb (сопряженное основание). На нее приходится около 24% буферной емкости цельной крови. Буферные свойства гемоглобина обусловлены возможностью взаимодействия кислореагирующих соединений с КНb и образованием эквивалентного количества соответствующей калиевой соли кислоты и свободного Нb: КНb + Н 2 СО 3 --> КНС 03 + ННb В буферном действии молекулы гемоглобина имеет значение имидазольная группа гистидина. Ее диссоциация зависит от насыщения гемоглобина кислородом. При насыщении гемоглобина кислородом он становится более сильной кислотой. Оксигемоглобин легко отдает ионы водорода, напротив, дезоксигемоглобин способен активно связывать ионы водорода. В капиллярах тканей оксигемоглобин, превращаясь в дезоксигемоглобин, играет роль основания. В легких идет обратный процесс: оксигенируясь гемоглобин отдает в среду ион водорода, который связывается с бикарбонатом, образующаяся угольпаи кислота разлагается карбоангидразой па воду и углекислый газ (СО 2). СО 2 диффундирует в альвеолярное пространство благодаря разности его парциальных давлений в венозной крови и альвеолах равной 6 мм рт. ст. Более подробно сопряжение между гемоглобиновой и бикарбонатной буферными системами будет рассмотрено ниже.

Физиологические механизмы регуляции кислотно-основного состояния связаны с транспортом газов, кислых и основных эквивалентов кровью в легкие и почки, функциональной активностью легких, направленной на удаление избытка СO 2, и почек, обеспечивающих реабсорбцию бикарбоната, удаление избытка ионов водорода и формирование бикарбонатного резерва крови. Функциональная активность дыхательной системы и кислотно-основное состояние Дыхательная система выступает в роли физиологического гомеостатического регулятора, результатом функциональной активности которого является удаление избытка углекислоты и восстановление кислотонейтрализующей емкости буферных систем, в первую очередь - бикарбонатной и гемоглобиновой.

На рис. 20. 4 представлена последовательность реакций буферной нейтрализации избытка углекислоты. Источником СO 2 для синтеза угольной кислоты являются реакции аэробного метаболизма. Образующийся в них СO 2 распределяется в крови следующим образом: 5 -6% общего количества поступающего в кровь СO 2 находится в растворенном состоянии; 8 -10% общего количества поступающего в кровь СO 2 переносится в виде карбаминосоединений; остальная часть поступающего в кровь СO 2 идет на образование угольной кислоты. Активное участие в образовании угольной кислоты принимает карбоангидраза эритроцитов, катализирующая равновесную реакцию синтеза угольной кислоты из углекислого газа и воды (рис. 20. 4). Удаление избыточных количеств СO 2, регенерация бикарбонатной и гемоглобиновой буферных систем осуществляются легкими. Процессы, происходящие в легких и регулирующие кислотно-основное состояние, представлены на рис. 20. 5. Удаление избытка СO 2 и оксигенация гемоглобина в легких восстанавливают физиологически оптимальное соотношение в бикарбонатной буферной системе и емкость гемоглобиновой буферной системы. Израсходованное количество бикарбоната восполняется в почечных процессах стабилизации р. Н.

Регуляция альвеолярной вентляции концентрацией ионов водорода [Н+] Увеличение концентрации ионов водорода за пределы физиологического оптимума при метаболических нарушениях оказывает прямое действие на дыхательный центр головного мозга, что увеличивает альвеолярную вентиляцию в 4 -5 раз, напротив, уменьшение концентрации ионов водорода за пределы нормального уровня при метаболических нарушениях снижает функциональную активность легких на 50 -75% в течение 1 -2 мин. Альвеолярная гипервентиляция при избытке ионов водорода метаболического происхождения снижает напряжение СO 2 в крови вплоть до минимальных значений РСO 2 - 10 -15 мм рт. ст. Снижение бикарбоната на 1 ммоль сопровождается уменьшением РСO 2 в крови на 1, 2 мм. рт. ст. Альвеолярная гиповентиляцня при недостаточной концентрации ионов водорода метаболического происхождения способствует увеличению количества СO 2 вплоть до предельных значений избытка РСO 2 - 60 мм рт. ст. Прирост концентрации бикарбоната на 1 ммоль сопровождается увеличением РСO 2 крови на 0, 6 -0, 7 мм. рт. ст. Реакция дыхательной системы на изменение концентрации ионов водорода начинается через несколько минут достигает максимального эффекта через 12 -24 ч.

Функциональная активность почек и кислотно-основное состояние Участие почек в поддержании кислотно-основного равновесия заключается в удалении из организма ионов водорода, реабсорбции бикарбоната из канальцевой жидкости, синтезе бикарбоната при его недостатке и удалении при избытке. Обмен бикарбоната в почках Концентрация бикарбоната (НСО 3– ) в первичной моче соответствует его содержанию в крови. Способность канальцев к реабсорбции бикарбоната обеспечивает при сбалансированном метаболизме и нормальной функции почек задержку более 99% фильтруемого количества НСО 3–. 90% фильтруемого бикарбоната реабсорбируется из канальцевой жидкости в проксимальном канальце. Энергетические потребности процесса реабсорбции бикарбоната обеспечиваются за счет энергии АТФ, освобождаемой при реабсорбцпи натрия (Nа+). В частности, Na+, К+-АТФаза освобождает энергию АТФ для обмена трех внутриклеточных ионов натрия на два иона калия из интерстициального пространства. Подобный характер обмена приводит к формированию электрохимического и концентрационного градиентов натрия и калия между канальцевай жидкостью цитозолем нефроцита интерстицием.

Электрохимический и концентрационный градиенты в свою очередь используются различными транспортерами для сопряжения ионных потоков. Сопряжение транспорта бикарбоната и натрия; водорода и натрия - обеспечивает определенное направление последовательности реакций цикла извлечения бикарбоната из канальцевой жидкости, структуру которого проанализируем, начиная с реакции в клетках эпителия канальцев (рис. 20. 6):

Нарушения кислотно-основного состояния Буферные и физиологические механизмы в норме обеспечивают поддержание постоянного значения р. Н крови. Дисбаланс между образованием и (или) удалением ионов водорода, когда вышеуказанные механизмы стабилизации его концентрации не в полной мере справляются с ситуационной нагрузкой, приводит к снижению или повышению р. Н. В первом случае (при снижении р. Н) состояние называется ацидозом. Во втором - (при повышении р. Н) состояние называется алкалозом. И ацидоз, и алкалоз могут иметь метаболическую или респираторную природу (рис. 20. 11).

Метаболический ацидоз характеризуется нарушениями обмена веществ, которые приводят к нескомпенсированному или частично скомпенсированному снижению р. Н крови. Метаболический ацидоз наступает вследствие: Избыточного введения или образования стойких кислот (массивные трансфузии крови, образование большого количества кетокислот при голодании и диабете, повышенное образование молочной кислоты при шоке, повышенное образование серной кислоты при усиленном катаболизме, интоксикациях и др. ). Избыточной потери гидрокарбоната (диарея, язвенный колит, фистулы тонкого кишечника, двенадцатиперстной кишки, поражение проксимального отдела почечных канальцев при острых и хронических воспалительных заболеваниях почек). Недостаточного удаления стойких кислот (уменьшение гломерулярной фильтрации при хронической почечной недостаточности, при поражении почечного эпителия и др. ). Избыточной концентрации внеклеточного калия, который активно поглощается внутриклеточным пространством в обмен на ионы водорода. Ряд вариантов метаболического ацидоза сопровождается нарушениями нормального соотношения между основными внеклеточными ионами натрием, хлором и бикарбонатом, которое сказывается на величине показателя электронейтральности крови - анионного промежутка.

Анионный промежуток, изменение его значений при различных видах метаболического ацидоза Натрий, хлор и бикарбонат являются основными неорганическими электролитами внеклеточной жидкости. При сбалансированном метаболизме концентрация натрия превышает сумму концентраций хлоридов и бикарбоната на 9 -13 ммоль/л. При значении р. Н 7, 4 белки плазмы крови имеют преимущественно отрицательный заряд, что и обеспечивает разрыв между катионными и анионными зарядами - натрием и суммой хлорида и бикарбонатов, соответственно, на 9 -13 ммоль/л. Этот разрыв называют анионным промежутком. Причины метаболического ацидоза, перечисленные выше, могут быть разделены на увеличивающие и не увеличивающие анионный промежуток (табл. 20. 2 [показать] ). Определение значения анионного промежутка может быть проведено в качестве первого этапа дифференциального диагноза метаболического ацидоза.

Потери бикарбоната натрия через желудочно-кишечный тракт или почки приводят к замещению внеклеточных бикарбонатов хлоридами (эквивалент на эквивалент), задерживаемого почками наряду с натрием или поступающими из внутриклеточного пространства. Этот тип ацидоза, приводящий к повышению концентрации хлоридов в плазме, называется гиперхлоремическим ацидозом. Напротив, если Н+ накапливаются с любым ионом, кроме хлоридов, внеклеточные бикарбонаты будут замещаться на неизмеряемые анионы (А– ): НА + Nа. НСО 3 --> Nа. А + Н 2 СО 3 --> CO 2 + H 2 O + Na. A В результате произойдет уменьшение суммарной концентрации хлоридов и бикарбонатных ионов благодаря нарастанию анионного промежутка за счет накопления неизмеряемых анионов. Увеличение анионного промежутка иногда наблюдается при респираторном алкалозе, когда повышено образование молочной кислоты. Ниже будут проанализированы патобиохимические механизмы изменения значений анионного промежутка в сочетании с вариацией других показателей при различных вариантах нарушений кислотно-основного состояния.

Избыточное введение и (или) образование стойких кислот Увеличение концентрации ионов водорода может быть обусловлено широким спектром причин, среди которых наиболее часто встречаются нарушения баланса между продукцией и утилизацией кетоновых тел, молочной кислоты, при отравлении различными техническими жидкостями, фaрмпрепаратами, алкоголем. Патобиохимические закономерности развития ацидоза в каждом конкретном случае имеют ряд принципиальных особенностей, которые рассмотрены далее. Кетоацидоз Лактатный ацидоз Ацидоз при отравлениях салицилатами Ацидоз при отравлениях этиленгликолем, метанолом и другими химическими соединениями

Избыточная потеря бикарбоната НСО 3– через желудочно-кишечный тракт Секреты кишечника, включая панкреатический и билиарный, имеют щелочную среду. Щелочную реакцию секретов кишечника обеспечивает бикарбонат (НСО 3– ), образующийся вследствие реакции между водой и углекислым газом в клетках кишечного эпителия (рис. 20. 14). Удаление панкреатического, билиарного или кишечного секретов через фистулу кишечника или при диарее приводит к потере бикарбоната, компенсаторной его наработке в клетках кишечного эпителия, что, соответственно, сопровождается секрецией в кровь ионов водорода и может привести к метаболическому ацидозу. Одним из методов лечения больных с потерей функции мочевого пузыря является имплантация мочеточника в сигмовидную или подвздошную кишку. В этой ситуации может наблюдаться гиперхлоремический ацидоз, если время контакта между мочой и кишечником достаточно для всасывания хлоридов мочи в обмен на ионы бикарбоната. Дополнительными факторами при метаболическом ацидозе в этих условиях являются всасывание NН 4+ слизистой кишечника и бактериальный метаболизм мочевины в ободочной кишке с образованием абсорбируемого Н+. Имплантация мочеточников в короткую петлю подвздошной кишки делает развитие метаболического ацидоза менее частым за счет уменьшения времени контакта между слизистой оболочкой кишечника и мочой.

Недостаточное выведение эндогенного Н+ почками имеет место при заболеваниях (поражениях) почек, которые сопровождаются либо уменьшением количества функционально активных нефронов при хронической почечной недостаточности (ХПН), либо поражением канальцевого аппарата нефрона. С учетом особенностей заболевания почек рассмотрим механизмы развития метаболического ацидоза при ХПН и поражении канальцевого аппарата. Метаболический ацидоз при хронической почечной недостаточности Метаболический ацидоз часто диагностируется у больных в поздних стадиях хронической почечной недостаточности. У таких больных можно выделить три клинически различных типа метаболического ацидоза: ацидоз с увеличенным анионным промежутком гиперхлоремический ацидоз с нормокалиемией гиперхлоремический ацидоз с гиперкалиемией

Метаболический ацидоз при поражении почечных канальцев Функциональная специализация клеток в различных отделах почечных канальцев обеспечивает развитие реакций аммониогенеза в проксимальной части канальцев, ацидогенеза и обмена калия в дисталыюй их части, определяет особенности патогенеза нарушений кислотно-основного состояния при различных повреждениях (заболеваниях) канальцевого аппарата. По характеру изменения значении показателей кислотно-основного состояния и концентрации калия в плазме крови различают следующие варианты почечного канальцевого ацидоза (ПКА): почечный канальцевый ацидоз вследствие нарушения всасывания бикарбоната из канальцевой жидкости (проксимальный ПКА) [показать] дистальный почечный канальцевый ацидоз (дистальный ПКА) [показать] почечный канальцевый ацидоз вследствие нарушения ацидификации мочи в сочетании с гипокалиемией

Проксимальный и дистальный ПКЛ могут быть отдифференцированы по характеру изменения р. Н мочи на нагрузку бикарбонатом. У больного с проксимальным ПКА при введении бикарбоната р. Н мочи увеличивается, а у больного с дистальным ПКА этого не происходит. В случае ацидоза легкой степени может быть проведен тест с хлоридом аммония (NН 4 Сl), который применяется из расчета 0, 1 г/кг. В течение 4 -6 ч концентрация бикарбоната в плазме крови снижается на 4 -5 ммоль/л. р. Н мочи у больных с дистальным ПКЛ останется выше 5, 5, несмотря на снижение содержания бикарбоната плазмы. Однако при проксимальном ПКА (и у здоровых людей) р. Н мочи снижается до значений менее 5, 5, а обычно - ниже 5, 0. Дефект ацидификации при дистальном ПКА не всегда приводит к метаболическому ацидозу. У больных с дефектом ацидификации мочи вследствие нарушении функций дистального канальца, но с нормальной концентрацией бикарбоната плазмы имеется так называемый неполный дистальный ПКА. У них р. Н мочи постоянно повышен, но метаболического ацидоза нет.

Подобное состояние поддерживается посредством увеличения образования аммиака в клетках канальцевого эпителия, что приводит к увеличению связывания и удаления ионов водорода в составе иона аммония, несмотря на повышенный р. Н мочи. Почему у таких больных может увеличиваться образование NН 3 в противоположность больным с полной формой дистального ПКЛ, не вполне ясно. Сопутствующая патология у больных с неполной формой дистaльного ПКЛ аналогична таковой при дистальном ПКЛ - гиперкальциурия, нефрокальциноз, нефролитиаз и низкая зкскреция цитратов с мочой.

Натрийурия, калийурия и часто гипокалиемия выявляются как при дистальном, так и проксимальном ПКА. Однако механизмы этих нарушений имеют свои особенности при каждом виде ПКА. Так, анализ изменений в выделении натрия, калия и альдостерона при щелочной коррекции р. Н у больных с дистальным ПКА позволил выявить снижение их почечной экскреции. Эти результаты позволили предположить, что почечное натриевое и калиевое изнурение у больных с дистальным ПКА развивается вследствие снижения общей скорости обмена Nа+ Н+ в дистальной части канальцев, что ограничивает достижение градиента концентраций Н+ между просветом канальца и перитубулярным пространством. Снижение скорости обмена Nа+ Н+ приводит к компенсаторному увеличению скорости обмена Nа+ К+. Однако компенсаторные возможности натрий/калиевого насоса ограничены, и происходит потеря как натрия, так и калия. Падение содержания натрия в плазме крови приводит к выбросу альдостерона, который в свою очередь повышает интенсивность обмена Nа+ К+ между канальцевой жидкостью и клетками эпителия канальцев. Альдостерон, увеличивая реабсорбцию натрия через систему калиевого транспортера, тем не менее не восстанавливает ее до уровня, сопоставимого с функционально полноценным механизмом Nа+ Н+ обмена. Предложенные механизмы объясняют причину натрийурии, калийурии, гипокалиемии и гиперальдостеронизма при дистальном ПКА.

Щелочная коррекция р. Н при дистальном ПКА увеличивает количество фильтруемого бикарбоната, что, возможно, увеличивает суммарный отрицательный заряд в канальцевой жидкости. При повышенной проницаемости клеток эпителия дистального нефрона для Н+, избыточный отрицательный заряд, создаваемый фильтруемым бикарбонатом, препятствует активному обратному поступлению ионов водорода по градиенту концентрации из просвета канальца в клетки или внеклеточное пространство, что снимает ограничения обмена Nа+ Н+ в дистальной части канальца, и, соответственно, количество экскретируемого с мочой натрия снижается. Снижение потери натрия с мочой снимает стимулы секреции альдостерона, стимулированного им обмена Nа+ K+ и, как следствие, почечной экскреции калия. Однако нормализация содержания калия и альдостерона в плазме крови, количества экскретируемых натрия и калия с мочой носит временный характер и возвращается к значениям, которые имели место до коррекции ацидоза. Щелочная коррекция р. Н при проксимальном ПКA усиливает калиевое изнурение. Это явление можно объяснить избыточным поступлением бикарбоната натрия в дистальный отдел канальцев и его индуцирующим влиянием на механизм реабсорбции натрия, то есть обмен Nа+ К+. Не исключено, что натрийурез и калийурез при проксимальном ПКА связаны со снижением способности секретировать Н+ при нормальной проницаемости клеток эпителия для ионов водорода.

почечный канальцевый ацидоз с нарушениями всасывания бикарбоната из канальцевой жидкости и ацидификации мочи в сочетании с гиперкалиемией [показать] Динамика изменения значений параметров кислотно-основного состояния при метаболическом ацидозе непочечного и почечного происхождения представлена в табл. 20. 3 [показать].

Компенсаторные реакции организма при метаболическом ацидозе Комплекс компенсаторных изменений в организме при метаболическом ацидозе, направленный на восстановление физиологического оптимума р. Н, складывается из: действия внеклеточных и внутриклеточных буферов [показать] реакции дыхательной системы [показать] почечных процессов экскреции избытка водородных ионов и синтеза бикарбоната, израсходованного на нейтрализацию Н+ [показать

Нарушения кислотно-основного состояния Метаболический алкалоз характеризуется нарушениями метаболизма, которые приводят к некомпенсированному или частично компенсированному увеличению р. Н крови. Метаболический алкалоз развивается вследствие: эндогенного синтеза и секреции в кровь физиологически избыточных количеств бикарбоната: обкладочными (париетальными) клетками желудка при потере желудочного секрета (высокая кишечная непроходимость, пилоростеноз, фистула желудка, рвота, аспирация желудочного содержимого и др. ); клетками почечных канальцев при дегидратации, гипокалиемии, гнперальдостеронизме, терапевтических воздействиях (применение петлевых диуретиков) и др. ; создания физиологически избыточных количеств бикарбоната в крови при: перераспределении ионов водорода из внеклеточного во внутриклеточное прстранство (гипокалиемия); парентеральном введении бикарбоната с целью лечения метаболического ацидоза в количествах, превышающих терапевтически необходимую дозу; активном избирательном удалении из крови СO 2

Все составляющие вышеперечисленного комплекса причин способны привести к развитию метаболического алкалоза, однако патобиохимические механизмы сохранения этого состояния формируются и функционируют лишь при стимуляции эндогенной продукции и секреции в кровь физиологически избыточных количеств бикарбоната. В других случаях развития метаболического алкалоза, как следствия создания физиологически избыточных количеств бикарбоната, эндогенные патобиохимические основы поддержания этого состояния отсутствуют, и избыточное количество бикарбоната устраняется компенсаторными реакциями. Метаболический алкалоз при физиологически избыточном синтезе НСО 3– в обкладочных клетках желудка Ключевой физиологической функцией обкладочных (париетальных) клеток желудка является секреция ионов водорода в желудочный сок. Образование водородных ионов в них осуществляется в последовательности реакций:

Ионы водорода секретируются в желудочный сок, а бикарбонат поступает в плазму крови (рис. 20. 15). Каждый ммоль-экв секретированных водородных ионов сопровождается поступлением в кровь 1 ммоль-экв бикарбоната. В условиях сбалансированного метаболизма повышение концентрации бикарбоната в плазме за счет его активного образования в обкладочных клетках является транзиторным. Избыток бикарбоната удаляется почками, вызывая защелачиванпе мочи и обеспечивая при этом лучшую растворимость щавелевой, мочевой и других кислот. Удаление желудочного сока во время рвоты или иным путем приводит к потере с каждым его литром около 33 ммоль-экв Н+, вызывает компенсаторную стимуляцию образования желудочного сока и, соответственно, увеличение продукции ионов водорода и бикарбоната. Результатом является повышение концентрации бикарбоната плазмы крови выше уровня физиологического оптимума (24 -26 ммоль/л). Величина РСO 2 в этих условиях остается в норме: = 40 мм рт. ст. ([Н 2 СО 3] = 1, 2 ммоль/л). Новый уровень равновесия в бикарбонатном буфере будет соответствовать соотношению [НСО 3–/[Н 2 СО 3] > 20: 1. Решение уравнения Гендерсона-Хассельбаха для этих условий даст значение р. Н > 7, 4. Таким образом, избыточное поступление бикарбоната в кровь при потере желудочного сока приводит к развитию метаболического алкалоза.

Состояние метаболического алкалоза при потере желудочного содержимого усиливается п поддерживается сопутствующим уменьшением объема жидкости и количества ионов натрия, теряемых с желудочным соком (литр желудочного сока содержит = 47 ммоль Na+, к этому количеству при рвоте следует прибавить Nа+ слюны, где его количество составляет = 56 ммоль/л). Гиповолемия и гипонатриемия стимулируют секрецию альдостерона, который повышает количество реабсорбируемого иона натрия, увеличивая выделение ионов К+ и Н+ в канальцевую жидкость. Секреция в канальцевую жидкость ммольэкв Н+ сопряжена с реабсорбцией в кровь такого же количества НСО 3–, что еще более увеличивает избыточный уровень бикарбоната (подробно этот механизм разобран в разделе "Регуляция почечных процессов секреции ионов водорода"). Дефицит калия в плазме крови, вызванный его потерей почками и с желудочным секретом (литр желудочного секрета содержит = 13 ммоль К+, к этому количеству при рвоте следует прибавить К+ слюны, где его количество составляет = 16 ммоль/л), восполняется за счет внутриклеточного пространства. Выход калия из внутриклеточного пространства осуществляется в обмен на ионы водорода внеклеточного пространства, что приводит к снижению количества Н+ во внеклеточном пространстве.

Ион калия, мобилизованный из внутриклеточного пространства в кровь при метаболическом алкалозе, в значительной мере удаляется почками, что в итоге приводит к общему дефициту К+ в организме. Таким образом развитие метаболического алкалоза, вызванное потерей желудочного содержимого, усиливается и поддерживается почечными механизмами насыщения плазмы коови НСО 3– удаления из организма К+ и перераспределения ионов водорода из внеклеточного во внутриклеточное пространство. Потеря желудочного содержимого, приводящая к выделению значительных количеств Н+ с мочой, обусловливает парадоксально кислую реакцию мочи при наличии внеклеточного алкалоза. Метаболический алкалоз при физиологически избыточном синтезе НСО 3– в клетках почечного эпителия Синтез бикарбоната в клетках почечного эпителия может быть индуцирован избытком альдостерона, при гиповолемии, применении диуретиков, избирательно подавляющих реабсорбцню ионов натрия, калия и хлора в восходящем колене петли Генле (фуросемид, торсемид, гипотиазид, бензтиазид и др. , которые называют петлевыми диуретинами). Механизм развития и сохранения состояния метаболического алкалоза будет проанализирован на примере действия петлевых диуретинов с учетом того, что это позволяет рассмотреть и структуру реакций, связанных с гиповолемией и гиперальдостеронизмом.

В восходящем колене петли Генле реабсорбируется практически половина всех фильтруемых хлоридов и около 25% фильтруемого Nа+. Реабсорбция К+ в этой части канальцев не оказывает влияния на его количество, реабсорбируемое из канальцевой жидкости. Система транспорта ионов представлена Nа+, К+, 2 Сl–котранспортером, который селективно блокируется петлевыми диуретинами. Их ингибирующее действие на котранспортер снижает реабсорбцию Nа+ и Сl–, что в свою очередь уменьшает реабсорбцию воды посредством противоточновозвратного механизма. Итоговым результатом действия петлевых диуретинов является увеличение экскреции воды, Nа+ и Сl–, причем ионов хлора в относительно больших количествах, чем натрия. Сохранение электронейтральности внеклеточной жидкости обеспечивается заменой недостающего количества С 1– на НСО 3–. Подобное следствие действия петлевых диуретинов создает условия для поступления в плазму крови избыточных количеств бикарбоната. Потери воды, ионов натрия и хлора, не компенсируемые из эндогенных источников (отечная жидкость), создают предпосылки к развитию гиповолемии, гипонатриемни и гипохлоремии.

Гиповолемия и гипонатриемия являются теми составляющими, которые в сочетании с гипохлоремией способствуют развитию и сохранению состояния метаболического алкалоза. Патобиохимическнй механизм его развития при гиповолемии и гипонатриемии в числе прочего включает секрецию альдостерона, который в свою очередь повышает количество реабсорбируемых ионов натрия за счет увеличения продукции ионов К+ и Н+ в канальцезую жидкость. Секреция в канальцевую жидкость ммоль-экв Н+ сопряжена с реабсорбциой и кровь такого же количества НСО 3–, что еще более увеличивает избыточным уровень бикарбоната (подробно этот механизм разобран в разделе "Регуляция почечных процессов секреции ионов водорода"). Почечные потери калия внеклеточным пространством компенсируются его поступлением из внутриклеточного пространства в обмен на ионы водорода внеклеточного пространства, что приводит к снижению количества H+ во внеклеточном пространстве. Ион калия, мобилизованный из внутриклеточного пространства в кровь при анализируемом механизме развития и сохранения метаболического алкалоза, удаляется почками, что в итоге может привести к общему дефициту К+ в организме.

Метаболический алкалоз при создании физиологически избыточного уровня НСО 3– Создание в крови физиологически избыточного уровня НСО 3– приводит к развитию острого метаболического алкалоза. Быстрое увеличение значения р. Н крови вызывает серьезные неврологические расстройства, которые могут привести к летальному исходу. Физиологически избыточный уровень НСО 3– может возникнуть в результате лечения метаболического ацидоза посредством внутривенного введения раствора бикарбоната. Увеличение бикарбоната в крови носит транзиторный характер, избыток НСО 3 экскретируется с мочой. Несколько иной механизм возникновения постгиперкапнического метаболического алкалоза. Он развивается как следствие лечения хронического дыхательного ацидоза посредством увеличения искусственной вентиляции легких. Компенсаторными реакциями при хроническом дыхательном ацидозе являются повышенный синтез НСО 3– в клетках почечного эпителия и его реабсорбция из канальцевой жидкости. Активное удаление углекислоты приводит к варианту, когда [НСО 3– ]/[Н 2 С 03] > 20: 1, то есть к увеличению значения р. Н.

Компенсаторные реакции организма при метаболическом алкалозе связаны в основном с физиологическими механизмами регуляции КОС выделительной и дыхательной системами. Компенсаторные реакции дыхательной системы при метаболического алкалозе Реакцией дыхательной системы на увеличение р. Н является снижение альвеолярной вентиляции - гиповентиляция. Результатом гиповентиляции является увеличение количества углекислоты в крови. На каждый 1 ммоль-экв/л прироста уровня бикарбоната в плазме РС 02 увеличивается на 0, 6 -0, 7 мм рт. ст. Глубина гиповентиляции лимитируется стимулирующим действием С 02 на дыхательный центр. У больного с метаболическим алкалозом, который дышит атмосферным воздухом, максимальное значение РС 02 обычно составляет 60 мм рт. ст. В результате гиповентиляции в крови увеличивается РС 02 соотношение [НСО 3– ]/[Н 2 СО 3] возвращается к величине 20: 1, соответствующей нормальному значению р. Н ([Н 2 С 03] = РС 02 · 0, 03, где 0, 03 - коэффициент растворимости РС 02 - ммоль/мм рт. ст. ). Следствием нового уровня равновесия [НСО 3– ] и [Н 2 СО 3] будет увеличение емкости бикарбонатного буфера.

Почечные компенсаторные реакции при метаболическом алкалозе Компенсаторные возможности почек при метаболическом алкалозе сводятся к способности проксимального канальца реабсорбировать НСО 3– не выше пороговых величин, избыток бикарбоната экскретируется с мочой, вызывая повышение ее р. Н до 8. Эта реакция эффективна в случае метаболического алкалоза, вызванного созданием избыточных концентраций бикарбоната в крови, однако при достаточном синтезе НСО 3– в клетках канальцевого эпителия его экскретируемые количества быстро восполняются. Активный синтез НСО 3– в нефроцитах сопровождается секрецией в капальцевую жидкость значительных количеств Н+, что обусловливает парадоксально кислую реакцию мочи при метаболическом алкалозе с индуцированным синтезом бикарбоната.

Респираторный ацидоз Респираторный (дыхательный) ацидоз - это нескомпенсированное или частично компенсированное снижение р. Н в результате гиповентиляции. Гиповентиляция может возникать вследствие: Повреждения (заболевания) легких или дыхательных путей (пневмония, фиброз легких, отек легких, инородные тела в верхних дыхательных путях и др. ). Повреждения (заболевания) дыхательной мускулатуры (дефицит калия, боль в послеоперационном периоде и др. ). Угнетения дыхательного центра (опиаты, барбитураты, бульварный паралич и др. ). Неправильного режима ИВЛ. Гиповентиляция приводит к накоплению в организме СО 2 (гиперкапния) и, соответственно, повышенному количеству синтезируемой угольной кислоты в карбоангидразной реакции

Выделяют две формы респираторного ацидоза: острый респираторный ацидоз; хронический респираторный ацидоз. Острый респираторный ацидоз развивается при выраженной гипeркапнии. Хронический респираторный ацидоз развивается при хронических обструктивных заболеваниях легких (бронхит, бронхиальная астма, эмфизема курильщиков и др. ), приводящих к умеренной гиперкапнии. Иногда хроническую альвеолярную гипервентиляцию и умеренную гиперкапнию вызывают внелегочные нарушения, в частности, значительные жировые отложения в области грудной клетки у чрезмерно тучных больных. Подобная локализация жировых отложений повышает нагрузку на легкие при дыхании. Для восстановлении нормальной вентиляции легких у этих больных весьма эффективна потеря веса.

Таблица 20. 5. Лабораторные данные при респираторном ацидозе (по Mengele, 1969) Плазма крови Моча Показатель Результат р. Н 7, 0 -7, 35 р. Н Умеренно снижен (5, 0 -6, 0) Общее содержание СO 2 Повышено [НСО 3– ] Не определяются РС 02 45 -100 мм рт. ст. Титруемая кислотность Слегка повышена Стандартные бикарбонаты. Сначала норма, при частичной компенсации - 2845 ммоль/л Уpовень калия Понижен Буферные основания Сначала норма, при продолжительном течении 46 -70 ммоль/л Уровень хлоридов Повышен Калий Тенденция к гиперкалиемия Содержание хлоридов Понижено Компенсаторные реакции ор

Респираторный алкалоз Респираторный (дыхательный) алкалоз - это нескомпенсированное или частично компенсированное повышение р. Н в результате гипервентиляции. Гипервентиляция может возникать вследствие: Возбуждения дыхательного центра: при изолированном ацидозе цереброспинальной жидкости (непосредственная стимуляция дыхательного центра ионами водорода и углекислого газа); при субарахноидальном кровотечении (непосредственная стимуляция дыхательного центра продуктами гемолиза); при циррозе и сепсисе (непосредственная стимуляция дыхательного центра продуктами измененного метаболизма). Лихорадочного состояния. Неправильного режима ИВЛ.

Выделяют две формы респираторного алкалоза: острый респираторный алкалоз; хронический респираторный алкалоз. Острый респираторный алкалоз развивается при выраженной гиперкапнии. Хронический респираторный алкалоз развивается при длительной умеренной гиперкапнии.

Интенсивная терапия. Прежде всего, необходимо определить, не является ли дыхательный ацидоз компенсаторной реакцией на метаболические нарушения. Если это подтвердилось, то следует проводить лечение основного заболевания. Одновременно применяют меры по улучшению параметров вентиляции (стимуляция дыхательного центра — налоксон, налорфин), а при показаниях – вспомогательная вентиляция или ИВЛ. При интенсивной терапии необходимо учитывать, что в некоторых ситуациях целесообразно поддерживать умеренную гиперкапнию для улучшения оксигенации тканей (например, у больных бронхиальной астмой). Важно помнить, что быстрое выведение СО 2 может вызвать изменения р. Н цереброспинальной жидкости, артериальную гипотензию, периферический спазм сосудов, судороги. Метаболический алкалоз встречается реже ацидоза, но более трудно поддается коррекции. Он всегда сопровождается выраженными электролитными нарушениями, которые в свою очередь вызывают угнетение функции миокарда, гипотонию, мышечную слабость, иногда судороги. Метаболический алкалоз во внеклеточном пространстве часто сопровождается внутриклеточным ацидозом, крайне трудно поддающимся коррекции. Обычно коррекцию начинают с нормализации уровня калия плазмы. Растворы калия хлорида (0, 5 -1 %) вводят медленно одновременно с глюкозо-инсулиновыми смесями. При декомпенсированных формах метаболического алкалоза у взрослых применяют растворы соляной кислоты (100 мл 4 % НСl на 1000 мл 5 % раствора глюкозы) и 0, 9 % раствор хлористого аммония. За сутки можно вводить не более 250 -300 ммоль Н+.

Прежде всего, необходимо убедиться в том, что дыхательный алкалоз не является компенсаторной реакцией в ответ на метаболические нарушения. Если это подтверждается, то интенсивная терапия должна быть направлена на коррекцию метаболического ацидоза. ИВЛ проводят под контролем параметров вентиляции и газового состава крови (дыхательный мониторинг), позволяющим избежать развития респираторного алкалоза; р. СО 2 в артериальной крови следует поддерживать в пределах 33 -36 мм рт. ст. Для устранения гипервозбудимости дыхательного центра целесообразно использование седативных средств и опиатов, а для коррекции гипертермии — жаропонижающих средств и физического охлаждения. Для устранения повышенной механической работы дыхания решается вопрос об использовании управляемой ИВЛ