Ненарушенная компенсаторная реакция физиологичеких систем

Глава 6

НАРУШЕНИЯ КИСЛОТНО-ОСНОВНОГО СОСТОЯНИЯ

Концентрацию протонов во внеклеточной жидкости и в жидкой части плазмы крови ([Н⁺]) физиологические системы удерживают на уровне, ко­торый можно признать исключительно низким (40 нмоль/л) относительно массивного высвобождения ионов водорода в клетки и во внутреннюю сре­ду (7x10⁷ наномолей^! каждый день). При обычном полноценном питании высвобождение протонов в клетки и во внутреннюю среду организма со­ставляет 1 ммоль/кг массы тела в день, что в 10⁶ раза превышает общее со­держание протонов во внеклеточной жидкости.

Свободные ионы водорода связываются буферными системами: 40 % всех высвобождаемых ионов водорода нейтрализует главная внеклеточная буферная система угольной кислоты и гидрокарбоната натрия, а 60 % - внут­риклеточные буферные системы. После взаимодействия протона с буфер­ной системой он переходит во временное состояние связывания и нейтра­лизации. Буферные системы -это первая защитная линия в противодействии постоянной тенденции к закислению клеток и внутренней среды. Для под­держания нормального кислотно-основного состояния необходима элими­нация протонов из форм их временного связывания во внешнюю среду.

Легкие выступают эффектором системы главного буфера внеклеточной жидкости, осуществляя экскрецию углекислого газа и вызывая сдвиг реак­ции системы бикарбонатного буфера вправо:

Н⁺ + НСО;= НСО= НО + СО

3 2 3 2 2

Почки восполняют потери бикарбонатного аниона, метаболизируя глютамин, синтезируемый печенью, с образованием бикарбонатного аниона и одновременной экскрецией МН₄⁺. Физиологическая система, поддержи­вающая на нормальном уровне концентрацию протонов во внеклеточной жидкости, для достижения своего конечного полезного приспособитель­ного результата объединяет в качестве эффекторов легкие, почки и печень.

Для удержания [Н⁺] в нормальных пределах необходима соответствую­щая нейтрализации свободных ионов водорода регенерация бикарбонатных анионов почками.

Кислотно-основное состояние больного характеризуют величины трех его параметров:

♦ концентрация протонов во внеклеточной жидкости ([Н⁺]);

♦ содержание в ней бикарбонатного аниона ([НСО "]);

♦ напряжение углекислого газа в артериальной крови (РаСО,).

Функциональную связь между ними отражает уравнение Гендерсона-Гассельбаха:

[Н⁺](нмоль/л)=23,9хРаС0₂(мм рт. ст.)/[НС0₃ ](ммоль/л).

В состав желудочного содержимого каждые сутки попадают 150 ммоль протонов. Секреция протонов в просвет желудка сопровождается эквива­лентной генерацией гидрокарбонатного аниона и его поступлением во вне­клеточную жидкость. Тонкая кишка и поджелудочная железа секретируют бикарбонатные анионы, тем самым нейтрализуя протоны в просвете желу­дочно-кишечного канала. В физиологических условиях те бикарбонатные анионы, которые не нейтрализуют протоны, поступившие в кишечник из желудка, реабсорбируются в кровь.

Потери кислого содержимого усиливают образование бикарбонатного аниона в эпителиоцитах желудка. Это повышает [НС0₃"]. Потери содержи­мого кишечника (диарея, кишечные свищи и др.) уменьшают реабсорбцию : карбонатного аниона из просвета желудочно-кишечного канала. Это снижает [НС0₃].

Микроорганизмы в просвете кишечника могут перерабатывать питательные вещества таким образом, что вызывают патологические измене­ния [НС0₃"] и [Н⁺]. Образование ими не усваиваемых организмом органических кислот служит причиной метаболического ацидоза. Полное окисление в ходе жизнедеятельности микроорганизмов органических ани­сов из состава пищи до углекислого газа и воды ведет к аккумуляции в просвете кишечника бикарбонатного аниона, что вызывает метаболичес­кий алкалоз.

Для оценки кислотно-основного состояния необходимо определение четырех его параметров (табл. 6.1).

Таблица 6.1

Нормальные величины параметров кислотно-основного состояния организма

Параметр кислотно-основного состояния

Пределы нормальных колебаний

[Н⁺] (рН)

РаС0₂

[НСО,]

Анионный пробел плазмы

40±2 нмоль/л (7,40±0,02)

40±3 мм. рт. ст.

24±2 ммоль/л

12±2 мэкв/л

Таблица 6.2

Связь между рН и [1Г]

Компенсаторные реакции в ответ на нарушения кислотно-основного состояния

Расстройство кислотно-основного

Метаболический ацидоз

Метаболический алкалоз

Острый респираторный ацидоз

Хронический респира­торный ацидоз

Острый респираторный алкалоз

Хронический респира­торный алкалоз

Ненарушенная компенсаторная реакция физиологичеких систем

Снижение [НСО,] на 1 ммоль/л от уровня в 25 ммоль/л приводит к падению РаСО, на 1 мм рт. ст. от 40 мм рт. ст.

Рост [НСО,] на 1 ммоль/л от уровня в 25 ммоль/л приводит к подъему РаСО, на 1 мм рт. ст. от 40 мм рт. ст.

Возрастание РаС0₂ на 1мм рт ст. повышает [Н~] на 0,77 нмоль/л. Для возвращения [Н ~] к исходному нормаль­ному уровню [НСО,] возрастает на 1 ммоль/л от 25 ммоль/л

Рост РаСО, на 1мм рт ст увеличивает [Н""] на 0,32 нмоль/л. Для востановления нормальной [Н ^т] [НСО,"] растет на 0,3 ммоль/л от 25 ммоль/л

Уменьшение РаСО, в два раза ведет к снижению [НСО,] на 2,5 ммоль/л

Снижение РаСО, на 10 мм рт. ст от уровня в 40 мм рт. ст ведет к снижению [НСО,"] на 5 ммоль/л

Клинический опыт исследований кислотно-основного состояния (КОС) и коррекции его нарушений позволил считать, что концентрация водород­ных ионов во внеклеточной жидкости и жидкой части плазмы - это более информативный показатель, чем производная [КГ], отрицательный десятич­ный логарифм концентрации водородных ионов (рН). Например, при сни­жении рН на три десятых от 7,4 до 7,1 [Н⁺] возрастает почти в два раза (табл. 6.2). Кроме того, определение концентрации протонов, а не рН позволяет более точно дозировать инфузию растворов, содержащих протон или карбонатные анионы, которую производят для возвращения [Н⁺] в нормальные пределы.

Выделяют четыре основных вида нарушений кислотно-основного состояния метаболический ацидоз, метаболический алкалоз, респираторный ацидоз, респираторный алкалоз.

Метаболический ацидоз -это подъем [Н⁺] и снижение [НС0₃]. Метаболический алкалоз - падение [Н⁺] и рост [НС0₃^_]. Респираторный ацидоз -I подъем [Н⁺] вследствие роста РаС0₂, а респираторный алкалоз - падение [Н⁺] вследствие снижения РаСО,.

Патологические сдвиги концентрации протонов во внеклеточной жидкости и плазме крови вызывают реакции физиологических систем, которые направлены на возвращение [Н⁺] в нормальные пределы, что достижимо только при хроническом респираторном алкалозе.

МЕТАБОЛИЧЕСКИЙ АЦИДОЗ

Метаболический ацидоз - это патологическое состояние, которое ха­рактеризуют рост во внеклеточной жидкости и жидкой части плазмы крови концентрации протонов ([Н⁺]) и снижение в них содержания бикарбонатного аниона ([НСО~]). К метаболическому ацидозу приводят задер­жка в организме сильно диссоциирующих кислот и (или) потеря им бикарбанатного аниона. Для идентификации основного звена патогенеза метаболического ацидоза необходимо определить анионный пробей плазмы. Число анионов всегда равно числу катионов как в клеточной, так и во внеклеточной жидкости. Если из величины содержания во внеклеточной жидкости и жидкой части плазмы их главного одновалентного катиона на-: ([Nа⁺⁾] вычесть общее в них содержание главных одновалентных ани­онов, хлоридного ([Сl^_]) и бикарбонатного ([НС0₃^_]), то мы получим значе­ние анионного пробела плазмы (АПП):

АПП = [N34 -([СТ] + [НСОЗ^_ ]).

АПП это различие между общим содержанием катионов во внекле­точной жидкости и жидкой части плазмы с вычетом из нее [№⁺] и суммар­ной концентрацией в них анионов без [НСОЗ] и концентрации во ВнЖ и в плазме хлоридного аниона ([Сl^_]). АПП можно определить как различие между общим содержанием во внеклеточной жидкости и жидкой части плаз­мы катионов кальция, калия и магния, и суммарной концентрацией в них сульфатного, фосфатных, альбуминового и органических анионов.

Во внеклеточной жидкости в силу внутренних или внешних причин в результате диссоциации кислот одновременно могут расти содержание про­тонов и концентрация анионов. При этом 1 ммоль эндо- или экзогенной орга­нической кислоты диссоциирует с высвобождением 1 ммоль протонов и 1 ммоль аниона. На нейтрализацию 1 ммоль протонов уходит 1 ммоль бикарбонатного аниона. На место этого ммоль бикарбонатного аниона во вне­клеточной жидкости приходит ммоль органического аниона диссоциирую­щей кислоты. В результате, несмотря на то, что общее содержание анионов во внеклеточной жидкости остается неизменным, АПП становится на 1 ммоль больше. Поэтому рост АПП выше верхнего предела нормальных колебаний (10-14 ммолъ/л) свидетельствует о повышенном высвобожде­нии или поступлении извне во внутреннюю среду эндо- или экзогенных дис­социирующих кислот как о причине метаболического ацидоза. Если АПП при метаболическом ацидозе не растет, то его причина — потеря организ­мом бикарбонатного аниона.

Содержание альбуминовых анионов во внеклеточной жидкости и плаз­ме при нормальной концентрации белка в крови составляет 12 ммоль/л. Гипоальбуминемия уменьшает АПП без нарушений кислотно-основного состояния. Поэтому у больных с гипоальбуминемией диссоциация органи­ческих кислот в клетках и во внеклеточной жидкости ведет к метаболичес­кому ацидозу при АПП в «нормальных» пределах.

Таблица 6.4

Этиопатогенетическая классификация метаболического ацидоза

Этиопатогенетическая классификация метаболического ацидоза выделя­ет два его вида: метаболический ацидоз с увеличенным АПП и метаболичес­кий ацидоз с нормальным АПП (табл. 6.4). Наиболее частая причина лактатного метаболического ацидоза - это недостаточный транспорт в клетку кислорода вследствие артериальной гипоксемии, нарушений системного и периферического кровообращения. Накопление лактата в цитозоле клеток всех тканей происходит только при замедлении трансформации лактата в пируват, которая невозможна без сопряженного с ней окисления восстановленной фор­мы никотинамидадениндинуклеотида (НАДН). Гипоксия через падение на­пряжения кислорода в митохондриях ведет к накоплению в них НАДН, что блокирует передачу протона от восстановленной формы НАДН в цитозоле к ее окисленной форме в митохондриях. Это повышает содержание НАДН в цитозоле и ведет к накоплению в клетке молочной кислоты. Концентрация молочной кислоты в клетке растет вследствие блокады ее трансформации в пируват, обусловленной угнетением или прекращением окисления НАДН. Вто­рой непосредственной причиной роста содержания лактата в цитозоле кле­ток может быть аккумуляция в них пировиноградной кислоты.

Лактатный ацидоз, связанный с гипоксией, называют лактатным ацидозом типа А. Острая респираторно-циркуляторная гипоксия может приводить к высвобождению во внутреннюю среду протонов со скоростью моль/мин, чему не в состоянии противостоять система бикарбонатного буфера внеклеточной жидкости. В этой связи острый лактатный ацидоз можно считать одним из основных механизмов необратимости тяжелого шока и клинической смерти. Локальная ишемия не приводит к лактатному ацидозу типа А, так как одновременно с прекращением доставки в клетки кислорода в них перестает поступать глюкоза как предшественник молочной кислоты на пути ее синтеза. Кроме того, печень трансформирует молочную кислоту, высвобождаемую локальным очагом ишемии, в глюкозу. Лактатный ацидоз типа Б - это следствие повышенного высвобождения молочной кислоты печенью. Его может вызвать угнетение трансформации лактата в глюкозу гепатоцитами на уровне всей печени при печеночной недостаточности. Лактатный ацидоз может быть следствием недостатка в орга­зме тиамина, обусловленного витаминным голоданием или алкоголизмом. Дефицит тиамина приводит к лактатному ацидозу через угнетение утилизации пирувата на путях обмена веществ. Аналогичным образом ведут к лактатному ацидозу типа Б наследственные нарушения обмена веществ: непе­реносимость фруктозы и недостаточная активность некоторых ферментов, -.чествующих в глюконеогенезе. Отравление этанолом через его интенсивную переработку в печени ведет к накоплению в цитозоле гепатоцитов НАДН, что увеличивает образование лактата.

Опухоли печени при определенной распространенности поражения ее паренхимы уменьшают очищение плазмы крови от лактата печенью, вызы­вая лактатный ацидоз типа Б. Злокачественные новообразования другой локализации ведут к лактатному ацидозу типа Б, высвобождая метаболиты, «вторые угнетают глюконеогенез в печени. К ним в частности относят ме­таболит триптофана, угнетающий активность ключевого фермента глюконеогенеза, фосфоенолпируваткарбоксикиназы. Предположительно, злока­чественные опухоли большой массы образуют и высвобождают молочную кислоту столь интенсивно, что это превышает способность печени очищать ему крови от лактата и ведет к метаболическому ацидозу. Некоторые из бактерий в просвете желудочно-кишечного тракта могут трансформировать клетчатку, которую содержит пища, в органические кислоты. Образование органических кислот бактериями из клетчатки усиливает замедление прохождения пищевых масс по желудочно-кишечному каналу (слепые петли кишки, обструкция, непроходимость) и изменение состава печной флоры под влиянием терапии антибиотиками. В основном бакте­рии образуют из клетчатки D-изомер молочной кислоты. Так как организм человека метаболизирует этот изомер лактата медленнее, чем эндогенный L-изомер, то абсорбция D-изомера ведет к метаболическому ацидозу с уве­личенным АПП. Существующие способы определения концентрации лак­тата во внеклеточной жидкости и жидкой части плазмы крови ориентирова­ны на L-изомер, что затрудняет идентификацию этиологии метаболического ацидоза данного генеза. Одновременно с развитием метаболического ацидоза бактериальный рост в просвете кишечника ведет к усиленному обра­зованию бактериями в ее просвете аминов, попадание которых в значитель­ных количествах в кровь вызывает угнетение сознания. Часть D-изомера лактата выводится из крови почками. Это обуславливает несоответствие между увеличением АПП и снижением концентрации бикарбонатного ани­она в плазме крови.

Выделяют два вида кетоацидоза:

1 При сохраненной способности бета-клеток поджелудочной железы образовывать и секретировать инсулин. При первом виде кетоацидоза он представляет собой следствие торможения или недостаточной стимуляции бета-клеток.

2. Вследствие патологических изменений бета-клеток (диабетический кетоацидоз).

К кетоацидозу первого вида приводит гипогликемия как причина угне­тения секреции инсулина. Одна из частых причин гипогликемии у боль­ных - это голодание, которое редко снижает содержание глюкозы в плазме крови до уровня более низкого, чем 3 ммоль/л. При метаболическом кетоа-цидозе как следствии голодания концентрация бикарбонатного аниона в плазме не падает ниже 18 ммоль/л, а ее анионный пробел не становится большим, чем 19 ммоль/л. При этом умеренно выраженном метаболичес­ком ацидозе внутривенное вливание глюкозы прекращает кетогенез и под­вергает обратному развитию метаболический ацидоз.

Если гипогликемия как причина кетоацидоза связана с нарушениями накопления и хранения гликогена в гепатоцитах, то она часто сочетается с низким уровнем глюконеогенеза в печени. При этом снижено образование глюкозы печенью из лактата. В результате метаболический ацидоз обуслов­лен как кетогенезом, так и диссоциацией молочной кислоты во внеклеточ­ной жидкости (лактатный метаболический ацидоз типа Б). Поэтому при та­ком патогенезе метаболического ацидоза, к развитию которого приводит действие двух механизмов, в отличие от кетоацидоза, вызванного голодани­ем, [НС0₃] часто ниже, чем 18 ммоль/л. Этиопатогенетическая терапия ос­новного заболевания, и внутривенное вливание растворов глюкозы в част­ности, устраняет кетоацидоз данного генеза.

Торможение секреции инсулина через возбуждение альфа-адренорецепторов бета-клеток поджелудочной железы обуславливают действие этанола как адреномиметика и побочный эффект лекарственных адреномиметических средств. Кроме того, оно может быть следствием неспеци­фической защитно-патогенной стрессорной реакции в ответ на дефициты ОВнЖ и объема циркулирующей крови. Поэтому, если при отравлении этанолом частая и обильная рвота ведет к дефициту объема внеклеточной жидкости, то кетоацидоз вследствие отравления этиловым спиртом разви­вается быстрее. При такой этиологии кетоацидоза он может быть тяже­лым метаболическим ацидозом. У таких больных вследствие усиления гликогенолиза и глюконеогенеза в результате падения секреции инсулина часто выявляют гипергликемию. Внутривенное вливание им раствора глю­козы устраняет кетоацидоз, только если его причина - это гипогликемия. интенсивная терапия в основном сводится к внутривенному вливанию растворов натрия и калия хлорида, направленной на коррекцию дефици­тов ОВнЖ и калия в организме.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: