МЕТАБОЛИЧЕСКИЙ АЦИДОЗ, СВЯЗАННЫЙ С ДИСФУНКЦИЯМИ НА УРОВНЕ СЕГМЕНТОВ НЕФРОНА
Почечная недостаточность может приводить к метаболическому ацидозу с увеличением АПП. У здоровых людей и у пациентов с хронической почечной недостаточностью нормальное высвобождение протонов при утилизации аминокислот, поступивших в организм с пищей, составляет около 1 ммоль/кг массы тела за сутки. Это количество протонов нейтрализует эквивалентная масса гидрокарбонатного аниона. Потери гидрокарбонатного аниона из внеклеточной жидкости восполняет генерация новых анионов почками, сопряженная с образованием и экскрецией NН4+. По мере прогрессирования хронической почечной недостаточности падают экскреция NН4+ и образование почками бикарбонатных анионов. Снижение концентрации бикарбонатного аниона во внеклеточной жидкости и жидкой части плазмы ведет к метаболическому ацидозу. Одновременное снижение скорости клубочковой фильтрации служит причиной падения экскреции органических анионов, что повышает АПП. При этом рост АПП и снижение концентрации бикарбонатного аниона во внеклеточной жидкости относительно независимы друг от друга и не находятся в прямой связи.
Почечный тубулярный ацидоз — это метаболический ацидоз при нормальном анионном пробеле плазмы и повышенной концентрации хлоридного аниона во внеклеточной жидкости и жидкой части плазмы крови, который представляет собой следствие несостоятельности почек как эффектора систем удержания концентрации протонов во ВнЖ в нормальных пределах.
Если почки выделяют протоны с мочой недостаточно относительно их высвобождения в клетки и во внутреннюю среду, то развивается почечный тубулярный ацидоз.
В основе функции почек как эффектора систем удержания [Н+] в нормальных пределах лежит активная секреция ионов водорода клетками тубулярного эпителия в просвет канальцев. Нормальная секреция протонов эпителиоцитами проксимальных сегментов нефрона - это необходимое условие ненарушенных реабсорбции бикарбонатного аниона, экскреции протонов в виде одноосновного фосфатного аниона (Н2Р04", «титруемая кислотность мочи») и в виде NН4+ с конечной мочой. При обратном поступлении бикарбонатных анионов из просвета канальцев нефрона в плазму крови, ни один новый свободный ион водорода не высвобождается в клетки и во внеклеточную жидкость. Если секреция протонов эпителиоцитами нормальна, то в конечной моче практически нет бикарбонатного аниона. В этой связи появление НС03" в конечной моче в значительных количествах (бикарбонатурию) следует рассматривать как признак недостаточной секреции протонов в просвет почечных канальцев или результат компенсаторного усиления ренальной экскреции бикарбонатного аниона в ответ на развитие алкалоза.
Общее количество бикарбонатных анионов, которое из почек поступает в плазму крови и во внеклеточную жидкость, составляют:
♦ число бикарбонатных анионов, реабсорбируемых в проксимальных
сегментах нефрона из ультрафильтрата в плазму, которое определяет величина секреции протонов клетками тубулярного эпителия;
♦ количество бикарбонатных анионов, которое образуется в почках при
синтезе и экскреции NН4+.
Основная масса протонов, которые поступают в просвет канальцев в ходе их активной секреции эпителиоцитами, попадает туда в проксимальных сегментах нефрона. В просвете канальцев проксимальных сегментов бикарбонатные анионы из состава ультрафильтрата и активно секретируемые протоны образуют угольную кислоту. Угольная кислота в просвете канальцев служит субстратом карбоангидразы, которая ведет к распаду Н,С03 на воду и углекислый газ. В результате возникает градиент напряжений углекислого газа между просветом канальцев и цитозолем их эпителиоцитов, и углекислый газ диффундирует в клетки тубулярного эпителия. В этих клетках карбоангидраза образует угольную кислоту из воды и углекислого газа. Диссоциация образованной в эпителиоцитах угольной кислоты ведет к высвобождению в них протонов и бикарбонатных анионов в количествах равных тем, которые затрачиваются на синтез угольной кислоты в просвете канальцев проксимальных сегментов. Все это заставляет определить поступление бикарбонатных анионов из просвета канальцев проксимальных сегментов в плазму крови как рециркуляцию, а не как реабсорбцию.
В проксимальных сегментах протоны секретируются в просвет канальцев в обмен на натриевые катионы. Катионы натрия мигрируют в эпителиоциты в силу градиента концентраций натрия между цитозолем эпителиоцитов и просветом канальцев, в ультрафильтрате которых концентрация натрия выше. В этой связи ключевыми ферментами активной секреции протонов и рециркуляции бикарбонатного аниона в проксимальных сегментах нефрона следует признать натрий-калий-АТФазу базолатеральных мембран эпителиоцитов, которая перекачивает натрий в интерстиций почек, и карбоангидразу в просвете канальцев (рис. 6.1).
Главная биологическая цель секреции протонов в проксимальных отделах нефрона - это обеспечение рециркуляции бикарбонатных анионов, которая предотвращает их потерю с конечной мочой. В этих сегментах нефрона эпителиоциты секретируют в сутки в просвет канальцев 4000 ммоль протонов, что позволяет возвратить в плазму эквивалентное количество бикарбонатных анионов. При нормальных содержании бикарбонатного аниона в плазме (25 ммоль/л) и скорости клубочковой фильтрации, составляющей 180 л в день, за сутки в состав ультрафильтрата попадают 4500 ммоль бикарбонатного аниона, из которых 4000 возвращаются в плазму крови в ходе рециркуляции в проксимальных сегментах.
NаНСО3,
Рис. 6.1. Активная реабсорбция натрия и секреция протонов
в проксимальных сегментах нефрона
(ПК- просвет канальца, БЛМ - базолатералльная мембрана эпителиоцита)
Если на организм больного оказывают действие лекарственные средства, которые снижают активность карбоангидразы в просвете канальцев, тормозит реакцию распада угольной кислоты на углекислый газ и у в просвете канальцев. Одновременно замедляется реакция образования угольной кислоты из протонов и бикарбонатных анионов в просвете канальцев. В результате в просвете канальцев резко возрастает содержание ионов, что тормозит их секрецию.
Гнпокалия (патологическое снижение общего содержания калия в организме) и рост напряжения углекислого газа в интерстиции и клетках оргазм.! повышают содержание протонов в эпителиоцитах канальцев. Это поищет трансмембранный перенос в просвет канальцев свободных ионов кислорода в обмен на натрий. Метаболический алкалоз, снижая содержание гонов в эпителиоцитах, уменьшает их секрецию в просвет канальцев проксимальных сегментов.
Рост общего содержания натрия в организме через рост ОВнЖ может вызыватьбикарбонатурию. Число бикарбонатных анионов, которые рециркудируют в проксимальных сегментах, при этом не снижается. Увеличение ОВнЖ повышает скорость клубочковой фильтрации (СКФ). Рост СКФ увеличивает общее содержание бикарбонатных анионов в просвете канальцев проксимальных сегментов. Это обуславливает преобладание общего содержия НС03 в проксимальных канальцах над количеством протонов, которые эпителиоциты секретируют в их просвет. Преобладание служит причиной бикарбонатурии. Таков один из механизмов бикарбонатурии у больных, которым вливают растворы гидрокарбоната натрия, тем самым увеличивая содержание натрия в организме.
Гиперкальциемия и патологически низкий уровень секреции паратгормона увеличивают секрецию протонов в проксимальных отделах нефронов. Недостаточность секреции протонов в проксимальных сегментах как причина бикарбонатурии приводит к сдвигам кислотно-основного состояния, которые проявляют себя:
♦падением содержания бикарбонатного аниона во внеклеточной жидкости;
♦ отсутствием роста [НС03] вследствие внутривенной инфузии растворов, содержащих бикарбонатные анионы;
♦ рН мочи менее 7,0, несмотря на метаболический ацидоз.
Под проксимальным тубулярным (канальцевым) метаболическим ацидозом (почечный канальцевый ацидоз II типа) понимают патологическое состояние вследствие недостаточности секреции протонов эпителиоцитами канальцев проксимальных сегментов. При этом недостаточность секреции протонов может быть одним из звеньев патогенеза синдрома Фанкони. При цистинозе ацидоз данного генеза наследуется как фенотипический признак по аутосомальному рецессивному типу. К нему могут приводить хроническая гипокальциемия и вторичный гиперпаратиреоз. Почечный канальцевый ацидоз может быть осложнением синдрома недостаточного всасывания из просвета кишечника. Повреждения паренхимы почек под влиянием лекарств и токсинов (свинец и др.), при поликистозном перерождении мозгового слоя, вследствие множественной миеломы и при нефротическом синдроме также служат причиной почечного канальцевого ацидоза второго типа.
Если причиной недостаточности секреции свободных ионов водорода выступает низкий уровень активного перемещения натрия через базолатеральную мембрану эпителиоцитов, то в просвете канальцев проксимальных сегментов возрастает содержание Na+ Увеличение концентрации катиона натрия в просвете проксимальных канальцев происходит одновременно с ростом содержания в них бикарбонатного аниона. При этом концентрация бикарбонатного аниона в проксимальных канальцах растет вследствие угнетения рециркуляции НС03, обусловленного низким уровнем секреции протонов. В результате сумма положительных зарядов катиона натрия в просвете проксимальных канальцев начинает в некоторой степени уравновешиваться суммой зарядов бикарбонатных анионов. Это ведет к перемещению хлоридных анионов из просвета канальцев в почечный интерстиций данного уровня и далее в плазму крови. Таков механизм возникновения патологически высокого содержания аниона С1~ во внеклеточной жидкости и жидкой части плазмы крови, гиперхлоремии, часто сопутствующей почечному канальцевому ацидозу. Усиление натрийуреза, которое у больных с почечным канальцевым ацидозом второго типа во многом обусловлено тем, что бикарбонатные анионы задерживают в просвете канальцев катионы натрия, вызывает дефицит ОВнЖ и через полиурию приводит к гипокалиемии.
При почечном канальцевом ацидозе II типа бикарбонатурия ведет к снижению концентрации бикарбонатного аниона в плазме крови. По мере снижения [НС03] падает концентрация бикарбонатного аниона в ультрафильтрате клубочков нефронов, и низкое содержание протонов в просвете проксимальных канальцев становится адекватным содержанию в нем НС03 В результате падает число бикарбонатных анионов, поступающих в дистальные сегменты нефрона, и бикарбонатурия временно исчезает. Кислотно-основное состояние переходит на новый уровень, при котором нет потерь бикарбонатного аниона, но концентрация протонов во внеклеточной жидкости остается патологически высокой.Рост объема внеклеточной жидкости, который увеличивает преднагрузку сердца и минутный объем кровообращения (гиперволемическая гемодилюция у больного с нормальной насосной функцией сердца), приводит к падению реабсорбции натрия в проксимальных сегментах, что может служить причиной почечного тубулярного ацидоза и гиперхлоремии.
В дистальных отделах нефрона секреция протонов происходит в основном в собирательных канальцах коркового и мозгового слоя. В этих сегментах нефрона секреция свободных ионов водорода происходит активно с участием Н+-АТФазы, локализованной в мембране эпителиоцита, обращенной в просвет канальца.
Эпителиоциты дистальных сегментов образуют из глутамина, синтезированного в печени, NН3 (аммиак), который, претерпев ряд последовательных превращений, оказывается в просвете канальцев дистальных сегментов. Там NН3 функционирует как акцептор активно секретируемых протонов. Свободные ионы водорода и NН3, в просвете канальцев дистальных сегментов образуют аммониевый катион (NН4+). Если образование аммиака в почках недостаточно, то концентрация протонов в просвете канальцев дистальных сегментов растет, что ведет к их обратной диффузии в эпителиоциты. Образование одной молекулы аммиака и экскреция одного аммониевого катиона с конечной мочой сопровождаются сопряженным с ними образованием из глутамина одного бикарбонатного аниона.
Дистальный почечный канальцевый ацидоз - это патологическое состояние вследствие недостаточного образования в клетках тубулярного эпителия дистальных сегментов нефрона бикарбонатных анионов. Все виды диcтального почечного канальцевого ацидоза характеризует низкий уровень экскреции аммониевого катиона с мочой.
Почечный канальцевый ацидоз Iтипа (классический дистальный почеччный канальцевый ацидоз) впервые описал Альбрихт в 1946 году. Его характеризуют патологически высокий рН конечной мочи, бикарбонатурия, гипохлоремия и гипокалиемия. В основе развития ацидоза этого типа лежит недостаточность активной секреции протонов в просвет канальцев дистальных сегментов нефрона (рис. 6.2).
Непосредственными причинами падения секреции протонов в дисталь--л:е канальцы являются:
♦ недостаточная активность Н+-АТФазы;
♦ изменения трансмембранного потенциала эпителиоцитов вследствие повышенного поступления в них хлоридного аниона, снижения доставки натрия в дистальные сегменты при низкой скорости клубочко вой фильтрации, а также в результате действия средств, тормозящих реабсорбцию Na+;
НС03
конечная моча
Рис. 6.2. Основное звено патогенеза почечного тубулярного ацидоза первого типа: падение активной секреции протонов в просвет канальцев дистальных сегментов нефрона ведет к бикарбонатурии, росту рН конечной мочи (>6,0) и низкому содержанию в ней аммониевого катиона
♦ снижение содержания аммиака как акцептора протонов в просвете канальцев, которое через рост концентрации в нем Н+ тормозит активную секрецию свободных ионов водорода;
♦ патологическое обратное поступление протонов в секретирующий их эпителиоцит.
Первичный канальцевый ацидоз первого типа как моногенное заболевание наследуется по аутосомальному доминантному типу. Вторичный почечный канальцевый ацидоз первого типа выявляют у больных с системной красной волчанкой и серповидноклеточной анемией. К нему также может приводить кальциноз почек вследствие идиопатической гиперкальциурии и первичного гиперпаратиреоза. Нефропатия, связанная с экзогенными интоксикациями литием и другими токсичными веществами, также служит одной из причин классического дистального канальцевого ацидоза.
Несмотря на низкую активность карбоангидразы в просвете собирательных канальцев коркового и мозгового слоев, в этих отделах нефрона, как и в его проксимальных сегментах, происходит рециркуляция бикарбонатного аниона. При недостаточной активной секреции протонов в просвет канальцев этих сегментов часть анионов НС03 не соединяется с ионами водорода для образования угольной кислоты, и бикарбонатные анионы, оставаясь в просвете канальцев, попадают в состав конечной мочи. Бикарбонатурия (патологическое содержание бикарбонатного аниона в конечной моче), вытесняя хлоридные анионы из состава мочи, приводит к гиперхлоремии. Кроме того, бикарбонатурия усиливает ренальную экскрецию натрия, так как натриевые катионы устремляются за бикарбонатными анионами в состав конечной мочи. Усиление экскреции почками натрия снижает ОВнЖ. Дефицит ОВнЖ запускает ренин-ангиотензин-альдостероновый механизм, активация которого вызывает гипокалиемию через усиление ренальнои эк-гхреции калия. Другая причина гипокалиемии - это полиурия вследствие натрийуреза, усиленного бикарбонатурией.
Под почечным каналъцевым ацидозом III типа в настоящее время понимают почечный канальцевый ацидоз первого типа у детей.
Образование почками новых бикарбонатных анионов снижают:
♦ падение содержания аммиака как акцептора протонов в просвете канальцев дистальных сегментов нефрона;
♦ снижение секреции свободных ионов водорода в просвет собирательных канальцев.
леляют кортикальный и медулярный механизмы падения содержат тя аммиака в просвете собирательных канальцев как акцептора свободных ионов водорода. При действии первого из двух механизмов синтез аммиака в почках снижен вследствие низкой скорости клубочковой фильтрации
илеркалиемии у больных с почечной недостаточностью. Деструкция клеток мозгового слоя паренхимы почек, обусловленная пиелонефритом или в результате токсического действия лекарственных средств (ненаркотические анальгетики и др.), приводит к снижению числа тубулярных эпителиоцитов, в которьгх не нарушено образование аммиака (медулярный механизм). В результате возникают метаболический ацидоз с нормальным АПП, снижение содержания в конечной моче аммониевого катиона и падение рН мочи до уровня более низкого, чем 5,3. Снижение рН связано с избирательным расстройством функций эпителиоцитов дистальных сегментов, когда они теряют способность образовывать аммиак, но продолжают секретировать протоны в просвет канальцев. В результате часть протонов не встречает своих рецепторов в просвете собирательных канальцев, что снижает рН конечной мочи. Внутривенное вливание растворов гидрокарбоната натрия у таких больных ведет к росту [НС03] и увеличению содержания бикарбонатного аниона в ультрафильтрате. Повышенное содержание бикарбонатного аниона в ультрафильтрате приводит через соединение этих анионов с протонами к образованию угольной кислоты в собирательных канальцах и ее диссоциации, что повышает напряжение углекислого газа в конечной моче. Таким образом, рост напряжения углекислого газа в ответ на внутривенное вливание растворов, содержащих гидрокарбонат натрия, свидетельствует о сохраненной способности эпителиоцитов канальцев дистальных отделов нефронаактивно секретировать протоны.
Если развитие метаболического ацидоза обуславливает низкий уровень экскреции аммониевого катиона, связанный с гиперкалиемиеи, то такой ацидоз называют почечным тубулярным ацидозом IV типа (гиперкалиемический почечный тубулярный ацидоз). Гиперкалиемия представляет собой звено патогенеза метаболического ацидоза, снижая образование аммиака в почках. У части больных такой вид метаболического ацидоза вызывают недостаточная концентрация в циркулирующей крови минералкортикоидов и действие лекарственных средств антагонистов альдостерона как причины снижения реабсорбции натрия из просвета канальцев нефрона, секреции в канальцыпротонов и выведения в них калия. Несмотря на то, что у многих больных с почечным канальцевым ацидозом четвертого типа выявляют почечную недостаточность в результате диабетической нефропатии или интерстициального нефрита, падение скорости клубочковой фильтрации нельзя признать единственной причиной гиперкалиемии у больных с данным расстройством кислотно-основного состояния. Гиперкалиемия у таких больных гораздо больше той, которую может вызвать снижение скорости клубочковой фильтрации у пациентов с почечной недостаточностью и почечным канальцевым ацидозом четвертого типа.
МЕТАБОЛИЧЕСКИЙ АЛКАЛОЗ
Метаболический алкалоз вызывают рост содержания во внеклеточной жидкости и в жидкой части плазмы крови бикарбонатных анионов и его следствие, одновременное падение в них концентрации протонов. Рост [НС03] обуславливают:
♦ усиленное образование бикарбонатного аниона в организме;
♦ снижение объема внеклеточной жидкости без уменьшения общего содержания в организме бикарбонатного аниона.
Необходимое условие сохранения общего содержания бикарбонатного аниона на неизменном уровне - это ненарушенное образование бикарбонатных анионов почками.
Клинико-патофизиологическая классификация метаболического алкалоза выделяет два его вида.
♦ метаболический алкалоз, который устраняет внутривенное вливание растворов, содержащих хлорид натрия и хлорид калия;
♦ метаболический алкалоз, не устраняемый такой инфузией.
Метаболический алкалоз первого вида чаще всего выступает следствием обильной рвоты, потерь желудочного содержимого по гастральному зонду или побочного эффекта диуретиков. Его характеризует низкая экскреция хлоридного аниона, если только на почки не действуют мочегонные средства.
Метаболический алкалоз второго вида встречается реже. К нему ведут'
♦ высокая активность минералокортикоидов в циркулирующей крови;
♦ синдром Бартера;
♦почечная недостаточность при повышенном эндо- или экзогенном поступлении бикарбонатных анионов во внеклеточную жидкость.
При первом виде метаболического алкалоза у больных развивается дефицит ОВнЖ. Одновременно в моче падает содержание СГ до уровня более низкого, чем 20 ммоль/л. Потеря с содержимым желудка одного протона ведет к высвобождению одного бикарбонатного аниона в париетальных клетках желудочного эпителия. Для поддержания электронейтральности внутри эпителиоцита бикарбонатный анион уходит из него во внеклеточную жидкость и в жидкую часть плазмы крови, что повышает [НС03]. Для поддержания электронейтральности внеклеточной жидкости «в обмен» на гидрокарбонатный анион в просвет желудка уходит один анион С1. Это снижает содержание С1 во внеклеточной жидкости и плазме крови (гипохлоремический алкалоз).
Потери содержимого желудка при частой рвоте и по гастральному зондуведут к снижению содержания во внеклеточной жидкости хлоридного аниона, который в ней замещает бикарбонатный анион. Если при этом не падают объем внеклеточной жидкости и скорость клубочковой фильтрации, то рост [НС03] обуславливает повышение содержания бикарбонатного аниона в ультрафильтрате почечных клубочков. При этом секреция протонов в просвет канальцев проксимальных сегментов нефрона не возрастает, так как еще не действуют ее стимулы - дефицит ОВнЖ и снижение во внеклеточной жидкости содержания калия и хлоридного аниона. В результате низкой относительно содержания НС03 в ультрафильтрате секреции протонов з проксимальных сегментах нефрона часть бикарбонатных анионов остаетсяв просвете канальцев и увлекает за собой в состав конечной мочи катионы натрия. Поэтому у больных с потерями содержимого желудка еще до появления признаков дефицита ОВнЖ и гиповолемии фиксируют высокое содержание натрия в конечной моче.
По мере увеличения потерь кислого содержимого из желудка растут[НС03] и ренальная экскреция натрия. К потерям натрия присоединяются потери калия как следствие роста секреции альдостерона в ответ уже на развившиеся дефицит ОВнЖ (следствие снижения содержания в организме натрия) и падение объемной скорости кровотока в почках. При таком происхождении метаболического алкалоза общее содержание натрия в организме снижают как повышенная ренальная экскреция Nа+ так и потери натрия вместе с содержимым желудка. Возрастающие потерг натрия постепенно приводят к значительному дефициту ОВнЖ, которые ограничивает выделение бикарбонатного аниона с мочой. Во-первых, дефицит ОВнЖ уменьшает скорость клубочковой фильтрации, снижая общее число бикарбонатных анионов, которые попадают в состав ультрафильтрата. Во-вторых, дефицит ОВнЖ как причина гиповолемии вызывает усиленную секрецию минералкортикоидов. Повышенная концентрация минералокортикоидов в циркулирующей крови увеличивает секрецию протонов в собирательных канальцах, что усиливает реабсорбцию бикарбонатного аниона и экскрецию калия. Поэтому тяжелый метаболический алкалоз первого вида характеризуют гипокалиемия и клинические признаки дефицита ОВнЖ.
Мочегонные средства вызывают метаболический алкалоз прежде всего через сужение внеклеточного жидкостного сектора. Дело в том, что диуретики вызывают потери катиона натрия и хлоридного аниона, не увеличивая экскрецию НС03 Потери натрия снижают ОВнЖ при неизменном общем содержании в нём бикарбонатного аниона. В результате растет [НС03] и развивается метаболический алкалоз. Кроме того, дефицит ОВнЖ через снижение объема плазмы крови уменьшает скорость клубочковой фильтрации. Падение скорости клубочковой фильтрации обуславливает неэффективность защитной реакции выделения НС03 с мочой в ответ на рост [НС03].
Гипокалиемия как побочный эффект диуретиков усиливает образование бикарбонатного аниона почками.
Повышенный диурез как побочный эффект диуретиков вызывает дефицит объемов внеклеточной жидкости и плазмы крови. Это служит причиной усиленной секреции минералкортикоидов. Рост содержания минералкортикоидов в крови увеличивает секрецию протонов в просвет канальцев нефрона. Это способствует росту во внутренней среде бикарбонатных анионов, образованных почками.
Если концентрации в моче Nа+ и С1 определяют во время продолжающегося действия диуретиков, то они больше, чем 20 ммоль/л. В другой момент они ниже этого уровня, как и при гипохлоремическом алкалозе вследствие потерь содержимого желудка.
У некоторых больных внеклеточная жидкость может содержать экзогенные анионы (в результате приема или введения антибиотиков и т.д.), которые попадают в состав ультрафильтрата, но не реабсорбируются из просвета канальцев. Эти анионы, находясь в просвете канальцев, препятствуют реабсорбции натрия в проксимальных сегментах нефрона. Растет число катионов натрия, поступающих в дистальные сегменты нефрона. Это повышает активную реабсорбцию натрия, сопряженную с секрецией в просвет канальцев протонов, калия и образованием НС03 .
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|