Нарушения кислотно-щелочного равновесия

Нарушения кислотно-щелочного равновесия

Основные понятия

• Концентрация ионов водорода [Н⁺] в клетках и биологических жидкостях — один из важных факторов обеспечения гомеостаза/гомеокинеза организма. Хотя величина [Н⁺] во внеклеточной жидкости сравнительно мала (при pH 7,4 она составляет 40´10^–9 моль/л), [H⁺] существенно влияет практически на все жизненно важные функции (например, на кинетику ферментативных реакций, физико‑химическое и структурное состояние мембран, конформацию макромолекул, сродство Hb к кислороду, чувствительность рецепторов к БАВ, интенсивность генерации активных форм кислорода и липопероксидных процессов, возбудимость и проводимость нервных структур).

• Отклонения [H⁺] от оптимального диапазона приводят к нарушениям метаболизма, жизнедеятельности клеток (вплоть до их гибели), тканей, органов и организма в целом.

Сдвиг показателя рН в диапазоне ±0,1 обусловливает расстройства дыхания и кровообращения; ±0,3 — потерю сознания, нарушения гемодинамики и вентиляции лёгких; в диапазоне ±0,4 и более — чреват гибелью организма.

• Кислотно-щелочное равновесие (КЩР) оценивают по величине рН — водородному показателю.

рН — отрицательный десятичный логарифм молярной концентрации H⁺ в среде.

• рН жидких сред организма зависит от содержания в них органических и неорганических кислот и оснований.

• Кислота — вещество, которое в растворе является донором протонов.

• Основание — вещество, являющееся в растворе акцептором протонов.

• Сильные кислоты [HCl, H₂SO₄] и сильные основания [NaOH, KON, Ca(OH)₂] в организме не образуются, в разбавленных растворах они полностью ионизированы. В отличие от них, слабые кислоты [уксусная — CH₃COOH, угольная — H₂CO₃] и слабые основания [гидрокарбонат калия — KHCO₃, гидрофосфат натрия — NaH₂PO₄] при растворении ионизируются не полностью.

• В организм с пищей поступают вода, белки, жиры, углеводы, минеральные соединения, витамины. При метаболизме из них образуется большое количество эндогенных кислот: молочная, угольная, пировиноградная, ацетоуксусная, b‑оксимасляная, серная, соляная и др.

• Эндогенные кислоты подразделяют на летучие и нелетучие.

† Нелетучие кислоты не способны превращаться в газообразное вещество и не удаляются лёгкими. К основным нелетучим кислотам относятся серная (образуется при катаболизме белков и серосодержащих аминокислот метионина и цистеина), b‑оксимасляная, ацетоуксусная, молочная, пировиноградная (образуются при неполном окислении жиров и углеводов). Ежедневно в организме образуется около 1 мэкв нелетучих кислот на 1 кг массы тела.

† Летучие кислоты. В живом организме образуется лишь одна летучая кислота — угольная — (H₂CO₃). Она легко расщепляется на H₂O и CO₂. Углекислый газ выводится из организма лёгкими.

Показатели оценки кислотно-щелочного равновесия

Основные показатели

Оценка КЩР и его сдвигов в клинической практике проводится с учётом нормального диапазона его основных показателей: pH, pCO₂, стандартный бикарбонат плазмы крови SB (Standart Bicarbonate), буферные основания капиллярной крови BB (Buffer Base) и избыток оснований капиллярной крови BE (Base Excess). Учитывая, что [H⁺] крови адекватно отражает этот показатель в разных областях организма, а также простоту процедуры взятия крови для анализа, основные показатели КЩР исследуют именно в плазме крови.

Дополнительные показатели

С целью выяснения причины и механизма развития негазовых форм нарушений КЩР определяют ряд дополнительных показателей крови (КТ, МК) и мочи (титруемая кислотность — ТК и аммиак)

Таблица 1. Показатели кислотно-щелочного равновесия

Показатель	Значения в СИ	Традиционные единицы
Основные
pH крови:
артериальной	7,37–7,45
венозной	7,34–7,43
капиллярной	7,35–7,45
pCO2	4,3–6,0 кПа	33–46 мм рт.ст.
стандартный бикарбонат плазмы крови (SB)	22–26 ммоль/л
Буферные основания капиллярной крови (BB)	44–53 ммоль/л
Избыток оснований капиллярной крови (BE)	–3,4 ‑ +2,5 ммоль/л
Дополнительные
КТ крови		0,5–2,5 мг%
МК крови		6–16 мг%
ТК суточной мочи	20–40 ммоль/л
Аммиак суточной мочи (NH4)	10–107 ммоль/сут (20–50 ммоль/л)

Механизмы устранения сдвигов кислотно-щелочного равновесия организма

Учитывая важность поддержания [H⁺] в сравнительно узком диапазоне для оптимальной реализации процессов жизнедеятельности, в эволюции сформировались системные, хорошо интегрированные механизмы регуляции этого параметра в организме в норме и устранения его сдвигов при развитии патологии.

В норме в организме образуются почти в 20 раз больше кислых продуктов, чем основных (щелочных). В связи с этим в нем доминируют системы, обеспечивающие нейтрализацию, экскрецию и секрецию избытка соединений с кислыми свойствами. К этим системам относятся химические буферные системы и физиологические механизмы регуляции КЩР.

Химические буферные системы

Химические буферные системы представлены в основном бикарбонатным, фосфатным, белковым и гемоглобиновым буферами.

Буферные системы начинают действовать сразу же при увеличении или снижении [H⁺], и следовательно, представляют собой первую мобильную и действенную систему компенсации сдвигов рН. Например, буферы крови способны устранить умеренные сдвиги КЩР в течение 10–40 с. Ёмкость и эффективность буферных систем крови весьма высока.

Таблица 2. Относительная ёмкость буферов крови (%)

	Плазма крови	Эритроциты
Гидрокарбонатный
Гемоглобиновый
Белковый
Фосфатный
Общая ёмкость

Принцип действия химических буферных систем заключается в трансформации сильных кислот и сильных оснований в слабые. Эти реакции реализуются как внутри- так и внеклеточно (в крови, межклеточной, спинномозговой и других жидких средах), но в наибольшем масштабе — в клетках.

Гидрокарбонатная буферная система — основной буфер крови и межклеточной жидкости. Она составляет около половины буферной ёмкости крови и более 90% — плазмы и интерстициальной жидкости. Гидрокарбонатный буфер внеклеточной жидкости состоит из смеси угольной кислоты — H₂NO₃ и гидрокарбоната натрия — NaHCO₃. В клетках в состав соли угольной кислоты входят калий и магний.

Гидрокарбонатный буфер — система открытого типа, она ассоциирована с функцией внешнего дыхания и почек. Система внешнего дыхания поддерживает оптимальный уровень рCO₂ крови (и как следствие — концентрацию H₂CO₃), а почки — содержание аниона HCO₃^–. Именно это обеспечивает функционирование системы HCO₃^–/H₂CO₃ в качестве эффективного и ёмкого буфера внеклеточной среды даже в условиях образования большого количества нелетучих кислот (табл. 3).

Таблица 3. Начальные сдвиги и компенсаторные реакции при нарушениях КЩР

Нарушение КЩР	Начальный сдвиг КЩР	Реакция компенсации
Дыхательный ацидоз	¯ pH, ­ pCO2	­ HCO3^–
Дыхательный алкалоз	­ pH, ¯ pCO2	¯ HCO3^–
Негазовый ацидоз	¯ pH ¯ HCO3^–	¯ pCO2
Негазовый алкалоз	­ pH ­ HCO3^-	­ pCO2

Гидрокарбонатная буферная система используется как важный диагностический показатель состояния КЩР организма в целом.

Фосфатная буферная система играет существенную роль в регуляции КЩР внутри клеток, особенно — канальцев почек. Это обусловлено более высокой концентрацией фосфатов в клетках в сравнении с внеклеточной жидкостью (около 8% общей буферной ёмкости). Фосфатный буфер состоит из двух компонентов: щелочного — (Na₂HPO₄) и кислого — (NaH₂PO₄).

Эпителий канальцев почек содержит компоненты буфера в максимальной концентрации, что обеспечивает его высокую мощность. В крови фосфатный буфер способствует поддержанию («регенерации») гидрокарбонатной буферной системы. При увеличении уровня кислот в плазме крови (содержащей и гидрокарбонатный, и фосфатный буфер) увеличивается концентрация H₂CO₃ и уменьшается содержание NaHCO₃:

 

H₂CO₃ + Na₂HPO₄ Û NaHCO₃ + NaH₂PO_4\

 

В результате избыток угольной кислоты устраняется, а уровень NaHCO₃ возрастает.

Белковая буферная система — главный внутриклеточный буфер. Он составляет примерно три четверти буферной ёмкости внутриклеточной жидкости.

Компонентами белкового буфера являются слабодиссоциирующий белок с кислыми свойствами (белок‑COOH) и соли сильного основания (белок‑COONa). При нарастании уровня кислот они взаимодействуют с солью белка с образованием нейтральной соли и слабой кислоты. При увеличении концентрации оснований реакция их происходит с белком с кислыми свойствами. В результате вместо сильного основания образуется слабоосновная соль.

Гемоглобиновая буферная система — наиболее ёмкий буфер крови — составляет более половины всей её буферной ёмкости. Гемоглобиновый буфер состоит из кислого компонента — оксигенированного Hb — HbO₂ и основного — неоксигенированного. HbO₂ примерно в 80 раз сильнее диссоциирует с отдачей в среду H⁺, чем Hb. Соответственно, он больше связывает катионов, главным образом K⁺.

Основная роль гемоглобиновой буферной системы заключается в её участии в транспорте CO₂ от тканей к лёгким.

• В капиллярах большого круга кровообращения HbO₂ отдаёт кислород. В эритроцитах CO₂ взаимодействует с H₂O и образуется H₂CO₃. Эта кислота диссоциирует на HCO₃^– и H⁺, который соединяется с Hb. Анионы HCO₃^– из эритроцитов выходят в плазму крови, а в эритроциты поступает эквивалентное количество анионов Cl^–. Остающиеся в плазме крови ионы Na⁺ взаимодействуют с HCO₃^– и благодаря этому восстанавливают её щелочной резерв.

• В капиллярах лёгких, в условиях низкого pСО₂ и высокого pО₂, Hb присоединяет кислород с образованием HbO₂. Карбаминовая связь разрывается, в связи с чем высвобождается CO₂. При этом, HCO₃^– из плазмы крови поступает в эритроциты (в обмен на ионы Cl^–) и взаимодействует с H⁺, отщепившимся от Hb в момент его оксигенации. Образующаяся H₂CO₃ под влиянием карбоангидразы расщепляется на CO₂ и H₂O. CO₂ диффундирует в альвеолы и выводится из организма.

Карбонаты костной ткани функционируют как депо для буферных систем организма. В костях содержится большое количество солей угольной кислоты: карбонаты кальция, натрия, калия и др. При остром увеличении содержания кислот (например, при острой сердечной, дыхательной или почечной недостаточности, шоке, коме и других состояниях) кости могут обеспечивать до 30–40% буферной ёмкости. Высвобождение карбоната кальция в плазму крови способствует эффективной нейтрализации избытка H⁺. В условиях хронической нагрузки кислыми соединениями (например, при хронической сердечной, печёночной, почечной, дыхательной недостаточности) кости могут обеспечивать до 50% буферной ёмкости биологических жидкостей организма.

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ

Наряду с мощными и быстродействующими химическими системами в организме функционируют органные механизмы компенсации и устранения сдвигов КЩР. Для их реализации и достижения необходимого эффекта требуется больше времени — от нескольких минут до нескольких часов. К наиболее эффективным физиологическим механизмам регуляции КЩР относят процессы, протекающие в лёгких, почках, печени и ЖКТ.

Лёгкие: Лёгкие обеспечивают устранение или уменьшение сдвигов КЩР путём изменения объёма альвеолярной вентиляции. Это достаточно мобильный механизм — уже через 1–2 мин после изменения объёма альвеолярной вентиляции компенсируются или устраняются сдвиги КЩР.

• Причиной изменения объёма дыхания является прямое или рефлекторное изменение возбудимости нейронов дыхательного центра.

• Снижение рН в жидкостях организма (плазма крови, СМЖ) является специфическим рефлекторным стимулом увеличения частоты и глубины дыхательных движений. Вследствие этого лёгкие выделяют избыток CO₂ (образующийся при диссоциации угольной кислоты). В результате содержание H⁺ (HCO₃^– + H⁺ = H₂CO₃ ® H₂O + CO₂) в плазме крови и других жидкостях организма снижается.

• Повышение рН в жидких средах организма снижает возбудимость инспираторных нейронов дыхательного центра. Это приводит к уменьшению альвеолярной вентиляции и выведению из организма CO₂, т.е. к гиперкапнии. В связи с этим в жидких средах организма возрастает уровень угольной кислоты, диссоциирующей с образованием H⁺, — показатель рН снижается.

Следовательно, система внешнего дыхания довольно быстро (в течение нескольких минут) способна устранить или уменьшить сдвиги рН и предотвратить развитие ацидоза или алкалоза: увеличение вентиляции лёгких в два раза повышает рН крови примерно на 0,2; снижение вентиляции на 25% может уменьшить рН на 0,3‑0,4.

Почки: К главным механизмам уменьшения или устранения сдвигов КЩР крови, реализуемых нефронами почек, относят ацидогенез, аммониогенез, секрецию фосфатов и K⁺,Na⁺‑обменный механизм.

• Ацидогенез. Этот энергозависимый процесс, протекающий в эпителии дистальных отделов нефрона и собирательных трубочек, обеспечивает секрецию в просвет канальцев H⁺ в обмен на реабсорбируемый Na⁺ (рис. 1).

 

Рис. 1. Реабсорбция HCO^3‑ в клетках проксимального отдела. КА — карбоангидраза.

Рис. 2. Секреция H⁺ клетками канальцев и собирательных трубочек.

КА — карбоангидраза.

 

Количество секретируемого H⁺ эквивалентно его количеству, попадающему в кровь с нелетучими кислотами и H₂CO₃. Реабсорбированный из просвета канальцев в плазму крови Na⁺ участвует в регенерации плазменной гидрокарбонатной буферной системы (рис. 13–2).

• Аммониогенез, как и ацидогенез, реализует эпителий канальцев нефрона и собирательных трубочек. Аммониогенез осуществляется путём окислительного дезаминирования аминокислот, преимущественно (примерно 2/3) — aeooaieiовой, в меньшей мере — аланина, аспарагина, лейцина, гистидина. Образующийся при этом аммиак диффундирует в просвет канальцев. Там NH₃⁺ присоединяет ион H⁺ с образованием иона аммония (NH₄⁺). Ионы NH₄⁺ замещают Na⁺ в солях и выделяются преимущественно в виде NH₄Cl и (NH₄)₂SO₄. В кровь при этом поступает эквивалентное количество гидрокарбоната натрия, обеспечивающего регенерацию гидрокарбонатной буферной системы.

• Секреция фосфатов осуществляется эпителием дистальных канальцев при участии фосфатной буферной системы:

 

Na₂HPO₄ + H₂CO₃ Û NaH₂PO₄ + NaHCO₃

 

Образующийся гидрокарбонат натрия реабсорбируется в кровь и поддерживает гидрокарбонатный буфер, а NaH₂PO₄ выводится из организма с мочой.

Таким образом, секреция H⁺ эпителием канальцев при реализации трёх описанных выше механизмов (ацидогенеза, аммониогенеза, секреции фосфатов) сопряжена с образованием гидрокарбоната и поступлением его в плазму крови. Это обеспечивает постоянное поддержание одной из наиболее важных, ёмких и мобильных буферных систем — гидрокарбонатной и как следствие — эффективное устранение или уменьшение опасных для организма сдвигов КЩР.

• К⁺,Na⁺‑обменный механизм, реализуемый в дистальных отделах нефрона и начальных участках собирательных трубочек, обеспечивает обмен Na⁺ первичной мочи на K⁺, выводящийся в неё эпителиальными клетками. Реабсорбированный Na⁺ в жидких средах организма участвует в регенерации гидрокарбонатной буферной системы. K⁺,Na⁺‑обмен контролируется альдостероном. Кроме того, альдостерон регулирует (увеличивает) объём секреции и экскреции H⁺.

Таким образом, почечные механизмы устранения или уменьшения сдвигов КЩР осуществляются путём экскреции H⁺ и восстановления резерва гидрокарбонатной буферной системы в жидких средах организма.

Печень: Печень играет существенную роль в компенсации сдвигов КЩР. В ней действуют, с одной стороны, общие внутри‑ и внеклеточные буферные системы (гидрокарбонатная, белковая и др.), с другой стороны, в гепатоцитах осуществляются различные реакции метаболизма, имеющие прямое отношение к устранению расстройств КЩР.

• Синтез белков крови, входящих в белковую буферную систему. В печени образуются все альбумины, а также фибриноген, протромбин, проконвертин, проакцелерин, гепарин, ряд глобулинов и ферментов.

• Образование аммиака, способного нейтрализовать кислоты как в самих гепатоцитах, так и в плазме крови и в межклеточной жидкости.

• Синтез глюкозы из неуглеводных веществ — аминокислот, глицерина, лактата, пирувата. Включение этих органических нелетучих кислот при образовании глюкозы обеспечивает снижение их содержания в клетках и биологических жидкостях. Так, МК, которую многие органы и ткани не способны метаболизировать, в гепатоцитах примерно на 80% трансформируется в H₂O и CO₂, а оставшееся количество ресинтезируется в глюкозу. Таким образом, лактат превращается в нейтральные продукты.

• Выведение из организма нелетучих кислот — глюкуроновой и серной при детоксикации продуктов метаболизма и ксенобиотиков.

• Экскреция в кишечник кислых и основных веществ с жёлчью.

Желудок и кишечник: Желудок участвует в демпфировании сдвигов КЩР, главным образом, путём изменения секреции соляной кислоты: при защелачивании жидких сред организма этот процесс тормозится, а при закислении — усиливается. Кишечник способствует уменьшению или устранению сдвигов КЩР посредством:

• Секреции кишечного сока, содержащего большое количество гидрокарбоната. При этом в плазму крови поступает H⁺.

• Изменения количества всасываемой жидкости. Это способствует нормализации водного и электролитного баланса в клетках, во внеклеточной и других биологических жидкостях и как следствие — — нормализации рН.

• Реабсорбции компонентов буферных систем (Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Cl^–, HCO₃^–).

Поджелудочная железа способствует компенсации сдвигов КЩР при помощи гидрокарбоната. Его секреция увеличивается при алкалозах и уменьшается в условиях ацидоза.

Таблица 13–4. Виды нарушений КЩР

Критерии	Виды нарушений КЩР
Направленность изменений [H^+] и рН	Ацидозы, алкалозы
Причины, вызвавших нарушения КЩР	Эндогенные, экзогенные
Степень компенсированности нарушений КЩР	Компенсированные, субкомпенсированные, некомпенсированные
Причины и механизмы развития нарушений КЩР	Газовые
	Негазовые
	метаболические выделительные (почечные, желудочные, кишечные) экзогенные
	Смешанные (комбинированные)

Ацидоз и алкалоз

Ацидоз — типовая форма нарушения КЩР, характеризующаяся относительным или абсолютным избытком в организме кислот.

В крови при ацидозе наблюдается абсолютное или относительное повышение [I⁺] и уменьшение рН ниже нормы (условно — ниже средней величины рН, принимаемой за 7,39).

Алкалоз ‑‑ типовая форма нарушения КЩР, характеризующаяся относительным или абсолютным избытком в организме оснований.

В крови при алкалозе отмечается абсолютное или относительное снижение [I⁺] или увеличение рН (условно — выше средней величины рН, принимаемой за 7,39).

Газовые расстройства КЩР

Газовые (респираторные) расстройства КЩР (независимо от механизма развития) характеризуются первичным изменением содержания в организме CO₂ и, как следствие — концентрации угольной кислоты в соотношении: [HCO₃^–]/[H₂CO₃].

При газовом ацидозе знаменатель соотношения (т.е. концентрация угольной кислоты) увеличивается, при газовом алкалозе — уменьшается.

• Газовые ацидозы и алкалозы, как правило, длительное время остаются компенсированными. Это обусловлено как активацией физиологических механизмов компенсации (в основном благодаря мобильному уменьшению объёма альвеолярной вентиляции — увеличение при газовом ацидозе и снижение при газовом алкалозе), так и эффектами буферных систем.

Причины развития газовых расстройств КЩР: нарушения альвеолярной вентиляции. В результате этого объём вентиляции лёгких перестаёт соответствовать потребностям (он выше или ниже) газообмена организма за определённое время.

 

Негазовые нарушения КЩР

Негазовые (нереспираторные) нарушения КЩР характеризуются первичным изменением содержания гидрокарбоната в соотношении: [HCO₃^–]/[H₂CO₃]

При негазовых ацидозах числитель соотношения (т.е. концентрация гидрокарбонатов) уменьшается, а при негазовых алкалозах увеличивается.

Причины развития негазовых нарушений КЩР.

1. Расстройства обмена веществ,

2. Нарушения экскреции кислых и основных соединений почками.

3. Потеря кишечного сока.

4. Потеря желудочного сока.

5. Введение в организм экзогенных кислот или оснований.

Виды: метаболические, выделительные и экзогенные ацидозы и алкалозы.

Общая характеристика негазовых расстройств КЩР

Негазовые ацидозы:проявления:

1. Увеличение (компенсаторное) альвеолярной вентиляции. При тяжёлом ацидозе может регистрироваться глубокое и шумное дыхание — периодическое дыхание Куссмауля. Нередко его обозначают как «ацидотическое дыхание». Причина: увеличение содержания H⁺ в плазме крови (и других биологических жидкостях) — стимул для инспираторных нейронов дыхательного центра. Однако, по мере уменьшения рCO₂ и нарастания степени повреждения нервной системы, возбудимость дыхательного центра снижается: развивается периодическое дыхание.

2. Нарастающее угнетение нервной системы и ВНД. Это проявляется сонливостью, заторможенностью, сопором, комой (напр, при ацидозе у пациентов с СД). Причины: нарушения энергетического обеспечения нейронов мозга, вызванные снижением его кровоснабжения; дисбалансом ионов, а также последующие изменения физикохимических и электрофизиологических свойств нейронов дыхательного центра, ведущие к снижению их возбудимости.

3. Недостаточность кровообращения. Причины: снижение тонуса сосудов с развитием артериальной гипотензии (вызванная гипокапнией), вплоть до коллапса и уменьшение сердечного выброса.

4. Снижение кровотока в мозге, миокарде и почках. Это усугубляет нарушение функций нервной системы, сердца, а также обусловливает олигурию (уменьшение диуреза).

5. Гиперкалиемия. Причина: транспорт избытка ионов H⁺ в клетку в обмен на K⁺, выходящий в межклеточную жидкость и плазму крови.

6. Гиперосмия. Этот признак при негазовом ацидозе обозначается как гиперосмолярный синдром. Причины: увеличение концентрации K⁺ в крови вследствие повреждения клеток и повышение содержания Na⁺ в плазме крови вследствие «вытеснения» ионов натрия из их связи с молекулами белков избытком H⁺.

7. Отёки. Причины:

§ Гиперосмия тканей в связи с увеличением диссоциации органических и неорганических соединений (электролитов) в ксловиях ацидоза.

§ Гиперонкия тканей в результате повышения гидролиза и дисперсности белковых молекул при увеличении содержания ионов H⁺ в жидкостях.

§ Снижение реабсорбции жидкости в микрососудах в связи с венозным застоем, характерным для недостаточности кровообращения.

§ Повышение проницаемости стенок артериол и прекапилляров в условиях ацидоза.

8. Потеря ионов Ca²⁺ костной тканью с развитием остеодистрофии.

Причина: расходование гидрокарбоната и фосфата кальция костной ткани на забуферивание избытка H⁺ в крови и других жидкостях организма. Этот процесс регулирует ПТГ. Стимулом для повышенного образования гормона является снижение концентрации Ca²⁺ в крови в связи с его включением в буферные системы. В результате развивается остеопороз, остеодистрофия, у детей — рахит. Указанные изменения кальциевого обмена и состояния костной ткани получили название «феномена расплаты» за компенсацию негазового ацидоза.

 

Негазовые алкалозы

При всем разнообразии вариантов негазовых алкалозов, они имеют ряд общих, закономерно развивающихся признаков. К числу основных относятся:

1. Гипоксия. Причины.

§ Гиповентиляция лёгких, обусловленная снижением [Н⁺] в крови и как следствие — уменьшением функциональной активности инспираторных нейронов дыхательного центра.

§ Увеличение сродства Hb к кислороду вследствие уменьшения содержания H⁺ в крови.

2. Гипокалиемия.

Причины:

§ увеличение выведения K⁺ почками в условиях альдостеронизма,

§ активация обмена Na⁺ на K⁺ в дистальных отделах канальцев почек в связи с повышением в первичной моче [Na⁺],

§ потеря K⁺ (хотя и в ограниченном объёме) в связи со рвотой.

Последствия:

§ транспорт H⁺ в клетку с развитием в ней ацидоза;

§ нарушения обмена веществ, особенно — торможение протеосинтеза;

§ ухудшение нервно‑мышечной возбудимости.

3. Недостаточность центрального и органно‑тканевого кровотока. Причины:

§ Снижение тонуса стенок артериол в связи с нарушением энергообеспечения и ионного обмена.

§ Артериальная гипотензия, развивающаяся при уменьшении тонуса артериол, сердечного выброса, а также вследствие гиповолемии.

4. Нарушения микрогемоциркуляции, вплоть до признаков капиллярно-трофической недостаточности. Причины:

§ Расстройства центрального и органнотканевого кровотока.

§ Нарушение агрегатного состояния крови в связи с гемоконцентрацией (наиболее выражено при повторной рвоте и полиурии).

5. Ухудшение нервно-мышечной возбудимости, проявляющееся мышечной слабостью, нарушением перистальтики желудка и кишечника. Причины: гипокалиемия и изменение содержания других ионов в крови и межклеточной жидкости, а также гипоксия клеток.

6. Расстройства функций органов и тканей вплоть до их недостаточности. Причины: гипоксия, гипокалиемия и нарушения нервно-мышечной возбудимости.

Типовые формы нарушений Кщр

Респираторный ацидоз

Респираторный ацидоз характеризуется снижением рН крови и гиперкапнией (повышением рСО₂ крови более 40 мм рт.ст.). При этом линейной зависимости между степенью гиперкапнии и клиническими признаками респираторного ацидоза нет. Последние во многом определяются причиной гиперкапнии, особенностями основного заболевания и реактивностью организма пациента.

Причины

† Гиперкатехоламинемия, наблюдающаяся в условиях ацидоза.

† Гиперсенситизация α-адренорецепторов периферических артериол.

Проявления: и шемия тканей и органов сопровождается полиорганной дисфункцией. Однако, как правило, доминируют признаки ишемии почек: при значительном повышении рCO₂ снижается почечный кровоток и объём клубочковой фильтрации и увеличивается масса циркулирующей крови. Это значительно повышает нагрузку на сердце и при хроническом респираторном ацидозе (напр, у пациентов с дыхательной недостаточностью) может привести к снижению сократительной функции сердца, т.е. к сердечной недостаточности.

4. Нарушение тока крови и лимфы в сосудах микроциркуляторного русла.

Причины

† Спазм артериол в тканях и органах (за исключением мозга!).

† Сердечная недостаточность, ведущая к снижению перфузионного давления крови в артериолах и нарушению её оттока по венулам.

Проявления. У многих пациентов расстройства микрогемоциркуляции становятся одним из главных патогенетическиo caaiuaa развития полиорганных расстройств.

5. Гипоксемия и гипоксия

Причины

† Гиповентиляция лёгких.

† Нарушение перфузии лёгких в связи с сердечной недостаточностью.

† Уменьшение сродства Hb к кислороду (является следствием гиперкапнии).

† Нарушение процессов биологического окисления в тканях (обусловлено нарушением микрогемоциркуляции, гипоксемией, снижением активности ферментов тканевого дыхания, а при тяжёлом ацидозе и гликолиза).

6. Дисбаланс ионов: увеличение содержания ионов K⁺ в межклеточной жидкости, гиперкалиемия, гиперфосфатемия, гипохлоремия.

Причины

† Гипоксия и нарушения энергетического обеспечения клеток.

† Увеличение концентрации H⁺ во внеклеточной жидкости. При этом вхождение H⁺ в клетки сопровождается выходом из них K⁺.

Последствия. Значительная гиперкалиемия обусловливает снижение порога возбудимости клеток, в том числе кардиомиоцитов. Это нередко приводит к сердечным аритмиям, включая фибрилляцию.

При респираторном ацидозе

Основной патогенетический фактор: увеличение рCO₂ в крови.

• Типичные изменения показателей КЩР при газовом ацидозе (капиллярная кровь):

рН ¯	[Н] ­
рCO2 ­ — основное нарушение	[НCO2^–] ­ — реакция компенсации

· Пример изменения показателей КЩР (капиллярная кровь) при некомпенсированном газовом ацидозе.

рН 7,33	рCO2 53 мм рт.ст.
SB 23 ммоль/л	BB 46 ммоль/л
BE +2 ммоль/л

У пациента приступ бронхиальной астмы.

Респираторный алкалоз

Респираторный алкалоз характеризуется увеличением рН и гипокапнией (снижением рСО₂ крови до 35 мм рт.ст. и более).

Причина газового алкалоза: гипервентиляция лёгких. При этом объём альвеолярной вентиляции выше необходимого для выведения того количества СО₂, которое образуется в процессе обмена веществ за определённый период времени.

Причины

† Повышение тонуса стенок артериол головного мозга, ведущее к его ишемии.

† Повышение тонуса стенок сосудов головного мозга, ведущее к его ишемии.

† Снижение тонуса стенок артериол в органах и тканях (кроме мозга!).

Это, в свою очередь приводит к:

‡ развитeю aртериальной гипотензии,

‡ депонированию крови в расширенных сосудах,

‡ уменьшению ОЦК,

‡ снижению венозного давления,

‡ уменьшению объёма крови, притекающей к сердцу,

‡ уменьшению ударного и сердечного выбросов.

Указанная цепь изменений кровообращения уменьшает кровоснабжение тканей и органов, включая сердце. Это ещё более усугубляет системные расстройства кровообращения, что замыкает гемодинамический порочный круг при газовом алкалозе.

2. Гипоксия

Причины

† Недостаточность кровообращения.

† Увеличение сродства Hb к кислороду, снижающее диссоциацию HbO₂ в тканях.

† Нарушение (в условиях респираторного алкалоза) карбоксилирования пировиноградной кислоты и превращения её в оксалоацетат, а также восстановления последнего в малат. Помимо усугубления энергодефицита, описанные расстройства создают условия для развития метаболического ацидоза.

† Угнетение гликолиза в условиях гипоксии: снижение pСО₂ до 15–18 мм рт.ст. сопровождается торможением активности многих ферментов гликолиза.

3. Гипокалиемия, развивающаяся в значительной мере в связи с транспортом K⁺ из межклеточной жидкости в клетки в обмен на H⁺.

4. Мышечная слабость, проявляющаяся гиподинамией, парезом кишечника, параличами скелетной мускулатуры. Указанные расстройства являются в основном результатом гипокалиемии.

5. Нарушения ритма сердца — пароксизмы тахикардии, экстрасистолия — также обусловлены гипокалиемией. При снижении уровня K⁺ в плазме крови до 2 ммоль/л развивается гиперполяризация плазмолеммы кардиомиоцитов, нередко приводящая к остановке сердца в систоле.

6. Гипервентиляционная тетания вследствие:

† Снижения [K⁺] в межклеточной жидкости в связи с повышенным связыванием K⁺ альбуминами.

† Уменьшения концентрации H⁺ в межклеточной жидкости. рН плазмы крови является важным фактором, регулирующим связывание Ca²⁺ альбуминами: уменьшение [H⁺] (при алкалозе) активирует фиксацию Ca²⁺ белками.

Рис. 4. Механизмы компенсации респираторного алкалоза.

При респираторном алкалозе

Основной патогенетический фактор: снижение рCO₂ в крови.

• Типичные направления изменений показателей КЩР (капиллярная кровь) при газовом алкалозе

рН ­	[H] ¯
рCO2 ¯ — основное нарушение	[НCO3^–] ¯ — реакция компенсации

• Пример изменения показателей КЩР (капиллярная кровь) при компенсированном газовом алкалозе.

рН 7,44	рCO2 29 мм рт.ст.
SB 24,5 ммоль/л	ВЕ +4 ммоль/л
ВВ 47 ммоль/л

Кровь взята у пациентки после приступа истерии.

Метаболический ацидоз

Метаболический ацидоз — одна из наиболее частых и опасных форм нарушения КЩР. Такой ацидоз может наблюдаться при сердечной недостаточности, многих типах гипоксии, нарушениях функций печени и почек по нейтрализации и экскреции кислых веществ, истощении буферных систем (напр, в результате кровопотери или гипопротеинемии).

Причины:

1. Нарушения метаболизма, приводящие к накоплению избытка нелетучих кислот и других веществ с кислыми свойствами.

† Лактатацидоз и повышение уровня пировиноградной кислоты в тканях (напр, при различных типах гипоксии: дыхательной, сердечно-сосудистой, гемической, тканевой; длительной интенсивной физической работе, при которой возрастает образование МК, а её окисление снижено в связи с дефицитом кислорода; поражениях печени).