Механизмы регуляции нарушений кос

 

Физико – химические механизмы

 

Они представлены буферными системами биологических сред. Эти механизмы характеризуются высокой динамичностью и включаются практически мгновенно. Все буферные системы организма работают взаимозависимо, т.е. изменения в одной из систем неизбежно приводит к изменению всех остальных.

Механизм действия буферных систем прост с точки зрения физической и коллоидной химии: буфер связывается с избытком кислоты или основания и образует вещество, не влияющее на pH.

1. Бикарбонатный буфер: наиболее важный буфер, он присутствует во многих жидкостях организма. Образуется почками и обладает большей из всех буферов емкостью

2. Фосфатный буфер облегчает экскрецию водорода в канальцах почек

3. Аммоний: при избытке кислот, аммиак, выделяемый клетками почечных канальцев, присоединяет к себе протон и образует ион аммония (NH₄⁺), который выводится с мочой.

4. Белковый буфер присутствует в клетках крови и плазме. Наиболее важный белковый буфер – гемоглобин.

Дыхательные механизмы

Содержание CO₂ в плазме зависит от легочной вентиляции. Компенсаторные реакции, сопряженные с изменением минутного объема дыхания, зависят от реакции хеморецепторов в стволе мозга на изменение pH цереброспинальной жидкости. При повышении pCO₂ на каждый 1 мм рт. ст. МОД возрастает на 1-4 л/мин.

При ацидозе альвеолярная вентиляция возрастает, PaCO₂ снижается и pH отклоняется в сторону нормы. Процесс происходит достаточно быстро, но для стабилизации состояния необходимо от 12 до 24 часов. При этом полная компенсация никогда не достигается.

При алкалозе альвеолярная вентиляция, наоборот, снижается, вызывая рост PaCO₂ и закисление среды. Однако, гипоксиемия, развивающаяся в результате гиповентиляции, активизирует рецепторы недостатка кислорода, что повышает МОД и сводит на нет все усилия по компенсации КОС. Поэтому дыхательные механизмы не способны адекватно компенсировать метаболический алкалоз.

Почечные механизмы

 

Являются наиболее сложным, но и наиболее эффективным способом регуляции КОС. Для реализации почечной компенсации необходимо больше времени, нежели для дыхательной или метаболической, поэтому она редко способна отрегулировать острые нарушения.

 

Почечная компенсация сводится к трем основным механизмам:

1. Реабсорбция ионов бикарбоната

2. Секреция протонов

3. Аммониогенез.

Реабсорбция ионов бикарбоната

В клетках почечных канальцев CO₂ соединяется с водой в присутствии фермента карбоангидразы. Образующаяся при этом угольная кислота диссоциирует на и H⁺ и HCO₃^-. Последний всасывается в кровь, а H⁺ секретируется в просвет канальца, где вступает в реакцию с гидрокарбонатом мочи, образуя угольную кислоту. Она, в дальнейшем, распадается на углекислый газ и воду, что замыкает круг (рисунок 3).

КаналецОколоканальцевый капилляр

 

 

 

Рисунок 3. Механизм реабсорбции ионов бикарбоната в почках.

 

Секреция ионов водорода

Этот механизм включается на втором этапе, когда ребсорбировался весь бикарбонат.

Ион HPO₄^2-, из-за наличия заряда, не может реабсорбироваться из канальца, но может связывать секретируемые ионы водорода. Образовавшийся в результате этого H₂PO₄^- выводится с мочой, а HCO₃^- - всасывается в кровоток (рисунок 4).

Пара H₂PO₄^-/ HPO₄^2- является идеальным буфером мочи. За счет этого механизма pH мочи способен снижаться до 4,4 (по сравнению с 7,4 в крови). Когда этот уровень достигнут, фосфат поступает в канальцы сразу в виде H₂PO₄^-, неспособного связывать протоны. Это означает истощение резервов фосфатного буфера мочи и переход почечной регуляции на аммониогенез.

КаналецОколоканальцевый капилляр

 

 

Рисунок 4. Образование и экскреция титруемых кислот

 

Аммониогенез

После истощения двух предыдущих механизмов, почки могут нормализовать pH лишь за счет активизации аммиачного буфера (NH₃/NH₄⁺). Основным источником аммиака становится реакция дезаминирования глутамина. Поскольку NH₃ не имеет заряда, он свободно проходит мембрану канальцевого эпителиоцита и выходит в мочу. Там он связывает секретируемый протон с образованием иона аммония (NH₄⁺), который, имея заряд, не может всосаться обратно.

Компенсация алкалоза: Почки реабсорбируют большое количество бикарбоната, что позволяет им, в случае необходимости, выделять его для нормализации КОС. Это является единственным почечным механизмом компенсации алкалоза.

Нарушения КОС

 

Классификация

1. По направлению изменения показателей:

· Ацидоз

· Алкалоз

 

2. По степени компенсации изменений:

· Компенсированный (если pH остается в границах нормы)

· Декомпенсированный (при pH < 7,36 или > 7,44)

3. По этиологии

· Газовый (дыхательный)

· Негазовый (метаболический)

4. По степени участия этиологических факторов

· Простой (только один фактор, например, газовый)

· Смешанный (несколько этиологических факторов)

Ацидоз

 

Физиологические проявления

Ацидоз способен влиять на организм как непосредственно, так и за счет активации симпатоадреналовой системы. Ацидемия способна смещать кривую диссоциации оксигемоглобина вправо, т.е. снижает сродство гемоглобина к кислороду и увеличивает его отдачу тканям.

При снижении pH ниже стресс-нормы (7,1), проявляется в основном прямое депрессивное воздействие на гемодинамику. Наблюдается снижение инотропной функции сердца и вазодилятация, что обуславливает падение перфузионного кровяного давления. Кроме того, декомпенсированный ацидоз вызывает тканевую гипоксию за счет чрезмерного снижения сродства гемоглобина к кислороду.

Закисление среды вызывает инактивацию ряда ферментов, способных функционировать в узких границах значений pH, к числу которых относится и Na/K ATФ-азе. Ее инактивация играет важную роль в патогенезе гиперкалиемии при ацидозе.

Респираторный ацидоз

Под респираторным ацидозом понимают первичное повышение PaCO₂, являющегося легочной кислотной детерминантой. Причиной может быть повышение продукции углекислоты при метаболизме, но чаще всего он обусловлен недостаточным ее выведением, т.е. гиповентиляцией.

При остром развитии дыхательной недостаточности pH удерживается в норме за счет буферных систем организма и обмена внеклеточного водорода на внутриклеточный калий. Для мобилизации почечных резервов компенсации необходимо 12 –24 часа, а для развития их полной активности еще 5 дней, поэтому они просто не успевают сработать.

Что касается хронического респираторного ацидоза, то он компенсируется только лишь почечными механизмами.

Лечение дыхательного ацидоза заложено в самом его названии. Оно не предусматривает инфузии бикарбоната натрия (соды) или других препаратов и состоит в нормализации функции внешнего дыхания.

Метаболический ацидоз

Под метаболическим ацидозом понимают первичное снижение HCO₃^- в плазме крови. Это может развиться в следующих трех ситуациях:

1. Связывание HCO₃^- сильными нелетучими кислотами

2. Чрезмерные потери HCO₃^- через ЖКТ или почки

3. Быстрое введение, не содержащих HCO₃^-, растворов.

Понятие об анионной разнице

Анионная разница (Anion Gap) является лабораторным ключом к причинам метаболического ацидоза. Она представляет собой разницу между концентрациями основных измеряемых анионов и катионов. На самом деле АР не существует, поскольку в организме поддерживается электронейтральность и концентрация катионов равна концентрации анионов.

В норме анионная разница равна 12 ммоль/л (9-15). Вычислить ее можно по формуле:

АР = [Na⁺] – ([Cl^-] + [HCO^3-])

Метаболический ацидоз с увеличенной анионной разницей

Диссоциация нелетучих кислот (лактат, кетокислоты) обуславливает нарастание концентрации ионов водорода, которые связываются с бикарбонатным буфером, снижая концентрацию HCO^3-. При этом, основания, обладающие отрицательным зарядом, накапливаются, позволяя удерживать электронейтральность. За счет снижения [HCO₃^-] увеличивается анионная разница.

Причины ацидоза с повышенной анионной разницей

— alcohol (алкоголь)

— methanol (метанол)

— uremia (уремия)

— diabetes (диабет)

— paraldehyde (паральдегид)

— iron & isoniaside (железо и изониазид)

— lactic acidosis (лактацидоз)

— ethylenglycole (этиленгликоль)

— salycilates (салицилаты)

Метаболический ацидоз с нормальной анионной разницей (гиперхлоремический)

В предыдущем случае не наблюдалось повышения концентрации хлора из-за того, что электронейтральность поддерживалась анионными остатками нелетучих кислот. Здесь этого не наблюдается, и дефицит HCO₃^- вызывает выраженный подъем содержания хлоридов, что позволяет удержать анионную разницу на нормальном уровне. Основной механизм развития такого состояния – потери ионов бикарбоната.

Причины метаболического ацидоза с нормальным анионным интервалом:

— Ureterostomy (уретеростомия)

— Small bowel fistulas (фистула желчного пузыря)

— Extris chloride (введение хлоридов извне)

— Diabetes (диабет)

— Carbonic anhydride (карбангидрид)

— Adrenal insufficiency (адреналовая недостаточность)

— Renal tubular acidosis (ренальный тубулярный ацидоз)

— Pancreatic fistulas (панкреатическая фистула)

Алкалоз

Физиологические проявления

Алкалоз смещает кривую диссоциации оксигемоглобина влево, т.е. повышает сродство гемоглобина к кислороду и затрудняет отдачу периферическим тканям.

Компенсаторная миграция K⁺ в клетки взамен на протоны может вызвать значительную гипокалиемию. Повышение pH вызывает также увеличение связывания Ca²⁺ с белками, что приводит к гипокальциемии, сопряженной с риском развития депрессии сердечно-сосудистой системы. Респираторный алкалоз вызывает снижение мозгового кровотока, повышает тонус бронхов.

Респираторный алкалоз

Определяют как первичное снижение PaCO₂, обусловленное возрастанием легочной вентиляции. Причины этого состояния изложены ниже:

1. Центральная стимуляция

· Боль

· Тревога

· Инсульт

· Опухоли мозга

· Лихорадка

2. Действие лекарственных препаратов

· Салицилаты

· Прогестерон

· Аналептики (доксапрам)

3. Периферическая стимуляция дыхания

· Гипоксиемия

· Высотная болезнь

· Заболевания легких (отек легких, бронхиальная астма, ТЭЛА)

4. Неизвестные механизмы

· Сепсис

· Метаболические энцефалопатии

5. Ятрогенные причины

Метаболический алкалоз

Обусловлен первичным увеличением содержания HCO₃^- в плазме крови. По механизму формирования выделяют хлоридчувствительный и хлоридрезистентный алкалоз.

Хдоридчувствительный метаболический алкалоз

Известно, что в биологических средах поддерживается состояние электронейтральности, что обуславливает постоянство анионной разницы.

 

АР = [Na+] – ([Cl^-] + [HCO^3-])

Потери хлоридов вызывают увеличение АР, которая должна быть постоянна. Для того, чтобы вернуть ее к сходному состоянию, поднимается плазменная концентрация бикарбоната, что и вызывает метаболический алкалоз. Наиболее частые причины хлоридчувствительного метаболического алкалоза изложены ниже:

1. Потеря хлоридов через ЖКТ

· Рвота

· Отсасывание содержимого желудка

2. Потеря хлоридов через почки

· Применение диуретиков

· Постгиперкапническое состояние

Наиболее распространенной причиной является применение петлевых диуретиков (фуросемид). Они увеличивают экскрецию калия, хлора и натрия, вызывая легкий алкалоз.

Хлоридрезистентный метаболический алкалоз

Причина такого состояния кроется в повышенной секреции минералокортикоидов первичного или вторичного характера. Альдостерон повышает реабсорбцию натрия в дистальных канальцах, а процесс этот возможен только при параллельной секреции какого-нибудь катиона. Поэтому параллельно снижается содержание в плазме ионов водорода и калия. Как уже отмечалось, при образовании протона в клетке эпителия канальца образуется также ион HCO₃^-, всасывающийся в кровоток и приводящий к формированию алкалоза.

Гипокалиемия сама по себе способна вызывать алкалоз, поскольку компенсация этого состояния осуществляется в почках за счет реабсорбции калия в обмен на H⁺.

Наиболее частые причины хлоридрезистентного метаболического алкалоза:

1. Первичный гиперальдостеронизм (синдром Кона I)

2. Вторичный гиперальдостеронизм (синдром Кона II)

3. Тяжелая гипокалиемия.

Диагностика НАРУШЕНИЙ КОС

 

Диагноз нарушений КОС ставится на основе изучения данных газов артериальной крови. Ниже приведена примерная схема диагностического поиска:

1. Оценка pH.

2. Соответствует ли направление изменения PaCO₂ изменению pH?

3. Если изменение PaCO₂ не объясняет изменения pH – проверьте HCO₃^-.

4. Сравните направление изменений HCO₃^- и PaCO₂. При первичных нарушениях они всегда однонаправлены, поскольку pH зависит от соотношения PaCO₂/ HCO₃^-. При разнонаправленных изменениях диагностируется сложное нарушение КОС.

5. Если компенсаторная реакция выражена больше или меньше, чем ожидаемая (см. таблицу 6), то это подтверждает диагноз смешанного нарушения.

6. При диагнозе метаболического ацидоза рассчитывается анионная разница

7. При диагнозе метаболического алкалоза проверяется содержание хлоридов мочи.

В приведенной таблице рассмотрены причины и компенсаторные реакции при простых нарушениях КОС

Таблица 6. Причины развития и компенсаторная реакция при простых нарушениях КОС.

Нарушение	Причина	Компенсация	Ожидаемая выраженность компенсации
Респираторный ацидоз
Острый	­ PaCO2	­ HCO3^-	10 мэкв/л на каждые 10 mmHg ­ PaCO2
Хронический	­ PaCO2	­ HCO3^-	4 мэкв/л на каждые 10 mmHg ­ PaCO2
Респираторный алкалоз
Острый	¯ PaCO2	¯ HCO3^-	2 мэкв/л на каждые 10 mmHg ¯ PaCO2
Хронический	¯ PaCO2	¯ HCO3^-	4 мэкв/л на каждые 10 mmHg ¯ PaCO2
Метаболический ацидоз	¯ HCO3^-	¯ PaCO2	1,2 * снижение [HCO^3-]
Метаболический алкалоз	­ HCO3^-	­ PaCO2	0,7 * повышение [HCO3^-]

 

Лечение нарушений КОС

 

Респираторные нарушения КОС

Лечение респираторного ацидоза заключается в нормализации функции внешнего дыхания и газообмена, при необходимости – первод на ИВЛ. Мероприятия, направленные на снижение выработки CO₂ имеют значение только в экстренных случаях (например, дантролен при злокачественной гипертермии). В большинстве случаев ощелачивающая терапия не показана.

Респираторный алкалоз исчезает с восстановлением нормального внешнего дыхания.

Метаболический ацидоз

До устранения основного патологического процесса, явившегося причиной метаболического ацидоза необходимо провести ряд стандартных мероприятий. Среди них устранение любого респираторного компонента ацидоза, при необходимости перевод на ИВЛ. Снижение PaCO₂ до 30 mmHg позволяет добиться некоторого увеличения pH. Если после этого pH остается ниже стресс-нормы (7,1), то проводят ощелачивающую терапию. Препараты, использующиеся при этом описаны ниже.

 

Бикарбонат натрия или сода (NaHCO₃ 8,4% или 4% раствор)

Принцип работы раствора заключается в повышении содержания HCO₃^- в плазме. Однако, введение бикарбоната вызывает также повышение PaCO₂, так при переливании раствора гидрокарбоната в дозе 1 ммоль/кг прирост CO₂ составляет 20 mmHg. Углекислота обладает свойством беспрепятственно преодолевать клеточные мембраны, что ведет к развитию парадоксального внутриклеточного ацидоза. Это позволяет сформулировать основное условие, обязательное для выполнения, при проведении ощелачивающей терапии содой: необходимо обеспечить адекватную вентиляцию легких для элиминации наработанного CO₂.

Дозы

Точная доза гидрокарбоната натрия определяется по формуле:

NaHCO₃ [mmol] = 0,3 · BE · МТ

1. Для того, чтобы перевести это число в миллилитры 4% раствора, надо ответ умножить на 2, поскольку 1 мл 4% раствора соды содержит 0,5 ммоль NaHCO₃.

2. Для перевода в мл 8,4% раствора ответ умножают на 1 (1мл раствора = 1 mmol NaHCO₃).

Метаболический алкалоз

Метаболический алкалоз никогда не удается скорригировать, пока не удалена основная причина. Метод выбора при хлоридчувствительной форме – инфузия раствора NaCl и возмещение дефицита калия. При наличии отеков целесообразно назначение ингибиторов карбоангидразы (ацетозоламид).

Хлоридрезистентный алкалоз является показанием к назначению антагонистов альдостерона (спиронолактон)

При повышении pH > 7,0 необходимо задуматься о гемодиализе.

Инфузионная терапия

Основные принципы

1. Инфузионная терапия включает в себя коррекцию ВСО, КОС и объема циркулирующей крови

2. Жидкость восполнения обезвоживания (ЖВО) возмещается за 6-12 часа (при отсутствии гипертонической дегидратации). Из этого количества та часть, которая необходима для устранения острых гемодинамических нарушений, переливается струйно (как правило, достаточно дозы в 20 мл/кг)

3. Плазмопотеря возмещается полиионными растворами

4. Ренальные потери жидкости можно возмещать 5% раствором глюкозы

5. На каждые 1200 мл кристаллоидов можно добавлять 400 мл раствора декстрана до общей дозы 15 мл/кг/сут

6. Жидкость поддержания рассчитывается по формулам только при поступлении. В дальнейшем руководствуются данными листа интенсивной терапии и наблюдения.

7. Существует только одно показание к инфузионной терапии – нарушения водно-электролитного баланса, которые невозможно корригировать путем оральной регидратации. Сюда относятся все шоковые состояния, сепсис, обширные водные потери и др.