3 курс / Фармакология / Хартиг_В_Современная_инфузионная_терапия_Парентеральное_питание
.pdfИзлишек натрия→[К] плазма — снижение Недостаток натрия→ [К] плазма — повышение
Влияние почек на концентрацию калия в плазме
Почки меньше влияют на сохранение содержания калия, чем натрия. При недостатке калия почки удерживают его вначале с трудом, поэтому потери могут превышать введение. Наоборот, при передозировке калий довольно легко удаляется током мочи. При олигурии и анурии повышается количество калия в плазме.
Олигурия, анурия→[К]плазма — повышение
Таким образом, внеклеточная (плазменная) концентрацш калия является результатом динамического равновесия между:
•введением;
•способностью клеток к удержанию в зависимости от значения рН и состоянием обмена веществ (анаболизм — катаболизм);
•ренальным выведением калия в зависимости от:
o содержания натрия,
o кислотно-щелочного состояния, o тока мочи,
oальдостерона;
•внепочечной потерей калия, например, в желудочно-кишечном тракте.
Кальций
Содержание
У взрослого человека массой 70 кг содержится приблизительно 1000— 1500 г кальция —от 50000 до 75000 мэкв (1,4—2% массы тела), 99% кальция находится в костях и зубах (Rapoport).
Концентрация в плазме: 5(4,5—5,5) мэкв/л с небольшими индивидуальными отклонениями (Rapoport).
Кальций в плазме распределен в трех фракциях, а именно 50—60% ионизировано и способно к диффузии, 35—50% связано с белками (не ионизировано и не способно к диффузии), 5—10% связано комплексной связью с органическими кислотами (лимонная кислота) — не ионизировано, но способно к диффузии (Geigy). Между отдельными фракциями кальция существует подвижное равновесие, которое зависит от рН. При ацидозах, например, степень диссоциации, а следовательно, и количество диссоциированного кальция возрастают (замедляет явления тетании при
ацидозе).
Биологически активны только ионы кальция. Точные данные, позволяющие определить состояние обмена кальция, получают только путем измерения количества ионизированного кальция (Pfoedte, Ponsold).
Основная роль
—Составная часть костей. Кальций в костях находится в виде нерастворимого структурного минерала, главным образом фосфата кальция (гидроксилапатит).
—Влияние на возбудимость нервов и мышц. Ионы кальция посредничают в биоэлектрическом феномене между поверхностью волокон и контрактильными реакциями внутри волокон.
—Влияние на проницаемость мембран.
—Вклад в свертывающую систему крови.
Особенности
На абсорбцию кальция в кишечнике влияет состав пищи. Так, абсорбции кальция способствуют лимонная кислота и витамин D, а препятствуют органические кислоты, например оксалиновая кислота (шпинат, ревень), фитиновая кислота (хлеб, хлебные злаки), жирные кислоты (болезни желчного пузыря). Оптимальное соотношение кальция и фосфата (1.2.1) способствует абсорбции. В регуляции содержания кальция играют ведущую роль паратгормон, витамин D и кальцитонин.
Магний
Содержание
В организме человека массой 70 кг находится 20—28 г магния (Hanze)—от 1600 до 2300 мэкв. Он определяется преимущественно в скелете (половина общего количества), меньше в почках, печени, щитовидной железе, мышцах и нервной системе (Simon). Магний наряду с калием является важнейшим катионом клеток животных и растений.
Концентрация в плазме: 1,6—2,3 мэкв/л (Hanze).
Приблизительно 55—60% магния плазмы ионизировано, 30% связано с белками и 15% — с комплексными соединениями (Geigy).
Основная роль
Значение для многочисленных процессов, управляемых ферментами
(регенерация клеток, утилизация кислорода и выделение энергии; Simon). Магний важен для гликолиза, различных ступеней цитратного цикла, окислительного фосфорилирования, активации фосфатов, нуклеаз, различных пептидаз (Hanze).
—Тормозит перенос нервного возбуждения в конечную точку (подобно кураре; антагонист — ионы кальция), следствием чего является понижение нервно-мышечного возбуждения.
—Депрессивное влияние на центральную нервную систему.
—Уменьшение сократительной способности гладкой мускулатуры и миокарда.
—Подавление возбуждения в синусовом узле и нарушение атриовентрикулярной проводимости (при очень высоких дозах остановка сердца в диастоле).
—Расширение сосудов.
—Содействие фибринолизу (Hackethal, Bierstedt).
Особенности
Наряду с абсорбцией и выделением через почки в регуляции содержания магния в организме участвует еще не до конца изученный гормон поджелудочной железы. Дефицит магния приводит к выведению ионов магния и кальция из костей. Абсорбцию понижает пища, богатая белками и кальцием, а также алкоголь (Simon).
Хлор
Содержание
В организме человека массой 70 кг содержится приблизительно 100 г
хлора — 2800 мэкв (Rapoport). Концентрация в плазме: 103 (97—108) мэкв/л
Основная роль
—Хлор — важнейшая часть анионов плазмы.
—Ионы хлора участвуют в образовании мембранного потенциала.
Гидрокарбонат
Гидрокарбонат относится к изменяемой части ионов. Изменения в содержании анионов уравновешиваются благодаря гидрокарбонату. Система гидрокарбонат — угольная кислота является важнейшей внеклеточной буферной системой. Значение рН внеклеточного пространства можно рассчитать по отношению гидрокарбоната к угольной кислоте (дальнейшее рассуждение см. 1.3).
Фосфат
Содержание
В теле взрослого человека содержится 500—800 г фосфата (1% массы тела). 88% находятся в скелете (Grossmann), остальная часть располагается внутриклеточно и лишь небольшая его часть — во внеклеточном пространстве (Rapoport).
Фосфат может быть как органическим (в качестве составной части фосфопротеинов, нуклеиновых кислот, фосфатидов, коферментов — Rapoport), так и неорганическим. Приблизительно 12% фосфатов плазмы связано с белками [Walser, 1960, 1961].
Концентрация в плазме (неорганический фосфор): 1,4— 2,6 мэкв/л.
Основная роль
—Вместе с кальцием образует нерастворимый гидроксилапатит (опорная функция костей).
—Участие в метаболизме углеводов, а также в хранении и переносе энергии (АТФ, креатинфосфат).
—Буферное действие.
Особенности
Фосфор находится во всех продуктах питания. Абсорбция стимулируется витамином D и цитратом, задерживается некоторыми металлами (например, алюминием), цианидами, а также повышенным введением кальция. Фосфаты, выделяемые мочой, действуют в качестве буфера.
Сульфат
Концентрация в плазме (неорганического сульфата) :0,65 мэкв/л
Сульфат образуется из серосодержащих аминокислот (например, цистеин, метионин) и выводится через почки.
При почечной недостаточности концентрация сульфатов в плазме повышается в 15—20 раз.
Органические кислотные радикалы
—Лактат (молочная кислота).
—Пируват (пировиноградная кислота).
—бета-гидроксибутират (бета-гидроксимасляная кислота).
— Ацетоацетат (ацетоуксусная кислота).
—Сукцинат (янтарная кислота).
—Цитрат (лимонная кислота).
Концентрация в плазме: 6 мэкв/л (Geigy)
Молочная кислота является промежуточным продуктом в процессе обмена углеводов. При снижении уровня кислорода (шок, сердечная недостаточность) концентрация молочной кислоты повышается.
Ацетоуксусная кислота и бета-гидроксимасляная кислота (кетоновые тела) появляются при снижении количества углеводов (голод, пост), а также при нарушении утилизации углеводов (диабет) (см. 3.10.3).
Белки
Молекулы белков при рН крови 7,4 существуют главным образом в виде анионов (16 мэкв/л плазмы).
Содержание
Общее содержание белков составляет 17% массы тела. Эти белки организма находятся в состоянии обмена с аминокислотами. Они составляют так называемый аминокислотный фонд (приблизительно 45 г аминокислот, при этом 40 г — в мускулатуре, 1 г — в плазме, 2—4 г — в печени; Lang, Fekl).
Основная роль
Жизнь связана с белками, отсюда без белков нет жизни
Белки
—являются основной составной частью клеточных и межтканевых структур;
—ускоряют в качестве ферментов процессы обмена веществ;
—образуют межклеточное вещество кожи, костей и хрящей;
—обеспечивают деятельность мускулатуры благодаря контрактильным свойствам определенных белков;
—определяют коллоидно-осмотическое давление и тем самым водозадерживающую способность плазмы (1 г альбумина связывает 16 г воды);
—являются защитными веществами (антитела) и гормонами (например, инсулин);
—транспортируют вещества (кислород, жирные кислоты, гормоны, лекарственные вещества и др.);
—действуют в качестве буфера;
—участвуют в свертывании крови.
Это перечисление уже показывает основополагающее значение белков.
Особую нагрузку испытывает белковый баланс в состоянии стресса (см.
также 3.8.2.1).
Указания для клинициста
Определяя состояние белков, обычно привлекают следующие параметры:
—клиническую оценку состояния пациента (похудание и пр.);
—концентрацию общего белка и альбумина в плазме;
—концентрацию трансферрина;
—состояние иммунитета (например, кожный тест, исследование с помощью БЦЖ и др., определение числа лимфоцитов и др.).
Чувствительный показатель состояния белкового питания, каковым является концентрация альбумина в плазме, представляет величину зкстраваскулярного запаса альбумина, измеряемого с помощью меченого альбумина. Экстраваскулярный, межтканевый альбумин можно рассматривать как белковый резерв. Он повышается при отличном питании и снижается при дефиците белков без изменения концентрации альбумина в плазме (Kudlicka и соавт.).
Внутрисосудистый запас альбумина составляет 120 г,. межтканевый — от 60 до 400 г, у взрослых в среднем 200 г. При падении концентрации альбумина в плазме ниже предельной границы нормы значительно истощаются в первую очередь межтканевые запасы альбумина (Kudlicka, Kudlickova), что видно из табл. 2 и 3. У 46 больных, оперированных по поводу хронических гастродуоденальных язв, Studley установил корреляцию послеоперационной летальности с предоперационным похуданием (см. табл. 3).
Таблица 2
Летальность в зависимости от концентрации сывороточного альбумина на клиническом материале терапевтических больных (Wuhmann, Marki)
Альбумин сыворотки |
Число больных |
Случаи смерти |
Более 3 г/дл |
545 |
32=6% |
Менее 3 г/дл |
234 |
78=33% |
Таблица 3
Летальность в зависимости от похудания в предоперационном периоде
(Studley)
Потеря массы до операции |
Летальность |
Более чем 20% массы тела |
33% |
Менее чем 20% массы тела |
3,5% |
В плазме нижней границей нормы считают концентрации общего белка 6,6 г/дл и альбумина 3,7 г/дл (предполагается нормальная гидратация; см. 2.1). Концентрации общего белка ниже 5 г/дл и альбумина ниже 2,5 г/дл указывают на явную опасность операции.
Причины нарушения послеоперационного течения многообразны. Например, возможны следующие осложнения:
—нарушение заживления ран (предельная концентрация белка плазмы 5 г/дл);
—несостоятельность шва, развитие отека, например, в области гастроеюностомы (предельное значение концентрации белка плазмы 2,5 г/дл);
—повышенная опасность шока (падение коллоидно-осмотического давления; см. 1.2.2;
—уменьшение новообразования клеток;
—понижение регенерации крови;
—нарушение синтеза гормонов и ферментов;
—нарушения свертывающей системы крови;
—понижение гуморального и клеточного иммунитета (Law с соавт.);
—пролежни;
—ухудшение приживления трансплантированной кожи;
—болезни печени;
—гипотония желудочно-кишечного тракта вплоть до паралитической непроходимости (причина: понижение
интенстинальной абсорбции жидкости — Moss).
1.3. КИСЛОТНО-ЩЕЛОЧНОЕ СОСТОЯНИЕ
Является ли раствор кислым, нейтральным или щелочным, можно определить по концентрации (точнее активности) ионов водорода (Н+) (см. 1.3.4).
Она выражается, как и для всех ионов, в экв, мэкв или (так как концентрация ионов водорода очень мала) в нэкв (1 мэкв<=1 млн. нэкв). Для упрощения написания используют в качестве равнозначного выражения (Н+) значение рН (см. 1.3.4).
Для правильного течения процессов обмена веществ концентрация ионов водорода в тканях должна колебаться в узких лраницах (изогидрия). Правда, амплитуда колебаний значений рН, совместимых с жизнью (рН 6,8— 7,8), больше по сравнению со значениями концентрации натрия:
Значению рН 6,80 соответствуют (Н+) 158 нэкв/л, значению рН 7,8 соответствует 16 нэкв/л; соотношение 1 : 10.
1.3.1. Кислоты и основания
Кислотами называются соединения, способные отдавать ионы водорода; основаниями — соединения, способные присоединять ионы водорода (Brfinsted).
1.3.1. Кислоты и основания
Кислотами называются соединения, способные отдавать ионы водорода; основаниями — соединения, способные присоединять ионы водорода (Brfinsted).
Примеры
Кислоты Основания
H2CO3 == Н+ + НСО3—
H2SO4 == H++ HSO4—
NH4+== H+ + NH3
H2PO42—== H+ + HPO42—
B обмене веществ в организме взрослого за 24 ч распадается приблизительно 15000 ммоль (так называемой летучей) угольной кислоты (0,13 ммоль/кг массы тела/мин) и 30—80 мэкв (1 мэкв/кг массы тела/сут) нелетучих кислот. Нелетучие кислоты образуются главным образом из серосодержащих аминокислот (пищевые белки и белки организма), а также при патологических состояниях, например при неполном окислении жирных кислот и углеводов. Кислоты, диссоциирующие на ионы водорода и анионы, должны удаляться органами выведения (легкие и почки) без превышения допустимой концентрации ионов водорода (значение рН). Это регулируется буферными основаниями (гидрокарбонат, белки, фосфат), которые после образования ионов водорода из кислот выравнивают изменения рН.
1.3.2. Буферные процессы
Теоретические замечания
Буфер представляет собой смесь слабой кислоты с сопряженным с нею основанием. Она находится в положении, способном выравнивать («забуферивать») концентрацию ионов водорода.
Процесс «забуферивания» можно выразить математически. Выражение этих взаимодействий вытекает из следующих рассуждений.
Угольная кислота диссоциирует частично на ионы водорода и гидрокарбоната:
Эта диссоциация по закону действующих масс |
формуляру-ется |
следующим образом: |
|
Выделяя концентрацию ионов водорода, получаем:
Так как (Н+) |
равнозначно можно представить как значение рН или |
как отрицательный |
десятичный логарифм, то далее следует: |
или
(уоавнение Henderson—Hasselbalch) Это уравнение Henderson—Hasselbalch
можно выразить совершенно равнозначно:
Если рК и рН равны, то буферные кислота и основание находятся в одинаковых концентрациях. Значение рН при этом является и мерой силы кислоты: чем оно ниже, тем сильнее кислота.
Примеры рК (Rausher с соавт.)
—угольная кислота 1-я ступень диссоциации 6,37 (25 °С)
—фосфорная кислота 1-я ступень диссоциации 2,12 (25 °С)
|
|
2-я ступень диссоциации 7,21 (25 °С) |
|
|
3-я ступень диссоциации 12,66 (25°С) |
— |
уксусная кислота |
4,76 (25 °С) |
— |
молочная кислота |
3,86 (25 °С) |
Примеры забуферивания
При голодании и диабетической коме образуются кетоновые тела (бета-гидроксимасляная и ацетоуксусная кислоты). Они тотчас диссоциируют на ионы водорода и кислотный радикал (бетагидроксибутират и ацетоацетат). Эти распавшиеся ионы водорода вели бы к значительному повышению [H+] (снижение значения рН), если бы они не связывались с буферным основанием, например гидрокарбонатом: гидрокарбонат после присоединения ионов водорода превращается в угольную кислоту. При этом снижается концентрация гидрокарбоната. Место, свободное от анионов, занимают анионы гидрокарбоната и бетагидроксибутират и ацетоацетат (рис. 7).
Рисэ 7. «Вытеснение бикарбоната» кетоновыми телами.
Если мы сформулируем результат этого процесса по уравнению
Henderson—Hasselbalch, то получим:
рН = 6,1 + lg(16/1.2) = 6,1 + 1,12 = 7,22
Без этого буферного действия значение рН упало бы значительно ниже. Буферная система более эффективна, так как угольная кислота удаляется из организма дыханием (открытая система!):
pH = 6,l + lg(16 /0.90) = 6,1 + 1,25 = 7,35
Снижение значения рН таким образом могло выравняться, если функция легких не нарушена.
Буферная система организма. Угольная кислота/гидрокарбонат
Эта система является важнейшей внеклеточной буферной смесью. Ее действие значительно повышается вследствие того, что угольная кислота удаляется дыханием. По уравнению Henderson—Hasselbalch, зная две величины, можно рассчитать третью, например значение рН крови из соотношения гидрокарбонат/угольная кислота (рис. 8).
24 мэкв/л гидрокарбоната рH = 6,1 + lg –––––––––––––––––––––
20 ммоль/л угольной кислоты
рН = 6,1 + lg(24/1,20) = 6,1 + 1,3 = 7,4
Бикарбонат
Рис. 8. Изображение соотношений уравнения Henderson — Hasselbalch в