Ado_A_D_Patologicheskaya_fiziologia

Рис. 9 11. Монограмма Гэмбла Зависимость концентрации ионов НС03~ от количества остаточных анионов.

(электрохимический градиент), рС02 , экскрецией 1ЧН4 и альдостероном. Альдостерон способствует секреции Н+ посредством двух механизмов:

•стимулирует реабсорбцию Ыа+ и повышает отрицательный заряд про­ света, что облегчает секрецию Н+,

•непосредственно стимулирует Н+-АТФазу.

Реакция почек на изменение кислотно-основного баланса организ­ ма более медленная, чем соответствующая реакция легких. Стимуляция канальцевой секреции Н+ из-за изменений рС02 начинается через не­ сколько минут. Стимуляция секреции Н+ в дистальных канальцах альдос­ тероном протекает более продолжительно. Реализация эффектов других факторов, влияющих на выведение Н+ почками, может продолжаться 2— 3 дня. Кроме того, происходит компенсаторная адаптация почек к ацидо­ зу или алкалозу, и эти изменения носят длительный характер.

Взаимосвязь кислотно-основного баланса с обменом воды и электролитов. Законы электронейтральности и изоосмоляльности.

Кислотно-основной баланс тесно связан с обменом электролитов и воды в организме. Их объединяет два физико-химических закона: закон элект­ ронейтральности и закон изоосмоляльности. Согласно закону электроней­ тральности во всех жидкостных средах организма сумма отрицательных зарядов всех анионов должна быть равна сумме всех положительных за­ рядов катионов. Из ионограммы Гэмбла (рис. 9.11) видно, что в плазме крови содержится 154 мэкв/л катионов и столько же анионов. Самые под­ вижные анионы — НС03 ", которые в большом количестве образуются в организме и легко выводятся или задерживаются почками. Если количе­ ство НС03* в плазме крови по какой-либо причине уменьшается (ацидоз), то для сохранения электронейтральности должно увеличиться содержание С1" и (или) других анионов (сульфатов, фосфатов, лактата и других анио-

268

нов органических кислот) и уменьшиться количество катионов. При увели­ чении содержания в плазме анионов бикарбоната (алкалоз), наоборот, количество С1~ должно уменьшиться, а количество катионов пропорцио­ нально увеличиться.

В связи с тем, что сдвиги КОБ, как правило, сопровождаются изме­ нениями в ту или другую сторону содержания бикарбоната, при этом все­ гда меняется концентрация в плазме и клетках ионов хлора, натрия, ка­ лия, магния, кальция и др. Анионы НС03~ — главное связующее звено между электролитным и кислотно-основным балансом.

По закону изоосмоляльности во всех жидкостных системах организ­ ма, между которыми свободно обменивается вода, устанавливается оди­ наковое осмотическое давление. В норме осмоляльность плазмы, меж­ клеточной и внутриклеточной жидкости составляет 285 мОсм/кг воды.

Если в каком-то участке ткани или клетки количество осмотически активных веществ нарастает (например, натрия), то в него переходит вода, пока не установится новое равновесие. Поскольку при нарушениях КОБ внутри и вне клеток изменяется содержание электролитов, в них изменя­ ется и содержание воды. Возможно развитие как гипб-, так и гиперосмоляльных синдромов. В то же время, первичные нарушения водного и электролитного балансов могут повлечь за собой изменения кислотноосновного баланса.

9.6.2. Основные показатели КОБ

•рН крови в норме 7,35—7,45;

•рС02 — напряжение С0 2 (в норме рС02 артериальной крови состав­ ляет 40—45 мм рт.ст. (4,7—6,0 кПа), рС02 в венозной крови — около 46 мм рт.ст. (6,1 кПа);

•ВВ (Buffer Base) — буферные основания крови (сумма оснований всех буферных систем, у здоровых лиц — 40—60 ммоль/л);

•BE (Base Excess) — избыток буферных оснований по отношению к кислотам. В норме BE равен 40—60 ±2,5 ммоль/л. Отрицательное зна­ чение ВЕуказывает на дефицит оснований или избыток кислот, поло­ жительное значение BE — на избыток оснований или дефицит кислот;

•SB (Standart Bicarbonat) — концентрация бикарбоната у данного

человека при стандартных условиях (температура тела 37°С, рС02 — 40 мм рт.ст. и полное насыщение крови кислородом). У здоровыхлиц SB равен 20—27 ммоль/л;

•АВ — истинный бикарбонат крови или содержание НС03~ в крови у конкретного человека (в норме 19—25 ммоль/л);

•ТС02 (Total С02 ) — общее содержание С02 в крови: во всех буферах и растворенный (в норме 19—25 ммоль/л).

Зная значения рН и рС0 2 в крови у больного, при помощи специаль­ ных номограмм или карт Зиггаарда—Андерсена можно определить ос-

269

тальные показатели КОБ (ВВ, ВЕ, ЭВ, АВ, ТС02 ), установить форму наруше­

Во врачебной практике для оценки КОБ у больного достаточно опре­ делять рН артериальной крови, характеризующий концентрацию протонов во внеклеточной жидкости; содержание в крови плазмы бикарбоната ани­ она (НС03~); напряжение углекислого газа в артериальной крови (РаС02 ), а также концентрацию в плазме К+, Ыа+ и С1~.

9.6.3. Формы нарушения кислотно-основного баланса

При патологических состояниях наблюдается два основных типа на­ рушений кислотно-основного баланса — метаболические и респиратор­ ные. При метаболических расстройствах главным образом снижается кон­ центрация бикарбонатов в крови. Первичной причиной респираторных нарушений является повышение напряжения С0 2 в крови.

В некоторых случаях возможно развитие сочетанных расстройств, например сочетание метаболического ацидоза и респираторного ацидо­ за, метаболического алкалоза и респираторного ацидоза.

9.6.3.1. Респираторный ацидоз

Респираторный ацидоз, или первичная гиперкапния, — нару­ шение кислотно-основного баланса, обусловленное увеличением на­ пряжения С0 2 в биологических жидкостях и сопровождающееся сниже­ нием рН крови. Напряжение С0 2 в артериальной крови становится выше 45 мм рт.ст.

Следует различать понятия «первичная гиперкапния» и «вторичная гиперкапния». Последняя может наблюдаться при метаболическом алка­ лозе и рассматривается как синдром.

Респираторный ацидоз может быть следствием заболеваний бронхолегочной системы, а также развиваться при нарушении регуляции дея­ тельности этой системы.

Патологические процессы в ЦНС, спинном мозге, нарушения функ­ ций нервно-мышечного аппарата грудной клетки или скелетных мышц (на­ пример, кифосколиоз, ожирение) могут способствовать развитию рес­ пираторного ацидоза.

Острый респираторный ацидоз наблюдается при острой обструк­ ции верхних и нижних отделов бронхиального дерева (острая обструкция гортани, ангионевротический отек, острый бронхиолит).

Хронический респираторный ацидоз развивается при хронических

процессах —хроническом обструктивном бронхите, бронхоэктазах, эм­ физеме, кифосколиозе, слабости дыхательной мускулатуры.

При некомпенсированном респираторном ацидозе увеличение на­

пряжения С0 2 в крови приводит к снижению рН. Отсутствие метаболи­ ческой компенсации выражается в том, что щелочные резервы крови остаются неизменными (содержание НС03~ не увеличивается, показатели ВЕ, ВВ, АВ, ЭВ — в пределах нормы) или, несмотря на некоторое увеличе-

270

ние НС03 " за счет диссоциации Н2 С03 на Н+ и НС03~, отношение [НС03~] к (а х РаС02 ) тем не менее падает, что снижает рН.

Если же респираторный ацидоз компенсируется метаболическими

сдвигами, а именно — увеличением в крови бикарбоната (ВЕ больше +2,5 ммоль/л, ВВ, АВ, ЭВ — выше нормы), то при этом, несмотря на избыток в крови С02 , рН или приближается к норме (субкомпенсированный ацидоз), или остается нормальным (компенсированный ацидоз).

Компенсаторные изменения направлены на связывание или выве­ дение избытка ионов Н+ и освобождение или задержку в организме анио­ нов НС03 . Сначала в этот процесс включаются буферные системы, а за­ тем механизмы физиологической компенсации. Основные изменения концентрации НС03~ обусловлены буферным действием гемоглобина и тканевых буферов. Хлорид обменивается на внутриклеточный НС03 " (хлоридный сдвиг). При остром респираторном ацидозе концентрация НС03 " увеличивается на 0,1 ммоль/л на каждый 1 мм рт. ст. повышения величи­ ны артериального рС02 . Если респираторный ацидоз носит хронический характер, то в канальцах почек активнее секретируются ионы водорода, с мочой больше выделяется титруемых кислот и аммония хлорида (реак­ ция мочи кислая)? в то же время увеличивается реабсорбция бикарбона­ та и натрия. При длительном течении периода компенсации НС03 " возра­ стает на 0,3 ммоль/л на каждый 1 мм рт.ст. увеличения рС02 в артериальной крови. Увеличение концентрации бикарбоната в плазме приводит к соот­ ветствующему снижению концентрации ионов С1~ (для сохранения элект­ ронейтральности), которые усиленно выводятся с мочой и перемещаются в эритроциты (хлоридный сдвиг).

Клинические проявления респираторного ацидоза обусловлены главным образом изменением ЦНС в связи с развитием гиперкапнической энцефалопатии. Тяжесть этих расстройств зависит от величины гиперкапнии, быстроты ее развития, тяжести ацидемии и степени сопут­ ствующей гипоксемии. Возможны раздражительность, головные боли, анорексия, спутанность сознания, в тяжелых случаях — галлюцинации, преходящий психоз

Могут появиться патологические изменения в сердечно-сосудистой системе (снижение сократительной способности миокарда)

Гиперкапния приводит к системной вазодилатации, воздействуя на гладкие мышцы сосудов. Особенно очевидно влияние на мозговые сосу­ ды, где кровоток увеличивается прямо пропорционально уровню РаС02 . В то же время задержка С0 2 может вызвать сужение сосудов легких и по­ чек, что связывается с увеличением симпатической активности.

9.6.3.2. Метаболический ацидоз

Метаболический ацидоз — нарушение кислотно-основного балан­ са, вызванное снижением содержания НС03 " в плазме и характеризую­ щееся снижением рН.

Метаболический ацидоз может быть вызван несколькими причи­ нами'

271

• неспособностью почек удалять ионы водорода (почечная недостаточ­ ность, почечный каналыдевый ацидоз, в нерезкой степени гипоальдостеронизм);

•появлением избытка ионов водорода в плазме:

•при введении Н+ извне (передозировка ацетилсалициловой кислоты);

•избыточной эндогенной продукции Н+ (молочнокислый ацидоз, кетоацидоз при диабете);

•потерей бикарбонатов (при потере щелочной жидкости желудочнокишечным трактом или почками).

На ранних стадиях метаболического ацидоза для нейтрализации по­ вышенного содержания Н+ мобилизуются НС03~ и другие буферы внекле­ точной жидкости, такие, как фосфаты. Поступление карбонатов, фосфа­ тов из костей, а также внутриклеточных буферов (гемоглобина) способствует уменьшению степени ацидемии. Падение рН плазмы стимулируеттакже центральные хеморецепторы, что приводит к увеличению минутной вентиляции и выведению С02 .

Для восстановления рН крови необходимо также повышение спо­ собности почек выделять избыток органических кислот.

Острый метаболический ацидоз, вызванный падением НС03 " в плазме, сопровождается увеличением концентрации К+ в плазме в связи с выходом калия из клеток. В то же время введение органических кислот, например лактата, не приводит к гиперкалиемии. Гиперкалиемия обычно не наблюдается при хроническом метаболическом ацидозе, за исключе­ нием тех случаев, когда нарушена экскреция калия, например при уре­ мии или почечном канальцевом ацидозе.

Метаболический ацидоз нередко сопутствует тяжелым заболевани­ ям разного характера и может различаться по степени тяжести и некото­ рым биохимическим показателям.

Для оценки характера биохимических изменений при ацидозе

введено понятие — «anion дар» (англ. буквально — «пробел анионов»*). Существует строгое соответствие числа анионов числу катионов в

крови, и общее число анионов всегда постоянно. Снижение содержания в плазме бикарбонатов будет сбалансировано повышением концентра­ ции других анионов. При некоторых вариантах метаболического ацидоза падение концентрации НС03 " в плазме сопровождается повышением кон­ центрации С1~, в других случаях повышается уровень отрицательно заря­ женных сульфатов и фосфатов.

Содержание хлора и бикарбонатов, также как ионов натрия и калия, исследуется повседневной лабораторной техникой, в то время как содер­ жание других анионов не измеряется (неизмеряемые анионы). Предло­

* Понятие «anion дар» широко используется в литературе разных стран. В свя­ зи с трудностью подбора русского эквивалента целесообразно использовать англий­ скую транскрипцию.

272

анионов в плазме — «anion дар»):

в норме anion дар = [Na+ ]-([C!~] + [НС03 -]) = 12+4 мэкв/л.

Поскольку калий содержится в плазме в незначительных количествах, вуравнении предложено использоватьтолько величину концентрации на­ трия. Увеличение показателя anion gap косвенно свидетельствует об уве­ личении в крови неизмеряемых анионов, возникшем в ответ на падение концентрации НС03~, и, таким образом, характеризует тяжесть ацидоза. Если падение НС03~ сопровождается повышением уровня Cl~, который может быть измерен, наблюдается нормальная величина anion gap, что на­ блюдается при гиперхлоремическом метаболическом ацидозе.

Метаболический ацидоз клинически может проявляться расстрой­ ством дыхания — развитием дыхания Куссмауля. При ацидозе, сопровож­ дающемся значительным падением рН, например до 7,2 или менее, воз­ можны уменьшение сократительной функции сердца и возникновение угрожающих жизни аритмий.

При хронической почечной недостаточности (ХПН) и прогрессиру­ ющем падении скорости клубочковой фильтрации снижается способность почек регенерировать бикарбонаты, уровень которых уменьшается в плаз­ ме в связи с необходимостью корректировать ежедневную кислотную нагрузку.

В этот период метаболический ацидоз сопровождается увеличени­ ем anion gap, в то время как на ранней стадии ХПН возможна нормальная величина этого показателя, т.е. может развиться гиперхлоремический ацидоз. Величина anion gap является критерием стадии ХПН.

Молочно-кислый ацидоз (лактат-ацидоз) — одна из форм мета­ болического ацидоза. Молочно-кислый ацидоз развивается в условиях снижения доставки кислорода к тканям: при шоке и гипоксемии, атакже в условиях повышенной потребности тканей в кислороде.

Причинами молочно-кислого ацидоза могут быть влияние некото­ рых лекарств и токсинов, способствующих дефекту метаболизма глюко­ зы, усиленный рост бактериальной флоры кишечника, продуцирующий D-молочную кислоту, которая метаболизируется медленнее, чем L-мо- лочная кислота. При молочно-кислом метаболическом ацидозе увеличе­ на кислотная нагрузка, развивающаяся в связи с продукцией молочной кислоты (лактата) путем восстановления пировиноградной кислоты (пирувата), реакция катализируется ферментом лактатдегидрогеназой при использовании кофактора НАДФ:

лдг пируват + НАДФ + Н+ о лактат + НАД+.

В норме соотношение лактат/пируват приблизительно 10:1. При тка­ невой гипоксии оно сдвигается вправо, т.е. отмечается его увеличение.

Лактат продуцируется главным образом в эритроцитах, клетках мышц, кожи, тонкой кишки, мозга и метаболизируется в печени и почках. Концентрация лактата в сыворотке в норме составляет 1—2 мэкв/л, при

273

молочно-кислом ацидозе — достигает 4—5 мэкв/л.

Поскольку повышение ионов лактата корректируется падением уров­ ня НС03~, молочно-кислый ацидоз сопровождается увеличением anion gap, и этот показатель отражает тяжесть ацидоза.

М е т а б о л и ч е с к ий кетоацидоз развивается при сахарном диабе­ те — абсолютной или относительной резистентности к инсулину. При дли­ тельном повышении концентрации глюкозы в крови утилизация глюкозы печенью сопровождается образованием кетокислот с короткой цепью — (3-гидроксимасляной и ацетоуксусной. Диссоциация этих кислот способ­ ствует метаболическому ацидозу, сопровождающемуся увеличением anion gap. Однако при нормальной функции почек эти кислоты экскретируются с мочой в комплексе с натрием, что приводит к нормализации anion gap, но может наблюдаться гиперхлоремический метаболический ацидоз. Тяжесть ацидоза отражает степень падения в плазме уровня НС03 ~ (5—10 мэкв/л) точнее, чем степень кетоза, поскольку методы оценки последнего несовершенны.

Алкогольный кетоацидоз обычно развивается при хроническом ал­ коголизме в тех случаях, когда в периоды злоупотребления алкоголем пациент не потребляет много пищевых продуктов, т.е. развитию кетоацидоза способствует частичное голодание. Происходит усиленное обра­ зование НАДхН в печени в процессе окисления этанола до ацетальдегида(НАДхН превращает ацетат в (3-оксимасляную кислоту). Из-за того что в крови у таких больных увеличивается содержание (3-оксимасляной кис­ лоты (а не ацетоуксусной), диагностика алкогольного кетоацидоза за­ труднена.

Гиперхлоремический ацидоз — нарушение кислотно-основного баланса, вызванное увеличением содержания хлоридов в плазме.

К гиперхлоремическому ацидозу могут привести:

•почечный канальцевый ацидоз;

•потеря щелочной жидкости желудочно-кишечным трактом (болез­ ни кишечника, тонкокишечная фистула);

•введение соляной кислоты или ее предшественников, хлорида ам­ мония.

При гиперхлоремическом ацидозе определяется нормальная вели­ чина anion gap.

9.6.3.3. Респираторный алкалоз

Респираторный алкалоз, или первичная гипокапния, — наруше­ ние кислотно-основного баланса, вызванное снижением напряжения С02 в биологических жидкостях. При гипокапнии напряжение С0 2 в крови ста­ новится ниже 35 мм рт.ст.

В клинических ситуациях причинами респираторного алкалоза чаще являются острые расстройства, сопровождающиеся синдромом гипер­ вентиляции (выраженная гипотензия, тяжелая недостаточность кровооб­ ращения, пневмония, респираторный дисстресс-синдром взрослых, раз-

274

витие анемии).

Для некомпенсированного респираторного алкалоза характерны

снижение рС02 (гипокапния) и увеличение рН в большинстве случаев выше 7,55; содержание НС03~ и другие показатели метаболизма при КОБ (ВЕ, ВВ и БВ.) — в пределах нормы.

Метаболическая компенсация респираторного алкалоза сводится

к уменьшению щелочных резервов крови (ВЕ смещается в сторону дефи­ цита оснований, ВВ, АВ, БВ — меньше нормы) и накоплению ионов Н+, что нормализует рН на фоне дефицита углекислоты. Респираторный алкалоз компенсируется метаболическим ацидозом. При этом в почках умень­ шается секреция водородных ионов в канальцах и усиливается выведе­ ние НС03~ (реакция мочи щелочная). В среднем НС03~ в плазме падает на 0,4 ммоль/л при снижении рС02 на каждый 1 мм рт. ст. Уменьшение в плаз­ ме содержания анионов НС03~ вызывает выход ионов хлора из эритроци­ тов (хлоридный сдвиг) и нерезкую гиперхлоремию, а также повышение содержания лактата и других неизмеряемых анионов. Гиперлактатемия при острой гипокапнии нерезко выражена — 0,5—1,5 мэкв/л. Ионы водо­ рода высвобождаются из клеток в обмен на ионы калия, из белков и кост­ ной ткани в обмен на ионы натрия и кальция. Развиваются также нерез­ кие гипокалиемия, гипонатриемия, гипокальциемия.

Респираторный алкалоз приводит к патологическим проявлениям главным образом со стороны ЦНС и сердечно-сосудистой системы. Быс­ трое падение напряжения С0 2 в крови может вызвать парестезии в руках и ногах, легкую спутанность сознания, иногда тетанию или генерализо­ ванные судороги. При острой гипокапнии снижается мозговой кровоток — в некоторых случаях он становится на 5 0 % ниже нормы, что вызывает гипоксию мозга и увеличение содержания лактата.

Некоторые исследования показывают, что изменение мозгового кровотока могут нормализоваться при хронизации респираторного алка­ лоза. Сердечно-сосудистые нарушения — уменьшение минутного объе­ ма сердца и увеличение периферического сопротивления — наблюдаются главным образом при острой гипокапнии. При этом определяется гипер­ лактатемия (свыше 2 мэкв/л). При гипервентиляции, наблюдаемой у пе­ ревозбужденных пациентов, изменений минутного объема сердца или ко­ лебаний артериального давления не отмечается.

9.6.3.4. Метаболический алкалоз

Метаболический алкалоз — нарушение кислотно-основного ба­ ланса, характеризующееся повышением концентрации НС03~ и увеличе­ нием рН крови. Причинами развития метаболического алкалоза могут быть избыточное введение щелочных соединений, их увеличенная про­ дукция или потеря кислых соединений (потеря Н+ превышает продукцию кислых соединений). Адаптивные реакции, направленные на нейтрали­ зацию эффекта повышенной концентрации НС03~, характеризуются уве­ личением напряжения С0 2 в крови — развитием вторичной гиперкапнии.

Стабилизация метаболического алкалоза зависит от двух основных

275

факторов — продолжительности сохранения высокого уровня НС03 " в кро­ ви и состояния функции почек, которые являются главным органом, регу­ лирующим содержание НС03 _ во внеклеточной жидкости.

Нагрузка щелочными соединениями может быть сопряжена с введе­ нием антацидов и, помимо этого, собственно НС03". Различные анионы — цитрат, лактат, ацетат — являются метаболическими предшественниками НС03~. Введение натриевых или калиевых солей этих анионов эквивалент­ но введению НС03 ", поскольку они быстро метаболизируются в С02 и Н2 0, присоединяют Н+ и генерируют новые НС03~. Количество Н+, секретируемых в желудке при поступлении пищи в норме, вырабатывается больше, чем необходимо для их сбалансирования, с помощью НС03~, содержа­ щегося в секрете пищеварительных желез (поджелудочной железы и кишечника). Если этот процесс прерывается рвотой или аспирацией желудочного секрета, НС03", продуцируемые при секреции Н+, способству­ ют увеличению как общего содержания НС03", так и содержания НС03 " в крови.

Одновременная потеря хлора приводит к гипохлоремии. Длитель­ ная потеря Н+ при аспирации желудочного сока способствует продолжи­ тельному повышению концентрации НС03 " в крови, которая может дос­ тигать 70—80 мэкв/л.

Диуретические средства, способствующие блокированию реабсор­ бции хлора, приводят к значительной потере Н+ или 1ЧН4+ с мочой, и по­ этому могут вызвать метаболический алкалоз по механизму, сходному с таковым при потере желудочного сока.

При сохранении функции почек кратковременное повышение кон­ центрации НС03 " в крови не приводит к серьезным расстройствам и клиническим последствиям. Стабилизация метаболического алкалоза, со­ провождающаяся падением уровня хлоридов в крови, может способст­ вовать падению способности почек реабсорбировать НС03~ в связи с уменьшением объема внеклеточной жидкости и снижением скорости клубочковой фильтрации.

Клинические проявления при метаболическом алкалозе возникают при уровне НС03 ", превышающем 40 мэкв/л. Возможно появление неспе­ цифических неврологических симптомов — судорог, головной боли, что связано главным образом с сопутствующей гипокалиемией, гипоксией и гиперкапнией.

При нерезкой степени тяжести метаболического алкалоза ([НС03 _ ] менее 40 мэкв/л) патологические расстройства мало выражены, несмот­ ря на гипокалиемию ([К+ ] менее 3,2 мэкв/л). При дальнейшем снижении содержания калия возможны летаргия, слабость. При тяжелой степени метаболического алкалоза ([НС03 ~] выше 40 мэкв/л) наблюдается не­ специфическая неврологическая симптоматика — делирий, судороги, тетания, головная боль. Развитие симптомов зависит от сочетания рас­ стройств — гипокалиемии, гипоксемии и гиперкапнии.

Гипоксемия и гиперкапния — прямой показатель тяжести алкалоза.

276