- •Часть I
- •18. Нарушения транскапиллярного обмен, лимфогенеза и лимфодинамики
- •19. Общие нарушения обмена веществ (метаболтческие дисгомеостазы)
- •20. Нарушения обмена электиролитов (электролитные дисгомеостазы)
- •23. Нарушения обеспечения кислородом (общие дизоксии)
- •Структура и составные части патофизиологии.
- •Предмет и методы исследования патологической физиологии. Метод патофизиологического эксперимента.
- •Значение и место патофизиологии в процессе подготовки врачей.
- •2. Общая этиология.
- •2.1. Характеристика причин болезней.
- •2.2. Характеристика условий возникновения болезней.
- •Характеристика причин болезней.
- •Характеристика условий возникновения болезни
- •Роль этиологического фактора в процессе возникновения болезни.
- •3.2 Роль патогенетических факторов в развитии болезни.
- •3.3. Роль реактивности организма в возникновении и развитии болезни
- •4.2. Классификация болезней
- •4.3. Периоды развития болезни
- •4.4. Структура заболевания
- •5. Общий саногенез
- •6.1. Повреждения клеточной мембраны
- •6.2. Повреждения ядра клетки
- •6.3. Повреждения эндоплазматического ретикулума
- •6.4. Повреждения митохондрий
- •6.5. Повреждения лизосом
- •6.6. Генерализованные последствия и проявления повреждений клетки
- •Локализация некоторых ферментов в митохондриях гепатоцитов
- •7. Клеточные дисметаболизмы (дистрофии)
- •8. Апоптоз
- •9. Некроз
- •10. Клеточная дедифференциация
- •11. Расстройства процесса регенерации
- •12. Гиперплазия. Гипертрофия.
- •13. Атрофия
- •14. Склерозирование
- •15.2. Этиология воспаления.
- •Патогенез воспаления
- •Пролиферация и регенерация в очаге воспаления.
- •15.5. Взаимоотношения между воспалительным процессом и реактивностью
- •6. Общие изменения в организме при воспалении.
- •16.2. Этиология аллергии. Характеристика аллергенов.
- •16.3. Патогенез аллергических реакций.
- •16.4. Неспецифическая гиперчувствительность.
- •16.5. Аутоаллергические (аутоиммунные) реакции.
- •17. Нарушения периферического кровообращения
- •17.2 Венозная гиперемия
- •17.3. Ишемия
- •17.4 Эмболия
- •17.5 Стаз крови
- •17.6. Изменения реологических свойств крови
- •18. Нарушения капиллярно-интерстициального
- •18.1. Отеки
- •18.2. Нарушения лимфодинамики
- •Метаболические дисгоместазы
- •19.1 Нарушения углеводного обмена.
- •Нарушение обмена липидов.
- •Белковые диcметаболизмы.
- •19.3.1 Общая этиология белковых диcметаболизмов.
- •19.3.2 Диcгомеостазы. Гипопротеинемия. Диспротеинемия.
- •Голодание
- •20.1. Нарушения гомеостаза натрия.
- •Нарушение гомеостаза калия
- •Нарушение водного гомеостаза.
- •21. 1. Изменения объёма внутри- и внеклеточной жидкости
- •Дегидратация
- •22. Нарушения кислотно-щелочного состояния
- •22.1 Ацидозы
- •23. Общие дизоксии
- •23.1 Общая гипоксия
- •23.2. Общая гипероксия
- •24.1. Гипо- и гиперкортицизм
- •24.2. Гипо- и гипертиреоидизм.
- •24.3. Гипо- и гиперпаратиреоидизм.
- •25. Недостаточность жизненно важных органов
- •Циркуляторная недостаточность
- •25.2. Дыхательная недостаточность
- •25.3. Печёночная недостаточность.
- •25.4. Почечная недостаточность.
- •25.5. Нарушения нервной деятельности. Кома.
- •26. Нарушения теплового гомеостаза
- •28. Смерть организма.
- •28.2 Биологическая смерть.
- •23.3 Патогенетические принципы реанимации.
22. Нарушения кислотно-щелочного состояния
Нарушения кислотно-щелочного состояния (КЩС) подразделяются на ацидозы и алкалозы. Ацидоз представляет собой типовое нарушение КЩС, которое характеризуется абсолютным или относительным увеличением содержания в организме кислот (и соответственно возрастанием концентрации ионов водорода (Н+); pH внутренней среды при этом уменьшается. Алкалоз - типовое нарушение КЩС, характеризующееся абсолютным и относительным увеличением в организме количества щелочей с сопутствующим уменьшением концентрации Н+ - ионов; при этом pH возрастает.
Необходимо подчеркнуть, что как в случае ацидоза, так и алкалоза не наблюдается преобладания катионов над анионами (или наоборот), а отмечается лишь изменение концентрации ионов Н+ с сохранением состояния электро-нейтральности среды (т.е. равновесия между катионами и анионами).
Классификация ацидозов и алкалозов.
В соответствии со степенью выраженности нарушений КЩС, различают компенсированный и декомпенсированный алкалоз и ацидоз. Компенсированные нарушения - это те формы, в которых функционирование буферных систем организма и других физиологических механизмов регуляции КЩС (состояние легочной вентиляции, функций печени, почек и др.) удерживают pH крови в нормальных пределах. При истощении буферных систем и других компенсаторных механизмов рН крови смещается в ту или иную сторону, что и характеризует декомпенсированные нарушения КЩС.
По патогенезу все нарушения КЩС классифицируются на:
- газовые ацидозы и алкалозы; возникают непосредственно в результате изменений внешнего дыхания и характеризуются накоплением или повышенным выделением СО2 из организма (и, соответственно, ионов водорода, входящих в состав Н2СО3);
-негазовые ацидозы и алкалозы, являющиеся результатом нарушений метаболизма (метаболические формы), избыточного поступления экзогенных кислот или щелочей (экзогенные формы) или повышенного выделения их из организма (экскреторные формы).
22.1 Ацидозы
Этиология и патогенез ацидозов
Причинами газового ацидоза могут быть:
нарушения внешнего дыхания, связанные с гиповентиляцией, что приводит к чрезмерному накоплению СО2 в крови (ателектаз, пневмония, асфиксия, паралич дыхательного центра и др.);
увеличение концентрации СО2 во внешней среде (закрытые помещения, шахты и т.д.);
неадекватная искусственная вентиляция легких;
болезни, связанные с нарушением диффузии газов в легких (отек легких, пневмосклероз, пневмокониоз и т.д.)
Причинами негазового являются:
метаболические нарушения, связанные с повышенным образованием кетоновых тел и гиперкетонемией (сахарный диабет, функциональные нарушения печени и т.д.) – метаболический ацидоз;
интенсификация образования или уменьшение окисления молочной кислоты (гипоксия, инфекции, функциональные нарушения печени) – лактат-ацидоз;
воспаление, обширные ожоги, травмы;
задержка в организме кислот в связи с
а) почечной недостаточностью (диффузный гломерулонефрит, уремия),
б) чрезмерными потерями оснований через почки (почечный канальцевый ацидоз, нефрит с солевыми потерями),
в) потерями оснований с содержимым ЖКТ (диаррея, гиперсаливация) – экскреторный ацидоз;
чрезмерное употребление продуктов, содержащих кислоты, назначение некоторых медикаментов (аскорбиновая кислота) – экзогенный ацидоз.
Существуют также комбинированные формы ацидоза (кетоацидоз + лактат-ацидоз, метаболический + экскреторный) и смешанные формы (газовый + негазовый), например, при асфиксии, сердечно-сосудистой недостаточности, шоке.
Компенсаторные реакции.
Негазовый ацидоз является одним из самых тяжелых нарушений КЩС. Компенсация в этом случае осуществляется при участии различных механизмов. Избыток кислот может растворяться в интерстициальной жидкости и, как следствие, концентрация их уменьшается. Одновременно основания буферных систем (особенно бикарбонатной системы плазмы) нейтрализуют избыток кислоты (ионы Н+). Это приводит к уменьшению содержания бикарбоната (NaHCO3) и увеличению содержания Н2СО3 в плазме крови. Следовательно, уменьшение NaHCO3 в плазме ( и снижение SB) является главным показателем этой формы ацидоза. В плазме из эритроцитов выходит Cl-; кроме того, избыток Н2СО3 взаимодействует с NaCl с образованием NaHCO3 , ионов Н+ и Cl- , что приводит к уменьшению содержания Н2СО3 в плазме.
Важная роль в связывании ионов Н+ в этом случае принадлежит белковой буферной системе, которая (по причине избытка кислот) диссоциирует как слабое основание. Белки отдают ионы Na+, которые связывают избыток анионов кислот. Ионы Н+ переносятся из плазмы в эритроциты и клетки тканей в обмен на ионы К; в плазме нарастает концентрация ионов К+ (гиперкалиемия). Избыток ионов Н+ поступает в костную ткань, где обменивается на Na+ и Са2+. Соответственно в плазме возрастает содержание катионов – К+ ,Na + и Ca 2+. Вместе с тем, из организма выводится Н2СО3: в эритроцитах Н2СО3 быстро диссоциирует на Н2О и СО2;; СО2 стимулирует дыхательный центр, что ведет к легочной гипервентиляции. Таким образом, в компенсировании негазового ацидоза главная роль принадлежит бикарбонатной буферной системе и гипервентиляции легких.
Роль почек в компенсации негазового ацидоза не столь существенна. Большая часть бикарбоната уже связана с ионами Н+, содержание НСО3- в плазме снижается, растет концентрация слабых щелочных солей (NaCl и др.). Снижение рСО2 в крови способствует торможению процессов, зависимых от этого показателя, в частности - в эпителии почечных канальцев (ацидогенез и одновременная реабсорбция бикарбоната). Поскольку содержание НСО3- в плазме снижено, снижается также и концентрация бикарбонатов в первичной моче; они полностью реабсорбируются и практически отсутствуют во вторичной моче. Возрастает титруемая кислотность мочи как результат элиминации нелетучих органических кислот в свободной форме (кетоновые тела); интенсифицируется также и экскреция аммонийных солей. Моча при негазовом ацидозе имеет кислую реакцию (рН может быть меньше 4,5). Стимулируется аммониогенез, что снижает потери ионов калия и кальция из организма (они замещаются катионом NH4+).
В моче увеличивается содержание кислых фосфатов, поскольку усиливается связывание избытка ионов Н+ двухвалентной солью фосфатной буферной системы: Na2HPO4 + H+ → NaH2PO4 + Na+ .
Газовый ацидоз. Основным патогенетическим механизмом этой формы является задержка избытка угольной кислоты в крови (гиперкапния) с одновременным повышением рСО2. Гиперкапния, как правило, сочетается с гипоксией и активацией анаэробного гликолиза; по этой причине часто газовый ацидоз осложняется метаболическим. Важным механизмом компенсации газового ацидоза является также активация гемоглобиновой буферной системы: Н2СО3 трансформируется в ионы НСО3- и таким образом обеспечивает пополнение оснований в плазме. Образующиеся при этом ионы Н+ фиксируются гемоглобиновой буферной системой эритроцитов. Механизм этого процесса заключается в следующем: повышение рСО2 в плазме крови ведет к интенсификации поступления СО2 в эритроциты, где, в присутствии карбоангидразы, образуется Н2СО3. Одновременно усиливается диссоциация угольной кислоты: Н2СО3 → Н+ + НСО3-. В эритроцитах восстановленный Hb отдает ионы К+ в плазму с образованием КНСО3 . Частично К+ взаимодействует с Cl-, образуя KCl. Часть ионов Н+ фиксируется белковой буферной системой. Все эти реакции направлены на повышение содержания бикарбонатов в плазме; уровень хлоридов при этом снижается. Повышенное содержание бикарбонатов компенсирует избыток Н2СО3 и восстанавливает нормальное соотношение NaHСO3 / Н2СО3 (20:1).
Роль почек в компенсации газового ацидоза возрастает в связи с образованием избытка бикарбонатов в плазме и повышением их содержания в первичной моче.
При газовом ацидозе реабсорбция бикарбонатов в почечных канальцах значительно ускоряется под действием высокого напряжения СО2 в крови, что снижает содержание бикарбонатов в моче в сочетании с повышенным выделением хлоридов. Одновременно в моче умеренно возрастает содержание кислых фосфатов.
Проявления ацидозов. Одним из проявлений тяжелого ацидоза является поражение ЦНС с развитием головокружения, сонливости (первоначально), сменяющимися состоянием сопора и ацидотической комы. Кома развивается при рН меньше 7,2.
Нарушения дыхания в большей степени проявляются при негазовом ацидозе; характерно увеличение частоты дыхания с последующей гипервентиляцией, что способствует снижению рСО2 в крови. На фоне накопления ионов Н+ нарушения дыхания прогрессируют, вплоть до появления дыхания типа Куссмауля. При газовом ацидозе повышение рСО2 вызывает спазм бронхиол и повышенную секрецию бронхиальных желез.
Сердечно-сосудистые нарушения при негазовом ацидозе проявляются снижением тонуса сосудов и появлением несоответствия между повышенной емкостью сосудистого русла и относительно недостаточным объемом циркулирующей крови. В результате снижается венозный возврат к сердцу и сердечный выброс, падает системное артериальное давление. Вместе с тем, избыток СО2 расширяет сосуды головного мозга, стимулирует образование спинно-мозговой жидкости, что может привести к повышению внутричерепного давления.
В условиях ацидоза снижается сродство гемоглобина к кислороду, что уменьшает связывание кислорода с гемоглобином в легочных капиллярах, но облегчает диссоциацию оксигемоглобина в капиллярах большого круга кровообращения. Ацидоз неизбежно сопровождается нарушениями водно-электролитного баланса. Так, при ацидозе усиливается выход ионов К+ из клеток (включая кардиомиоциты) с развитием гиперкалиемии. Уровень гиперкалиемии, таким образом, может служить тестом, который характеризует степень «биохимического» повреждения тканей. Гиперкалиемия, наряду с другими факторами, угнетает сердечную деятельность, способствуя нарушению электрической деятельности сердца и провоцируя аритмии (экстрасистолию, фибрилляцию желудочков) и снижая сократительную способность миокарда.
При ацидоз снижается чувствительность адренорецепторов, что в еще большей степени нарушает функции сердца и снижает тонус кровеносных сосудов.
Накопление ионов Na+ и Cl- во внеклеточной жидкости (в обмен на бикарбонаты) способствует повышению ее осмотического давления, развитию отеков (внеклеточная гипергидратация) в сочетании с клеточной дегидратацией. Потеря ионов Са2+ костями приводит к их декальцинации и остеопорозу; гиперкальциемия, в свою очередь, угнетает нейро-мышечную возбудимость.
22.2. Алкалозы.
Этиология алкалозов. Алкалозы могут быть вызваны следующими причинами:
повышенное выделение СО2 при нарушениях внешнего дыхания, проявляющихся гипервентиляцией (неврозы, горная болезнь и т.д.), гипервентиляцией при искусственном дыхании - газовый алкалоз.
Накопление в крови оснований в связи с их интенсивной реабсорбцией в почках (например, при гиперальдостеронизме), потерей кислот при рвоте, кишечной непроходимости, повышенной кислотности желудка, длительном лечении диуретиками (гипотиазидом и т.д.) – негазовый экскреторный алкалоз;
Употребление пищевых продуктов и щелочных минеральных вод, использование медикаментов (бикарбонатов и др.) – экзогенный алкалоз.
Патогенез алкалозов. Главным механизмом развития негазового алкалоза является потеря организмом нелетучих кислот или поступление избыточных количеств щелочей, что ведет к повышению концентрации НСО3- в плазме (повышение SB). Иногда негазовый алкалоз может развиться при длительном употреблении щелочных минеральных вод, бикарбоната натрия. При гиперсекреции глюкокортикоидов появление алкалоза обусловлено потерей клетками и плазмой натрия с последующим выведения этого иона с мочой. Сумма внутриклеточных катионов в этом случае поддерживается проникновением в клетку ионов Na+ и Н+ ; соответственно, уровень ионов Н+ в плазме падает, рН плазмы повышается.
Компенсация негазового алкалоза происходит преимущественно за счет подавления дыхательного центра и гиповентиляции – выделение СО2 прекращается, и он накапливается в крови. Прямым результатом этого является повышение концентрации угольной кислоты в плазме, что ведет к нормализации отношения Н2СО3/ NaHСO3 , которое приближается к норме 1 : 20. Возможности этого механизма ограничены, поскольку в крови очень быстро возрастает рСО2 (гиперкапния), стимулируя таким образом дыхательный центр и усиливая легочную вентиляцию. В случае гиперкапнии важно определить причину повышения рСО2 – является ли это легочной компенсацией алкалоза или это первичное повышение, связанное с дыхательной недостаточностью.
Наиболее важным механизмом компенсации негазового алкалоза является почечный механизм. Бикарбонаты для почек являются пороговым веществом; в почечных канальцах «реабсорбируется» лишь часть от их общего количества, фильтруемого в клубочках. Избыток профильтровавшегося НСО3- может реабсорбироваться только в случае значительного повышения рСО2 крови. Таким образом, при негазовом алкалозе избыточное количество НСО3- в форме NaHСO3 выводится с мочой.
Белковая буферная система в условиях алкалоза выделяет ионы Н+ в плазму, взамен фиксируя катионы Na+. Часть избыточного количества НСО3- попадает в эритроциты в обмен на ионы Cl- .
Главным патогенетическим механизмом газового алкалоза является преобладание выделения Н2СО3 над ее образованием. В этом случае рСО2 крови понижается (менее 25 mm Hg), SB уменьшен, ВЕ в норме или отрицателен. Самым важным механизмом компенсации является снижение возбудимости дыхательного центра и, как результат, урежение дыхания (брадипное) с накоплением СО2 в организме. При дефиците Н2СО3 из эритроцитов в плазму выходят ионы Cl-, которые замещают ионы Na+ из бикарбоната. Вследствие этого концентрация Н2СО3 в плазме нарастает, тогда как количество бикарбонатов снижается.
В компенсации газового алкалоза важная роль принадлежит почкам: при снижении рСО2 в крови (в результате гипервентиляции) снижается секреция ионов Н+ и реабсорбция бикарбонатов почками – соответственно в крови повышается содержание катионов Н+ и снижается НСО3- . Экскреция бикарбонатов с мочой сочетается с выделением ионов Na+ .
Белковая буфкпная система также участвует в компенсации газового алкалоза. В этих условиях белки диссоциируют, высвобождая в плазму ионы Н+ и одновременно фиксируя ионы Na+, благодаря чему еще больше снижается их концентрация в плазме – устанавливается гипонатриемия. К тому же , плазма обогащается ионами Н+ и Na+ из клеток тканей; в обмен в клетку поступают ионы К+ , что приводит к гипокалиемии. Из клеток в плазму выходят ионы Cl- (гиперхлоремия). Пополнение ионов Н+ в крови происходит и при выходе их из костей в обмен на ионы Ca 2+, которые депонируются в костной ткани.
Проявления алкалозов определяются функциональными нарушениями органов и систем, гипокапнией и нарушениями водно-солевого обмена. При алкалозе снижается возбудимость дыхательного центра, уменьшается систолический объем, сердечный выброс и понижается системное артериальное давление; возможно развитие коллапса. Из-за потери ионов Na+ через почки снижается осмотическое давление межклеточной жидкости, происходит дегидратация. В случае потери ионов К+ нарушается функция сердца; при выраженной гипокалиемии могут возникнуть предсердные и желудочковые экстрасистолы как результат появления эктопических очагов электрической активности.
Также алкалозы способствуют накоплению ионов Са2+ в костной ткани (обмен на высвобождение ионов Н+), что снижает содержание Са2+ в крови с последующим возрастанием нервно-мышечной возбудимости и развитием судорог (тетания).