Кислотно-щелочной баланс

Концентрация водородных ионов (Н⁺ в жидкостях организма чрез­вычайно мала, поэтому из практи­ческих соображений было принято описание рН. Эта система выражает концентрацию H⁺ [H⁺] в логариф­мической шкале: рН= -log₁₀ [H⁺].

Таблица 1.7. Лечение гиперкалиемии

Глюконат кальция 10% в/в (0,5 мл/кг до 20 мл максимум) дается в течение 5 мин. Не изменяет плазменного [К⁺]. Эффект немед­ленный, но преходящий

Глюкоза 50 г (0,5-1,0 г/кг) + инсулин 20 ЕД (0,3 ЕД/кг) в однократной в/в болюсной дозе.

Затем инфузия 20% глюкозы + инсулин 6-20 ЕД/ч (в зависимости от глюкозы крови)

Бикарбонат натрия 1,5-2,0 ммоль/кг в/в в течение 5-10 мин

Calcium resonium 15 г п/о или 30 г п/р каждые 8 ч

Перитонеальный диализ или гемодиализ

Таблица 1.8. Сравнение логарифмического и арифметического методов выражения концентрации ионов водорода в границах [Н⁺] крови, совместимой с жизнью

В настоящее время все большую популярность завоевывает более ло­гичный арифметический подход, при котором [Н⁺] выражается в нмоль/л. В табл. 1.8 сравниваются значения [Н⁺], выраженные в рН и нмоль/л;

при этом обнаруживается ряд не­достатков системы рН. Наиболее очевидным недостатком является то, что смещение происходит в про­тивоположном направлении относительно [Н⁺]; понижение рН свя­зано с повышением [Н⁺], и наобо­рот. Очевидно также и то, что ло­гарифмическая шкала искажает ко­личественную оценку изменений [Н⁺]; например, для снижения рН с 7,1 до 7,0 требуется вдвое больше ионов водорода, как и для его сни­жения с 7,4 до 7,3. Шкала рН дает ложное представление о том, что разница в чувствительности биоло­гических систем к эквивалентному снижению или повышению [Н⁺] от­носительно невелика. Однако при выражении [Н⁺] в нмоль/л стано­вится очевидным, что толерантность ограничивается для снижения [Н⁺] лишь на 24 нмоль/л от нормы, тогда как в отношении повышения дости­гается величина в 120 нмоль/л. Тем не менее система рН остается наиболее распространенной, поэто­му именно она будет использовать­ся в остальных разделах этой главы.

Основные определения

Кислота- это вещество, которое диссоциирует в воде с образованием Н⁺, а основанием является вещест­во, способное принять этот ион во­дорода. Сильная кислота диссо­циирует полностью в водных раство­рах, тогда как слабая (например, угольная кислота, Н₂СОз)-диссо­циирует лишь частично. Конъюги­рованное основание кислоты- это ее диссоциированный анионный про­дукт. Например, ион бикарбоната (НСО3^-) является конъюгированным основанием угольной кислоты:

Буфер является сочетанием сла­бой кислоты и ее конъюгированного основания (обычно в виде соли), действие которого направлено на сведение к минимуму любых изме­нений [Н⁺], возникающих при до­бавлении сильной кислоты или ос­нования. Буферы жидкостей орга­низма представляют важную защи­ту от изменений [Н⁺]. Система угольная кислота/бикарбонат явля­ется весьма важным буфером крови. рН буферной системы можно опре­делить из уравнения Henderson-Hasselbalch, которое для системы угольная кислота/бикарбонат свя­зывает рН, [Н₂СОз] и [НСОз^-]:

где К- константа диссоциации, а pK- log₁₀K.

Из этого уравнения видно, что [Н⁺] в жидкостях организма явля­ется функцией отношения основания к кислоте. Для бикарбонатной бу­ферной системы рК =6,1. Посколь­ку большая часть содержащейся угольной кислоты представлена растворенным СО2, уравнение мо­жет быть составлено следующим образом:

Значение 0,225 представляет коэф­фициент растворимости СО2 в кро­ви (мл/кПа). В норме [НСОз^-] со­ставляет 24 ммоль/л, а Раcо2- 5,3 кПа. Таким образом:

Большинство нарушений кис­лотно-щелочного баланса может быть сформулировано в терминах уравнения Henderson- Hasselbalch. Плазменный рН сохраняет удиви­тельное постоянство при 7,36-7,44, т.е. концентрация ионов водорода составляет 40 ± 5 ммоль/л. Это до­стигается следующим образом:

1) регуляцией экскреции H⁺ и регенерации бикарбоната почками;

2) регуляцией СО2 альвеолярной вентиляцией легких.

Таблица 1.9. Компенсаторные механизмы при кислотно-щелочных нарушениях

Примечание. Стрелками, направленными вниз или вверх, обозначены первичные ано­малии; конечный рН зависит от степени ком­пенсации; дыхательная компенсация при ме­таболических расстройствах быстрая; почеч­ная компенсация при дыхательных расстрой­ствах медленная.

Клеточный метаболизм представ­ляет постоянную угрозу для буфер­ных систем выработкой «летучей кислоты», т.е. СО2, при клеточном дыхании, а также образованием «фиксированных», или «нелетучих», кислот в процессе промежуточного метаболизма. Таким образом, кис­лотно-щелочное состояние жидкостей организма отражает метаболизм как H⁺, так и СО2.

Кислотно-щелочные расстройства

Нормальный рН жидкостей орга­низма составляет 7,36-7,44. Обще­принятая кислотно-щелочная но­менклатура включает перечисленные ниже определения.

1. Ацидоз- процесс, вызывающий накопление кислоты.

2. Ацидемия имеет место при рН < 7,36.

3. Алкалоз- процесс, вызыва­ющий накопление оснований.

4. Алкалемия имеет место при рН > 7,44.

Простые кислотно-щелочные на­рушения часто встречаются в кли­нической практике; их успешное ле­чение требует логического анализа рН, [НСОз^-] и Расо2. На этом этапе проводится диагностика первичного нарушения, а затем- оценка объема и адекватности какой-либо компен­сации.

Первичные кислотно-щелочные нарушения бывают либо метаболи­ческими, либо дыхательными. Наб­людаемое расстройство является дыхательным, если первичное на­рушение вовлекает СО2, и метабо­лическим, если вовлекается НСОз^-. Таким образом, существует четыре потенциальных первичных расстрой­ства (табл. 1.9), и каждое из них можно идентифицировать при ана­лизе рН, [НСОз^-] и Расо2. Как рН, так и Расо2 измеряются непосредст­венно анализатором кровяных га­зов. [НСОз^-] измеряется напрямую на электролитном профиле, но в большинстве газоанализаторов кро­ви этот параметр является произ­водным. Другие получаемые пара­метры включают стандартный би­карбонат и избыток оснований. Стандартный бикарбонат не являет­ся истинным бикарбонатом образца, но он позволяет оценить концентра­цию бикарбоната после элиминации какого-либо аномального дыхатель­ного источника [НСОз^-], т.е. опре­делить [НСОз^-] при Расо2 в 5,3 кПа. Избыток оснований (при алкалозе) или дефицит оснований (при аци­дозе) является количеством кислоты или основания (в ммоль), которое требуется для возвращения рН 1 л крови к норме при Расо2 в 5,3 кПа; с его помощью измеряется магни-туда метаболического компонента кислотно-щелочного расстройства.

После идентификации первично­го расстройства необходимо выяс­нить, является ли оно хроническим или острым, а также определить на­личие какой-либо компенсации. Ор­ганизм самостоятельно борется с изменениями рН посредством ком­пенсаторных механизмов, склонных к нормализации рН. Первичные ды­хательные расстройства компенси­руются метаболическими механиз­мами, и наоборот. Например, ды­хательный ацидоз компенсируется почечной задержкой НСОз^-, в то время как первичный метаболический ацидоз компенсируется гипервенти­ляцией и снижением Расо2. Таким образом, в каждом случае ацидемия, вызванная первичным ацидозом, снижается компенсаторным алкало­зом. Ответом на дыхательный ал­калоз является повышенная почеч­ная элиминация НСОз^-, а метабо­лический алкалоз приводит к гипо­вентиляции и повышению Расо2. Компенсаторный дыхательный аци­доз возвращает рН к нормальному значению. В каждом случае эффек­тивность компенсаторных механиз­мов лимитирована; компенсация обычно бывает лишь частичной; полная компенсация наблюдается редко.