Учебники / Адо

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

(электрохимический градиент), рС02, экскрецией NH4 и альдостероном. Альдостерон способствует секреции Н+ посредством двух механизмов:

•стимулирует реабсорбцию Na+ и повышает отрицательный заряд просвета, что облегчает секрецию Н+,

•непосредственно стимулирует Н+-АТФазу.

Реакция почек на изменение кислотно-основного баланса организма более медленная, чем соответствующая реакция легких. Стимуляция канальцевой секреции Н+ из-за изменений рС02 начинается через несколько минут. Стимуляция секреции Н+ в дистальных канальцах альдостероном протекает более продолжительно. Реализация эффектов других факторов, влияющих на выведение Н+ почками, может продолжаться 2— 3 дня. Кроме того, происходит компенсаторная адаптация почек к ацидозу 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 электронейтральности и закон изоосмоляльности. Согласно закону электронейтральности во всех жидкостных средах организма сумма отрицательных зарядов всех анионов должна быть равна сумме всех положительных зарядов катионов. Из ионограммы Гэмбла (рис. 9.11) видно, что в плазме крови содержится 154 мэкв/л катионов и столько же анионов. Самые подвижные анионы — НС03~, которые в большом количестве образуются в организме и легко выводятся или задерживаются почками. Если количество НС03* в плазме крови по какой-либо причине уменьшается (ацидоз), то для сохранения электронейтральности должно увеличиться содержание Cl~ и (или) других анионов (сульфатов, фосфатов, лактата и других анио-

268

нов органических кислот) и уменьшиться количество катионов. При увеличении содержания в плазме анионов бикарбоната (алкалоз), наоборот, количество CI" должно уменьшиться, а количество катионов пропорционально увеличиться.

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

По закону изоосмоляльности во всех жидкостных системах организма, между которыми свободно обменивается вода, устанавливается одинаковое осмотическое давление. В норме осмоляльность плазмы, межклеточной 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 изменяется и содержание воды. Возможно развитие как гипо-, 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 С02 (в норме рС02 артериальной крови составляет 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 значение BE указывает на дефицит оснований или избыток кислот, положительное 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);

•TC02 (Total С02) — общее содержание С02 в крови: во всех буферах и растворенный (в норме 19—25 ммоль/л).

Зная значения рН и рС02 в крови у больного, при помощи специальных номограмм или карт Зиггаарда—Андерсена можно определить ос-

269

тальные показатели КОБ (ВВ, BE, SB, АВ, ТС02), установить форму нарушения КОБ и степень его компенсации. '

Во врачебной практике для оценки КОБ у больного достаточно определять рН артериальной крови, характеризующий концентрацию протонов во внеклеточной жидкости; содержание в крови плазмы бикарбоната аниона (НС03~); напряжение углекислого газа в артериальной крови (РаС02), а также концентрацию в плазме К+, Na+ и 01".

9.6.3. Формы нарушения кислотно-основного баланса

При патологических состояниях наблюдается два основных типа нарушений кислотно-основного баланса — метаболические и респираторные. При метаболических расстройствах главным образом снижается концентрация бикарбонатов в крови. Первичной причиной респираторных нарушений является повышение напряжения С02 в крови.

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

9.6.3.1. Респираторный ацидоз

Респираторный ацидоз, или первичная гиперкапния, — нарушение кислотно-основного баланса, обусловленное увеличением напряжения С02 в биологических жидкостях и сопровождающееся снижением рН крови. Напряжение С02 в артериальной крови становится выше 45 мм рт.ст.

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

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

Патологические процессы в ЦНС, спинном мозге, нарушения функций нервно-мышечного аппарата грудной клетки или скелетных мышц (например, кифосколиоз, ожирение) могут способствовать развитию респираторного ацидоза.

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

Хронический респираторный ацидоз развивается при хронических

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

При некомпенсированном респираторном ацидозе увеличение на-

пряжения С02 в крови приводит к снижению рН. Отсутствие метаболической компенсации выражается в том, что щелочные резервы крови остаются неизменными (содержание НС03" не увеличивается, показатели BE, ВВ, АВ, SB — в пределах нормы) или, несмотря на некоторое увеличе-

270

ние НС03" за счет диссоциации Н2С03 на Н+ и НС03_, отношение [НС03_] к (а х PaC02) тем не менее падает, что снижает рН.

Если же респираторный ацидоз компенсируется метаболическими

сдвигами, а именно — увеличением в крови бикарбоната (BE больше +2,5 ммоль/л, ВВ, АВ, SB — 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 выведение избытка ионов Н+ и освобождение или задержку в организме анионов НС03 . Сначала в этот процесс включаются буферные системы, а затем 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 величины 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 (реакция мочи кислая)? в то же время увеличивается реабсорбция бикарбоната и натрия. При длительном течении периода компенсации НС03" возрастает на 0,3 ммоль/л на каждый 1 мм рт.ст. увеличения рС02 в артериальной крови. Увеличение концентрации бикарбоната в плазме приводит к соответствующему снижению концентрации ионов Cl~ (для сохранения электронейтральности), 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 сопутствующей 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)

Гиперкалния приводит к системной вазодилатации, воздействуя на гладкие мышцы сосудов. Особенно очевидно влияние на мозговые сосуды, где кровоток увеличивается прямо пропорционально уровню РаС02. В то же время задержка С02 может вызвать сужение сосудов легких и почек, что связывается с увеличением симпатической активности.

9.6.3.2. Метаболический ацидоз

Метаболический ацидоз — нарушение кислотно-основного баланса, вызванное снижением содержания НС03" в плазме и характеризующееся снижением рН.

Метаболический ацидоз может быть вызван несколькими причинами"

271

• неспособностью почек удалять ионы водорода (почечная недостаточность, почечный канальцевый 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 повышенного содержания Н+ мобилизуются НС03~ и другие буферы внеклеточной жидкости, такие, как фосфаты. Поступление карбонатов, фосфатов 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 способности 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 исключением тех случаев, когда нарушена экскреция калия, например при уремии или почечном канальцевом ацидозе.

Метаболический ацидоз нередко сопутствует тяжелым заболеваниям разного характера и может различаться по степени тяжести и некоторым 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 концентрации других анионов. При некоторых вариантах метаболического ацидоза падение концентрации НС03~ в плазме сопровождается повышением концентрации Ch, в других случаях повышается уровень отрицательно заряженных сульфатов и фосфатов.

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

* Понятие «anion дар» широко используется в литературе разных стран. В связи с трудностью подбора русского эквивалента целесообразно использовать англий-

скую транскрипцию.

272

анионов в плазме — «anion gap»):

в норме anion gap= [Na+] - ([Ci~] + [HC03"]) = 12±4 мэкв/л.

Поскольку калий содержится в плазме в незначительных количествах, в уравнении предложено использоватьтолько величину концентрации натрия. Увеличение показателя anion gap косвенно свидетельствует об увеличении 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 наблюдается при гиперхлоремическом метаболическом ацидозе.

Метаболический ацидоз клинически может проявляться расстройством дыхания — развитием дыхания Куссмауля. При ацидозе, сопровождающемся значительным падением рН, например до 7,2 или менее, возможны уменьшение сократительной функции сердца и возникновение угрожающих жизни аритмий.

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

В этот период метаболический ацидоз сопровождается увеличением 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 метаболического ацидоза. Молочно-кислый ацидоз развивается в условиях снижения доставки кислорода к тканям: при шоке и гипоксемии, а также в условиях повышенной потребности тканей в кислороде.

Причинами молочно-кислого ацидоза могут быть влияние некоторых лекарств и токсинов, способствующих дефекту метаболизма глюкозы, усиленный рост бактериальной флоры кишечника, продуцирующий D-молочную кислоту, которая метаболизируется медленнее, чем L-MO- лочная кислота. При молочно-кислом метаболическом ацидозе увеличена 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 тканевой 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

молочнокислом ацидозе — достигает 4 — 5 мэкв/л.

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

Метаболический кетоацидоз развивается при сахарном диабете — абсолютной или относительной резистентности к инсулину. При длительном повышении концентрации глюкозы в крови утилизация глюкозы печенью сопровождается образованием кетокислот с короткой цепью — (3-гидроксимасляной и ацетоуксусной. Диссоциация этих кислот способствует 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 алкоголизме в тех случаях, когда в периоды злоупотребления алкоголем пациент не потребляет много пищевых продуктов, т.е. развитию кетоацидоза способствует частичное голодание. Происходит усиленное образование НАДхН в печени в процессе окисления этанола до ацетальдегида (НАДхН превращает ацетат в р-оксимасляную кислоту). Из-за того что в крови у таких больных увеличивается содержание Р-оксимасляной кислоты (а не ацетоуксусной), диагностика алкогольного кетоацидоза затруднена.

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 (болезни кишечника, тонкокишечная фистула);

•введение соляной кислоты или ее предшественников, хлорида аммония.

При гиперхлоремическом ацидозе определяется нормальная величина anion gap.

9.6.3.3. Респираторный алкалоз

Респираторный алкалоз, или первичная гипокапния, — нарушение кислотно-основного баланса, вызванное снижением напряжения С02 в биологических жидкостях. При гипокапнии напряжение С02 в крови становится ниже 35 мм рт.ст.

В клинических ситуациях причинами респираторного алкалоза чаще являются острые расстройства, сопровождающиеся синдромом гипервентиляции (выраженная гипотензия, тяжелая недостаточность кровообращения, 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 (BE, ВВ и SB,) — в пределах нормы.

Метаболическая компенсация респираторного алкалоза сводится

к уменьшению щелочных резервов крови (BE смещается в сторону дефицита оснований, ВВ, АВ, SB — меньше нормы) и накоплению ионов Н+, что нормализует рН на фоне дефицита углекислоты. Респираторный алкалоз компенсируется метаболическим ацидозом. При этом в почках уменьшается секреция водородных ионов в канальцах и усиливается выведение 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 плазме содержания анионов НС03~ вызывает выход ионов хлора из эритроцитов (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 водорода высвобождаются из клеток в обмен на ионы калия, из белков и костной ткани в обмен на ионы натрия и кальция. Развиваются также нерезкие гипокалиемия, гипонатриемия, гипокальциемия.

Респираторный алкалоз приводит к патологическим проявлениям главным образом со стороны ЦНС и сердечно-сосудистой системы. Быстрое падение напряжения С02 в крови может вызвать парестезии в руках и ногах, легкую спутанность сознания, иногда тетанию или генерализованные судороги. При острой гипокапнии снижается мозговой кровоток — в некоторых случаях он становится на 50 % ниже нормы, что вызывает гипоксию мозга и увеличение содержания лактата.

Некоторые исследования показывают, что изменение мозгового кровотока могут нормализоваться при хронизации респираторного алкалоза. Сердечно-сосудистые нарушения — уменьшение минутного объема сердца и увеличение периферического сопротивления — наблюдаются главным образом при острой гипокапнии. При этом определяется гиперлактатемия (свыше 2 мэкв/л). При гипервентиляции, наблюдаемой у перевозбужденных пациентов, изменений минутного объема сердца или колебаний артериального давления не отмечается.

9.6.3.4. Метаболический алкалоз

Метаболический алкалоз — нарушение кислотно-основного баланса, характеризующееся повышением концентрации НС03~ и увеличением рН крови. Причинами развития метаболического алкалоза могут быть избыточное введение щелочных соединений, их увеличенная продукция или потеря кислых соединений (потеря Н+ превышает продукцию кислых соединений). Адаптивные реакции, направленные на нейтрализацию эффекта повышенной концентрации НС03~, характеризуются увеличением напряжения С02 в крови — развитием вторичной гиперкапнии.

Стабилизация метаболического алкалоза зависит от двух основных

275

факторов — продолжительности сохранения высокого уровня НС03" в крови и состояния функции почек, которые являются главным органом, регулирующим содержание НС03" во внеклеточной жидкости.

Нагрузка щелочными соединениями может быть сопряжена с введением антацидов и, помимо этого, собственно НС03~. Различные анионы — цитрат, лактат, ацетат — являются метаболическими предшественниками НС03~. Введение натриевых или калиевых солей этих анионов эквивалентно введению НС03~, поскольку они быстро метаболизируются в С02 и Н20, 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~, содержащегося в секрете пищеварительных желез (поджелудочной железы и кишечника). Если этот процесс прерывается рвотой или аспирацией желудочного секрета, НС03~, продуцируемые при секреции Н+, способствуют увеличению как общего содержания НС03", так и содержания НС03" в крови.

Одновременная потеря хлора приводит к гипохлоремии. Длительная потеря Н+ при аспирации желудочного сока способствует продолжительному повышению концентрации НС03~ в крови, которая может достигать 70—80 мэкв/л.

Диуретические средства, способствующие блокированию реабсорбции хлора, приводят к значительной потере Н+ или NH4+ с мочой, и поэтому могут вызвать метаболический алкалоз по механизму, сходному с таковым при потере желудочного сока.

При сохранении функции почек кратковременное повышение концентрации НС03" в крови не приводит к серьезным расстройствам и клиническим последствиям. Стабилизация метаболического алкалоза, сопровождающаяся падением уровня хлоридов в крови, может способствовать 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 неспецифических 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, несмотря 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 неспецифическая неврологическая симптоматика — делирий, судороги, тетания, головная боль. Развитие симптомов зависит от сочетания расстройств — гипокалиемии, гипоксемии и гиперкапнии.

Гипоксемия и гиперкапния — прямой показатель тяжести алкалоза.

276