Нарушения кислотно-щелочного гомеостаза

Кислотно-щелочной гомеостаз - это гомеостаз pH внеклеточной жидкости. Нигде лучше чем в КЩГ нельзя применить афоризм о роли гомеостаза для жизни. "Жизнь является совокупностью постоянных величин, защищаемых совокупностью переменных величин". Это определение хорошо согласуется с представлениями Э.Бауэра о том,что отличительной особенностью живых систем является устойчивое неравновесие. Значения pH от 7 до 8 - крайние пределы, за которыми наступает смерть, связанная с нарушением функционирования белков-ферментов и неферментов. Вместе с тем, в ряде тканей pH выходят за эти пределы (4,5 - для простаты и 8,5 для остеобластов).

15.1. Патология

Ацидоз - снижение pH меньше 7,35 в результате нарушения метаболизма или дыхательных состояний. Алкалоз - повышение pH больше 7,45 в результате нарушения метаболизма или дыхательных состояний.

Эти отклонения pH выравниваются за счет переменных:

клеточных (обмен веществ);
физиологических систем (буферы крови, органы выделения: почки и легкие)

15.2. Механизмы коррекции колебаний внеклеточного pH

15.2.1. Алкалоз

Начнем с разбора на примере алкалоза - увеличения pH жидкости ЭЦП в результате увеличения концентрации бикарбоната натрия (NаНСО₃).

Коррекция начинается:

с включения клеточных систем гомеостаза pH, т.е. обмена ионов. Na⁺ поступает в клетки в обмен на выходящий из нее К⁺, который реагирует с внеклеточным НСО^-₃, выделяясь через почки;
совместно начинают функционировать физиологические системы (почки и легкие). Так как алкалоз (высокое pH плазмы) - это преобладание щелочного компонента буфера - бикарбоната натрия, то ему противодействуют почки, выделяя бикарбонаты NaHCO₃ и КНСО₃. Моча при этом имеет щелочную реакцию и содержит много Na⁺ и К⁺. Правда, потеря Na⁺ ведет к уменьшению Роем и объема жидкости ЭЦП, а потеря К⁺ ведет к нарушению деятельности сердечно-сосудистой системы.

Как же легкие участвуют в коррекции алкалоза? Так как относительно или абсолютно количество Н₂СО₃ снижено, то уменьшается и рСO₂, что приводит к снижению возбуждения дыхательного центра, урежению частоты дыхания, увеличению рСО₂ в альвеолярном воздухе и увеличению Н₂СО₃ в плазме (Н⁺ + НСО^-₃). т.е. к снижению pH. Так, совместное функционирование внутри- и внеклеточных химических и физиологических механизмов приводит к восстановлению нормального значения pH в результате уменьшения концентрации бикарбоната натрия.

15.2.2. Ацидоз

Другой пример согласованного функционирования химических и физиологических систем разберем на примере ацидоза. Ацидоз - это уменьшение pH жидкости ЭЦП в результате увеличения концентрации Н₂СО₃ (Н⁺ + НСО^-₃);

клеточные системы участвуют в восстановлении нормальных значений pH путем обмена ионов Na клетки на Н⁺ внеклеточной жидкости. Результат - вне клетки происходит увеличение концентрации бикарбоната натрия и pH поднимается до нормы;
физиологические системы (буферные и органные) реагируют следующим образом. Во-первых,включаются внеклеточные буферные системы жидкости ЭЦП. Ими являются 2 системы: NaНСО₃/Н₂СО₃ и Нb. В дополнение к тому, что Н⁺ уходит в клетки в обмен на Na, он еще связывается с НСО^-₃ образуя Н₂СО₃, которая растворяется в межклеточной жидкости и в плазме.
Далее включается система эритроциты - легкие, участвуя в дальнейшем транспорте Н₂СО₃ от русла микроциркуляции до легких. Так, Н₂СО₃ в большом количестве поступает в эритроциты. H⁺-ионы связываются с Нb (после отдачи О₂ имидазольная группа гистидина диссоциирует). Образующийся НСО^-₃ возвращается обратно в плазму, взаимодействуя с Na⁺. В результате за счет образования бикарбоната натрия увеличивается ее щелочной резерв и pH увеличивается до нормы (7,4).
В эритроциты поступает СО₂ и гидролизуется там до Н₂СО₃. Далее, как описано выше, СО₂ частично связывается с Нb непосредственно, образуя карбоаминосоединения.

Почки участвуют в коррекции ацидоза, как и алкалоза, путем экскреции избыточного компонента. Включаются 2 пути выделения Н⁺ (Рис. 31):

В виде Na₂H₂PO₄, который образуется присоединением Н⁺ к первичному фосфату Na₂HPO₄ с вытеснением Na, что проявляется подкисленном мочи. Этот механизм может постоянно компенсировать поступление кислоты без потери НСО^-₃ и Na⁺
Выделение Н⁺ в виде NH⁺₄. Только этот механизм может компенсировать ацидоз, обусловленный накоплением нелетучих кислот (лактат, ппруват, кетоновые тела). Например, ацидоз при сахарном диабете является в определенной мере следствием избытка кетоновых тел (ацетоацетата, бета-оксибутирата). Недостаток глюкозы, кроме липолиза, приводит к усиленному распаду белка, а при этом отмечается ускоренный распад и глутамина, что ведет к накоплению аммиака (NH₃) примерно в 10 раз. Электрически нейтральная молекула аммиака свободно диффундирует из ткани почек сквозь клеточные мембраны в мочу, где взаимодействует с Н⁺, образуя катион аммония (NН⁺₄). Ион аммония заряжен и не обладает свойством свободно обратно проникать через клеточные мембраны, благодаря чему он способствует выведению Н⁺ с мочой. Резюме: роль физиологических механизмов.

Легкиe - регулируют КЩГ путем регуляции содержания угольной кислоты (H₂CO₃). С увеличением СО₂ становится чаще дыхание, с уменьшением - дыхание реже. В легких протекают обратные процессы и в сутки удаляется до 850 г СО₂. Это очень быстрая гомеостатическая реакция.

Почки - регулируют КЩГ путем обмена ионов (клеточный механизм) и регуляции экскреции биокарбоната NaНСО₃ и Н⁺. Окончательное восстановление КЩГ достигается при помощи почек. Из-за этого почки считают важнейшими органами регуляции КЩГ.

15.3. Компенсированное и некомпенсированное нарушение КЩГ

Компенсированное нарушение - pH сохраняется в пределах нормы, близки к истощению компоненты буферных систем. Некомпенсированное - pH отклоняется от нормы.

Типичные нарушения КЩГ:

1. Метаболические:
1а) ацидоз (дефицит основании)
16) алкалоз (избыток основании)

2. Дыхательные:
2а) ацидоз (увеличение рСО₂)
2б) алкалоз (уменьшение рСО₂)

15.3.1. Метаболический ацидоз

Возникает при нарушениях внутриклеточного метаболизма (внутриклеточный ацидоз), которые приводят к компенсированному или некомпенсированному падению pH внеклеточной крови. Самое частое нарушение КЩГ.

Основные причины:

Накопление нелетучих кислот (при гликолизе - лактат, пируват, при липолизе - кетоновые тела). При состояниях, сопровождающихся дефицитом АТФ, усиливаются эти обходные пути ее синтеза. Причем, процессы переаминирования аминокислот также ведут к образованию пирувата, от которого берет начало глюконеогенез.
Потеря оснований - бикарбоната натрия, например, при длительных профузных поносах (содержание кишечника имеет щелочное pH).

Клиника. Ацидозы, как и алкалозы, бедны клиническими проявлениями, большая которых часть зависит от нарушений водно-электролитного обмена. Главное - лабораторные признаки. Патогенетическая диагностика ацидоза: кровь - низкое pH, дефицит оснований (бикарбоната), моча - резко кислая.

Принципы патогенетической терапии:

Устранение причины:
- уменьшение накопления нелетучих кислот;
- уменьшение потери щелочных валентностей;
Ощелачивание внеклеточной жидкости введением бикарбоната натрия. Но необходимо помнить, что устранение внутриклеточного ацидоза при этом происходит очень медленно.

15.3.2. Метаболический алкалоз

Возникает при нарушениях внутриклеточного метаболизма (внутриклеточный алкалоз), которые приводят к компенсированному или некомпенсированному повышению pH крови.

Основные причины:

Потеря Н⁺, например., при неукротимой рвоте (желудочное содержимое имеет кислое pH).
Избыток оснований - при передозировании бикарбоната во время лечения метаболического ацидоза.

Патофизиология - связана с дефицитом К⁺. При метаболическом алкалозе почки теряют много К⁺ (необходим для выведения НСО₃), что служит причиной сердечной аритмии.

Патогенетическая диагностика: кровь - высокое pH, избыток оснований, моча - щелочная (7,8) или, если возникает дефицит К⁺, кислая (6,8). Это объясняется тем, что при дефиците К⁺ ион H⁺ в клетках почечных канальцев обменивается на него и переходит из клетки в просвет канальцев, экскретируясь далее в мочу.

Принципы патогенетической терапии:

Устранение причины (уменьшение потерн кислых эквивалентов - лечение рвоты при кишечной непроходимости).
Удаление бикарбоната и введение К⁺ (введение раствора KCl)

15.3.3. Дыхательный ацидоз

Возникает при состояниях, вызванных нарушением процесса дыхания, при этом отмечается компенсированное или некомпенсированное уменьшение pH в результате накопления СO₂ и образования Н₂СО₃.

Основные причины - нарушение выведения СО₂:

гемодинамичеекпе (артерио-венулярный шунт);
внелегочные (пневмоторакс);
легочные (сужение дыхательных путей, пневмония и т.д.);
центральные (в анестезиологии - угнетение дыхательного центра, например, при отравлении барбитуратами, алкоголем)

Патофизиология - клиника недостатка газообмена (цианоз, нарушение функций легких).

Патогенетическая диагностика; кровь - низкое pH, повышено рСО₂, моча - резко кислая (pH меньше 5,8).

Принципы патогенетической терапии:

Устранение действия этиологического фактора;
Удаление Н⁺ трисамином;

15.3.4. Дыхательный алкалоз

Возникает при состояниях, вызванных нарушениями, при которых наблюдается компенсированное или некомпенсированное повышение pH.

Основные причины: усиление выведения СО₂. Возникает при гппервентнляцнп (лихорадка, искусственное дыхание в анестезиологии по замкнутому контуру, когда СО₂ абсорбируется натронной известью).

Патогенетическая диагностика: кровь - высокое pH, снижено рСО₂, моча - щелочная.

Принципы патогенетической терапии:

Устранение этнологической причины - уменьшение частоты дыхательных движений (угнетение дыхательного центра, уменьшение частоты искусственного дыхания).
Контроль содержания К⁺

Общие принципы лечения нарушений КЩГ.

Удаление причины.
Коррекция под контролем pH:
Ацидоз - введение NаНСО₃;
Алкалоз - удаление NaНСО₃ и восполнение дефицита К⁺