КИСЛОТНО-ОСНОВНОЕ СОСТОЯНИЕ

Лекция 12. КИСЛОТНО-ОСНОВНОЕ СОСТОЯНИЕ

Основные буферные системы крови (БС), роль легких, почек, ЖКТ и печени в поддержании КОС, показатели КОС. Механизмы газовых ацидозов, негазовых ацидозов, газовых алкалозов, негазовых алкалозов, показатели КОС при (не)газовых ацидозах и алкалозах.

КОС – система поддержания постоянства рН.

Значимость рН: влияние рН на все окислительно-воссстановитель-ные системы, гидролиз, гликолиз, коллоидные системы.

Состав КОС: буферные системы крови, легочная и почечная системы, ЖКТ и печеночная системы.

БУФЕРНЫЕ СИСТЕМЫ КРОВИ И ТКАНЕВОЙ ЖИДКОСТИ:

1. Карбонатная БС: основной буфер крови и тканевой жидкости: СО₂ + Н₂О « Н₂СО₃ + Na⁺« Na⁺ + HCO₃^– (1 : 20). Избыток сильных кислот сдвигает равновесие влево и СО₂ выводится легкими, избыток щелочей сдвигает реакцию вправо и СО₂ также компенсируется легкими (гипо – гипервентиляция). В кости – депо карбонатов.
2. Фосфатная БС: 1-2-основные соли фосфорной кислоты (1/10 от карбонатного БС): Н₂РО₄^– + Na⁺ « Н⁺ + НРО₄^2- Соответственно кислоты и щелочи сдвигают равновесие влево или вправо, избыток продуктов реакции выводится почками. Важна для мочи и тканей.
3. Белковая БС: за счет амфотерности белков: NH₃–белок-COOH.

Реакция с кислотами:      Н⁺ +      NH₃ « NH₄⁺;

Реакция со щелочами:  ОН^–  + СООН « Н₂О + СОО^–

4. Гемоглобиновая БС: обеспечивает до 75% буферной емкости крови! НвО₂ – более сильная кислота и содержит щелочные продукты, Нв – слабая кислота и отщепляет щелочные продукты.

Из ткани СО₂ выходит в кровь, образует Н₂СО₃ и закисляет кровь, Нв высвобождает О₂ и освобождает щелочные продукты, реагирующие с Н₂СО₃  (инактивируются КБС). В легких СО₂ высвобождается в альвеолярный воздух и щелочные продукты связываются со вновь образованным НвО₂.

Начальные сдвиги и компенсаторные реакции при нарушениях КОС

Схема 1    Работа гемоглобиновой буферной системы

Легкие        О₂             Нв           НвО₂

СО₂             ­

Кровь:    венозный_Нв    артериальный_НвО₂-щелочные_продукты

­

Нв

­

Ткань           О₂                 НвО₂  + щелочные продукты

СО₂                   Н₂СО₃

  ПОЧКИ: выведение кислых продуктов распада и активно реадсорбируются бикарбонаты в канальцах; в дистальных отделах канальцев возможно дополнительная активная экскреция кислых продуктов и связывание Н⁺ (с образованием NH₄⁺ – аммонийных солей); рН мочи изменяется в норме от 4,8 до 7,4 что и обеспечивает КОС организма.

Механизмы: Ацидогенез: энергозависимая активная секреция Н⁺ в обмен на Na⁺ в эпителии дистальных отделов нефрона и в трубочках.

Аммониогенез: в тех же отделах почек путем окислительного дезаминирования глутаминовой (75%) и других аминокислот: NH₃ ®NН₄⁺

K⁺ / Na⁺обменник: в дистальных отделах нефрона и начальных отделах трубочек – реабсорбция Na⁺ ионов.

Секреция фосфатов эпителием дистальных канальцев:

Na₂HPO₄ + H₂CO₃  ® NaH₂PO₄ (выводится) + NaHCO₃ (реадсорбция)

Все эти процессы сопровождаются регенерацией карбонатной БС !

ЛЕГКИЕ: основной вклад в КОС, обмен СО₂ и НвО₂ – Нв.

ЖКТ: обкладочные клетки желудка выделяют НСl, связывают Сl^–, реабсорбируются ионы Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Cl^–, HCО₃^–.

ПЕЧЕНЬ: образование и разрушение кетоновых тел (КТ – ацетоуксусная, ацетон, b-кетомасляная кислота); желчь имеет слабоосновную реакцию; образование аммиака (нейтрализация кислот); синтез глюкозы при глюконеогенезе (лактат, пируват, аминокислоты); выведение нелетучих кислот – глюкуроновой и серной при обезвреживании ксенобиотиков.

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ КОС:

1. Актуальный рН (рН артериальной крови без доступа О₂ при 38^оС)
2. Актуальное рСО₂ (рСО₂ в аналогичных условиях).
3. Стандартный бикарбонат (SB) – бикарбонаты плазмы при полном насыщении О₂ и при рСО₂ 40 мм рт ст и 38^оС (стандартные условия).
4. Актуальный (истинный) бикарбонат (АВ) – бикарбонат плазмы при истинном рСО₂ и 38^оС.
5. Избыток (недостаток) буферных основания (ВЕ): разность стандартного содержания буферных основания (при рН=7,38 и рСО₂ 40 мм рт ст) и найденных (ВВ).

Соотношение SB и ВЕ: преобладание SB указывает на избыток бикарбонатов = газовый (респираторный) алкалоз; преобладание BE указывает на недостаток бикарбонатов = газовый ацидоз.

Методика: 3 пробы крови по 1 мл насасываются в 3 капилляра без контакта с воздухом, две насыщаются разным количеством СО₂.

НОРМАЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ:

ОСНОВНЫЕ:

РН      = 7,35 – 7,45

рСО₂  = 34-45 мм рт ст

SB      =  22-26 ммоль / л

AB     =  найденные значения

BE      =    + 3,0 – 3,0 ммоль/л

АЦИДОЗЫ и АЛКАЛОЗЫ: При неизменном рН–компенсированные

Газовый и Негазовый (Метаболический, Выделительный, Экзогенный). Смешанные: газовый + метаболический. Комбинированные: (в пределах негазовых) метаболический + выделительный.

Газовые – изменение Н₂СО₃ (рСО₂); негазовые – изменение НСО₃^–

1. ГАЗОВЫЙ (респираторный) АЦИДОЗ: нарушение выведения СО₂. Характерны снижение рН и повышение рСО₂ (гиперкапния).

При заболеваниях легких, сердечно-сосудистой недостаточности, угнетении дыхательного центра, и при высоком СО₂ воздуха. Длительный – при пневмосклерозе, эмфиземе и т.п. органике – дыхательная и сердечная недостаточность, затем гипоксия с тканевым ацидозом и декомпенсация с развитием метаболического ацидоза.

Патогенез: нарастающая гиповентиляция: результат спазма бронхиол (на ацетилхолин) – порочный круг т.к. гиперкапния ведет к ацидозу который усиливает бронхоспазм снова;

артериальная гиперемия мозга с повышение внутричерепного давления (реакция базального тонуса артериол на гиперкапнию, ацидоз и гиперкалиемию) – боль, сонливость, гипотензия, брадикардия;

спазм артериол тканей с ишемией: результат повышения катехоламинов (обычное при ацидозе) и повышения чувствительности a-адренорецепторов артериол – к полиорганной дисфункции с доминированием обычно почечной ишемии к которой снижение фильтрации и повышение ОЦК добавляет сердечную недостаточность;

микроциркуляторные расстройства: результат спазма артериол и сердечной недостаточности;

гипоксемия и гипоксия: результат гиповентиляции, сердечной недостаточности, уменьшения сродства Нв к О₂ (при гиперкапнии) и тканевых расстройств (микроциркуляции, гипоксии, ацидоза);

дисбаланс ионов (повышение К⁺ Сl^– фосфатов): результат гипоксии и К⁺/Н⁺ обмена ткани/жидкости – к сдвигу порога возбудимости клеток – для кардиомиоцитов – до фибрилляциия сердца.

Механизмы компенсации: Срочная: ГБС наиболее емкая; для ББС клеток связывание Н⁺ идет с высвобождением К⁺; а для ББС плазмы – с высвобождением Na⁺; буфер костной ткани включается быстро; КБС также является быстрой и оперативной системой.

Долговременная: почками 3-4 дня: ацидо- и аммонио- генез, секреция NaH₂PO₄ и К⁺/Na⁺ обмен с реабсорбцией Na⁺ и восстановлением КБС.

Газовый состав крови: основной патогенетический фактор – повышение рСО₂, что ведет к снижению рН и компенсаторному повышению НСО₃^– .   Компенсированный – повышение рСО₂ и АВ.

Декомпенсированный (газовый+метаболический): снижение рН, повышение рСО₂, истощение SB (АВ превышает его),истощение ВЕ (-).

 ГАЗОВЫЙ (респираторный) АЛКАЛОЗ: повышение выведения рСО₂. Характерны увеличение рН и снижение рСО₂.

При: длительной гипервентиляции легких: горная болезнь, наркоз, невроз, истерия, повреждения мозга, гипотиреоз, лихорадка, почечная недостаточность, гипертермия.

Патогенез: нарушения центральной и периферической гемодинамики: результат повышения тонуса артериол мозга с ишемией и снижения тонуса артериол тканей с ишемией – к гипотензии, депонированию крови, снижению ОЦК и венозного давления – снижению МОК и углубление гипоксии (гемодинамический порочный круг);

гипоксия: результат недостаточности кровоснабжения и повышения сродства Нв к О₂, нарушения карбоксилирования пировиноградной кислоты – метаболический ацидоз, угнетения окисления глюкозы при гипоксии – энергодефицит;

гипоК⁺-эмия: результат входа К⁺ в клетки в обмен на Н⁺ при ацидозе – ведет к мышечной слабости, парезу кишечника, нарушениям ритма;

снижение К+ и Са²⁺в межклеточной жидкости: повышение связывания альбумином тканей при алкалозе – ведет к мышечной тетании.   

Механизмы компенсации: Срочная: снижение альвеолярной вентиляции, активация внутриклеточных БС с выходом Н⁺ из тканей в кровь (в обмен на К⁺ и Na⁺); активация гликолиза с метаболическим закислением молочной и ПВК; выход из клеток более активного Cl^– в обмен на НСО₃^– снижает гидрокарбонаты и рН; внеклеточные БС имеют малую емкость по генерации Н⁺ и задействуются мало.

Долговременная: почками – торможение ацидогенеза, активация К⁺ уреза и фосфатов (Na₂HPO₄), торможение аммониогенеза (снижение образования глутамина в митохондриях при энергодефиците и снижение активности глутаминазы при алкалозе). Обычно – длительно компенсирован – понижение возбудимости дыхательного центра, буферы крови, сокращение реабсорбции бикарбонатов в почках. Перерегуляция приводит к развитию метаболического ацидоза.

Газовый состав крови: основной патогенетический фактор – снижение рСО₂ крови, что ведет к повышению рН и компенсаторному снижению НСО₃^–, перерегуляция – к метаболическому ацидозу.

При компенсированном – снижение рСО₂, истощение SB и ВЕ (-), АВ ниже SB.

Декомпенсированный (газовый + метаболический): повышение рН и снижение рСО₂, истощение SB и ВЕ(-), АВ ниже SB.

3. НЕГАЗОВЫЙ АЦИДОЗ:

Наиболее часто – метаболический при накоплении КТ при сахарном диабете. Другие: лактат-ацидоз при всех гипоксиях и физической нагрузке; накопление др. органических кислот при массивных поражениях тканей (ожоги, длительное сдавление, перитонит, рожа)

Основной патогенетический фактор: истощение КБС нелетучими кислотами. Характерны: снижение рН и рСО₂, снижение НСО₃^–.

Механизмы компенсации: срочные: активация КБС ткани, костей и плазмы (большая буферная емкость по поглощению Н⁺); активация дыхательного центра (буферные возможности легких выше др. БС).

Долговременные: почки – активация аммониогенеза (главный механизм), ацидогенеза, секреции кислых фосфатов, Na⁺/K⁺ обменника с активацией реабсорбции гидрокарбонатов; костная БС; печеночная БС – интенсификация образования аммиака и глюконеогенеза, детоксикации с глюкуроновой и серной кислотами с выведением их почками; обычно повышается кислотность желудочного сока .

Активируются все системы КОС. Декомпенсация и кома снижают чувствительность дыхательного центра и усугубляют ацидоз, присоединяется газовый ацидоз.

Выделительные формы: недостаточность почек (недостаток выведения кислых продуктов и реабсорбции бикарбонатов).

Другой пример: хроническая диаррея или свищ кишечника – потеря щелочных соков.       Экзогенные формы – интоксикации кислотами.

Проявления: гипервентиляция (реакция дыхательного центра на Н⁺) – до тяжелого шумного дыхания Куссмауля;

угнетение в.н.д., недостаточность кровообращения (гипотензия на гипокапнию и снижение МОК) с недостаточным кровоснабжением органов и олигурией, повышение К⁺ крови (повреждение клеток); отеки (так как развивается ацидотическая гиперосмия и гиперонкия и повышение проницаемости сосудов);

потеря Са²⁺ костями (ПТГ – выброс карбонатов и фосфатов для БС).

Газовый состав крови (метаболический ацидоз):

компенсированный: норма рН и рСО₂, истощение SB и ВЕ (-), АВ=SB, повышение молочной кислоты и ТК мочи.

кома – декомпенсированный смешанный (метаболический и газовый) ацидоз: снижение рН, повышение рСО₂, истощение SB и ВЕ (-), АВ становится выше SB.

выделительный ацидоз: снижение рН, норма рСО₂, истощение SB и ВЕ (-), АВ равен SB.

 НЕГАЗОВЫЙ АЛКАЛОЗ: результат нарушения обмена ионов обычно или потери кислых жидкостей и снижения абсорбции НСО₃^–.

Характерны повышение рН и НСО₃^–.

Проявления: гипоксия (гиповентиляция центрального генеза, снижение диссоциации НвО₂);

снижение К⁺ (альдостерон, K⁺ / Na⁺ обмен) ведет к: транспорту Н⁺ в клетки и клеточному ацидозу, а также снижает нервно-мышечную возбудимость (парезы ЖКТ и мышечная слабость) и к сосудистой недостаточности (ионного генеза гипотензия и снижение МОК) что ведет к микроцеркуляторным нарушениям;

Газовый состав крови: главные патогенетические факторы – увеличение НСО₃^– и снижение К⁺ крови. Компенсированный (экзогенный) – норма рН и рСО₂, повышение SB и ВЕ (+).

Декомпенсированный: повышение рН и некоторое повышение (компенсаторное) рСО₂, избыток ВЕ (+).

ОТДЕЛЬНЫЕ ВИДЫ:  экзогенный – интоксикация щелочами в т.ч. у больных язвенной болезнью: молочно-щелочной синдром;

выделительный – потеря значительных масс желудочного сока –  алкалоз (стеноз привратника, травмы мозга и пр.), недостаток выведения карбонатов – почечная недостаточность с накоплением избытка щелочей, диуретики; выделительный кишечный потенцируется со временем почечным;

метаболический – редок, при гиперфункции паращитовидных желез (гипофосфатэмия и увеличение щелочной части ФБС), результат расстройств ионного обмена – Na⁺ K⁺ Ca²⁺ . Первичный (опухоли и гиперплазии клубочковой зоны надпочечников и вторичный гиперальдостеронизм (гипертония, снижение глюкокортикоидов, гиперплазия юкстагломерулярного аппарата, повышение АКТГ). Снижается (снижение Н⁺) активность дыхательного центра и обратная реабсорбция бикарбоната; при неадекватной одышке (кома, травмы мозга) – присоединяется газовый алкалоз.

Патогенез: усиление секреции почками Н⁺ и К⁺ и реабсорбции Na⁺, накопление в клетках Н⁺ с клеточным ацидозом, гипо К⁺эмия, гипергидратация на повышение рОсм на повышение реабсорбции Na⁺ (альдостерон), гиповолемия при больших потерях жидкостей.

Механизмы компенсации: слабость БС; Срочные:  клеточные – активация гликолиза, цикла трикарбоновых кислот для образования нелетучих кислот; ББС высвобождение H⁺ в обмен на Na⁺; высвобождение НСО₃^– в обмен на Cl^– (для эритроцитов); снижение легочной вентиляции; внеклеточные БС слабы.

Долговременные: почки – выделение избытка НСО₃^–, но со временем порог выведения снижается.

СМЕШАННЫЕ РАССТРОЙСТВА КОС: газовый + негазовый ацидоз (или алкалоз).

При сердечной недостаточности (газовый на отек легких + метаболический (на циркуляторную гипоксию) и выделительный почечный (гипоперфузия почек);

при травмах мозга и беременности (алкалоз газовый гипервентилляционный и негазовый кишечный выделительный – рвота).

ПРИНЦИПЫ ТЕРАПИИ КОС:

РЕСПИРАТОРНЫЙ АЦИДОЗ: главное – ликвидация дыхательной недостаточности –  этиотропное, патогенетическое и симптоматическое до ИВЛ под контролем рН! (бронходренаж, улучшение перфузии легких, агрегатного состояния крови, кардиотоники, на дыхательный центр – стимуляторы дыхания, седативные).

РЕСПИРАТОРНЫЙ АЛКАЛОЗ: главное – устранение дефицита СО₂. Этиотропное лечение, патогенетическое (карбоген  с 5% СО₂ и 95% О_2, метод возвратного дыхания, ИВЛ, коррекция БС внутривенно растворами), симптоматическое (противосудорожные, кардиотоники, сосудистые и пр.).

НЕГАЗОВЫЕ АЦИДОЗЫ: главное – устранение избытка Н⁺ и восстановление нормы НСО₃^–. Этиотропное, патогенетическое (парентеральное введение раствовора соды показано при рН 7,2 и ниже; коррекция электролитов (К⁺  и Са²⁺ – чаще снижены), кооректоры обмена (глюкоза, инсулин, витамины, белки и коферменты), вазоактивные и пр.; симптоматическое – аналгетики, нормализаторы ритма, коррекция ЖКТ и пр.

НЕГАЗОВЫЕ АЛКАЛОЗЫ: главное – восстановление БС (карбонатной). Этиотропное, патогенетическое (введение кислых растворов солей под контролем рН, КОС и электролитов – К⁺, Cl^–, Са²⁺ с глюкозой), калий-сберегающие препараты (спиронолактон), ликвидация энергодефицита клеток  (глкюоза с инсулином, витВ, С, вит А,Е, коферменты); симптоматическое (коррекция белкового обмена – препараты аминокислот и вит; кардиотропные, вазоакивные – нормализация микроциркуляции; нормализация ЖКТ – холиномиметики, ферменты).