Виды, причины и механизмы нарушений кор - патофизиология обменных процессов
Нарушения кислотно-основного равновесия в организме возникают при сдвигах в балансе между процессами, обусловливающими прирост протонов с одной стороны, и механизмами их централизации и выведения, с другой. Следует подчеркнуть, что при этом нет преобладания катионов над анионами (равновесие их обязательно), а имеет место изменения концентраций ионов водорода и емкости буферных систем. Выделяют две формы нарушений КОР:
- ацидозы — состояния при которых в организме развивается положительный баланс протонов и тенденция к закислению внутренней среды;
- алкалозы — состояния при которых в организме имеет место отрицательный баланс водородных ионов и наблюдается тенденция к защелачиванию внутренней среды.
Обобщая многообразие причин, приводящих к нарушению КОР при самых различных патологических состояниях, можно выделить следующие:
- избыточное поступление в организм кислот или щелочей;
- нарушения нормального хода метаболизма, приводящие к изменению количества и темпа генерации протонов;
- недостаточное или избыточное выведение протонов или кислых эквивалентов из организма естественным путем или патологические потери секретов и биологических жидкостей, ведущие к утрате кислот или оснований.
Исходя из первичных механизмов возникновения, можно выделить следующие разновидности нарушения КОР:
- респираторные (дыхательные, газовые) ацидозы и алкалозы — состояния, обусловленные уменьшенным или повышенным выведением углекислого газа и связанные, как правило, с изменением функции дыхательной системы. Ведущим показателем в характеристике этого нарушения является напряжение углекислого газа — рCO2;
метаболические (обменные, негазовые) ацидозы и алкалозы — состояния, связанные с нарушением метаболических компонентов механизмов кислотно-основного гомеостаза. Об этих нарушениях свидетельствуют изменения показателей ИО, БО, СБ.
Молекулярные и органные системы обеспечения КОР, срабатывая при патологических отклонениях, могут в той или иной степени компенсировать развивающиеся нарушения. С этих позиций различают компенсированные ацидозы н алкалозы, при которых в организме сохраняются и значения pH, что свидетельствуем об отсутствии отклонений в соотношении кислых н основных компонентов буферных систем, хотя при этом могут иметь, место существенные изменения их емкости и напряженное функционирование физиологических механизмов. Субкомпенсированными (частично компенсированными) являются формы нарушения КОР при которых не наблюдается выраженных отклонений pH крови с изменениями в пределах 7,30—7,48.
Декомпенсированные (некомпенсированные) ацидозы и алкалозы характеризуются наиболее выраженными отклонениями в показателях. При этом сдвиги в pH возможны до 7,20 или ниже или до 7,59 и выше.
Многокомпонентность системы обеспечения КОР, картина нарушений которого в каждый конкретный момент складывается не только из первичных механизмов возникновения отклонений, но и из компенсаторных процессов и корригирующих влияний создает существенные сложности при оценке кислотно-основного состояния больного и диктует необходимость сочетанного использования для этой цели клинических и лабораторных данных. Для характеристики отклонения КОР, наряду с названием, которое дается, исходя из первопричины и первичного механизма нарушений, необходимо указывать фазу процесса, так как в острой фазе развития событий реагируют буферные системы, но еще отсутствуют ответные реакции физиологических механизмов и компенсаторные сдвиги. При хронических процессах имеет место устоявшаяся картина нарушений КОР с различной степенью выраженности компенсации,
обусловленной работой легких и почек. Все это накладывает отпечаток на характер изменений показателей КОР, достоверная трактовка которых в реальных условиях возможна только с учетом динамики клинической картины.
Метаболический (обменный, негазовый) ацидоз представляет собой одно из наиболее часто встречающихся и серьезных нарушений КОР. При этом патологическом состоянии причиной положительного баланса протонов является накопление нелетучих кислот или. потери буферных оснований.
Избыток нелетучих кислот может иметь место:
- при повышенном экзогенном поступлении кислых эквивалентов (отравлении салицилатами, борной или уксусной кислотами);
- при накоплении недоокисленных продуктов распада вследствие нарушения метаболизма любого генеза. Это могут быть процессы, ведущие к гипоксии тканей и комплексному расстройству окислительных процессов, нарушения микроциркуляции и кровообращения различной этиологии- гормональные нарушения (сахарный диабет, гипертиреоз) или голодание — состояния, при которых нарушается окисление жирных кислот и развивается кетоацидоз- физические перегрузки, недостаточность печени и другие отклонения, приводящие к накоплению молочной кислоты и лактоацидозу, а также ряд других врожденных и приобретенных нарушений обмена веществ;
- при пониженном выведении нелетучих кислот с мочой, обусловленного нарушением выделительной функции почек, что приводит к развитию уремического ацидоза.
Недостаток буферных анионов развивается из-за потери ведущего буферного аниона внеклеточного сектора — гидрокарбоната: при поражениях пищеварительного тракта (поносы, желчные и панкреатические свищи и т. п.), при избыточном выделении гидрокарбоната с мочой вследствие нарушений реабсорбционной функции почек (нефропатия беременных, гипервитаминоз Д и т. д.).
Начальная фаза событий при метаболическом ацидозе характеризуется вступлением в действие буферных систем и связывании избытка протонов анионами белков и гидрокарбонатов, что находит отражение в отрицательном показателе ИО и снижении гидрокарбонатных показателей. Помимо этого излишек ионов водорода частично перемещается во внутриклеточный сектор в обмен на катион калия. Развивающаяся вследствие этого гиперкалиемия, является постоянным признаком метаболического ацидоза. В этой фазе pH крови может быть снижен. Ведущий механизм компенсации при
метаболическом ацидозе — легочная гипервентиляция подключается уже в течение первого часа. Динамика параметров КОР в ходе респираторной компенсации сводится к снижению рCO2 (уменьшением летучей кислоты восстанавливается соотношение кислот и оснований в буферной системе) и к постепенной нормализации значений pH крови. Благоприятное действие гипервентиляции состоит также в дополнительной оксигенации тканей и активации окислительных процессов. Уровень буферных анионов и соответствующие метаболические показатели КОР остаются сниженными.
Для компенсаторных процессов существенное значение имеет подключение почечных механизмов, работа которых при метаболическом ацидозе направлена на восстановление ионных концентраций и соотношений. Интенсифицируются процессы апидо- и аммониогенеза, активнее выводятся кнелью фосфаты, что в итоге снижает pH мочи до 4,5, Наблюдающийся -эффект сохранения гидрокарбоната связан не с повышением реабсорбции, а с уменьшением фильтрации ввиду низкой концентрации его в крови. Разумеется, что почечные механизмы компенсации срабатывают в тех случаях, когда ацидоз не связан с поражением функции почек.
Для окончательной коррекции параметров КОР необходима комплексная терапия метаболического ацидоза, включающая:
- устранение влияния этиологического фактора;
- нормализацию гемодинамики;
- улучшение легочной вентиляции и стимуляция окислительных процессов;
- мероприятия, обеспечивающие связывание избытка протонов и нормализацию емкости буферных систем. Это достигается введением 1 М раствора гидрокарбоната натрия. При этом надо учитывать, что имеющийся в его составе катион натрия нежелателен при сердечной недостаточности, равно как и гидрокарбонат будет противопоказан при дыхательной недостаточности в связи с тем, что производные угольной кислоты из организма выводятся легкими. Другим нейтрализующим средством является 0,3 М растворы тригидроксиметиламинометана (ТРИС), но так как он выводится почками, то противопоказан при почечной недостаточности. Вопрос о применении растворов лактата натрия, метаболизм которого протекает с потреблением протонов, остается открытым, так как обязательным условием его использования является сохранность аэробиоза, вместе с тем трудно представить метаболический ацидоз без тканевой гипоксии.
Респираторный (дыхательный, газовый) ацидоз — не столь часто встречающаяся и менее тяжелая форма нарушения КОР. Главной причиной положительного баланса ионов водорода в организме при респираторном ацидозе является накопление углекислого газа. Это может происходить вследствие нарушения внешнего дыхания и снижении легочной вентиляции или в результате повышения концентрации углекислого газа во вдыхаемом воздухе, что имеет место в закрытых невентилируемых помещениях, а также при неисправности дыхательных пли наркозных аппаратов.
В фазе острого угнетения легочной вентиляции задержка углекислого газа в крови проявляется в повышении показателя рCO2. Из уравнения реакции № 1 следует, что повышение концентрации углекислого газа сдвигает ее направление вправо, что способствует нарастанию содержания гидрокарбоната и восстановлению соотношения кислоты и основания в бикарбонатной буферной системе. Однако при этом параллельно повышается количество свободных протонов, что могло бы существенно закислить среду. В реальных условиях снижение pH крови не столь выражено, что объясняется связыванием избытка протонов анионами белковой буферной системы. Здесь особенно велика роль гемоглобина, который, поглощая ионы водорода, задерживает их в эритроцитах, отдавая вместо них в плазму ионы калия и выделяя гидрокарбонаты в обмен на ионы хлора.
Ведущим компенсирующим органом при респираторном ацидозе являются почки, результаты работы которых проявляются через 6-18 часов. Для полного развития эффектов защитных механизмов требуется 5—7 дней. Задача почек сводится к сохранению соотношения кислот и оснований в бикарбонатной буферной системе и реализуется она путем повышения реабсорбпии гидрокарбонатов. В связи с этим несмотря на высокую концентрацию их в крови выделение гидрокарбонатов с мочой незначительно. Экскреция протонов и кислых эквивалентов с мочой при респираторном ацидозе не столь выражена как при метаболическом. Наблюдается повышенное выделение кислых фосфатов и только при значительном возрастании кислотности крови начинается процесс аммониогенеза. Выведение протонов в свободном виде незначительно и в целом кислотность мочи изменяется мало.
В стадии компенсации умеренное нарушение легочной вентиляции нивелируется- кислотовыделительными функциями почек. Параметры КОР при этом характеризуются небольшим
увеличением рСО2, сохраняющимся в пределах нормы pH, несколько возросшим положительным ИО, повышенным СБ.
Лечебные мероприятия при респираторном ацидозе должны быть направлены прежде всего на восстановление объема легочной вентиляции и устранение причин, вызвавших это нарушение. Рекомендуется оксигенотерапия. Наиболее эффективным корригирующим средством при этих состояниях будет являться ТРИС.
Метаболический (обменный, негазовый) алкалоз — встречается несколько реже ацидозов. Причиной отрицательного баланса водородных ионов при метаболическом алкалозе является накопление избытка оснований по отношению нелетучим кислотам. Эта ситуация может сложиться:
- при энтеральном и парентеральном поступлении в организм большого количества оснований (передозировка при инфузиях, частый прием гидрокарбоната при изжогах);
- при потерях соляной кислоты с желудочным содержимым (стеноз привратника, токсикоз беременности и т. д.):
- при потерях калия вследствие приема диуретиков, избытка секреции или поступления стероидных гормонов. Механизм развития алкалоза в этом случае состоит в следующем: убыль калия в плазме возмещается поступлением его из внутриклеточного сектора, куда для сохранения ионного равновесия направляются протоны. В результате этого разнимается закисление внутриклеточного сектора и защелачивание интерстициального раздела и плазмы крови
В острой фазе метаболического алкалоза нарушения проявляются в увеличении pH, возрастании СБ и положительном ИО. В течение непродолжительного отрезка времени, пока не сработают компенсаторные механизмы дыхательной системы, показатель рССЬ остается неизменным. Быстрое включение механизмов компенсации метаболического алкалоза объясняется тем, что повышение pH понижает возбудимость дыхательного центра и соответственно уменьшает легочную вентиляцию. Задержка углекислого газа, повышение концентрации углекислоты в крови восстанавливают соотношение кислот и оснований в бикарбонатной буферной системе Однако действие этого компенсаторного механизма ограничено, так как угнетение легочной вентиляции снижает п02. Одновременно почки— повышают выведение гидрокарбоната из организма, наблюдается эффект сбережения протонов, моча пои этом приобретает щелочную реакцию.
В фазу компенсации рСО2 из-за понижения чувствительности дыхательного центра к углекислому газу устанавливается на более высоком уровне, наблюдаются умеренные положительные значения ИО. Следует отметить, что компенсаторные возможности организма при метаболических алкалозах значительно ниже, чем при ацидозах.
Лечебные мероприятия полностью сводиться к устранению причины алкалоза, нормализации водно-электролитного обмена с обязательным восполнением дефицита ионов калия и хлора. В тяжелых случаях возможно применение растворов глюкозы. подкисленных соляной кислотой. В некоторых случаях бывает эффективен мочегонный препарат диакарб, который снижает реабсорбцию гидрокарбоната.,
Респираторный (дыхательный, газовый) алкалоз встречается редко и возникает в тех случаях, когда выведение CO2 превышает скорость его образования в организме, что создает отрицательный баланс водородных ионов. Главная причина респираторного алкалоза—неадекватно высокая легочная вентиляция, которая может наблюдаться при пребывании в условиях высокогорья, у беременных женщин, в результате стимуляции активности дыхательного центра при энцефалитах, опухолях гипоталамуса и других состояниях.
Первичный механизм нарушений в острой фазе сводится к снижению рССУ возрастанию pH. Компенсирующие эффекты в этих ситуациях должны сводится к уменьшению концентрации гидрокарбонатов, что и достигается благодаря работе почек, которые ограничивают выведение протонов и увеличивают выброс гидрокарбонатов и натрия. В тканях вследствие рефлекторного сужения сосудов возможно накопление недоокисленных метаболитов (пировиноградная кислота, молочная и другие). По мере компенсации нормализуется pH, понижаются СБ, остается умеренно сниженным рCO2. Снижение напряжения углекислого газа уменьшает возбудимость дыхательного центра и способствует урежению дыхания.
Лечебные мероприятия при респираторном алкалозе сводятся к медикаментозному угнетению дыхания, назначению дыхательных смесей с углекислым газом.
