3 курс / Патологическая физиология / ТИПОВЫЕ_НАРУШЕНИЯ_ОБМЕНА_ВЕЩЕСТВ

Патогенная роль отёков

Механическое сдавление тканей

Последствия сдавления тканей отеком:

Нарушение крово- и лимфообразования в результате сдавления сосудов. В основном наруша-

ется крово- и лимфоток в сосудах микроциркуляторного русла (с развитием ишемии, венозной гиперемии, стаза крови, лимфостаза). Однако при накоплении отёчной жидкости в полостях тела (например, при асците, гидротораксе, в полости перикарда) могут сдавливаться крупные сосуды, особенно венозные, и даже сердце.

Формирование болевых ощущений в связи с растяжением и/или смещением участков тканей и расположенных в них нервных окончаний.

Нарушение обмена веществ между кровью и клетками с развитием дистрофий различных форм

Причины:

Увеличение расстояния от капилляра до клеток в результате избыточного накопления воды в межклеточном пространстве.

Утолщение стенки сосуда (при её отёке).

Избыточный рост клеточных и неклеточных элементов соединительной ткани в зоне отёка (склероз).

Причины:

 Действие факторов роста, выделяемых повреждёнными и неповреждёнными клетками тканей в зоне отёка.

 Влияние метаболитов, освобождающихся из альтерированных клеток отёчной ткани.

Механизмы:

Пролиферация фибробластов соединительной ткани в регионе отёка.

Усиленный синтез коллагена клетками и внеклеточный фибриллогенез.

Частое развитие инфекций в отёчной ткани

Причины:

Ишемия ткани в зоне отёка в результате сдавления артериол.

Венозная гиперемия в отёчной ткани в связи с компрессией вен и венул.

Ишемия и венозная гиперемия при отеках приводят к гипоксии, нарушениям энергетического обеспечения функций и пластических процессов в тканях области отёка.

Механизм: подавление активности иммунных механизмов и факторов неспецифической защиты системы ИБН в отёчной ткани.

Гипогидратация клеток.

Нервно-психические расстройства (при отёке мозга).

Лихорадка.

Расстройства КОС

Причина: нарушение обмена солей и содержания отдельных ионов (Na+, К+, Сl-, НСО3~) в клетках и межклеточной жидкости. Например, развитие вторичного альдостеронизма при сердечных или почечных отёках может привести к накоплению избытка Na+ в клетках с развитием в них алкалоза.

Нарушение функций отдельных жизненно важных органов, чреватое смертью пациента.

Так, отёк мозга, лёгких, почек, гидроперикардиум, гидроторакс существенно нарушают функцию этих органов и могут привести к смерти больного.

61

Адаптивная роль отёков

Адаптивная роль отёков, а точнее – адаптивное значение отдельных реакций или процессов, наблюдающихся при развитии отёков, состоит в следующем:

●Уменьшение содержания в крови веществ, оказывающих патогенное действие на ткани, в связи с их транспортом в отёчную жидкость (избытка отдельных ионов, продуктов нормального и нарушенного метаболизма, токсинов при почечных, печёночном, сердечном отёках).

●Снижение концентрации в отёчной ткани токсичных веществ, повреждающих клетки (например, при аллергических, воспалительных, токсических отёках). Отёчная жидкость физически разбавляет токсичные вещества.

●Предотвращение (или снижение степени) распространения токсичных веществ по организ-

му из зоны патологического процесса или реакции. Примером может служить отёк в очагах воспаления, местной аллергической реакции, при действии токсичных веществ. Отёчная жидкость сдавливает лимфатические и венозные сосуды, снижая тем самым степень распространения по ткани, органу и организму патогенных агентов: токсинов, продуктов метаболизма, микроорганизмов.

Принципы устранения отёков

Мероприятия, направленные на ликвидацию или уменьшение степени отёков, базируются на

этиотропном, патогенетическом и симптоматическом принципах лечения.

1.Этиотропный принцип устранения отёков имеет целью устранение причины и условий, способствующих возникновению отёка (например, лечение сердечной недостаточности, заболеваний почек, печени; проведение дезинтоксикационной терапии).

2.Патогенетический принцип устранения отёков направлен на блокирование инициального, а

также других звеньев механизма развития отёка.

Нормализация эффективного гидростатического давления путём:

●Снижения повышенного венозного давления (например, с помощью диуретиков, кардиотропных препаратов, венозных дилататоров).

●Уменьшения ОЦК (например, мочегонными, кровопусканием).

●Устранения гиперосмии крови и гиперволемии (например, с помощью препаратов, блокирующих РААС. С этой целью могут использоваться β-адреноблокаторы, способствующие снижению секреции ренина почками; спиронолактоны, тормозящие эффекты минералокортикоидов; блокаторы АПФ, препятствующие избыточному образованию альдостерона).

Устранение лимфатической недостаточности посредством:

●Нормализации уровня образования лимфы (например, снижение ОЦК). Это способствует уменьшению динамической лимфатической недостаточности.

●Ликвидации препятствий оттоку лимфы (например, тромбов, рубцов, опухолей, стенозирующих лимфатические сосуды). Это устраняет механическую лимфатическую недостаточность.

Нормализация эффективной онкотической всасывающей силы путём:

●Устранения гипопротеинемии (например, парентеральным введением растворов, содержащих белки; ликвидацией печёночной недостаточности или синдрома мальабсорбции).

●Снижения избыточного онкотического давления интерстициальной жидкости (например, посредством уменьшения проницаемости стенок сосудов для белков с помощью стероидных гормонов; устранения воспалительных, аллергических и других реакций, сопровождающихся выходом из повреждённых клеток белков и/или повышающих степень их гидрофильности).

Устранение или уменьшение эффективности осмотического фактора развития отёка

путём:

62

●Ликвидации гиперосмии тканей (например, нормализацией оттока межклеточной жидкости по микрососудам; лечением патологических процессов, сопровождающихся выходом осмотически активных веществ из повреждённых или разрушенных клеток; устранением гипоксии и ацидоза).

●Нормализации (повышения) осмоляльности плазмы крови (например, введением физиологических растворов натрия, калия и других ионов, плазмы крови или плазмозаменителей).

Восстановление нормальной проницаемости стенок микрососудов, главным образом для белка и жидкости, посредством:

●Устранения или снижения степени гипоксии (например, путём лечения сердечной, почечной или дыхательной недостаточности, анемических состояний).

●Ликвидации ацидоза (например, с помощью буферных растворов либо устранением печёночной или почечной недостаточности).

●Прекращения действия факторов, повреждающих клетки эндотелия и/или растягивающих стенки микрососудов (например, уменьшением степени венозной гиперемии, лимфостаза, васкулитов).

3.Симптоматический принцип устранения отёков имеет целью устранение патологических процессов, симптомов и реакций, отягощающих и утяжеляющих состояние пациента.

Это достигается путём уменьшения степени гипоксии при отёке лёгких; ликвидации асцита при сердечной недостаточности или портальной гипертензии; удаления избытка отёчной жидкости из плевральной или суставных полостей.

63

ЗАНЯТИЕ №3

Тема: НАРУШЕНИЯ КИСЛОТНО-ОСНОВНОГО СОСТОЯНИЯ

Актуальность темы. Кислотно-основное состояние является одним из важнейших показателей гомеостаза – постоянства внутренней среды организма. В силу своей общей распространённости и скудности симптомов отклонения в кислотно-основном состоянии, его равновесия часто пропускаются и выявляются лишь специалистами-реаниматологами в далеко зашедших случаях, когда ситуация приближается к критической. Знания и систематическое исследование кислотно-основного состояния должно войти в обязательную схему клинического исследования при многих заболеваниях, что позволит правильно диагностировать и проводить рациональную терапию по коррекции этих нарушений.

Общая цель – уметь охарактеризовать нарушения кислотно-основного состояния как типовые нарушения обмена веществ, классифицировать и объяснять основные патогенетические механизмы основных видов нарушения кислотно-основного состояния.

Для этого необходимо уметь (конкретные цели):

1.Сформулировать понятия «кислотно-основное состояние», «ацидоз», «алкалоз».

2.Классифицировать формы нарушения кислотно-основного состояния.

3.Проанализировать патогенетические механизмы, которые лежат в основе различных видов нарушений кислотно-основного состояния.

4.Оценить показатели кислотно-основного состояния при различных видах алкалоза и ацидоза.

5.Обосновать на основе полученных данных патогенетическую терапию различных вариантов нарушения кислотно-основного состояния.

Необходимые для реализации целей обучения базисные знания-навыки. Уметь:

1.Определять понятие «кислотно-основное состояние», показатели, определяющие его

2.Показать механизмы регуляции (компенсации нарушений) кислотно-основного состояния (каф. нормальной физиологии).

ВОПРОСЫ К ЗАНЯТИЮ

1.Понятие о кислотно-основном состоянии. Механизмы регуляции кислотно-основного состояния.

2.Показатели оценки кислотно-основного состояния.

3.Классификация нарушений кислотно-основного состояния.

4.Причины и механизмы нарушения кислотно-основного состояния.

5.Респираторный (газовый) ацидоз и алкалоз.

6.Негазовый ацидоз и алкалоз (метаболический, выделительный, экзогенный).

7.Принципы коррекции нарушений кислотно-основного состояния.

64

кислот и оснований.

Кислота – вещество, которое в растворе является донором протонов.Основание – вещество, являющееся в растворе акцептором протонов.

65

зависит от содержания в них органических и неорганических

рН жидких сред организма

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ

НАРУШЕНИЯ КИСЛОТНО-ОСНОВНОГО СОСТОЯНИЯ

Состояние окислительно-восстановительных процессов, каталитическая активность ферментативных систем клетки, а также дыхательные и метаболические сдвиги в организме находятся в тесной зависимости от кислотно-основного состояния (КОС). В свою очередь, сдвиги последнего вызывают серьезные нарушения жизнедеятельности органов и систем. Отклонения рН влияют на многие структурные элементы клетки, в целом реакция крови отражает филогенетически сложившиеся мощные защитные системы организма.

Кислотно-основное состояние (КОС) – соотношение концентрации водородных (Н+) и гидроксильных (ОН-) ионов в биологических средах.

Вода – это плохой электролит. Лишь небольшая доля её молекул диссоциирует на ионы Н+ и

ОН-.

Вводных растворах в результате «перескока» водородного иона в виде протона к атому кис-

лорода соседней молекулы воды образуются ион гидроксония (Н3О+) и гидроксильный ион (ОН-). В одном литре чистой воды при 25º С содержится всего 1,0∙10-7 моль ионов гидроксония и столько же

гидроксильных ионов. Ионы гидроксония реально существуют в воде в виде гидратированных ионов

Н9О4+. Однако, ионизацию воды обычно принято выражать простым уравнением: Н2О = Н+ + ОН-, а ионное произведение её: К=[H] ∙ [OH], где ионное произведение воды (К) при 25º С равно 1,0∙10-14.

Вкислых растворах концентрация водородных ионов преобладает над концентрацией гидроксильных, в щёлочных растворах имеет место обратная ситуация. По предложению Зоренсена (1913)

активную реакцию биологических систем выражают через рН, величина которого численно равна

отрицательному логарифму концентрации ионов Н+ (рН= - Lg Н+). Таким образом:

реакция нейтральной воды обозначает рН-7,0

все значения рН ниже 7,0 обозначают кислую реакцию раствора

все значения рН больше 7,0 обозначают щёлочную реакцию раствора.

Из сказанного вытекает, что рН строго нейтрального раствора выводится из абсолютного

значения ионного произведения воды при 25º С. Шкала рН является логарифмической, а не арифметической. Следовательно, если растворы отличаются друг от друга на 1 единицу рН, то концентрация

водном из них в 10 раз превышает концентрацию в другом.

Вфизиологических условиях организма активная реакция крови слабощелочная и колеблется по данным различных авторов в пределах рН 7,35-7,45.

рН человеческого организма отличается поразительным постоянством. Опасны даже незначительные колебания этой реакции. Содержание Н+ ионов существенно влияет практически на все жизненно важные функции (например, на кинетику ферментативных реакций, физико-химическое и структурное состояние мембран, конформацию макромолекул, сродство Нb к кислороду, чувствительность рецепторов к БАВ, интенсивность генерации активных форм кислорода и липопероксид-

ных процессов, возбудимость и проводимость нервных структур).

Отклонения [Н+] от оптимального диапазона приводят к нарушениям метаболизма, жизнедеятельности клеток (вплоть до их гибели), тканей, органов и организма в целом. Сдвиг показателя рН в диапазоне ±0,1 обусловливает расстройства дыхания и кровообращения; ±0,3 – потерю сознания, нарушения гемодинамики и вентиляции лёгких; в диапазоне ±0,4 и более – чреват гибелью организма. При снижении рН до 6,95 наступает кома и смерть, при увеличении его до 7,7 возникают тетанические судороги и остановка сердечной деятельности в фазе систолы.

Эти примеры показывают, что всякие изменения активной реакции крови за пределы допустимых могут привести к необратимым повреждениям. Понятно, что уже в этих приделах для поддержания рН на постоянном уровне включаются сложные автоматические системы, регулирующие кислотно-основной баланс.

Сильные кислоты [НСl, H2SО4] и сильные основания [NaOH, KOН, Ca(OH)2] в организме не образуются, в разбавленных растворах полностью ионизированы. В отличие от них, слабые кислоты [уксусная – СН3СООН, угольная – Н2СО3] и слабые основания [гидрокарбонат калия – КНСО3, гидрофосфат натрия – NaH2PО4] при растворении ионизируются не полностью.

В организм с пищей поступают вода, белки, жиры, углеводы, минеральные соединения, витамины. При метаболизме из них образуется большое количество эндогенных кислот: молочная, угольная, пировиноградная, ацетоуксусная, β-оксимасляная, серная, соляная и др.

Эндогенные кислоты подразделяют на летучие и нелетучие.

Нелетучие кислоты не способны превращаться в газообразное вещество и не удаляются лёгкими. К основным нелетучим кислотам относятся серная (образуется при катаболизме белков и серосодержащих аминокислот метионина и цистеина), β-оксимасляная, ацетоуксусная, молочная, пировиноградная (образуются при неполном окислении жиров и углеводов). Ежедневно в организме образуется около 1 мэкв нелетучих кислот на 1 кг массы тела.

Летучие кислоты. В живом организме образуется одна летучая кислота – угольная (Н2СО3). Она легко расщепляется на Н2О и СО2. Углекислый газ выводится из организма лёгкими.

ПОКАЗАТЕЛИ ОЦЕНКИ КОС

Показатели оценки КОС подразделяют на: основные и дополнительные (табл. 1).

Таблица 1. Показатели КОС

		Показатель	Значения СИ		Традиционные
					единицы
		Основные
		венозной	7,37-7,45
рН крови		артериальной	7,34-7,43
		капиллярной	7,35-7,45
рСО2 крови		артериальной	4,3-6 кПа		33-45 мм рт. ст.
		венозной	6,13-7,45 кПа		46-58 мм рт. ст.
Стандартный бикарбонат плазмы крови (SB)			20-27	ммоль/л
Буферные основания плазмы крови (ВВ)			40-60	ммоль/л
Избыток (дефицит) оснований капиллярной крови (ВЕ)			(-)3,4 – (+)2,5
Истинный (актуальный) бикарбонат (АВ)			19-25	ммоль/л
Резервная щёлочность крови			55-75 об%
рО2		артериальной	9,60-13,70 кПа		75-105 мм рт. ст.
		венозной	5,37 –	6,00 кПа	40-45 мм рт.ст.
		Дополнительные
КТ крови					0,5-2,5 мг%
МК крови					6-16 мг%
ТК суточной мочи			20-40	ммоль/л
Аммиак суточной мочи			10-107 ммоль/сут
(NH4)			20-50	ммоль/л

Оценка КОС и его сдвигов в клинической практике проводится с учётом нормального диапа-

зона его основных показателей:

o рН,

o рСО2,

o стандартного бикарбоната плазмы крови – SB (Standart Bicarbonate),

o истинного (актуального) бикарбоната плазмы крови – АВ (Actual Bicarbonate), o буферных оснований капиллярной крови – BB (Buffer Base),

o избытка оснований капиллярной крови – BE (Base Excess).

Учитывая, что [Н+] крови адекватно отражает этот показатель в разных областях организма, а также простоту процедуры взятия крови для анализа, основные показатели КОС исследуют именно в плазме крови.

66

Величина рН - основной показатель КОС. У здоровых людей рН артериальной крови равен 7,40 (7,35-7,45), т. е. кровь имеет слабощелочную реакцию. Снижение величины рН означает сдвиг в кислую сторону – ацидоз (рН < 7,35), увеличение рН – сдвиг в щелочную сторону – алкалоз (рН > 7,45).

Размах колебаний рН кажется небольшим вследствие применения логарифмической шкалы. Однако разница в единицу рН означает десятикратное изменение концентрации водородных ионов. Сдвиги рН более чем на 0,4 (рН менее 7,0 и более 7,8) считаются несовместимыми с жизнью.

Колебания рН в пределах 7,35-7,45 относятся к зоне полной компенсации. Изменения рН вне пределов этой зоны трактуются следующим образом:

субкомпенсированный ацидоз (рН 7,25-7,35);

декомпенсированный ацидоз (рН < 7,25);

субкомпенсированный алкалоз (рН 7,45-7,55);

декомпенсированный алкалоз (рН > 7,55).

РаСО2 (РСО2) – напряжение углекислого газа в артериальной крови. В норме РаСО2 составляет 40 мм рт. ст. с колебаниями от 35 до 45 мм рт. ст. Повышение или снижение РаСО2 является признаком респираторных нарушений.

Буферные основания (Buffer Base, BB) – общее количество всех анионов крови. Поскольку общее количество буферных оснований (в отличие от стандартных и истинных бикарбонатов) не зависит от напряжения СО2, по величине ВВ судят о метаболических нарушениях КОС.

Избыток или дефицит буферных оснований (Base Excess, BE) – отклонение концентрации буфер-

ных оснований от нормального уровня. В норме показатель BE равен нулю. При повышении содержания буферных оснований величина BE становится положительной (избыток оснований), при снижении – отрицательной (дефицит оснований). Величина BE является наиболее информативным показателем метаболических нарушений КОС благодаря знаку (+ или -) перед числовым выражением. Дефицит оснований, выходящий за пределы колебаний нормы, свидетельствует о наличии метаболического ацидоза, избыток – о наличии метаболического алкалоза.

Стандартные бикарбонаты (SB) - концентрация бикарбонатов в крови при стандартных условиях

(рН = 7,40; РаСО2 = 40 мм рт.ст.; t = 37 °С; SO2 = 100%).

Истинные (актуальные) бикарбонаты (АВ) – концентрация бикарбонатов в крови при соответствующих конкретных условиях, имеющихся в кровеносном русле. Стандартные и истинные бикарбонаты характеризуют бикарбонатную буферную систему крови. В норме значения SB и АВ совпадают. Количество стандартных и истинных бикарбонатов уменьшается при метаболическом ацидозе

иувеличивается при метаболическом алкалозе.

Сцелью более точного выяснения причины и механизма развития негазовых форм наруше-

ний КОС определяют ряд дополнительных показателей крови и мочи:

o КТ – кетоновые тела крови,

o МК – молочная кислота крови,

o ТК – титруемая кислотность суточной мочи o аммиак мочи.

МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ (УСТРАНЕНИЯ СДВИГОВ) КОС

Учитывая важность поддержания [Н+] в сравнительно узком диапазоне для оптимальной реализации процессов жизнедеятельности, в эволюции сформировались системные, хорошо интегрированные механизмы регуляции этого параметра в норме и устранения его сдвигов при развитии патологии.

В норме в организме образуется почти в 20 раз больше кислых продуктов, чем основных (щёлочных). В связи с этим в организме доминируют системы, обеспечивающие нейтрализацию, экскрецию и секрецию избытка соединений с кислыми свойствами. К этим системам относятся:

химические буферные системы

физиологические механизмы регуляции КОС (процессы, протекающие в лёгких, почках, печени и ЖКТ).

67

Химические буферные системы

Химические буферные системы представлены в основном следующими буферами:

бикарбонатным,

фосфатным,

белковым,

гемоглобиновым.

Буферные системы начинают действовать сразу же при увеличении или снижении [Н+], а, следовательно, представляют собой первую мобильную и действенную систему компенсации сдвигов рН. Например, буферы крови способны устранить умеренные сдвиги КОС в течение 10-40 с. Ёмкость и эффективность буферных систем крови весьма высока (табл.2).

Принцип действия химических буферных систем заключается в трансформации сильных кислот и сильных оснований в слабые. Эти реакции реализуются как внутритак и внеклеточно (в крови, межклеточной, спинномозговой и других жидких средах), но в большем масштабе – в клетках.

Таблица 2. Относительная ёмкость буферов крови

Буфер	Плазма крови	Эритроциты
Гидрокарбонатный	35	28
Гемоглобиновый		35
Белковый	7
Фосфатный	1	4
Общая ёмкость	43	57

Гидрокарбонатная буферная система

Гидрокарбонатная буферная система – основной буфер крови и межклеточной жидкости. Она составляет около половины буферной ёмкости крови и более 90% – плазмы и интерстициальной жидкости.

Гидрокарбонатный буфер внеклеточной жидкости состоит из смеси угольной кислоты – Н2СО3 и гидрокарбоната натрия – NaHCО3. В клетках в состав соли угольной кислоты входят калий и магний.

Гидрокарбонатный буфер – система открытого типа, она ассоциирована с функцией внешнего дыхания и почек. Система внешнего дыхания поддерживает оптимальный уровень рСО2 крови (и как следствие – концентрацию Н2СО3), а почки – содержание аниона НСО3-. Именно это обеспечивает функционирование системы НСО3-/Н2СО3 в качестве эффективного и ёмкого буфера внеклеточной среды даже в условиях образования большого количества нелетучих кислот.

Гидрокарбонатная буферная система используется как важный диагностический показатель состояния КОС организма в целом.

Фосфатная буферная система

Фосфатная буферная система играет существенную роль в регуляции КОС внутри клеток, особенно канальцев почек. Это обусловлено более высокой концентрацией фосфатов в клетках в сравнении с внеклеточной жидкостью (около 8% общей буферной ёмкости). Фосфатный буфер состоит из двух компонентов: щёлочного (Na2HPО4) и кислого (NaH2PО4).

Эпителий канальцев почек содержит компоненты буфера в максимальной концентрации, что обеспечивает его высокую мощность. В крови фосфатный буфер способствует поддержанию («регенерации») гидрокарбонатной буферной системы. При увеличении уровня кислот в плазме крови (содержащей и гидрокарбонатный, и фосфатный буфер) увеличивается концентрация Н2СО3 и уменьшается содержание NaHCО3:

Н2СО3 + Na2HPО4= NaHCО3 + NaH2PО4

В результате избыток угольной кислоты устраняется, а уровень NaHCО3 возрастает.

Белковая буферная система

Белковая буферная система – главный внутриклеточный буфер. Он составляет примерно три четверти буферной ёмкости внутриклеточной жидкости.

Компонентами белкового буфера являются слабодиссоциирующий белок с кислыми свойствами (белок-СООН) и соли сильного основания (белок-COONa). При нарастании уровня кислот

68

они взаимодействуют с солью белка с образованием нейтральной соли и слабой кислоты. При увеличении концентрации оснований реакция их происходит с белком с кислыми свойствами. В результате вместо сильного основания образуется слабоосновная соль.

Гемоглобиновая буферная система

Гемоглобиновая буферная система – наиболее ёмкий буфер крови – составляет более половины всей её буферной ёмкости. Гемоглобиновый буфер состоит из кислого компонента – оксигенированного Нb (НbО2) и основного – неоксигенированного.

НbО2 примерно в 80 раз сильнее диссоциирует с отдачей в среду Н+, чем Нb. Соответственно, он больше связывает катионов, главным образом К+.

Основная роль гемоглобиновой буферной системы заключается в её участии в транспорте СО2 от тканей к лёгким.

В капиллярах большого круга кровообращения НbО2 отдаёт кислород. В эритроцитах СО2 взаимодействует с Н2О и образуется Н2СО3. Эта кислота диссоциирует на НСО3- и Н+, который со-

единяется с Нb. Анионы НСО3- из эритроцитов выходят в плазму крови, а в эритроциты поступает эквивалентное количество анионов Сl-. Остающиеся в плазме крови ионы Na+ взаимодействуют с НСО3- и благодаря этому восстанавливают её щелочной резерв.

В капиллярах лёгких, в условиях низкого рСО2 и высокого рО2 Нb присоединяет кислород с обра-

зованием НbО2. Карбаминовая связь разрывается, в связи с чем высвобождается СО2. При этом НСО3- из плазмы крови поступает в эритроциты (в обмен на ионы Сl-) и взаимодействует с Н+, отщепившимся от Нb в момент его оксигенации. Образующаяся Н2СО3 под влиянием карбоангидразы расщепляется на СО2 и Н2О; углекислый газ (СО2) диффундирует в альвеолы и выводится из организма.

Карбонаты костной ткани

Карбонаты костной ткани функционируют как депо для буферных систем организма. В костях содержится большое количество солей угольной кислоты: карбонаты кальция, натрия, калия и др. При остром увеличении содержания кислот (например, при острой сердечной, дыхательной или почечной недостаточности, шоке, коме и других состояниях) кости могут обеспечивать до 30-40% буферной ёмкости. Высвобождение карбоната кальция в плазму крови способствует эффективной нейтрализации избытка Н+. В условиях хронической нагрузки кислыми соединениями (например, при хронической сердечной, печёночной, почечной, дыхательной недостаточности) кости могут обеспечивать до 50% буферной ёмкости биологических жидкостей организма.

Наряду с мощными и быстродействующими химическими системами в организме функцио-

нируют органные механизмы компенсации и устранения сдвигов КОС. Для их реализации и до-

стижения необходимого эффекта требуется больше времени – от нескольких минут до нескольких часов.

К наиболее эффективным физиологическим механизмам регуляции КОС относят процессы, протекающие в лёгких, почках, печени и ЖКТ.

Роль лёгких в регуляции КОС

Лёгкие обеспечивают устранение или уменьшение сдвигов КОС путём изменения объёма альвеолярной вентиляции. Это достаточно мобильный механизм – уже через 1-2 мин после изменения объёма альвеолярной вентиляции компенсируются или устраняются сдвиги КОС.

Причиной изменения объёма дыхания является прямое или рефлекторное изменение возбудимости нейронов дыхательного центра.

Снижение рН в жидкостях организма (плазма крови, СМЖ) является специфическим рефлекторным стимулом увеличения частоты и глубины дыхательных движений. Вследствие этого лёгкие выделяют избыток СО2 (образующийся при диссоциации угольной кислоты). В результате содержание Н+ (НСО3~ + Н+ = Н2СО3 → Н2О + СО2) в плазме крови и других жидкостях организма снижается.

Повышение рН в жидких средах организма снижает возбудимость инспираторных нейронов дыхательного центра. Это приводит к уменьшению альвеолярной вентиляции и выведению из ор-

69

ганизма СО2, т.е. к гиперкапнии. В связи с этим в жидких средах организма возрастает уровень угольной кислоты, диссоциирующей с образованием Н+, – показатель рН снижается.

Следовательно, система внешнего дыхания довольно быстро (в течение нескольких минут) способна устранить или уменьшить сдвиги рН и предотвратить развитие ацидоза или алкалоза: увеличение вентиляции лёгких в 2 раза повышает рН крови примерно на 0,2; снижение вентиляции на 25% может уменьшить рН на 0,3-0,4.

Таким образом, гуморальный механизм крови и лёгочная вентиляция являются весьма чувствительными и быстродействующими механизмами гомеостатической регуляции рН внутренней среды. Однако, вся тяжесть стойкой компенсации КОС ложится на почки. Эффективность почечной регуляции состава жидкостей организма демонстрируется тем фактом, что при отсутствии нарушений их функций редко наблюдается сдвиг рН при условии адекватной лёгочной вентиляции. В процессах поддержания постоянства соответствующего рН почки действуют как третья защитная линия, задача которой связана с: 1) выведение кислых валентностей реабсорбцией бикарбонатов, 2) аммониосекрецией и 3) выделением фосфатов.

Роль почек в регуляции КОС

Почки обеспечивают активное выведение из организма с мочой ряда веществ с кислыми или основными свойствами, а также поддерживают концентрацию бикарбонатов крови. К главным механизмам уменьшения или устранения сдвигов КОС крови, реализуемых нефронами почек, относят:

ацидогенез,

аммониогенез,

секрецию фосфатов

Na+, К+-обменный механизм.

Рис. 1. Механизм регуляции КОС почками

Ацидогенез. Этот энергозависимый процесс, протекающий в эпителии дистальных отделов

нефрона и собирательных трубочек, обеспечивает секрецию в просвет канальцев Н+ в обмен на реабсорбируемый Na+.

Количество секретируемого Н+ эквивалентно его количеству, попадающему в кровь с нелетучими кислотами и Н2СО3. Реабсорбированный из просвета канальцев в плазму крови Na+ участвует в регенерации плазменной гидрокарбонатной буферной системы.

Аммониогенез, как и ацидогенез, реализует эпителий канальцев нефрона и собирательных

трубочек. Аммониогенез осуществляется путём окислительного дезаминирования аминокислот, преимущественно (примерно 2/3) – глутаминовой, в меньшей мере – аланина, аспарагина, лейцина, гистидина. Образующийся при этом аммиак диффундирует в просвет канальцев. Там NH3+ присоединяет ион Н+ с образованием иона аммония (NH4+).

Ионы NH4+ замещают Na+ в солях и выделяются преимущественно в виде NH4C1 и (NH4)2SО4. В кровь при этом поступает эквивалентное количество гидрокарбоната натрия, обеспечивающего регенерацию гидрокарбонатной буферной системы.

70