3 курс / Патологическая физиология / ТИПОВЫЕ_НАРУШЕНИЯ_ОБМЕНА_ВЕЩЕСТВ

Долговременная компенсация респираторного ацидоза

Механизм долговременной компенсации длительно сохраняющегося респираторного ацидоза реализуется почками. Для достижения эффекта требуется 3-4 сут (отсюда и название механизма). При респираторном ацидозе в почках активизируются:

ацидогенез,

аммониогенез,

секреция NaH2PО4,

К+, Na+-обмен.

Указанные механизмы одновременно обеспечивают реабсорбцию в кровь гидрокарбоната и Na+, что восполняет расход гидрокарбонатной буферной системы.

Показатели респираторного ацидоза

Основной патогенетический фактор: увеличение рСО2 в крови.

Типичные изменения показателей КОС при газовом ацидозе (капиллярная кровь):

рН снижается

[H+] повышается

рСО2 повышается – основное нарушение

[НСО3-] повышается – реакция компенсации

Пример изменения показателей КОС (капиллярная кровь) при некомпенсированном газовом аци-

дозе:

	рН	7,33
	рСО2	53	мм рт. ст.	У пациента приступ бронхиаль-
	SB	23	ммоль/л
				ной астмы
	ВВ	46	ммоль/л
	BE	+2 ммоль/л

РЕСПИРАТОРНЫЙ (ГАЗОВЫЙ) АЛКАЛОЗ

Респираторный алкалоз характеризуется увеличением рН и гипокапнией (снижением рСО2 крови до 35 мм рт.ст. и более).

Причина газового алкалоза: гипервентиляция лёгких. При этом объём альвеолярной вентиляции выше необходимого для выделения того количества СО2, которое образуется в процессе обмена веществ за определённый период времени.

Основные проявления газового алкалоза

Нарушения центрального и органно-тканевого кровообращения.

Причины:

Повышение тонуса стенок артериол головного мозга, ведущее к его ишемии.

Повышение тонуса стенок сосудов головного мозга, ведущее к его ишемии.

Снижение тонуса стенок артериол в органах и тканях (кроме мозга!). Вследствие этого происходят дальнейшие изменения:

Развитие артериальной гипотензии.

Депонирование крови в расширенных сосудах.

Уменьшение ОЦК.

Снижение венозного давления.

Уменьшение объёма крови, притекающей к сердцу.

Уменьшение ударного и сердечного выбросов.

Указанная цепь изменений кровообращения уменьшает кровоснабжение тканей и органов, включая сердце. Это ещё более усугубляет системные расстройства кровообращения, что замыкает гемодинамический порочный круг при газовом алкалозе.

Гипоксия

Причины:

Недостаточность кровообращения.

Увеличение сродства Нb к кислороду, снижающее диссоциацию НbО2 в тканях.

81

Нарушение (в условиях респираторного алкалоза) карбоксилирования пировиноградной кислоты и превращения её в оксалоацетат, а также восстановления последнего в малат. Помимо усугубления энергодефицита, описанные расстройства создают условия для развития метаболического ацидоза.

Угнетение гликолиза в условиях гипоксии: снижение рСО2 до 15-18 мм рт.ст. сопровождается торможением активности многих ферментов гликолиза.

Гипокалиемия, развивающаяся в значительной мере в связи с транспортом К+ из межклеточной жидкости в клетки в обмен на Н+.

Мышечная слабость, проявляющаяся

гиподинамией,

парезом кишечника,

параличами скелетной мускулатуры.

Указанные расстройства являются в основном результатом гипокалиемии.

Нарушения ритма сердца (пароксизмы тахикардии, экстрасистолия) также обусловлены гипокалиемией. При снижении уровня К+ в плазме крови до 2 ммоль/л развивается гиперполяризация плазмолеммы кардиомиоцитов, нередко приводящая к остановке сердца в систоле.

Гипервентиляционная тетания вследствие:

oСнижения [К+] в межклеточной жидкости в связи с повышенным связыванием К+ альбуминами.

oУменьшения концентрации Н+ в межклеточной жидкости. рН плазмы крови является важным фактором, регулирующим связывание Са2+ альбуминами: уменьшение [Н+] (при алкалозе) активирует фиксацию Са2+ белками.

Компенсация респираторного алкалоза

Устранение респираторного алкалоза достигается при участии двух групп механизмов: срочных и долговременных (рис. 5). Как те, так и другие обеспечивают: 1) снижение в плазме крови и в других биологических жидкостях концентрации НСО3- и 2) повышение рСО2 и как следствие – концентрации Н2СО3 (см. табл. 4).

Срочная компенсация респираторного алкалоза

Снижение объёма альвеолярной вентиляции в связи с подавлением активности инспиратор-

ных нейронов при уменьшении рСО2 крови. Этот экстренный механизм включается при алкалозе, развивающемся в результате гипервентиляции, и обусловливает восстановление уровня углекислоты в организме.

Активация внутриклеточных буферных систем: гидрокарбонатного, белкового, гемоглобино-

вого, фосфатного. Это обеспечивает выход Н+ из клетки в межклеточную жидкость и далее в кровь в обмен на К+ и Na+.

Активация гликолиза с интенсивным образованием молочной и пировиноградной кислот, что приводит к уменьшению рН крови (снижение концентрации Н+ и увеличение НСО3- активирует гликолитические реакции).

Выход внутриклеточного Сl- в межклеточную жидкость в обмен на НСО3-. Это обеспечивает снижение концентрации гидрокарбоната как в интерстиции, так и в плазме крови и как следствие

– уменьшение рН.

Активация внеклеточных буферных систем значимой роли в устранении газового алкалоза не играет в связи с их малой ёмкостью по генерации Н+.

Долговременные механизмы компенсации респираторного алкалоза

Долговременные механизмы устранения респираторного алкалоза реализуются преимущественно почками:

Торможением ацидогенеза в связи с повышенной концентрацией НСО3- в эпителии дистальных отделов нефронов.

Активацией калийуреза.

82

Механизмы компенсации респираторного алкалоза

Срочные		Долговременные

Активация гликолиза

Гипервентиляция лёгких

Гидрокарбонатного
Фосфатного		Активация
		клеточных
Гемоглобинового		буферов
Белкового

Увеличение обмена Сl- клеток на НСО3- межклеточной среды

Активация внеклеточных буферов

Торможение ацидогенеза

Торможение аммониогенеза

Усиление секреции Na2HPO4

Повышение выведения К+

Устранение (уменьшение степени) респираторного алкалоза

Рис. 5. Механизмы компенсации респираторного алкалоза

83

Увеличением выведения из крови в мочу Na2HPО4.

Торможением аммониогенеза. Происходит при угнетении в условиях алкалоза активности глутаминазы и снижения количества глутамата, поступающего в митохондрии.

Показатели респираторного алкалоза

Основной патогенетический фактор: снижение рСО2 в крови.

Типичные направления изменений показателей КОС (капиллярная кровь) при газовом алкалозе:

рН повышается,

[Н+] снижается,

рСО2 снижается – основное нарушение,

[НСО3-] снижается – реакция компенсации.

Пример изменения показателей КОС (капиллярная кровь) при компенсированном газовом алкало-

зе:

	рН	7,44
	рСО2	29 мм рт. ст.	Кровь взята у пациента после
	SB	24,5 ммоль/л
			приступа истерии
	ВВ	47 ммоль/л
	BE	+4 ммоль/л

МЕТАБОЛИЧЕСКИЙ АЦИДОЗ

Метаболический ацидоз – одна из наиболее частых и опасных форм нарушения КОС. Такой ацидоз может наблюдаться при сердечной недостаточности, многих типах гипоксии, нарушениях функций печени и почек по нейтрализации и экскреции кислых веществ, истощении буферных систем (например, в результате кровопотери или гипопротеинемии).

Причины метаболического ацидоза

Нарушения метаболизма, приводящие к накоплению избытка нелетучих кислот и других веществ с кислыми свойствами.

Лактат-ацидоз и повышение уровня пировиноградной кислоты в тканях: при различных типах гипоксии (дыхательной, сердечно-сосудистой, гемической, тканевой); длительной интенсивной физической работе, при которой возрастает образование молочной кислоты, а её окисление снижено в связи с дефицитом О2; поражениях печени).

Накопление других органических и неорганических кислот, образующихся при развитии патологических процессов, поражающих большие массивы тканей и органов. Развитие такого варианта метаболического ацидоза наблюдается при обширных ожогах кожи и слизистых оболочек; различных видах воспалений (например, при роже, перитоните, гнойном плеврите); массивных травмах (например, при синдроме длительного раздавливания, множественных травмах тела).

Кетоацидоз (за счёт ацетона, ацетоуксусной и β-оксимасляной кислот), как правило, наблюдается у пациентов с сахарным диабетом; при продолжительном голодании, особенно с дефицитом углеводов; при длительных лихорадочных состояниях; алкогольной интоксикации; обширных ожогах и воспалениях.

Недостаточность буферных систем и физиологических механизмов по нейтрализации и выведению избытка нелетучих кислот из организма.

Показатели метаболического ацидоза

Основной патогенетический фактор: истощение НСО3- (гидрокарбонатного буфера) в связи с

накоплением нелетучих соединений (лактата, кетоновых тел).

Типичные направления изменений показателей КОС (капиллярная кровь) при всех негазовых ацидозах:

рН снижается,

[Н+] повышается,

[НСО3-] снижается – основное нарушение.

рСО2 снижается – реакция компенсации.

84

Пример изменения показателей КОС (капиллярная кровь) при некомпенсированном метаболиче-

ском ацидозе:

	рН	7,3
	рСО2	33	мм рт. ст.	Пациент поступил в клинику с
	SB	19	ммоль/л
				предварительным диагнозом
	ВВ	38	ммоль/л
				«сахарный диабет».
	BE	-5 ммоль/л
	КТ (кетоновые тела)	7,5 мг%

Компенсация метаболического ацидоза

Механизмы компенсации метаболического ацидоза по скорости их включения и длительности функционирования подразделяются на срочные и долговременные.

Срочные механизмы устранения метаболического ацидоза

Активизация гидрокарбонатной буферной системы межклеточной жидкости и плазмы кро-

ви. Эта система способна устранять даже значительный ацидоз (благодаря её большой буферной ёмкости).

Активизация гидрокарбонатного буфера эритроцитов и других клеток. Это происходит при значительной кислотной нагрузке на организм.

Активизация белковой буферной системы клеток различных тканей. Наблюдается в услови-

ях значительного накопления нелетучих кислот в организме.

Активизация гидрокарбонатного и гидрофосфатного буферов костной ткани.

Повышение активности дыхательного центра, что обеспечивает увеличение объёма альвео-

лярной вентиляции, быстрое выведение из организма СО2 и часто нормализацию рН. Существенно, что «буферная мощность» системы внешнего дыхания в условиях метаболического ацидоза примерно в 2 раза больше, чем всех химических буферов. Однако функционирование только этой системы абсолютно недостаточно для нормализации рН без участия химических буферов.

Долговременные механизмы компенсации метаболического ацидоза

Долговременные механизмы компенсации метаболического ацидоза реализуются в основном почками и в существенно меньшей мере при участии буферов костной ткани, печени и желудка.

Почечные механизмы. При развитии метаболического ацидоза активируются:

аммониогенез (главный механизм),

ацидогенез,

секреция однозамещённых фосфатов (NaH2P04),

Na+, К+-обменный механизм.

В совокупности почечные механизмы обеспечивают увеличение секреции Н+ в дистальном отделе почечных канальцев и реабсорбцию гидрокарбоната в проксимальном отделе нефрона.

Участие буферов костной ткани (гидрокарбонатного и фосфатного) при хроническом ацидозе также сохраняется.

Печёночные механизмы компенсации заключаются в интенсификации образования аммиака и глюконеогенеза, детоксикации веществ с участием глюкуроновой и серной кислот и с последующим выведением их из организма.

Хроническое течение метаболического ацидоза характеризуется также увеличением образова-

ния соляной кислоты обкладочными клетками желудка.

Благодаря активации указанных механизмов метаболический ацидоз может быть компенсирован: рН не снижается ниже 7,35. Однако при недостаточности буферных систем и физиологических механизмов устранения сдвига КОС рН крови понижается за пределы нормы. В этих случаях возможны существенные расстройства жизнедеятельности организма, включая развитие комы.

85

Механизмы компенсации метаболического ацидоза

Срочные

Активация внеклеточных буферов

Увеличение объёмов лёгочной вентиляции

Активация клеточных буферов

Долговременные

Активация аммониогенеза

Усиление секреции NaH2PO4

Активация гидрокарбонатного и фосфатного буферов кости

Увеличение образования соляной кислоты в желудке

Усиление ацидогенеза

Повышение реабсорбции Na+

Повышение активности печёночных механизмов компенсации

Устранение (уменьшение степени) метаболического ацидоза

Рис. 6. Механизмы компенсации метаболического ацидоза

86

МЕТАБОЛИЧЕСКИЙ АЛКАЛОЗ

Метаболический алкалоз характеризуется повышением рН крови и увеличением концентрации бикарбоната. Понятие о метаболическом алкалозе наиболее спорное в патофизиологии КОС.

Часть состояний, характеризующихся увеличением рН крови, является результатом накопления избытка щёлочей в связи с расстройством экскреторной функции почек, т.е. почечной недостаточностью. Следовательно, эти состояния относятся к выделительным почечным формам алкало-

за.

Другая категория расстройств КОС с увеличением показателя рН крови и других жидкостей обусловлена потерей организмом кислого содержимого (за счёт НСl) желудка при рвоте или через фистулу желудка. Описанный вариант алкалоза называют выделительным желудочным алкало-

зом.

Категория алкалозов, возникающих при энтеральном или парентеральном попадании в организм избытка оснований, известна как «экзогенные алкалозы».

Вклинической практике метаболическими алкалозами обоснованно называют состояния, возникающие в результате расстройств обмена ионов Na+, Са2+ и К+. Именно они и рассматриваются ниже.

Причины метаболического алкалоза

Первичный гиперальдостеронизм. Является результатом патологического процесса, первично поражающего клубочковую зону коркового вещества надпочечников: её опухоли (аденому, карцинома) или гиперплазии. Эти состояния сопровождаются гиперпродукцией альдостерона.

Вторичный гиперальдостеронизм. Развивается в результате стимуляции продукции альдостерона клубочковой зоной коры надпочечника воздействиями вненадпочечникового происхождения, т.е. вторично. К числу основных среди последних относятся:

Увеличение содержания в крови ангиотензина II (например, у пациентов с хронической артериальной гипертензией или гиповолемией).

Блокада или снижение синтеза в надпочечнике глюкокортикоидов и андрогенов, что сопровождается компенсаторным увеличением продукции альдостерона.

Гиперплазия юкстагломерулярного аппарата (например, при синдроме Барттера).

Увеличение содержания в крови АКТГ, стимулирующего синтез кортикостероидов.

Гипофункция паращитовидных желёз. Это сопровождается снижением содержания в крови Са2+ (гипокальциемией) и повышением концентрации Na2HPО4 (гиперфосфатемией).

Механизмы развития метаболического алкалоза

Развитие метаболического алкалоза включает несколько звеньев. К основным патогенетическим звеньям относятся избыточные:

секреция эпителием канальцев почек в первичную мочу Н+ и К+,

реабсорбция Na+ из первичной мочи в кровь,

накопление в клетках Н+ с развитием внутриклеточного ацидоза,

задержка в клетках Na+,

гипергидратация клеток в связи с повышением осмотического давления, обусловленного избытком Na+.

Указанные эффекты реализуются через каскад обменных реакций (в том числе благодаря изменению активности Na+,K+-ATФазы и как следствие – метаболизма Na+ и К+), контролируемых альдостероном. Поэтому данный вид нарушения КОС и называют метаболическим алкалозом.

Компенсация метаболического алкалоза

Механизмы компенсации метаболического алкалоза направлены на снижение концентрации гидрокарбоната в плазме крови и других внеклеточных жидкостях. Однако в организме практически нет достаточно эффективных механизмов устранения алкалоза.

87

В зависимости от времени (скорости) включения механизмы компенсации метаболического алкалоза подразделяют на срочные и долговременные (рис. 7).

Срочные механизмы устранения метаболического алкалоза

Клеточные механизмы компенсации

Активация реакций метаболизма (гликолиза, цикла трикарбоновых кислот), обеспечивающих образование нелетучих органических кислот: молочной, пировиноградной, кетоглутаровой и др.

Кислоты повышают содержание Н+ в клетках, диффундируют во внеклеточную жидкость

(где они снижают концентрацию НСО3-), а также попадают в плазму крови (где также устраняют избыток аниона НСО3-).

Действие белкового буфера, высвобождающего Н+ в цитозоль и далее – в интерстициальную жидкость в обмен на Na+.

Транспорт избытка ионов НСО3 из межклеточной жидкости в цитоплазму в обмен на эквивалентное количество Сl-. Этот механизм действует гл. образом в эритроцитах.

Относительная роль клеточных механизмов в уменьшении степени метаболического алкалоза достаточно значима: они способны забуферить около 30% щёлочи.

Внеклеточные буферные системы не имеют существенного значения в устранении алкалоза.

Это связано с тем, что основным буфером плазмы крови и внеклеточной жидкости в данных условиях является белковый. Однако, диссоциация Н+ от белковых молекул невелика. Данный механизм нейтрализует лишь около 1% оснований.

Снижение объёма альвеолярной вентиляции. Эта реакция является результатом увеличения в

жидких средах организма содержания гидрокарбоната. В связи с этим повышаются рСО2, концентрация угольной кислоты и образующегося при её диссоциации Н+. В результате этого рН снижается.

Долговременные механизмы компенсации метаболического алкалоза

Долговременная компенсация метаболического алкалоза осуществляется при участии почек: в них происходит выведение из организма избытка НСО3-. Однако значение этого механизма ограничивается по мере нарастания степени алкалоза (в связи с возрастанием порога реабсорбции гидрокарбоната).

Показатели метаболического алкалоза

Основной патогенетический факторы: увеличение НСО3- (гидрокарбонатного буфера), гипокали-

емия.

Типичные направления изменений показателей КОС (капиллярная кровь) при всех негазовых алкалозах:

рН повышается,

[Н+] снижается,

[НСО3-] повышается – основное нарушение.

рСО2 повышается – реакция компенсации.

Пример изменения показателей КОС (капиллярная кровь) при компенсированном метаболическом

алкалозе:

рН	7,44
рСО2	46	мм рт. ст.	Пациент поступил в клинику с
SB	27	ммоль/л	предварительным диагнозом «бо-
ВВ	53	ммоль/л	лезнь Иценко-Кушинга».
BE	+3 ммоль/л

Результаты дополнительных исследований:

повышение содержания альдостерона в крови, гипокалиемия.

88

Механизмы компенсации метаболического алкалоза

Срочные		Долговременные

Снижение объёма альвеолярной вентиляции

Белкового буфера
		Активация		Увеличение выделения почками
Гликолиза
		клеточных		избытка НСО3-
		механизмов
Цикла трикарбоно-
вых кислот

Увеличение обмена Сl- клеток на НСО3- межклеточной среды

Активация внеклеточных буферов (кислотная ёмкость их мала)

Устранение (уменьшение степени) метаболического алкалоза

Рис. 7. Механизмы компенсации метаболического алкалоза

89

ВЫДЕЛИТЕЛЬНЫЕ РАССТРОЙСТВА КОС

Выделительные расстройства КОС являются результатом нарушения выделения из организма (избыточной потерей им или задержкой в нём) кислот либо оснований с развитием ацидозов или алкалозов.

Выделительные ацидозы

Виды, причины развития и примеры выделительных ацидозов рассмотрены на рисунке 8.

		Выделительный ацидоз
Виды			Кишечный			Гиперсаливаци-
	Почечный					онный
	Накопление в		Потеря орга-			Потеря организ-
	организме кис-
Причины			низмом осно-			мом оснований
	лот, потеря ос-
			ваний
	нований

Примеры патологических оснований и воздействий, вызывающих выделительный ацидоз

	Почечная не-	Диарея.	Стоматиты.
	достаточность.	Фистула тон-	Отравление
	Интоксикация
		кой кишки.	никотином,
	сульфанилами-	Открытая рана	препаратами
	дами.		ртути.
		тонкой кишки.
	Нефрит.		Токсикоз бе-
	Гипоксия по-		ременных.
			Гельминтоз.
	чек.

Рис. 8. Виды, причины развития и примеры выделительных ацидозов

Механизмы компенсации выделительного ацидоза

Механизмы компенсации выделительного ацидоза аналогичны таковым при метаболическом ацидозе. Они включают срочные (клеточные и неклеточные буферы) и долговременные реакции.

Важно, что при почечном выделительном ацидозе ренальные механизмы устранения избытка нелетучих кислот из организма малоэффективны. Это существенно осложняет состояние пациента, поскольку другие механизмы долговременной компенсации выделительного ацидоза (активация печёночных метаболических и экскреторных процессов, гидрокарбонатного и фосфатного буферов костной ткани, увеличение синтеза НСl- в обкладочных клетках желудка) не всегда способны ликвидировать избыток Н+ в организме.

Пример типичных изменений показателей КОС (капиллярная кровь)

Компенсированный кишечный выделительный ацидоз

	рН	7,36		У пациента свищ тонкой кишки с длительной потерей ки-
	рСО2	36	мм рт. ст.
				шечного сока.
	SB	14	ммоль/л
				Основной патогенетический фактор: выведение из ор-
	ВВ	24	ммоль/л
				ганизма оснований с кишечным соком.
	BE	-8 ммоль/л
				90