Клиническая патофизиология кислотно-основного равновесия

24-03-2011, 08:26 | Раздел: Болезни
Клиническая патофизиология кислотно-основного равновесияМы посчитали целесообразным дать более подробную характе­ристику нарушений КОС, встречаемых в клинической практике.

Метаболический ацидоз наблюдается в тех случаях, когда в организм поступает или образуется Н+, либо имеет место потеря бикарбоната из внеклеточной жидкости. Метаболический ацидоз приводит к снижению рН и концентрации бикарбонатного барь­ера во внеклеточной жидкости. Уменьшение рН вызывает стиму­ляцию дыхательного центра ЦНС, увеличение частоты и глубины дыхания, что приводит к падению напряжения СО,. Таким обра­зом, гипервентиляция предотвращает падение рН. Уменьшение бикарбонатного буфера на каждый мЭкв/л приводит к уменьше­нию рССХ на 1,2 мм Hg.

Метаболический ацидоз включает ряд защитных механиз­мов, направленных на выравнивание концентрации Н+ ионов: 1) внеклеточное буферное действие; 2) внутриклеточное буфер­ное действие; 3) компенсаторную реакцию дыхания; 4) экскре­цию почками водородных ионов.
Причины возникновения ацидоза разнообразны: повышенное образование молочной кислоты при шоке и гипоксии, наруше­ние транспорта кислорода через альвеолярную мембрану (пнев­мония, отек легких), сердечная недостаточность, гиповолемия любого происхождения, повышенное образование кетокислот при диабетическом ацидозе и при голодании, повышенное образо­вание серной кислоты после операции и при лихорадке, развитие гиперхлоремического (гипокалиемического) ацидоза при урете - рокишечных анастомозах. Все указанные причины вызывают по­вышенное образование кислот в самом организме. Возможно их поступление извне: введение хлорида аммония, соляной кисло­ты, уксусной кислоты, переливание консервированной крови с большими сроками хранения.

Нарушение выведения кислых продуктов через почки (ретен - ционный ацидоз) наблюдается при уменьшении гломерулярной фильтрации: почечная недостаточность, хронический гломеруло - нефрит, сморщенная почка.

При ренальном тубулярном ацидозе нарушен процесс аци - до - и аммониогенеза. Снижена разница между концентрацией водородных ионов в капиллярной крови и канальцевой моче. Моча имеет щелочную реакцию, азотемия чаще отсутствует, имеет ме­сто гидрокарбонатурия. Это может наблюдаться при пиелонефри­те, шоковой почке, нефролитиазе, отравлении свинцом, тетра­циклином, сульфаниламидами, синдроме Лайтвура-Олбрайта.
Ацидоз вследствие потери гидрокарбоната наблюдается: при фистуле 12-перстной кишки, желчного пузыря, поджелудочной железы и тонкого кишечника; при поносе, применении слаби­тельных, язвенном колите.
Метаболический ацидоз вследствие разведения чаще является ятрогенным и наблюдается при чрезмерной инфузии раствора хлорида натрия.
Следует особо подчеркнуть, что метаболический ацидоз со­провождается перемещением ионов К+ и Na+ в межклеточное про­странство и повышением осмолярности внеклеточной жидкости. В этих условиях нарушается синтез гемоглобина, что способствует возникновению гемической гипоксии. В организме возникает ги - перадреналинемия, вызывающая спазм периферических сосудов с нарушением в них микроциркуляции и гемостаза. Наблюдаются часто различные варианты нарушений функций сердца (экстра - систолии, фибрилляция желудочков). На фоне ацидоза извраща­ется действие лекарственных веществ.

Определенной симптоматики, свойственной метаболическо­му ацидозу, не существует и не может существовать, так как ацидоз является симптомом самых различных заболеваний, име­ющих собственную клиническую картину.
Далее мы остановимся на механизмах образования отдельных форм метаболического ацидоза, часто встречаемых в клинике, пред­ставляющих опасность для больных и трудности для врача в лечении.

Кетоацидоз возникает при неполном окислении свободных жирных кислот до С02 и воды. Это сопровождается усиленным образованием р-оксимасляной и ацетоуксусной кислот. Предпо­лагается, что избыточное образование кетокислот зависит от по­вышенного липолиза, увеличивающего поступление в кровь сво­бодных жирных кислот и от преимущественного превращения в печени свободных жирных кислот в кетокислоты, а не в тригли - цериды. В условиях нормы инсулин ингибирует кетонообразова - ние. Без инсулина (или при голодании) липолиз возрастает, в межклеточной жидкости накапливаются кетокислоты и развива­ется метаболический ацидоз. Антагонист инсулина — глюкагон, способствует этому процессу.
Наиболее частой причиной кетоацидоза является сахарный диабет. При голодании возможен незначительный кетоз, так как кетоны заменяют глюкозу и используются в качестве основного метаболического источника энергии в организме. Может развить­ся кетоацидоз при отравлении алкоголем. Диагноз этого вида аци­доза выставляется на основании лабораторных данных — повы­шенного содержания кетонов в крови.

Лактатный ацидоз. В результате метаболизма аминокислот и глюкозы образуется пировиноградная кислота (цикл Эмбдена - Мейергофа), которая вступает в цикл Кребса. Последний функ­ционирует в присутствие кислорода. В норме 45% метаболизиро - ванной глюкозы превращается в молочную кислоту. Эта кислота быстро подвергается буферированию внеклеточным бикарбона­том. В печени 80% лактата превращается в С02 и воду, а 20% — в глюкозу. Если образование молочной кислоты увеличено и печень не способна «переработать» избыток лактата, тогда развивается лактатный ацидоз.

Частой причиной развития лактатного ацидоза является шо­ковое состояние в результате кровотечения, сепсиса, сердечной недостаточности, острого панкреатита, сахарного диабета (в соче­тании с кетоацидозом). Диагноз устанавливается по обнаружению повышенного содержания лактата в плазме крови и соотношения лактат/пируват, превышающего 10:1.

Ацидоз при отравлениях. При отравлениях, особенно тяже­лых, метаболический ацидоз может быть следствием нарушений гемодинамики, дыхательной недостаточности, результатом пора­жения почек. Однако мы остановимся на тех формах, где отравля­ющий агент сам является причиной развития ацидоза.

Отравление салицилатами.

Аспирин в организме быстро превращается в салициловую кислоту, которая, вмешиваясь в углеводный обмен, вызывает накопление органических кислот. Аспирин, воздействуя на дыхательный центр, вызывает гипервентиляционно-респираторный алкалоз, часто сочетаемый с ме­таболическим ацидозом.
Отравление

этиленгликолем
(компонентом антифриза). В ре­зультате метаболизма этиленгликоля в организме образуется ток­сический продукт — щавелевая кислота. При отравлении метано­лом в организме образуются очень токсические продукты фор­мальдегида и муравьиной кислоты.
Для реаниматологов представляют интерес данные о том, что внутривенное введение аминокислотных смесей (аминозол, нео - аминозол) сопровождается накоплением Н+ ионов и развитием метаболического ацидоза:
R-NH3 + 02 => мочевина + С02 + Н20 + Н+.

Причиной метаболического ацидоза может быть потеря би­карбонатов из ЖКТ в результате дренирования кишечника, жел­чного пузыря, а также пересадки мочеточника в сигмовидную кишку. В последнем случае, если время контакта между кишечни­ком и мочой достаточно для всасывания хлоридов мочи и секре­ции бикарбонатов, то развивается гиперхлоремический ацидоз.

Ацидоз при хронической почечной недостаточности

При повреж­дении паренхимы почек экскреция титруемых кислот и реабсорб­ция бикарбоната остаются долго сохранными. Однако экскреция NH4 суммарно уменьшается. У таких больных при нормальном уровне бикарбоната в плазме крови моча имеет щелочной характер из-за неспособности нефрона реабсорбировать НС03 (проксимальный почечный канальцевый ацидоз —ПКА). У некоторых больных спо­собность почек к реабсорбции бикарбоната сохраняется, но нару­шается секреция в просвет канальца Н+ (дистальный почечный ка­нальцевый ацидоз). В этом случае моча будет более кислой, чем у больных с проксимальным почечным ацидозом, однако рН ее не снижается более чем 5,3. У больных, как с дистальным, так и с проксимальным канальцевым ацидозом наблюдается натрийурия, калийурия и, часто, гипокалиемия.

При недостатке альдостерона на фоне ХПН и без нее может развиться метаболический ацидоз с гиперкалиемией, так как аль­достерон увеличивает секрецию в дистальном нефроне как калия, так и Н+. При сочетании ХПН и гипоальдостеронизма реакция мочи кислая (рН — 5,0).
Метаболический алкалоз может развиться вследствие задерж­ки бикарбоната в организме, либо при потере Н+ ионов (не­однократная рвота). Патофизиологические сдвиги, наблюдаемые в организме, следующие. Например, при потере Н+-ионов с желу­дочным секретом образуется эквивалентное количество иона НС03", который всасывается в кровь. По мере удаления желудоч­ного секрета уменьшается объем плазмы, что стимулирует выра­ботку альдостерона. В обмен на реабсорбцию натрия с мочой ухо­дит калий и развивается гипокалиемия. По мере развития дефици­та калия в плазме начинается выход его из клеток в обмен на Н+. Таким образом, метаболический алкалоз вследствие потери желу­дочного секрета обусловлен как потерей Н+, так и поступлением Н+ во внутриклеточное пространство вследствие гипокалиемии (внутриклеточный ацидоз).

Если алкалоз в организме не компенсируется, то надо пола­гать, что нарушена почечная экскреция бикарбоната. Чаще это свя­зано с увеличенной абсорбцией бикарбоната. Реабсорбция бикар­боната с почками за счет секреции Н+ канальциевыми клетками в просвет стимулируется тремя основными регулирующими факто­рами: внутриклеточным ацидозом (метаболическим или респира­торным), гиповолемией и дефицитом калия. Как уже было ранее сказано, при ацидозе отмечается увеличение секреции Н+ почками и восстановление рН. При алкалозе, как это ни парадоксально, гиповолемия с дефицитом калия повышают секрецию Н4 почка­ми и увеличивают реабсорбцию бикарбоната. Этим самым алка­лоз еще более усугубляется. В этом случае, при наличии в плазме и внеклеточной жидкости метаболического алкалоза, моча будет иметь кислую реакцию (парадоксальная ацидурия). По всей веро­ятности, ацидоз в организме — это результат нашего филогенеза и потребления, в основном, кислой пищи. В организме существу­ет целая система эффективной защиты против Н+ ионов, в то время как компенсаторные механизмы, направленные на нейт­рализацию избытка НС03 ионов, слабо эффективны.Существенную роль в развитии метаболического алкалоза иг­рает гиповолемия. При гиповолемии возрастает реабсорбция на­трия, что способствует восстановлению ОЦП. Для поддержания электронейтральности реабсорбция натрия должна сопровож­даться реабсорбцией хлоридов, либо, напротив, эквивалентной секрецией Н+ или калия.

Установленная взаимозависимость между реабсорбцией НС03~, объемом плазмы и концентрацией К+ имеет важное значение для выработки лечебной тактики. Увеличение объема внеклеточной жидкости и плазмы, либо введение хлористого калия способству­ет потере бикарбоната с мочой и уменьшению алкалоза.

Спорным остается вопрос о возможности дыхательной ком­пенсации метаболического ацидоза. Вероятно, это связано с тем, что респираторная компенсация метаболического алкалоза ли­митируется гипоксемией. Поскольку гипоксемия сама по себе яв­ляется мощным стимулом усиления вентиляции, ее развитие по мере увеличения рС02 ограничит гиповентиляционную реакцию на метаболический алкалоз. Показано (Hruska, 1987), что увели­чение бикарбоната на каждый 1 мэкв/л повышает рС02 на 0,7 мм Hg. Следовательно, надо принять точку зрения ученых, утвержда­ющих о существовании респираторной компенсации метаболи­ческого ацидоза. У больных с метаболическим алкалозом, нахо­дящихся в обычной атмосфере, максимальное значение рС02 составляет 60 мм Hg. Этот предел обусловлен развитием гипоксе - мии и включением компенсаторной гипервентиляции.
Ниже мы разберем некоторые варианты метаболического ал­калоза, представляющие интерес для врачей-интенсивистов с практической точки зрения.
Потери Н+ через желудочно-кишечный тракт. Желудочный сок содержит в себе кислые валентности из-за наличия соляной кислоты, хлористого натрия, хлористого калия. Секреция каж­дого миллиэквивалента Н+ сопровождается эквивалентным об­разованием и поступлением в межклеточную жидкость иона НС03~. В норме повышение рН плазмы — явление преходящее, так как поступление Н+ ионов в просвет 12-перстной кишки со­провождается секрецией в просвет кишки равного количества НС03", выделяемого из поджелудочной железы. Если больному проводится обильное промывание желудка или в нем стоит постоянный зонд и желудочное содержимое дренируется нару­жу, то исчезает естественный стимул (Н+) в 12-перстной киш­ке для выделения НСО " в просвет кишки. В результате этого про­исходит накопление НС03~ в межклеточной жидкости и разви­тие метаболического алкалоза.

Алкалоз вследствие уменьшения объема внеклеточной жидко­сти. Это состояние наиболее вероятно можно встретить при при­еме диуретиков. Этот вид алкалоза развивается при преобладаю­щих потерях воды и хлористого натрия из внеклеточного сектора при сохраненном бикарбонате. Это приводит к увеличению кон­центрации бикарбоната в уменьшенном объеме внеклеточной жидкости и развитию метаболического алкалоза.
Избыток минералокортикоидов. Известно, что альдостерон сти­мулирует секрецию калия и водорода и реабсорбцию натрия. При повышении концентрации альдостерона это может привести к метаболическому алкалозу. При гипокалиемии влияние альдосте­рона на секрецию Н+ увеличивается. Этот механизм остается еще гипотетическим, так как введение больших доз минералокор - тикоидов здоровым людям не приводило к развитию метаболичес­кого алкалоза.

Вторичный альдостеронизм может привести к значительному увеличению секреции Н+ и К+, если вводились диуретики, повы­шающие поступление натрия в дистальный нефрон. Введение та­ких препаратов как карбенициллин-натрий, пенициллин-натрий увеличивает поступление натрия в дистальный каналец у больных со сниженным объемом. Реабсорбция натрия будет сопровождать­ся секрецией Н+ и калия, что закончится развитием метаболичес­кого алкалоза.

В практике детской хирургии метаболический алкалоз наибо­лее часто встречается вследствие дефицита калия, причем кон­центрация калия в сыворотке крови могла быть любой, однако внутри эритроцита она всегда была ниже 80 ммоль/л, а при тя­желых алкалозах — ниже 70 ммоль/л (Ю. Ф. Исаков, В. А. Михель - сон, М. К. Штатное, 1985).

Метаболический алкалоз после перенесенной гиперкапнии. Пре­имущественным контингентом, у которого наблюдается данный вид алкалоза, являются больные с хроническим респираторным ацидозом. Как компенсаторная реакция, у этих больных отмечает­ся усиленная реабсорбция гидрокарбоната. Если такому больному «слишком интенсивно» проводить лечение с помощью искусст­венной вентиляции, особенно в режиме гипервентиляции, то рС02 быстро восстановится до нормы. Однако концентрация бикарбо­ната длительное время остается увеличенной, что и создает пред­посылки к развитию метаболического алкалоза. Необходимо по­мнить, что быстрое смещение рН в сторону алкалоза может спро­воцировать различные неврологические расстройства, вплоть до наступления смерти.

Алкалоз при применении диуретиков. В настоящее время диуре­тики широко применяются в практике интенсивной терапии. Для быстрой коррекции используются очень эффективные мочегон­ные препараты, такие как фуросемид, тиазиды, этакриновая кис­лота. Указанные диуретики способствуют выведению натрия и ка­лия в связанной с хлоридами форме. При диурезе увеличивается суммарная экскреция кислот. Метаболический алкалоз является следствием потери кислот, потери хлоридов (преимущественно) и относительным избытком на этом фоне бикарбонатов во вне­клеточной жидкости.

Диагностика этого вида алкалоза несколько затруднена вслед­ствие следующего обстоятельства. В начальных стадиях метаболи­ческого алкалоза в моче определяется высокая концентрация ка­лия и натрия. Если больной продолжает получать диуретики, то у него уменьшается объем внеклеточной жидкости и под действи­ем аяьдоетерона увеличивается реабсорбция натрия и хлоридов, а их содержание в моче уменьшается. Если концентрация натрия и хлоридов в моче ниже 20 мЭкв/л, то надо полагать, что мы имеем дело с метаболическим алкалозом, зависящим от изменения объема внеклеточной жидкости. Если содержание натрия и хлоридов больше 20 мЭкв/л, то мы с большой долей вероятности можем утверж­дать, что имеет место метаболический алкалоз, не зависящий от объема внеклеточной жидкости. Такая дифференцировка в даль­нейшем определяет и тактику интенсивной терапии.

Диагноз метаболического алкалоза любого происхождения ус­танавливается исходя из анамнеза (неукротимая рвота, приме­нение диуретиков и др.) и данных лабораторных исследований. В крови определяется избыток оснований, повышение общей ще­лочности, увеличение стандартного гидрокарбоната (более 26 мЭкв/л), увеличение рС02 (при компенсированных процессах), повышение рН. В моче рН повышена до 6,8—7,8, однако при по­терях калия (рвота, понос, кишечные свищи и т. д.) моча будет кислой (парадоксальная ацидурия).

Хотелось бы обратить внимание уважаемых коллег на следую­щие обстоятельства. В специальной научной литературе преиму­щественное внимание отдается самым разным формам наруше­ний, но в меньшей мере — метаболическому алкалозу. Однако по данным известных исследователей (Hodgin et al., 1980; Williams et al., 1980) в реаниматологической практике умеренный метаболи­ческий алкалоз встречается чаще (51%), чем метаболический ацидоз (12%).

Респираторный ацидоз характеризуется увеличением концент­рации в крови водородных ионов в результате замедленного выве­дения С02 легкими (рН ниже 7,38; рС02 более 50 мм Hg).

С развитием этого вида нарушений реаниматолог встречается повсеместно. Дыхательный ацидоз может возникнуть в результа­те: гиповентиляции, обусловленной болью (после операции), сужения дыхательных путей (секрет, инородное гело, спазмы, аспирация), нарушения диффузии газов (респираторный дистресс - синдром), паралича дыхательной мускулатуры (дефицит калия, миастения, бульбарный паралич), наличия артерио-венозного шунта, уменьшения дыхательной поверхности легких (пневмо­ния, отек легких, эмфизема, пневмоторакс).

При остром респираторном ацидозе в основном «работают» внут­риклеточные буферные системы. В эритроците это выглядит так: со2 + н2о Н2СОэ + НЪ~ ННЪ + НС03

Образовавшийся бикарбонат диффундирует из эритроцитов во внеклеточную жидкость в обмен на ион хлора. В результате на каж­дые 10 мм Hg увеличения С02 концентрация бикарбоната увели­чивается всего на 1 мЭкв/л, что является неэффективным в под­держании рН внеклеточной жидкости. В связи с этим становится понятным, что обоснованным способом лечения является увели­чение альвеолярной вентиляции, в то время как применение би­карбоната даст лишь кратковременный эффект.

При хроническом респираторном ацидозе включаются почеч­ные механизмы регуляции, увеличивающие почечную секрецию водорода в обмен на бикарбонат. С помощью почечного механиз­ма у этих больных увеличение рС02 на 10 мм Hg вызывает рост бикарбонатов на 3,5 мЭкв/л. Такое увеличение более эффективно, чем при остром дыхательном ацидозе. У больных с хроническим дыхательным ацидозом уровень бикарбоната в плазме соответ­ствует почечному порогу для бикарбоната, поэтому дополнитель­ное введение бикарбоната с целью лечения не даст эффекта, поскольку он будет выведен почками. В связи с этим, основным патогенетическим методом лечения будут являться способы, улуч­шающие легочную вентиляцию. К примеру, у людей с избыточ­ным весом необходимо добиться похудания.

Следует помнить, что у больных с хроническим респиратор­ным ацидозом возбудимость дыхательного центра «настроена» на более высокие концентрации С02. Если таким больным дать по­вышенные концентрации кислорода (маской, в барокамере, под мешком), то возможна остановка дыхания.
При установлении диагноза обращают на себя внимание кли­нические данные, указывающие на нарушение газообмена. В ана­лизе крови обнаруживается повышенное напряжение С02 (более 46 мм Hg), снижение рН, нормальный или повышенный стан­дартный бикарбонат. В моче определяется кислая реакция (значе­ние рН ниже 5,8), повышенная титрационная кислотность и уве­личение выведения аммиака.