Патофизиология. Блок регуляция водноэлектролитного обмена Водноэлектролитный обмен

• Название: Блок регуляция водноэлектролитного обмена Водноэлектролитный обмен
• Анкор: Патофизиология
• Дата: 10.02.2022
• Размер: 0.69 Mb.
• Имя файла: 19_tema_-_Patologia_vodno-_solevogo_obmena_i_kislotno-_osnovnogo.docx
• Тип: Документы; #357614

БЛОК 1. Регуляция водно-электролитного обмена
Водно-электролитный обмен - это совокупность процессов поступления, всасывания, распределения и выделения из организма воды и электролитов. Он обеспечивает постоянство ионного состава, кислотно-основного равновесия и объема жидкостей внутренней среды организма. Ведущую роль в нем играет вода.

 Функции воды:

1. 
   внутренняя среда организма
   
2. 
   структурная;
   
3. 
   всасывание и транспорт веществ;
   
4. 
   участие в биохимических реакциях (гидролиз, диссоциация, гидратация, дегидратация);
   
5. 
   конечный продукт обмена;
   
6. 
   выделение при участии почек конечных продуктов обмена.
   

 Распределение воды:

1.     Внеклеточное пространство - 27%:

• 
  экстравазальная жидкость - 19-21%, (жидкость соединительной ткани - 4-5%, костной - 4-5%, интерстициальная - 10-12%)
  
• 
  интравазальная жидкость - 5-7%, (жидкость кровеносных сосудов - 4-5%, лимфатических сосудов - 1-2%)
  

2.     Трансцеллюлярная жидкость - 1-2% (плевральная, брюшной полости, суставов, ликвор, секреты желез).

3.     Внутриклеточное пространство – 71-72%.

 

В среднем вода составляет 45-65% от массы тела, но содержание ее в организме варьирует в зависимости от органов и тканей. Мозг – 70-84%, почки – 82%, сердце и легкие – 79%, мышцы – 76%, кожа – 72%, печень – 70%, костная ткань – 10%.

 Содержание воды регулируется чувством жажды (гиповолемия и гиперосмолярность).

Обычно суточная потребность человека в жидкостине  превышает  2,5  л.  Этот  объем  складывается из воды, входящей в состав  пищи (около 1 л), питья (примерно 1,5 л) и оксидационной воды, образующейся при окислении  главным  образом  жиров  (0,3-0,4  л.). Минимальная потребность организма в воде складывается из 400-500 мл - потери с потом, 400-500 мл - испарение из легких, 500 мл - выведение осмотических веществ. Всего - 1500 мл, меньше - обезвоживание. Резервы воды – это метаболическая вода (200 мл) и выделение воды из депо, например, печень (500 мл).

Потеря 10% воды - опасна, 20% - несовместима с жизнью. Без воды можно прожить 7-10 дней. Это зависит от характера питания - белковая пища требует дополнительное поступление воды, так как образуется большое количество метаболитов (мочевина и др.), для выведения которых необходима жидкость.

"Отработанная   жидкость"   выводится  через  почки  (1,5  л),  путем испарения  с потом (0,6 л) и выдыхаемым воздухом (0,4 л), с калом (0,1). В дистальном отделе канальцев почки осуществляется факультативная реабсорция воды и Na⁺.

Постоянство внутриклеточных и внеклеточных объемов, которое поддерживается водой и электролитами (Na, K, Cl, P и белков). Постоянство внутренней среды включает понятия:

• 
  Изоволемия - постоянство объема внеклеточной жидкости.
  
• 
  Изоосмия - постоянство осмотического давления.
  
• 
  Изогидрия - постоянство активной реакции среды (рН).
  

Гормональная регуляция водно-электролитногого обмена
 1.     Антидиуретический гормон (АДГ, вазопрессин).Осморецепторы гипоталамуса реагируют на увеличение осмолярности внеклеточной жидкости и увеличивают синтез АДГ в гипоталамусе, который поступает в нейрогипофиз, а затем в кровь. АДГ активирует гиалуронидазу, которая действует на гиалуроновую кислоту → увеличение проницаемости эпителия почечных канальцев → увеличение реабсорбции воды и снижение осмолярности плазмы.

Гипокалиемия и гиперкальциемия снижает чувствительность рецепторов к вазопрессину, и вызывает полиурию. Снижение секреции АДГ вызывают тиреоидные гормоны (а при гипофункции щитовидной железы секреция вазопрессина усиливается, что ведет к задержке воды и отекам).

 2.     Альдостерон – минералокортикоид, выделяется корой надпочечников. Основным регулятором его секреции является ренин-ангиотензин-альдостероновая система (РААС). При снижении давления крови в клубочках или ишемии юкстагломерулярного аппарата (ЮГА) снижается растяжимость клеток ЮГА и происходит выброс ренина. Ренин действует на ангиотензиноген, превращая его в ангиотензин I. Под действием ангитензин-конвертазы (ангиотензин-превращающего фермента) ангиотензин I превращается в ангиотензин II, а тот стимулирует секрецию альдостерона.  Возможно прямое действие на секрецию альдостерона через стимуляцию волюморецепторов при снижении объема циркулирующей крови (ОЦК).

Альдостерон увеличивает реабсорбцию натрия в дистальных почечных канальцах, что  ведет к увеличению реабсорбции воды. Альдостерон, кроме того, стимулирует всасывание натрия в кишечнике, а за ним всасывается вода.

Подобным действием обладают стероидные гормоны: глюкокортикоиды в больших дозах, женские и мужские половые гормоны. Особенности действия глюкокортикоидов – в физиологических дозах это мощные диуретики, они стабилизируют почечную мембрану и препятствуют действию АДГ.

	Рис. 1. Механизм включения ренин-ангиотензин-альдостероновой системы при снижении перфузионного давления в почке, приводящий к повышению артериального давления

3.     Натрийуретический гормон (НУГ, натрийуретический фактор предсердия, предсердный натрийуретический пептид) выделяется клетками предсердий, усиливает фильтрационную способность клубочков, вызывая дилатацию vas afferens (артерия, приносящая кровь к клубочку) и констрикцию vas efferens (артерия, выносящая кровь из клубочка); обеспечивает увеличение фильтрации воды и выводит натрий и воду из организма. НУГ уменьшает синтез ренина и выброс альдостерона. НУГ снижает выброс АДГ. Вызывает прямую вазодилатацию.

Натрийуретическим свойством обладают также простагландины, медуллин.

 4.     Паратгормон вырабатывается в паращитовидных железах, он усиливает резорбцию кальция из кости и увеличивает его концентрацию в крови, накапливает фосфор в костях, снижая его концентрацию в крови. Активация рецепторов глюкокортикоидов на остеокластах увеличивает чувствительность этих клеток к действию паратгормона.

 5. Тиреокальциотонин (кальцитонин) вырабатывается в щитовидной железе, тормозит остеокласты и снижает концентрацию кальция в крови, увеличивая концентрацию фосфора.

	Рис. 2. Действие гормонов, регули­рующих обмен кальция и фосфата, на поч­ки, кишечник и кости.

	Рис. 3. Схема включения механизма снижения осмолярности плазмы

	Рис. 4. Схема механизма восстановления объема циркулирующей крови

БЛОК 2. Виды, этиология и патогенез дисгидрий.

Единой общепринятой классификации нарушений водно-электролитного баланса не существует.  Прежде всего, принято делить эти нарушения в зависимости от изменений объема воды:

1.     Положительный водный баланс:

• 
  гипергидратация;
  
• 
  отеки.
  

2.     Отрицательный водный баланс (гипогидратация).

 

Каждая из форм подразделяется на:

• 
  Экстрацеллюлярную (например, при гипоальдостеронизме гипоосмолярная гипогидратация).
  
• 
  Интрацеллюлярную;
  
• 
  Тотальную (например, при сахарном диабете гиперосмолярная гипогидратация).
  
• 
  Комбинированную, когдав одном секторе гипергидратация, в другом гипогидратация (например, при употреблении алкоголя тормозится выработка АДГ (отсюда - полиурия), и развивается внутриклеточная гипогидратация (жажда, соль) и внеклеточная – гипергидратация (с отеками).
  

В зависимости от осмотической концентрации гипер- и  гипогидратации подразделяют на:

• 
  изоосмолярную;
  
• 
  гипоосмолярную;
  
• 
  гиперосмолярную.
  

 

1)    Гипогидратация  (дегидратация или эксикоз) - недостаточное поступление либо избыточное выделение жидкости.

 a)     Изоосмолярная возникает при острой кровопотере, плазмопотерях при обширных ожогах, т.е. когда теряется изотоническая жидкость.

 b)    Гиперосмолярная развивается в результате потери воды, превышающей  ее поступление  и  эндогенное образование (потеря воды происходит с небольшой потерей электролитов) при сильном потении, гипервентиляции, поносе, полиурии, если утраченная жидкость не  компенсируется  питьем. Большая потеря воды с мочой бывает при так называемом осмотическом диурезе.

Гиперосмолярная дегидратация значительно легче возникает у грудных детей,  чем у взрослых. В грудном возрасте большие количества воды почти  без  электролитов  могут теряться  через  легкие при лихорадке,  умеренном ацидозе и в других случаях гипервентиляции.  Кроме того,  у грудных детей недостаточно развита концентрационная способность почек. Преобладание потери  воды  над  выделением  электролитов приводит  к увеличению осмотической концентрации внеклеточной жидкости и передвижению воды из клеток в экстрацеллюлярное пространство, что приводит к обезвоживанию клеток,  которое вызывает мучительное чувство жажды,  усиление распада  белка, повышение температуры.

 c)     Гипоосмолярная развивается в тех случаях, когда организм теряет много жидкости,  содержащей электролиты, а возмещение потери происходит меньшим объемом воды без введения соли, при повторной рвоте, поносе, сильном потении, полиурии (несахарный и сахарный диабет, патология почек), если потеря воды (или гипотонических растворов) частично восполняется питьем без соли. 

Из гипоосмотического внеклеточного пространства часть жидкости устремляется в клетки, что приводит к развитию внутриклеточного отека.  Чувство жажды при этом отсутствует. Потеря воды сопровождается нарастанием гематокрита, что приводит к повышению вязкости крови и нарушения микроциркуляции. Уменьшение  объема циркулирующей крови ведет к уменьшению минутного объема сердца, а, следовательно, и к экстраренальной почечной недостаточности. Объем фильтрации резко падает, развивается олигурия.

 

2)    Гипергидратация - избыточное поступление либо недостаточное выделение жидкости.

a)     Изосмолярная возникает при вливании больших количеств физиологического или рингеровского раствора в эксперименте или больным в послеоперационном периоде.

Изоосмолярная гипергидратация не вызывает перераспределения жидкости между внутри- и внеклеточными фазами, осмотические свойства которых не изменены. Увеличение общего объема воды в теле совершается за счет внеклеточной жидкости, отсюда развитие гипертензии.

 b)    Гипоосмолярная  (или  водное  отравление) возникает при избыточном накоплении воды без соответствующей задержки  электролитов.

• 
  при проведении перитонеального диализа против гипоосмотического раствора, когда поступление воды превосходит способность почек к ее выделению, что имеет место при повышенной продукции АДГ (синдром Пархона, разбавленной гипонатрийемии) или олигоанурии (при острой почечной недостаточности).
  
• 
  в результате внутривенного вливания больших количеств  изотонического  раствора глюкозы, которая быстро потребляется клетками.
  

При водном отравлении вначале падает осмотическая концентрация  внеклеточной жидкости благодаря ее разведению избытком воды.  Осмотический градиент между  "интерстицием"  и клетками обуславливает передвижение части межклеточной воды в клетки и их набухание. Объем клеточной воды может повышаться на 15%.

 c)     Гиперосмолярная возникает при введении гипертонических растворов в объемах,  превышающих возможность достаточно быстрого выделения их почками, например, при вынужденном питье морской воды. При этом происходит передвижение  воды  из  клеток  во внеклеточное пространство, ощущаемое как тяжелое чувство жажды.

  Таблица 1. Дифференциальная диагностика типов дисгидрий

Тип дисгидрии	ОЦК	Осмотическое давление плазмы	Содержание Na+в плазме
Дегидратация гипотоническая	↓	↓	↓
Дегидратация изотоническая	↓	N	N
Дегидрадация гипертоническая	↓	↑	↑
Гипергидратация гипотоническая	↑	↓	↓
Гипергидратация изотоническая	↑	N	N
Гипергидратация гипертоническая	↑	↑	↑

Примечание. ↑- повышено; ↓- снижено; N - в норме

БЛОК 3. Патогенез отеков и водянок

Отек – типовой патологический процесс, характеризующийся избыточным накоплением жидкости в межклеточном пространстве, в результате нарушения обмена между плазмой крови и периваскулярной жидкостью.

Анасарка – отек подкожной клетчатки.

Водянка – скопление внеклеточной жидкости в серозных полостях (асцит - водянка  брюшной  полости, гидроторакс - водянка  плевральной полости, водянка яичка - скопление жидкости между оболочками яичка).

	Рис. 5. Вид больной с асцитом при циррозе печени

Транссудат – отечная жидкость невоспалительного характера.

Экссудат – отечная жидкость воспалительного характера.

 Общие механизмы развития отеков:

1. 
   Повышение гидростатического давления в венозном отделе капилляра.
   
2. 
   Понижение  коллоидно-осмотического  давления   плазмы крови, и прежде всего развитие гипопротеинемии.
   
3. 
   Снижение механического противодавления ткани процессу фильтрации, наступающее при ее разрыхлении.
   
4. 
   Повышение онкотического и осмотического давления  интерстициальной жидкости,  а также усиление способности белков к связыванию воды (набуханию).
   
5. 
   Повышение проницаемости гемато-паренхиматозного барьера.
   
6. 
   Нарушение оттока лимфы.
   
7. 
   Нарушение нейро-эндокринной регуляции функции  почек, и, прежде всего нарушение регуляции экскреции натрия почками.
   

Патогенетическая классификация отеков

 1. Гемодинамический отек возникает вследствие повышения давления крови в венозном отделе капилляров, что уменьшает величину реабсорбции жидкости при продолжающейся ее фильтрации (сердечная недостаточность, недостаточность клапанов вен, венозный тромбоз).

 2. Онкотический отек развивается  вследствие либо понижения онкотического  давления  крови,  либо  повышения его в межклеточной жидкости. Гипоонкия  крови  чаще  всего бывает обусловлена снижением уровня  белка  и  главным  образом  альбуминов. Гипопротеинемия может возникнуть  в  результате:  недостаточного  поступления  белка  в организм;  нарушения  синтеза  альбуминов при заболеваниях печени;  черезмерной потери белков плазмы крови с мочой при некоторых заболеваниях почек. Гиперонкия тканей может возникнуть  в  результате альтерации, нарушения проницаемости клеточных мембран.

 3. Мембраногенный отек формируется вследствие значительного возрастания проницаемости сосудистой стенки при воспалении, действии токсинов, аллергических реакциях.

 4. Осмотический отек может  возникать и вследствие понижения осмотического давления  крови  или  повышения  его  в  межклеточной жидкости.  Принципиально  гипоосмия  крови может возникать, но быстро формирующиеся при этом тяжелые расстройства гомеостаза "не оставляют" времени для развития его выраженной формы.  Гиперосмия  тканей,  как и гиперонкия их, чаще носит ограниченный характер.  Она  может  возникать  вследствие:  нарушения вымывания электролитов и  метаболитов из тканей при нарушении микроциркуляции; снижения  активного  транспорта ионов через клеточные мемраны при тканевой гипоксии; массивной "утечки"  ионов из  клеток при их альтерации; увеличения степени диссоциации солей при ацидозе.

 5. Лимфогенный отек формируется при повышении давления в лимфатических сосудов и возрастании проницаемости их стенки. Длительно существующий лимфогенный отек сопровождается разрастанием соединительной ткани и развитием слоновости.

Этиологическая классификация отеков

(в скобках указан патогенетический механизм отека)

1. 
   Сердечный (центральный гемодинамический, застойный).
   
2. 
   Венозный (периферический гемодинамический).
   
3. 
   Почечный (нефритический, нефротический)
   
4. 
   Эндокринный (при альдостеронизме).
   
5. 
   Голодный (онкотический).
   
6. 
   Кахектический (онкотический).
   
7. 
   Печеночный (онкотический).
   
8. 
   Воспалительный (мембраногенный).
   
9. 
   Аллергический (мембраногенный).
   
10. 
    Токсический (мембраногенный).
    
11. 
    Лимфатический (с развитием слоновости).
    
12. 
    Нейрогенный (питьевой).
    

	Рис. 7.Схема патогенеза сердечных отеков

Нефритический отек (поражение клубочков)

Основную роль при поражении клубочкового аппарата почки играет активация ренин-ангиотензин-альдостероновой системы, следствием которой является задержка натрия и воды. Кроме этого определенную роль играет также повышение проницаемости клубочков из-за их иммунокомплексного повреждения (при гломерулонефрите, системной красной волчанке).

Важная роль принадлежит гиалуронидазе. Гиалуронидаза («фактор проницаемости») является ферментом микробного или тканевого происхождения, обладающим специфическим свойством - вызывать деполимеризацию и гидролиз гиалуроновой кислоты (входящей в состав межклеточного вещества стенки сосудов и капилляров). При некоторых заболеваниях ее активность в сыворотке крови возрастает (у больных с острым и обострением хронического гломерулонефрита, с нефротическим синдромом). Это вызывает деполимеризацию гиалуроновой кислоты, и сопровождается увеличением размеров микропор в сосудистой и капиллярной стенках, через которые усиливается уход в ткани не только воды и ионов (в том числе и ионов натрия), но и мелкодисперсных фракций белка (альбуминов). Таким образом, основное вещество соединительной ткани приобретает резко выраженные гидрофильные свойства, что также играет существенную роль в развитии отеков.

Нефротический отек (поражение турбулярного аппарата)

Поражение канальцевого аппарата почки сопровождается гиперпротеинурией, а ее следствием является гипоонкия плазмы. Снижение онкотического давления крови неизбежно приводит к потере ее жидкой части, т.е. развивается гиповолемия → раздражение осмо- и волюморецепторов гипоталамуса. Возбуждение осморецепторов – стимул для выброса АДГ, волюморецепторов – альдостерона. Оба гормона способствую задержке воды.

БЛОК 4. Этиология и патогенез электролитных нарушений в организме
Минеральный обмен – совокупность процессов всасывания, распределения, усвоения и выделения минеральных веществ, находящихся в организме преимущественно в виде неорганических соединений.

  По количественному содержанию в организме они делятся на макроэлементы, если их больше чем 0,01 % от массы тела (К, Са, Мg, Na, P, Cl) и микроэлементы(Mn, Zn, Cr, Cu, Fe, Co, Al, Se). Основную часть минеральных веществ организма составляют хлористые, фосфорнокислые и углекислые соли натрия, кальция, калия, магния. Соли в жидкостях организма находятся в частично или полностью диссоциированном виде, поэтому минеральные вещества присутствуют в виде ионов – катионов и анионов.

 Функции минеральных веществ:

1. 
   пластическая (кальций, фосфор, магний);
   
2. 
   поддержание осмотического давления (калий, натрий, хлор);
   
3. 
   поддержание буферности биологических жидкостей (фосфор, калий, натрий);
   
4. 
   поддержание коллоидных свойств тканей (все элементы);
   
5. 
   детоксикационная (железо в составе цитохрома Р-450, сера в составе глутатиона);
   
6. 
   проведение нервного импульса (натрий, калий);
   
7. 
   участие в ферментативном катализе в качестве кофактора или ингибитора;
   
8. 
   участие в гормональной регуляции (йод, цинк и кобальт входят в состав гормонов).
   

 

Промежуточный и конечный обмен минеральных веществ

Поступают минеральные вещества в организм в свободном или связанном виде. Ионы всасываются уже в желудке, основная часть минеральных веществ – в кишечнике путем активного транспорта при участии белков – переносчиков. Из желудочно-кишечного тракта поступают в кровь и лимфу, где связываются со специфическими транспортными белками. Выделяются минеральные вещества главным образом в виде солей и ионов.

• 
  С мочой: натрий, калий, кальций, магний, хлор, кобальт, йод, бром, фтор.
  
• 
  С калом: железо, кальций, медь, цинк, марганец, молибден, и тяжелые металлы.
  

 

Характеристика отдельных элементов

 Натрий– основной (“большой”) катион внеклеточной жидкости. Составляет 0,08 % от массы тела, 135-150 мМ/л плазмы. Играет главную роль в поддержании осмотического давления. При отсутствии или ограничении в поступлении натрия в организм его выделение с мочой почти полностью прекращается. Всасывается в верхнем отделе тонкого кишечника при участии белков-переносчиков и требует затраты АТФ. Суточная потребность варьирует в зависимости от водно-солевого обеспечения организма. Депонируется в коже и мышцах. Кишечная потеря натрия происходит при диареях.

• 
  участвует в возникновении и поддержании электрохимического потенциала на плазматических мембранах клеток;
  
• 
  регулирует состояние водно-солевого обмена;
  
• 
  участвует в регуляции работы ферментов;
  
• 
  компонент K⁺-Na⁺ насоса.
  

 Калий – составляет 0,25% от массы тела. Во внеклеточном пространстве содержится только 2% от общего количества (в плазме 3,5-5,5 мМ/л), а остальное - в клетках (150 мМ/л), где связан с углеводными соединениями. Всасывается на протяжении всего желудочно-кишечного тракта. Часть калия откладывается в печени и коже, а остальная поступает в общий кровоток. Обмен очень быстро протекает в мышцах, кишечнике, почках и печени. В эритроцитах и нервных клетках более медленный обмен калия. Играет ведущую роль в возникновении и проведении нервного импульса. Необходим для синтеза белков (на 1 г белка – 20 мг ионов калия), АТФ, гликогена, принимает участие в формировании потенциала покоя. Выделяется в основном с мочой и меньше с калом.

 

Кальций – внеклеточный катион. Составляет 1,9 % от массы тела, 2,1-2,65 мМ/л плазмы. Содержание повышается в период роста или беременности. Функционирует как составная часть опорных тканей или мембран, участвует в проведении нервного импульса и инициации мышечного сокращения, является одним из факторов гемокоагуляции. Обеспечивает целостность мембран (влияет на проницаемость), т. к. способствует плотной упаковке мембранных белков. Кальций ограничено участвует в поддержании осмотического равновесия. Вместе с инсулином активирует проникновение глюкозы в клетки. Всасывается в верхнем отделе кишечника. Степень его усвоения зависит от рН среды (соли кальция в кислой среде нерастворимы). Жиры и фосфаты препятствуют всасыванию кальция. Для полного усвоения из кишечника необходимо наличие активной формы витамина D₃.

Витамин D₃ увеличивает синтез кальций-связывающего белка в энтероцитах, увеличивает содержание в энтероцитах кишки фосфолипидов, что повышает ее проницаемость для кальция, стимулирует рост и дифференцировку энтероцитов (что увеличивает всасывание, как кальция, так и фосфора).

Синтез витамина D₃ происходит в коже под действием ультрафиолетового излучения. Сначала образуется провитамин D₃, под действием тепла в коже происходит его изомеризация в витамин D₃, поступает в печень, там происходит его гидроксилирование, затем поступает в почки, где происходит еще одно гидроксилирование и образуется активная форма. В почках этот процесс регулирует паратгормон, женские и мужские половые гормоны, гормон роста – стимуляторы образования витамина D₃.

Большая часть кальция содержится в костной ткани (99%) в составе микрокристаллов карбонатапатита  3Са₂(РО₄)₂ · СаСО₃ и гидроксилапатита 3Са₂(РО₄)₂ · СаОН.

Общий кальций крови включает три фракции: белоксвязанный, ионизированный и неионозированный (который находится в составе цитрата, фосфата и сульфата).

	Рис. 7. Схема  гормональной регуляции баланса кальция [по Тарееву Е.М., 1983].

Пояснения. Всасываемый в кишечнике кальций поступает в печень и кровь, а также влияет на поступление в кровь гастрина или близких ему по структуре гор­монов желудочно-кишечного тракта, стимулирующих секрецию тирокальци-тонина. Гиперкальциемия вызывает увеличение
концентрации в крови тиро-кальцитонина, что повышает экскрецию кальция почкой и
его поступление в кость. При гипокальциемии возрастает секреция паратгормона и увеличивается реабсорбция кальция в почке.

   
Неорганический фосфор - содержится преимущественно в костной ткани. Составляет 1% от массы тела. В плазме крови при физиологических рН фосфор на 80 % представлен двухвалентным и на 20 % одновалентным анионом фосфорной кислоты. Фосфор входит в состав коферментов, нуклеиновых кислот, фосфопротеинов, фосфолипидов. Вместе с кальцием фосфор образует апатиты – основу костной ткани.

 Магний– составляет 0,05% от массы тела. В клетках его содержится в 10 раз больше, чем во внеклеточной жидкости. Многого магния в мышечной и костной ткани, также в нервной и печеночной. Образует комплексы с АТФ, цитратом, рядом белков.

• 
  входит в состав почти 300 ферментов;
  
• 
  комплексы магния с фосфолипидами снижают текучесть клеточных мембран;
  
• 
  участвует в поддержании нормальной температуры тела;
  
• 
  участвует в работе нервно-мышечного аппарата.
  

Нарушения минерального обмена

Тип	Основные причины	Проявления	Коррекция
Гипернатрийемия (более 150 мМ/л)	солевая перегрузка, несахарный диабет, поражения почек, обезвоживание.	Увеличение нервно-мышечной возбудимости, судороги, гипертензия, отеки.	0,9%-ный р-р NaCl, 5%-ный р-р глюкозы, гемодиализ.
Гипонатрийемия	гипоальдестеронизм, диуретики-блокаторы карбоангидразы, сульфаниламиды, разведение крови, ранняя хроническая инфекция, сердечная недостаточность III степени, цирроз печени, травмы, кишечная непроходимость.	Снижение нервно-мышечной возбудимости, миастения, тахикардия, гипотония.	1-2%-ный р-р NaCl, плазма, белковые препараты.
Гиперкалийемия (более 5,5-8 мМ/л)	KBr, KCl (р-ры, содержащие калий, вводят только капельно!), почечная недостаточность, выход калия из поврежденных клеток (травма, ожог, операция), гистамин, ацетилхолин, метаболический ацидоз и шок, струйное переливание крови (вследствие концентрационного градиента из эритроцитов в кровь), дегидратация,   адреналовая  недостаточность.	Мышечные параличи, брадикардия, аритмия, расширение QRS и Т на ЭКГ, ацидоз, остановка сердца в фазу диастолы.	Р-р глюкозы с инсулином.
Гипокалийемия (менее 3,5-6 мМ/л)	глюкокортикоиды, диуретики и салуретики, диарея, гиперальдостеронизм, стресс, алкалоз или ацидоз с нарушением функции почек, синдром и болезнь Иценко-Кушинга.	Снижение нервно-мышечной возбудимости (из-за гиперполяризации), миастения, атония кишечника, аритмии, удлинение интервалов PQ, QT, уплощение и инверсия Т на ЭКГ (нарушения процессов реполяризации), снижение секреции соляной кислоты, алкалоз.	Патогенетически, р-р KCl.
Гиперкальцийемия, гипофосфатемия	гиперпродукция паратгормона, гипервитаминоз D, гипотиреоз.	Жажда, полиурия, диспепсия, гипотония мышц, гиперрефлексия, гипертензия, остеопороз.	Na2 ЭДТА
Гипокальцийемия  и гиперфосфатемия	дефицит паратгормона, гиповитаминоз D, поражения почечных клубочков.	Повышение нервно-мышечной возбудимости, тетанические судороги, гипокоагуляция, гипотензия, рахит, катаракта.	Заместительная гормонотерапия, CaCl2, глюконат и лактат кальция, витамин D.
Гипермагнийемия	уремия, диабетический ацидоз.	Угнетение ЦНС, нарушение дыхания, брадикардия, гипотония.	Бикарбонат и лактат натрия.
Гипомагнийемия	ахолия, панкреатиты, алкоголизм, диарея.	Повышение нервно-мышечной возбудимости, гиперрефлексия, тремор, тетания, тахикардия, гипертония.	Соли магния, патогенетически.

БЛОК 5. Регуляция кислотно-щелочного равновесия
Кислотно-основное состояние (КОС) – соотношение между активными массами водорода и гидроксильных ионов.

 Для  нормального  течения  физиологических процессов, в частности ферментативных  и  обменных реакций, необходима строго постоянная реакция крови и тканей.

Для оценки характера нарушений кислотно-основного состояния (КОС) принято оценивать концентрацию H⁺ в артериальной крови.

 рH – отрицательный логарифм концентрации протонов водорода.

 pH артериальной крови человека (при 37°С) колеблется в пределах от 7,37 до 7,43, составляя в среднем 7,40. Увеличение рН крови более 7,45 свидетельствует о защелачивании (алкалемии, алкалозе), уменьшение рН менее 7,35 – о закислении (ацидемии, ацидозе).

 Характерная для крови человека слабощелочная реакция поддерживается в очень  узких  пределах,  несмотря  на  постоянно изменяющееся  поступление в кровь кислых продуктов метаболизма. Такое постоянство чрезвычайно  важно для правильного протекания обменных процессов в клетках, так как деятельность всех ферментов, участвующих в  метаболизме,  зависит  от  pH. При патологических сдвигах pH крови активность разных ферментов  изменяется  в  разной  степени,  и  в результате точное взаимодействие  между  реакциями  обмена  может нарушиться.  Так,  например,  сдвиг  pH крови на 0,1 вызывает выраженное нарушения функции дыхательной, сердечно-сосудистой и других систем организма; снижение pH на 0,3 может привести к развитию ацидотической комы, а сдвиг на 0,4 и более зачастую несовместим с жизнью.

 В регуляции кислотно-щелочного  равновесия  участвуют несколько механизмов.  К ним  относятся  буферные  свойства  крови,  газообмен в легких и выделительная функция почек.

Буферные свойства  крови  обусловлены  наличием в ней нескольких буферных систем.

Бикарбонатный буфер - отношение угольной кислоты (H₂CO₃) к ее кислой соли (бикарбонату - NaHCO₃). Это  отношение является константой и составляет 1:20.

Данная  система препятствует изменениям pH при внесении в нее сильных кислот  или  оснований  вследствие их превращения в соответствующие слабые  кислоты  или  основания.

NaHCO₃ + HCl → NaCl + H₂CO₃ (при закислении);

NaOH + H₂CO₃ → NaHCO₃ + Н₂О (при защелачивании).

 Анион бикарбоната присутствует в большинстве жидкостей орга­низма и является его главным щелочным резервом. Бикарбонат реаги­руете ионом водорода, образуя угольную кислоту, которая существует в равновесии с СО₂:

Н⁺ + НСО₃^- ↔ Н₂СО₃ ↔ СО₂ + Н₂О.

Превращение Н₂СО₃ в Н₂О и СО₂ катализируется ферментом карбоангидразой. В ходе обмен­ных процессов образующиеся Н⁺ взаимодействуют с бикарбонатом, об­разуя Н₂СО₃, а затем СО₂ и Н₂О. Углекислый газ выводится легкими. И, наоборот, когда СО₂ образуется в процессе клеточного метаболизма, угольная кислота диссоциирует на Н⁺ и НСО₃^-.

 Хотя буферная емкость бикарбонатного буфера составляет всего 7-9%, однако данная буферная система играет большую роль в создании  общей  буферной  емкости  крови, так как буферный  эффект  этой системы существенно увеличивается благодаря ее тесной  связи  с  дыханием  (дыхательная система обеспечивает высокое содержание компонентов буферной системы). Нет ни одного расстройства КОС, развивающегося без изменений бикарбонатного буфера.

Фосфатный  буфер  -  отношение  однозамещенного  фосфата натрия к двузамещенному  фосфату  натрия.  Этот  буфер  играет  важную  роль в поддержании  постоянства реакций тканей (он в основном внутриклеточный), а также в регуляции активной реакции мочи.

 NaH₂PO₄ (слабая кислота) — Na₂HPO₄ (щелочь)

 Белковый  буфер  -  буферные  свойства  белков крови обусловлены способностью  аминокислот ионизироваться.

 NH₂ – R – COOH ↔ NH₂ – R – COO^- + H⁺;

COOH – R – NH₂ +H₂ ↔ COOH – R – NH₄⁺

 К буферным белкам относятся белки  плазмы  (в частности, альбумин), так и содержащийся в эритроцитах гемоглобин. На долю последнего приходится большая часть буферной емкости белковой системы (до 75% всей буферной емкости крови).

 Буферные системы оказывают компенсаторное воздействие на изменения КОС непосредственно в момент их возникновения, влияние легких сказывается в течение нескольких минут, время восстановления почками физиологического соотношения концентраций компонентов буферных систем и нарушенного КОС измеряется часами.

Физиологические системы регуляции КОС

1. Легкие - это первая линия защиты в поддержании кислотно-ос­новного гомеостаза, поскольку они обеспечивают механизм почти немедленной регуляции выделения кислоты. В то же время любые на­рушения дыхания, сопровождающиеся увеличением или уменьшением минутной альвеолярной вентиляции, могут стать причиной развития нарушений КОС.

Выделение СО₂ регулируется изменением скорости и объема легочной вентиляции. Увеличение альвеолярной вентиляции приводит к снижению рСО₂ в артериальной крови, уменьшение - к увеличению рСО₂. В организме человека присутствуют два типа хеморецепторов, принимающих участие в регуляции этого процесса: рецепторы рН в каротидных тельцах и рецепторы, чувствительные к СО₂ в продолговатом мозгу, аортальном и каротидных тельцах.

С легочным механизмом регуляции КОС непосредственно связана бикарбонатная буферная система крови, находящаяся в равновесии с газообразным СО₂. Накопление в организме угольной кислоты вызывает компенсаторную гипервентиляцию (одышку), приводящую к удалению избытка СО₂ с выдыхаемым воздухом. Компенсаторная гиповентиляция при алкалозе приводит к сохранению СО₂ и восстановлению запасов Н₂СО₃ в крови.

 2. Почки участвуют в поддержании КОС, осуществляя регулируемый процесс реабсорбции натрия и секреции протонов. Поддержанию в крови концентрации бикарбоната натрия и выведению избыточного количества протонов способствуют превращения в канальцах почек двузамещенных фосфатов в однозамещенные, бикарбонатов в угольную кислоту, экскреция слабых органических кислот, образование в почках аммиака и использование его для нейтрализации и выведения кислых эквивалентов с мочой. Ацидоз увеличивает синтез и экскрецию NН₄⁺ в почках, алкалоз оказывает обратное действие.

К факторам регуляции секреции протонов почками относятся напряжение СО₂ в артериальной крови (СО₂ легко проникает в клетки канальцев и вызывает в них снижение рН, приводящее к повышению секреции Н⁺), активность карбоангидразы, рН артериальной крови (частично определяющий рН клеток канальцев), паратиреоидный гормон (снижающий активность Na⁺/Н⁺-обменника), альдостерон. Минералокортикоиды, стимулируя реабсорбцию натрия, облегчают секрецию протонов, кроме того, альдостерон непосредственно активирует Н⁺-АТФазу, осуществляющую перемещение Н⁺ в просвет канальцев.

3. Желудочно-кишечный тракт. Клетки слизистой оболочки желудка секретируют НСl в очень высокой концентрации. При этом из крови ио­ны хлора поступают в полость желудка в соединении с Н⁺, образующимися в эпителии желудка при участии угольной ангидразы. Взамен хлоридов в плазму транс­портируется бикарбонат. Существенного защелачивания крови при этом не происходит, т.к. ионы хлора желудочного сока достаточно быстро вновь всасывают­ся в кровь в кишечнике. Железы слизистой оболочки кишечника секретируют щелочной сок, богатый бикар­бонатами. При этом плазма пополняется Н⁺ в составе НСl. Кратковременный сдвиг реакции сразу же урав­новешивается обратным всасыванием бикарбоната в ки­шечнике.

 4. Печень участвует в поддержании кислотно-основного равновесия за счет удаления в основном кислых продуктов. В печени осуществляется синтез мочевины (СО(NH₂)₂) из шлаков, таких в частности, как аммиак (NH₃) и хлорид аммония (NH₄Cl), который поступает по портальной системе. Мочевина выводится почками. При острой и хронической почечной недостаточности синтез мочевины усиливается.

БЛОК 6. Этиология и патогенез нарушений кислотно-основного состояния

Ацидоз -  это  такое нарушение КОС,  при котором в крови появляется относительный или абсолютный  избыток  кислот  или недостаток оснований.

 Алкалоз - это такое нарушение КОС,  при котором имеется избыток оснований или недостаток кислот.

 

Классификация нарушений кислотно-основного равновесия

       I.      Ацидоз:

1. 
   Газовый (дыхательный.).
   
2. 
   Негазовый.
   

• 
  метаболический
  
• 
  выделительный
  
• 
  экзогенный
  
• 
  комбинированный (напр.,  кетоацидоз +  лактоацидоз; метаболический  + выделительный;  другие сочетания).
  

3.     Смешанный (например, газовый + негазовый при асфиксии)

    II.      Алкалоз:

1. 
   Газовый (дыхательный).
   
2. 
   Негазовый.
   

• 
  выделительный
  
• 
  экзогенный
  

 

По степени компенсации все ацидозы и алкалозы  подразделяются на

            I.      Компенсированные - это состояния, при которых в уравнении рН изменяются абсолютные количества угольной кислоты  и  натрия  гидрокарбоната,  но  соотношение их остается 1:20. При этом рН существенно не изменяется, что служит показателем компенсации.

         II.      Декомпенсированные, когда изменяется не только общее количество угольной кислоты и  натрия  гидрокарбоната,  но и их соотношение,  о чем свидетельствует сдвиг рН крови за пределы нормы.

 

АЦИДОЗ

I.  Газовый

• 
  снижение выведения СО₂ при нарушениях внешнего дыхания (массивные пневмонии,  ателектазы легких,  бронхиальная астма, обструктивная форма эмфиземы легких, нарушения дыхания у ослабленных больных в раннем послеоперационном периоде, при синдроме трахео- бронхиальной непроходимости и т.д.).
  
• 
  высокая концентрация СО₂ в окружающей среде.
  

При нарушении вентиляции легких основная компенсация дыхательного  ацидоза  осуществляется  почками путем усиленного выведения Н⁺ и задержки (повышения реабсорбции)  ионов  НСО₃^- (в виде бикарбоната натрия). Такая компенсаторная  реакция  является   целесообразной лишь  до определенного момента.  К выраженному респираторному ацидозу присоединяется второй патологический процесс -  метаболический алкалоз.

II. Негазовый

• 
  кетоз (кетоацидоз) - сахарный диабет, голодание, нарушения функции печени, лихорадка, гипоксия и др.
  
• 
  лактатацидоз – тканевая гипоксия, нарушение функций печени, инфекции
  
• 
  обширные воспалительные процессы, ожоги, травмы
  
• 
  задержка кислот при почечной недостаточности (диффузный нефрит, уремия)
  
• 
  потеря щелочей - почечный канальцевый ацидоз, гипоксия, интоксикация сульфаниламидами, диарея, гиперсаливация
  
• 
  длительное употребление кислой пищи, прием кислот внутрь
  

Характерной компенсаторной реакцией  при  метаболическом ацидозе является дыхательный алкалоз.

 

АЛКАЛОЗ

I.  Газовый- усиленное выведение СО₂ при гипервентиляции (неврозы, высотная болезнь, ныряльщики, во время  длительной операции или у реанимируемого больного).

При гипервентиляции развивается вазоконстрикция церебральных сосудов.

Компенсация дыхательного  алкалоза осуществляется почками:  задерживаются ионы Н⁺ и выделяется НСО₃^- . Кроме того, увеличивается количество органических кислот, в основном - молочной кислоты. Таким образом, все компенсаторные реакции являются целесообразными лишь относительно, так как приводят к возникновению метаболического ацидоза.

 II. Негазовый.

• 
  потеря кислот - рвота при при декомпенсированном стенозе привратника, кишечная непроходимость, токсикоз беременных,  гиперсекреция желудочного сока;
  
• 
  длительный прием щелочной пищи, стероиды, введение нитрата Na, альдостеронизм с гипокалийемией (приводит к избыточному выведению ионов Н⁺ почками и перемещению Н⁺ в клеточный сектор).
  

Компенсация метаболического алкалоза  осуществляется  за счет  появления  дыхательного  ацидоза.  Но такая компенсация приводит к раздражению дыхательного центра и гипервентиляции.

Часто недостаточное  развитие компенсаторных реакций при метаболическом алкалозе объясняется еще и тем, что с одновременным  защелачиванием  плазмы внутри клеток развивается ацидоз.  К⁺ усиленно выводится из клеток в плазму,  сопряженно в клетки поступает Н⁺.

Развивается сложное   нарушение  КОС,  характеризующееся внутриклеточным гипокалиемическим ацидозом и плазменным алкалазом.

 

Проявление нарушений КОС

Ацидоз	Алкалоз
Одышка. Тахикардия, гипертония. Угнетение сердечной деятельности, гипотония, аритмия. Рвота, диарея. Гиперсекреция бронхов.	Ослабление дыхательной функции. Повышение нервно-мышечной возбудимости, тетания. Тахикардия, гипотония. Запоры.