Патфиз. Патофизиология кислотно-основного равновесия. Патофизиология кислотноосновного равновесия Основные показатели кислотноосновного состояния крови
 Скачать 76.93 Kb.
|
|
Патофизиология кислотно-основного равновесия Основные показатели кислотно-основного состояния крови В клинической практике для оценки кислотно-основного состояния используют следующие показатели: pH-величина отрицательного десятичного логарифма молярной концентрации ионов водорода, крови, рН артериальной крови (плазмы) при 37 С колеблется в пределах 7,40±0,04 (слабощелочная реакция). рО2- парциальное давление кислорода в крови. Определяется в капиллярной артериализированной крови, в норме составляет ≥ 81мм рт.ст. При определении в артериальной крови колеблется от 90 до 100 мм рт.ст. Сдвиги этого показателя могут быть обусловлены как изменениями дыхательной функции крови, так и нарушениями тканевого метаболизма. рСО2-парциальное давление углекислого газа в крови. Этот показатель отражает количество растворенного углекислого газа в плазме, что является одной из нескольких форм, в которых он присутствует в крови. Углекислый газ также входит в состав угольной кислоты (НСО), иона бикарбоната (НСО), в комбинации с белками плазмы и связанном виде с гемоглобином (карбаминогемоглобин). В легких процесс идет в противоположном направлении из-за низкого парциального давления углекислого газа в альвеолярном воздухе, углекислый газ удаляется с выдыхаемым воздухом. При нормальной вентиляции рСО2 в артериальной и артериализированной капиллярной крови находится в диапазоне 40±5 мм рт.ст.( 4,7-6,0 кПа). При оценке концентрации бикарбоната плазмы с помощью анализаторов регистрируют следующие показатели: ВВ - концентрация всех буферных анионов в плазме. (N -44-54 ммоль/л); ВЕ (избыток оснований) – отклонение содержания буферных анионов от нормы. (N от -2 до +3 ммоль/л); SB (стандартный бикарбонат) – это концентрация гидрокарбоната в плазме крови, которая эквилибрирована смесью газа с рСО2= 40 мм рт.ст. и рО2 > 100 мм рт. ст. при температуре 370 С.Низкий стандартный бикарбонат указывает на метаболический ацидоз, а увеличенный уровень SB – на метаболический алкалоз. ( N- 21,6- 26,9 ммоль/л); AB- истинный (актуальный) бикарбонат- это концентрация бикарбоната (гидрокарбоната) в пробе плазмы. Повышение содержания гидрокарбонатов может быть результатом метаболического алколоза или компенсаторного ответа на респираторный ацидоз. Сниженные уровни АВ появляются при метаболическом ацидозе и как компенсаторный механизм респираторного алколоза. ( N- 21-28 ммоль/л). Нарушения кислотно-основного состояния Сдвиги КОС обусловлены изменением концентрации ионов водорода в организме, что может приводить к ацидозу или алкалозу. Причины этих нарушений КОС могут быть как газовыми (дыхательными, респираторными), негазовыми и смешанными (рис. 1) Ацидоз_Смешанные_Алкалоз_(_ацидоз+_алкалоз)_Газовый_Негазовый_Газовый_Негазовый_Смешанный_Смешанный'>Нарушения КОС Ацидоз Смешанные Алкалоз ( ацидоз+ алкалоз) Газовый Негазовый Газовый Негазовый Смешанный Смешанный Ацидоз Ацидоз- нарушение КОС, характеризующееся избыточным содержанием в крови и тканях анионов кислот (летучих и нелетучих) и снижением рН. Ацидоз Газовый Негазовый Метаболический Экзогенный Выделительный ► Кишечный лактат- ацидоз ► Почечный: кетоацидоз дистальный проксимальный смешанный гиперкалиемический Негазовый ацидоз Метаболический ацидоз Основной причиной возникновения этого варианта ацидоза является нарушение тканевого метаболизма с образованием избыточного количества нелетучих эндогенных кислот. Метаболический ацидоз часто связан с нарушением обмена веществ, например, при диабете, голодании, лихорадке, при гипоксии. Наиболее часто встречается лактоацидоз. Лактоацидоз Молочная кислота- конечный продукт анаэробного гликолиза, образуется из пировиноградной кислоты при угнетении лактатдегидрогеназы. Молочная кислота образуется в клетках всех органов и тканей, но в наибольших количествах в печени и мышцах. При нормальном кислородном обеспечении клеток большая часть молочной кислоты превращается в пируват, который окисляется или включается в реакции глюконеогенеза. Эти процессы особенно активно протекают в печени и, в меньшей степени, в почках. Лактоацидоз ↑ образования лактата нарушение утилизации сочетанное нарушение В сутки образуется около 15-20 ммоль лактата на 1 кг массы тела, а концентрация лактата в крови в норме составляет 0,5-1,5 ммоль/ л. Выделяют два основных механизма лактоацидоза: - значительное увеличение образования лактата -нарушение утилизации молочной кислоты, но возможно сочетание этих механизмов. Зачительное увеличение образования лактата, наблюдается при сверхнапряженной мышечной деятельности- интенсивных физических нагрузках ,судорогах, гипотермическом треморе и т.д. Уровень лактата в крови при этом может повышаться в 10 раз и более, происходит резкий сдвиг рН в кислую сторону- до 6,8. При лактоацидозе со сверхинтенсивным образованием молочной кислоты кислотно- основной баланс быстро восстанавливается за счет повышенной утилизации лактата. Нарушение метаболизма также может привести к развитию лактоацидоза. При достаточном обеспечении клеток кислородом лактат трансформируется в пируват (ЛДГ –реакции), который утилизируется в митохондриях с использованием кислорода. Гипоксия, гипоперфузия тканей- процессы, которые способствуют развитию лактоацидоза. Такой механизм лактоацидоза является доминирующим при шоке, сердечной недостаточности, тяжелых анемиях и т.д. При гиперперфузии печени (например, при шоке) увеличивается продукция молочной кислоты (стимуляция гликолиза) и уменьшается ее метаболизм, то есть реализуются оба механизма лактоацидоза. Увеличение образования лактата наблюдается при феохромоцитоме вследствие усиления процессов гликогенолиза. Нарушение утилизации молочной кислоты может быть при: - выраженной печеночно-клеточной недостаточности( острый гепатит, цирроз печени, обширное опухолевое поражение печени), так как в печени процессы глюконеогенеза протекают наиболее интенсивно. - умеренный лактоацидоз (до 3 ммоль/л) может развиваться у больных алкоголизмом. Продукция лактата при этом обычно не повышена, но утилизация его нарушена, главным образом, из-за угнетения глюконеогенеза в печени. Употребление алкоголя может увеличивать тяжесть лактоацидоза в тех случаях, когда имеется гирепродукция молочной кислоты. - лактоацидоз может быть связан с наследственными нарушениями метобализма углеводов: дефицитом глюкозо- 6-фосфатазы, дефектом глюконеогенеза, окисление пирувата и т.д., а также при врожденной или приобретенной дисфункции митохондрий ( отравление цианидами, СО и т.д. ) · Дефицит глюкозо-6-фосфатазы относится к гликогенозу I типа ( болезнь Гирке, синдром Гирке-Ван-Кревельда, гликогеноз гепатонефромегальный). Глюкозо-6-фосфат, образующийся при распаде гликогена, не гидролизуется до глюкозы, а обменивается до лактата, избыток которого определяется в крови. Заболевание проявляется в раннем детском возрасте отставанием в развитии, гепатомегалией вследствие накопления гликогена в печени, гастроинтестинальными расстройствами (анорексия, рвота, диарея), повышенной кровоточивостью, инфекциями. В анализах крови отмечается гипогликемия, гиперлипидемия, лактоацидоз, гиперурикемия. Прогноз неблагоприятный: большинство больных погибает в раннем детском возрасте от инфекционных заболеваний. Наследственные нарушения глюконеогенеза: Недостаточность фруктозодифосфатазы проявляется тяжелой гипогликемией при продолжительном голодании или при сопутствующем инфекционном заболевании. Характерны гепатомегалия и стойкий лактоацидоз, усиливающийся при голодании. Диагноз основан на определении активности фермента в биоптатах печени или в лейкоцитах. При непереносимости фруктозы (недостаточности фруктозодифосфатальдолазы) гипогликемия и лактоацидоз возникают только после приема фруктозы. Характерна выраженная гепатомегалия. Тяжелая гипогликемия может сопровождаться неукротимой рвотой. При умеренной гипогликемии наблюдается задержка роста ребенка. Недостаточность фосфоенолпируваткарбоксикиназы, ключевого фермента глюконеогенеза,- очень редкая причина лактоацидоза и гипогликемии. Фосфоенолпируваткарбоксикиназа участвует в синтезе глюкозы из лактата, метаболитов цикла Кребса, аминокислот и жирных кислот. ·Описаны случаи лактоацидоза при лекаственно-индуцированной дисфункции митохондрий. К препаратам, способным оказать такой эффект относятся бигуаниды, использующиеся для лечения сахарного диабета (метформин и др.), противовирусные нуклеозидные аналоги, используемые при синдроме приобретенного иммунодефицита (СПИД). Примером наследственной митохондриальной патологии является заболевание MELAS, включающее митохондриальную энцефалопатию (МЕ), лактоацидоз (LA) и эпизоды, подобные инсультам (S-stroke). Дети с этой патологией на протяжении первых лет жизни жалоб не предъявляют, но затем начинают проявляться нарушения моторного и конгитивного развития, замедление роста, повторные инсульты и т.д. Значение лактоацидоза в патогенезе этого заболевания подтверждается тем, что снижение уровня молочной кислоты в результате терапевтических воздействий приводит к выраженному клиническому улучшению. Особая форма лактоацидоза- синдром Рейе (1968): при назначении салицилатов детям до 16 лет в период реконвалесценции(!) при гриппе и ветряной оспе в ряде случаев развивается полиорганная недостаточность, рвота, судороги, ступор, кома. В механизме этих тяжелых нарушений придается значение митохондриальной недостаточности и лактоацидозу. В ряде случаев причины лактоацидоза остаются окончательно невыясненными. Такие варианты ацидоза описаны у пациентов с лейкозами, лимфомами, лимфогранулематозом и другими злокачественными новообразованиями, при СПИДе. При новообразованиях может локально повышаться тканевой метаболизм с продукцией лактата опухоли, при этом в карциноматозных клетках может наблюдаться отрицательный эффект Пастера- отсутствие торможения гликолиза в аэробных условиях и накопление молочной кислоты. Лактоацидоз может быть обусловлен накоплением в крови D- лактата (продукта метаболизма бактерий кишечника) при синдроме слепой петли и кишечной непроходимости. В этих случаях неабсорбированные углеводы попадают в толстую кишку, где превращаются в D- молочную кислоту при чрезмерно быстром росте грамположительных анаэробов. У таких пациентов периодически возникают эпизоды метаболического ацидоза, к которым приводит употребление пищи, богатой углеводами. Проявления включают спутанность сознания, церебральную атаксию, невнятность речи и провалы памяти. У них могут появляться симптомы интоксикации. Лечение включает использование антимикробных препаратов для снижения числа D- лактатпродуцирующих микроорганизмов в кишке наряду с диетой, содержащей ограниченное количество углеводов. Кетоацидоз Кетоацидоз развивается при избыточном образовании и/или нарушении утилизации клетками кетокислот (ацетоуксусной, β- гидроксимасляной). Кетоновые тела- группа органических соединений, являющихся промежуточными продуктами энергетического обмена, т.е. метаболизма белков, жиров и углеводов. Термином »кетоновые тела» обозначают три соединения: ацетоуксусную кислоту (ацетоацетат), β- гидроксимасляную кислоту (бета-ацетат) и ацетон. Образование кетоновых тел, или кетогенез, является физиологическим процессом, то есть частью энергетического обмена. Кетокислоты (кетоновые тела) образуются в митохондриях гепатоцитов из жирных кислот, поступают в кровь и используются в качестве источника энергии клетками различных органов, особенно интенсивно клетками сердца, почек, мозга, мышц (но не клетками печени, так как в гепатоцитах отсутствует Ко- А- трансфераза). Ключевым субстратом энергетического обмена и одновременно исходной субстанцией для синтеза кетокислот служит ацетил-КоА. В норме кетоновые тела в крови практически отсутствуют («следы»),так как интенсивно утилизируются. Увеличение образования кетоновых тел, превышающие возможности их использования, чаще всего наблюдают при усиленном распаде жира(голодание, сахарный диабет I типа, тиреотоксикоз и т.д.). При этом образуется избыток жирных кислот, которые поступают в печень: интенсификация β-окисления жирных кислот сопровождается превращением образующегося в избытке ацетил-КоА в кетоновые тела. Большая часть кетоновых тел подвергается окислению в цикле Кребса, часть-используется для ресинтеза высших жирных кислот. Резервные возможности организма в плане утилизации кетоновых тел очень большие: при образовании 2,5 г кетоновых тел/кг в сутки ацидоз не развивается. При гиперкетонемии часть ацетоуксусной кислоты неферментативно декарбоксилируется в ацетон, оказывая токсическое , в том числе нейротоксическое действие на организм. Диабетический кетоацидоз Наиболее частая причина кетоацидоза- декомпенсированный сахарный диабет. Усиленный кетогенез в этом случае обусловлен, с одной стороны, дефицитом инсулина, с другой- избытком контринсулярных гормонов: глюкагона, катехоламинов, кортизола и СТГ. Контринсулярные гормоны активизируют в основном процессы катаболизма, поэтому в условиях недостатка инсулина усиливается гликолиз, гликогенолиз, глюконеогенез и липолиз. Липолиз сопровождается ростом в крови уровня свободных жирных кислот (СЖК), из которых в печени под действием глюкагона в избытке синтезируются кетокислоты. Вследствие того, что при недостатке инсулина замедляются анаболические процессы, в том числе ,утилизация кетокислот, последние накапливаются в крови с развитием кетоацидоза. ДКА возникает вследствие абсолютного или относительного дефицита инсулина, который может развиваться в течение нескольких часов или дней. У больных, получающих инъекции инсулина, причинами ДКА могут быть: - назначение неадекватных (слишком низких ) доз инсулина; - нарушение режима инсулинотерапии; - резкое возрастание потребности в инсулине: инфекционные заболевания(сепсис, особенно уросепсис, пневмония, другие инфекции дыхательных и мочевых путей, менингит, синусит, холецистит, панкреатит и д.р.), сопутствующие эндокринные нарушения(тиреотоксикоз, синдром Иценко-Кушинга, акромегалия, феохромоцитома), инфаркт миокарда, инсульт, травмы, хирургические вмешательства, медикаментозная терапия (глюкокортикоиды, эстрогены, в том числе пероральные контрацептивы), беременность, стрессы (во всех этих случаях увеличение потребности в инсулине обусловлено увеличением концентрации контринсулярных гормонов- адреналина, кортизола,глюкагона и СТГ, а также резистентностью тканей к инсулину). Кетоацидоз при голодании Другая, частая причина кетоацидоза- голодание. Со 2-3-го дня полного голодания в связи с дефицитом углеводов уменьшается продукция инсулина, увеличивается образование глюкагона и стимулируется мобилизация жира из депо, β- окисление жирных кислот и кетогенез. Уровень кетокислот в крови обычно не превышает 10 ммоль/л, то есть не достигает тех значений, которые имеют место при некомпенсированном сахарном диабете. Полное, или «влажное», голодание (без ограничения приема воды) наиболее широко используется в клинической практике. Разгрузочно-диетическую терапию (РДТ) применяют для лечения заболеваний внешнего дыхания (бронхиальная астма), алиментарных нарушений обмена веществ (ожирение), некоторых заболеваний нервной системы, аутоиммунных болезней и д.р. Разгрузочный период дозируется индивидуально, в зависимости от возраста, нозологической формы, состояния пациента, переносимости РДТ. Считается целесообразным достижение «кетоацидотического» криза, который у большинства пациентов при полном голодании наблюдается на 7-9 сутки. I стадия- пищевое возбуждение, продолжительность 2-3 дня. Характеризуется приступами голода, сопровождающимися слюноотделением, повышенной перистальтикой. Происходит интенсивная потеря массы тела (до 1-1,4 кг в сутки) в основном за счет жидкости и продуктов катаболизма. Объем потребляемой жидкости практически не изменяется, наблюдается незначительная тахикардия. II стадия- нарастающего кетоацидоза. Она продолжается до 7-9 суток разгрузочного периода. В этот период отмечается нарастающая кетонемия, кетонурия и метаболический кетоацидоз, повышение содержания непрямого билирубина. Концентрация кетоновых тел в крови возрастает в 20-30 раз (при нормальном пищевом режиме она составляет в среднем 0,1 нмоль/л). С началом активной мобилизации жировых депо организма (подкожно-жировой слой, сальник, брыжейка) наибольшая метаболическая нагрузка приходится на печень, в которой триглицериды расщепляются до свободных жирных кислот с последующим их окислением, а также синтез липопротеидов высокой и низкой плотности. С 5-7-х суток полного голодания отмечается умеренная холестеринемия (6,5-7,5 ммоль/л), которая является проходящей, так как холестерин активно используется для синтеза желчных кислот и кортикостероидных гормонов. В печени из жирных кислот синтезируются кетоновые тела (ацетон, ацетоуксусная и β- гидроксимасляная кислоты), играющие роль основного источника энергии (до 60-70%) для мозга, миокарда и скелетных мышц. С 3-4-х суток полного голодания организм начинает функционировать более экономично. Параллельно снижению уровня адреналина и норадреналина в крови возрастает концентрация кортикостероидных гормонов (кортизола, гидрокортизона, альдостерона). В это время чувство голода понижается, появляются запах ацетона изо рта и «металлический» привкус во рту, обложенность языка беловато-серым налетом. Иногда отмечаются умеренная брадикардия (ЧСС до 48-60 в мин.), снижение артериального давления, могут возникать ортостатические коллапсы. В крови –субкомпенсированный метаболический ацидоз, умеренная гипогликемия, снижаются уровни калия и мочевины. В моче увеличивается содержание кетоновых тел, которое достигает максимума на 7-9-е сутки, что соответствует периоду «кетоацидотического криза». После этого состояние больных значительно улучшается. III стадия (компенсированного кетоацидоза) начинается с 7-9-х суток и продолжается до конца разгрузочного периода (14-21-е сутки). В этой стадии в качестве энергетического субстрата активно используются кетоновые тела. Кетонемия уменьшается и метаболический ацидоз компенсируется, что проявляется улучшением самочувствия, уменьшением чувства голода, слабости, головных болей. В крови повышается содержание глюкозы (глюконеогенез из кетоновых тел и глюкогенных аминокислот), гипертриглицеридемия и холестеринемия уменьшаются. Возрастает в 1,5-2 раза активность ферментов преаминирования- АЛТ, АСТ. До 14-20-х суток полного голодания не происходит существенного использования белковых струкрур организма (плазменного и мышечного белка ). От 70 до 90% общего расхода энергии обеспечивается за счет окисления триглицеридов жировых депо и кетоновых тел. Суточная потеря массы тела устанавливается на минимальном уровне (100-200 г/сут.). В случае развития кетоацидоза при голодании, в том числе и лечебном, больным назначают энтерально щелочные растворы. Кетоацидоз при хроническом алкоголизме Алкогольный кетоацидоз развивается в результате прямого ингибирующего действия этанола на глюконеогенез и прямого стимулирующего влияния на липолиз, а также частичного голодания в связи с анорексией. Метаболический ацидоз при акогольной интоксикации развивается вследствие увеличенной продукции не только кетокислот, но и молочной кислоты. Это объясняется следующим: - часть этанола превращается в ацетоуксусную кислоту; - на фоне гиповолемии вследствие рвоты и дегидратации, характерной для этих пациентов, увеличивается образование молочной кислоты. При алкогольной интоксикации нарушение КОС часто имеют смешанный характер. |