1 of 48

Порушення водно-електролітного обміну та кислотно- основного стану

Доцент Трофимова І.М.,

кафедра патофізіології

НМУ ім. О.О. Богомольця

2 of 48

ЦІЛІ:

  • Розглянути класифікацію порушень водно-електролітного балансу та КОС

  • З’ясувати основні патогенетичні механізми порушень гіпо- і гіпергідрії та КОС

  • Дослідити етіологію та патогенез порушень КОС та периферичних набряків.

3 of 48

Водний баланс

Різниця між надходженням (+утворенням) води та її виведенням (+втратою) з організму

Який в нормі водний баланс?..

4 of 48

  • Вся вода здорового організму розподілена у двох секторах: внутрішньоклітинний - у клітинах міститься ⅔ всієї води (40% маси тіла – вода); позаклітинний - поза клітинами – ⅓ всієї води (20% маси тіла – вода).
  • Між ними відбувається постійний обмін водою й розчиненими в ній речовинами через напівпроникні мембрани, являючи собою процеси осмосу й дифузії, які підкоряються двом законам: електронейтральності й ізоосмолярності.

5 of 48

  • Закон електронейтральності: якщо з одного сектора виводиться який-небудь іон, то на його місце обов'язково буде уведений інший іон з тим же знаком заряду.
  • Закон ізоосмолярності: розчинник (Н₂О) буде рухатися в такому напрямку, щоб вирівняти осмолярність (осмотичний тиск) у всіх секторах організму.
  • Осмос - спонтанний рух розчинника через напівпроникну мембрану з менш концентрованого розчину в більше концентрований.
  • Осмотичний тиск -це тиск, під яким розчинник проникає в розчин через напівпроникну мембрану.

6 of 48

Осмотичний тиск – рушійна сила обміну води між клітиною та позаклітинною рідиною

  • Визначається концентрацією осмотично активних речовин (електроліти (натрій!), глюкоза, сечовина)
  • У нормі:

290±10 мосмоль/л

7 of 48

Рідина

Na+, мекв/л

К+, мекв/л

Cl-, мекв/л

НСО3-,мекв/л

Внутрішньоклі-тинна

12-38

100-150

4-50

12

Плазма

142

4,5

104

24

Міжклітинна

140

4,4

117

27

Шлунковий сік

60

15

130

0

Вміст тонкої кишки

130

10

70

80

Вміст товстої кишки

30

80

20

25

Діарейна рідина

60

45

40

50

Піт

30

5

35

0

Середній склад основних іонів у біологічних рідинах людини:

8 of 48

Механізм Старлінга: рушійні сили обміну води між судинами та тканинною рідиною

9 of 48

Закон Старлінга:

  • у початковій частині капіляра сума гідродинамічного й гідростатичного тиску переважає над онкотичним і перевищує гідростатичний тиск у тканинах, тому рідина з початкового відділу капіляра переходить у тканини;
  • у середній частині капіляра тиск зрівнюється, і рух рідини припиняється;
  • у венозному кінці сума гідростатичного, гідродинамічного і онкотичного тиску плазми стає менше тієї ж суми в тканинах, і тому рідина переходить із міжклітинного простору в капіляр.

10 of 48

Механізми регуляції водно-електролітного балансу

  • Антидіуретичний гормон (вазопресин)
  • Альдостерон (як складова ренін-ангіотензин-альдостеронової системи)
  • Na-уретичний гормон передсердь
  • Поведінкові зміни (спрага)

11 of 48

Порушення ВЕО

У клітинному секторі

Гіпогідрія

Зморщення клітин

Гіпергідрія

Набухання клітин

У позаклітинному секторі

Гіпогідрія

-ізоосмолярна

-гіпоосмолярна

-гіперосмолярна

Гіпергідрія

-ізоосмолярна

-гіпоосмолярна

-гіперосмолярна

12 of 48

Етіологія позаклітинної гіпогідрії (дегідратації):

  • ІЗООСМОЛЯРНА: гостра крововтрата, опікова хвороба
  • ГІПЕРОСМОЛЯРНА: тривале блювання, пронос, гіперсалівація, профузне потовиділення, гіпервентиляція, поліурія при хронічній нирковій недостатності, цукровому та нецукровому діабеті
  • ГІПООСМОЛЯРНА: хвороба Аддісона (гіпоальдостеронізм), застосування сольових діуретиків, поліурія при гострій нирковій недостатності

13 of 48

Ознаки дегідратації

14 of 48

15 of 48

Етіологія позаклітинної гіпергідрії:

  • ІЗООСМОЛЯРНА: надлишкове введення ізотонічного розчину NaCl
  • ГІПЕРОСМОЛЯРНА: вторинний гіперальдостеронізм (серцева, печінкова недостатність, ниркова недостатність у стадії олігоанурії), надлишкове введення гіпертонічних розчинів електролітів
  • ГІПООСМОЛЯРНА (водне отруєння): синдром Пархона (надлишок вазопресину), надлишкове введення гіпотонічних розчинів електролітів та глюкози

16 of 48

  • Накопичення води в тканині (у міжклітинному просторі) – набряк (oedema)
  • Накопичення води в порожнинанах – водянка (hydrops): асцит, гідроперикард, гідроторакс тощо.
  • Набрякова рідина (окрім випадку запалення) – трансудат!

Ознаки гіпергідрії:

17 of 48

Набухання клітин:

  • Внутрішньоклі-тинна гіпергідрія
  • Причина: гіпоосмолярний стан позаклітинного середовища – ГІПОНАТРІЄМІЯ
  • Найнебезпечніше – набухання клітин мозку!

18 of 48

Зморщення клітин:

  • Внутрішньоклі-тинна гіпогідрія
  • Причина: гіперосмолярний стан позаклітинного середовища – ГІПЕРНАТРІЄМІЯ
  • Найнебезпечніше – зморщення клітин мозку!

19 of 48

Класифікація периферичних набряків

  • ЗА ЕТІОЛОГІЄЮ: серцеві, ниркові, печінкові, запальні, алергічні, токсичні, “голодні”.
  • ЗА ПАТОГЕНЕЗОМ: гідростатичні, онкотичні, лімфогенні, мембраногенні, мікседематозні
  • В ОСНОВІ – МЕХАНІЗМ СТАРЛІНГА!

20 of 48

Порушення електролітного обміну: Na,K, Ca²⁺, Mg²⁺, Cl⁻, HPO₄²⁻

Ізоіонія (здатність підтримувати постійність концентрації електролітів у позаклітинному секторі) є однією з найважливіших функцій організму.

Електроліти

  • приймають участь в процесах нервово- мязевої збудливості
  • впливають на скоротливість мязевих клітин
  • підтримують КОС організму
  • регулюють водний баланс

21 of 48

ВИСНОВКИ:

  • Вода – фізіологічний розчинник, складає 60% від маси тіла! Підтримання загального об’єму води та розчинених у ній речовин (що визначають осмотичний тиск!) є вкрай важливим показником гомеостазу!

  • Усі порушення ВЕО поділяются на внутрішньоклітинні та позаклітинні, серед яких у свою чергу виділяють ГІПЕРГІДРІЮ та ГІПОГІДРІЮ.

  • Виділяють 5 основних механізмів розвитку периферичних набряків: гідростатичний, онкотичний, лімфогенний, мембраногенний, мікседематозний.

22 of 48

Зв'язок між ВЕО та КОС

полягає у взаємодії законів електронейтральності та ізоосмолярності в середовищах, розділених напівпроникною мембраною, через яку вільно проникає Н₂О і якою затримуються деякі іони. При цьому осмолярність поза- і внутрішньоклітинного секторів лишається однаковою, але обумовлена вона різними іонами, і саме тому у клітині виникає негативний заряд.

23 of 48

КОС

  • Баланс між кислотами (донаторами протонів) та основами (акцепторами протонів)

24 of 48

Хімічні основи КОС

  • КОС є невід'ємною частиною ВЕО, тому що КОС – стан обміну єдиного електроліту (H+), що являє собою ядро атома Н, позбавлене свого електрона, тобто протон ( - це досить агресивна частка, бо прагне повернути собі електрон, віднявши його в інших атомів, тобто окислити їх). Тому, для організму дуже важлива незмінність концентрації протонів у водних секторах, тим більше, що кожні 3 сек. утворюється смертельна кількість протонів, які мають бути вчасно нейтралізовані.

25 of 48

  • Джерелом вільних протонів є речовини, здатні їх віддавати при дисоціації. Такі речовини називаються кислотами.
  • Кислотаце речовина, здатна звільняти іони водню (донатор протонів).
  • Основаце речовина, здатна зв'язувати іони водню (акцептор протонів).
  • Лугце речовина, здатна звільняти гідроксильні іони (донатор іонів OH).

26 of 48

  • Концентрацію протонів виражають показником pH ( від англ. Powerhydrogen сила водню) - від'ємний десятковий логарифм концентрації Н в розчині.
  • рН артеріальної крові 7,36 ‒ 7,44.

27 of 48

Механізми підтримання КОС:

1. Буферні системи (суміш слабкої кислоти або слабкої основи з їх солями):

  • Бікарбонатна – представлена НСО3/NaHCO3, що мають загальний іон НСО3, 1:20. Підтримує сталість рН в плазмі крові та міжклітинній рідині.
  • Механізм дії: ↑Н⁺(↓рН) - нейтралізується лужним компонентом буфера → ↑Н₂СО3 → СО збуджує дихальний центр → гіпервентиляція, і надлишок СО₂ видаляється з крові з повітрям, що видихається.

28 of 48

  • Фосфатна – представлена кислою (NaH₂PO4) та лужною (Na₂HPO4) натрієвими солями фосфорної к-ти у співвідношенні 1:4; підтримує КОС в нирках .
  • Білкова - представлена білками плазми, Hb і білками внутрішньоклітинної рідини; забезпечує підтримання сталості внутрішньоклітинного рН.

29 of 48

    • Гемоглобінова – представлена відновленим Hb і калієвою сіллю окисленого Hb.
    • Окиснена форма Hb є сильнішою кислотою, і вона надходження з еритроцитів до плазми іонів Н .
    • Відновлена форма Hb є більш слабкою кислотою, і вона має здатність зв'язувати велику кількість іонів Н ⁺.

30 of 48

У судинах мікроциркуляторного русла великого кола кровообігу окиснений Hb віддає O₂ до тканин, і в еритроцити надходить СО₂, який під впливом карбоангідрази взаємодіє з Н₂О Н₂СО3, яка дисоціює, а утворені іони Н⁺ з'єднуються з Hb.

31 of 48

У капілярах легень (мале коло), відбувається виділення СО₂ завдяки переходу Hb в оксигемоглобін, який, будучи сильнішою кислотою, витісняє СО₂ з бікарбонату натрію.

32 of 48

2. Система зовнішнього дихання забезпечує сталість рСО₂ арт. крові.

Надлишок Н (↓рН) → гіпервентиляція → ↓СО₂ → ↓ HCO3 → гіпокапнія.

Нестача Н⁺ (↑рН) → гіповентиляція → СО₂ → HCO3 → гіперкапнія.

33 of 48

3. Нирки:

  • Ацидогенез – утворення і секреція в просвіт канальців Н⁺.
  • Амоніогенез - процес утворення з глутаміну в нефроцитах аміаку, що секретується в сечу в обмін на Na ⁺, що реабсорбується.
  • Реабсорбція бікарбонату (↑лужний резерв плазми) - здійснюється в проксимальних канальцях нефронів.

34 of 48

Реабсорбція гідрокарбонату в нирках

35 of 48

  • 4. Печінка і ШКТ
  • При надлишку кислот у печінці відбувається їх нейтралізація шляхом дезамінування та гальмується синтез сечовини → аміак нейтралізує кислоти і ↑ виведення ам. солей з сечею.

При залуженні – сечоутворення ↑, амоніогенез слабшає, як прояв механізмів ниркової компенсації.

  • Pancreas секретує іони НСО3. Надлишок кислот в міжклітинній рідині - гальмує секрецію; нестача кислот→ посилення утворення іонів гідрокарбонату.
  • Шлунок гальмує секрецію НCl при залуженні, та посилює при закисленні.

36 of 48

Показники КОС

  • рН арт. крові 7,36 - 7,42
  • pCO арт. крові 36 -44 мм рт.ст
  • SB стандартний бікарбонат 20 -26 ммоль/л
  • ВВ буферні основи 42-52 ммоль/л
  • BE (base excess) – зсув буферних основ ±2 ммоль/л

37 of 48

Форми порушень КОС

АЦИДОЗ

  • патологічний стан, що характеризується зсувом pH в кислий бік (7,35).

АЛКАЛОЗ

  • патологічний стан із зсувом КОС в лужний бік (↑7,44).

Ацидози і алкалози бувають компенсовані і декомпенсовані. В залежності від механізмів розвитку – газові та негазові.

38 of 48

Гіповентиляція рCO2 40 мм рт. ст. газовий ацидоз.

Гіпервентиляція - рCO2 газовий алкалоз.

Відповідно : концентрації бікарбонату в плазмі крові 24 мекв/л негазовий ацидоз,

а в разі первинного вмісту бікарбонату — негазовий алкалоз.

39 of 48

ВСІ КАТІОНИ І АНІОНИ ПОДІЛЯЮТЬСЯ НА:

  •  фіксовані (їх вміст змінюється тільки у разі введення або виведення з організму: Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, HPO42- тощо);
  •  напівфіксовані (утворюються і метаболізуються в процесі обміну вуглеводів, жирів і білків з невисокою швидкістю — NH4+, лактат, піруват, кетонові тіла, білки);
  • нефіксовані (утворюються і зникають у процесі метаболізму майже миттєво — бікарбонат та Н⁺).

40 of 48

Якщо вміст у біологічних рідинах Н⁺ визначається станом буферних систем, зокрема, гідрокарбонатного, то концентрація НСО3⁻визначається співвідношенням фіксованих і напівфіксованих катіонів та аніонів.

41 of 48

Надлишок катіонів - зокрема, Na⁺, - ↑ вміст гідрокарбонату, а нестача катіонів - .

Висновок:

негазовий ацидоз виникає внаслідок вмісту гідрокарбонату, спричиненого співвідношення між фіксованими катіонами та аніонами, а негазовий алкалоз — через гідрокарбонату, спричиненого співвідношення між фіксованими катіонами й аніонами.

42 of 48

Газовий ацидоз

  • Недостатність зовнішнього дихання (гіповентиляція)
  • Вдихання суміші з високим вмістом СО

СО₂ в крові.

Компенсаторні реакції спрямовані на ↑концентрації бікарбонату в плазмі, і забезпечуються нирками. Посилюється ацидогенез.

43 of 48

Негазовий ацидоз (↓бікарбонату в плазмі крові)

  • Метаболічний (ЦД 1го типу, гіпоксія, опікова хвороба, голодування, подагра, ниркова недостатність, отруєння СО)
  • Екзогенний ( тривале вживання кислих продуктів, отруєння опіатами/барбітуратами, міастенія, пневмонія, набряк легенів )
  • Видільний (порушення функції нирок і травної системи).

44 of 48

Компенсаторні реакції при негазовому ацидозі

  • Система зовнішнього дихання: ↑ конц. Н→ збудження дих. центру → гіпервентиляція → ↑ виведення СО₂ з організму.
  • Ниркові механізми: ↓рН → активація ацидогенезу в дистальних канальцях → бікарбонат сечі зберігається в організмі, а рН сечі ↓, тобто відбувається ацидифікація сечі.

45 of 48

Газовий алкалоз

  • Гіпервентиляція легень (пухлини головного мозку,енцефаліти, гарячка, гірська хвороба, неадекватне виконання штучного дихання).
  • Компенсаторні реакції спрямовані на ↓конц. бікарбонату в плазмі і забезпечуються нирками.

При ↓рСО₂ крові ↓ацидогенез → ↑рН сечі і ↓бікарбонату в плазмі.

46 of 48

Негазовий алкалоз (бікарбонату в крові)

  • Видільний: гіпохлоремічний (нестримне блювання); гіпокаліємічний (гіперальдостеронізм).
  • Екзогенний (гіпернатріемічний) - надлишкове введення солей.

Компенсаторні реакції спрямовані на ↑ рСО₂ в крові та забезпечуються системою зовнішнього дихання.

47 of 48

Висновки:

  • Механізми захисту організму від змін pH складаються з хімічних буферів, а також дихальних, ниркових та інших механізмів. Вони функціонують одночасно для підтримки pH у нормальних межах і залежать один від одного.
  • Бікарбонат плазми регулюється переважно нирками, тоді як парціальна напруга рСО2 артеріальної крові ‒ легенями.

48 of 48

Використана література:

  • Патофізіологія: підручник за ред. М.Н. Зайка, Ю.В. Биця, М.В. Кришталя – 4 видання, 2014 р.
  • Патофізіологія: 1 том – підручник за ред. О.В. Атамана, 2012 р.
  • Robbins Basic Pathology – 10 Ed., 2017.
  • Sue E. Huether, Kathryn L. McCance: Understanding Pathophysiology - 6 Ed., 2017.
  • Kamel S. Kamel, Mitchell L. Halperin – Fluid, Electrolyte and Acid-Base Physiology, 2017.
  • Silbernagl S., Lang F. – Color Atlas of Pathophysiology, 2000.