ПАТОФІЗІОЛОГІЯ КИСЛОТНО-ОСНОВНОГО СТАНУ

За мотивами лекції проф. Кришталя М.В.

Кислотно-основний (кислотно-лужний) стан:

- здатність організму підтримувати концентрацію іонів водню

(протонів, Н⁺)

в біологічних рідинах на дуже низькому рівні та в дуже вузьких межах коливань.

Концентрація іонів водню (Н⁺) у позаклітинній рідині становить

40 некв/л, що відповідає рН—7,4.

Така концентрація Н⁺ у 100 тис. разів менша, ніж концентрація К⁺, і в 1 млн. — ніж концентрація Na⁺.

Нормальні коливання водневого показника (рН) від 7,35 до 7,45 відповідають змінам концентрації Н⁺ тільки на 10 некв/л.

Зсув КОС в кислу сторону призводить до:

• зменшення активності ферментів,
• збільшення проникності мембран,
• збільшення чутливості рецепторів

(Н⁺ - медіатор болю),

• збільшення активності БАР, секреції гормонів, погіршення стану колоїдів, нервово-м’язової збудливості, синтезу АТФ тощо.

​

​

Механізми підтримання сталості КОС:

​

• фізико-хімічні (буфери та іонообмін)
• фізіологічні (робота легень та нирок)

Якщо прийняти всю буферну ємність крові за 100 %, то

1. 53% становить гідрокарбонатно-бікарбонатний буфер з яких гідрокарбонат плазми — 35 %, а еритроцитів — 18 %;

2. 35% — гемоглобіновий буфер,

3. 7% — білковий буфер плазми,

4. 3% — буфер органічних фосфатів в

еритроцитах,

5. 2 % — буфер неорганічних фосфатів

плазми й еритроцитів.

Ефективність роботи гідрокарбонатного буфера щодо підтримання рН на нормальному рівні залежить від збереження співвідношення

[гідрокарбонат]/[CO_2розч.] у межах, близьких до 20.

Резервні можливості цього буфера за нормального рCO₂ будуть найбільшими при концентрації гідрокарбонату в плазмі близько 24 мекв/л.

Сталість респіраторного компонента цього буфера залежить від роботи легень і дихального центру, метаболічного — визначається діяльністю нирок.

Ацидоз — патологічний стан, для якого є характерним зниження рН або тенденція до зниження рН унаслідок зменшення співвідношення між метаболічним і респіраторним компонентами гідрокарбонатного буфера.

Алкалоз — патологічний стан, для якого є характерним підвищення рН або тенденція до підвищення рН внаслідок збільшення співвідношення між метаболічним і респіраторним компонентами гідрокарбонатного буфера.

Якщо внаслідок порушення виведення легенями CO₂ збільшиться рCO₂ крові понад 40 мм рт. ст., це призведе до розвитку газового ацидозу.

​

Якщо ж унаслідок гіпервентиляції, рCO₂ зменшиться, виникне

газовий алкалоз.

В разі первинного зменшення концентрації гідрокарбонату в плазмі крові нижче від 24 мекв/л виникне

негазовий ацидоз.

​

В разі первинного збільшення вмісту гідрокарбонату — негазовий алкалоз.

Якщо при цьому рН завдяки роботі механізмів компенсації буде лишатися в межах норми, ацидоз і алкалоз дістануть назву компенсованих.

Якщо внаслідок недостатності механізмів компенсації рН вийде за межі норми, ацидоз і алкалоз будуть називатися

декомпенсованими.

Всі катіони й аніони поділяються на:

1) фіксовані – вміст їх в позаклітинній рідині організму відповідає їх концентрації у водах первісного океану і може змінюватися тільки внаслідок їх введення в організм або виведення;

до них належать Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Cl^-, HPO₄^2-;

2) напівфіксовані – утворюються і метаболізуються в процесі обміну вуглеводів, жирів і білків з невисокою швидкістю — NH₄⁺, лактат, піруват, кетонові тіла, білки;

3) нефіксовані – утворюються

і зникають у процесі

метаболізму практично

миттєво —

гідрокарбонат та Н⁺.

Вміст у біологічних рідинах Н⁺ цілком визначається станом буферних систем,

​

головним чином гідрокарбонатного буфера.

Вміст гідрокарбонату визначається співвідношенням

​

фіксованих і напівфіксованих катіонів та аніонів.

​

Надлишок катіонів, насамперед натрію, збільшує вміст нефіксованого аніона —

​

гідрокарбонату,

а їхня нестача зменшує його концентрацію.

Висновки:

негазовий ацидоз виникає внаслідок зменшення гідрокарбонату, спричиненого зменшенням співвідношення між фіксованими катіонами та аніонами;

​

негазовий алкалоз — через збільшення гідрокарбонату, спричиненого збільшенням співвідношення між фіксованими катіонами й аніонами. 

Залежність вмісту НСО₃^- від співвідношення концентрацій інших іонів і катіонів у біологічних рідинах

(іонограма Гембла) :

А – норма;

Б – гіпонатріємічний ацидоз

(видільний);

В – лактат- або кетоацидотичний

(метаболічний) ацидоз;

Г – гіперхлоремічний ацидоз

(екзогенний);

Д – гіпохлоремічний алкалоз

(видільний);

Е – гіпохлоремічний алкалоз

(екзогенний).

А

Б

В

Г

Д

Е

Етіологія і класифікація

негазових зрушень КОС.

​

Залежно від причини, що зумовлює порушення співвідношення між катіонами та аніонами позаклітинної рідини,

​

негазовий ацидоз поділяють на:

​

1) метаболічний,

2) видільний,

3) екзогенний.

Метаболічний негазовий ацидоз

виникає при надмірному утворенні або порушенні метаболізму органічних кислот,

наприклад, лактату під час гіпоксії та при цукровому діабеті,

кетонових тіл в перебігу голодування та діабету, піровіноградної та α-кетоглутарової кислот при нестачі вітаміну В₁ тощо.

Видільний негазовий ацидоз

може бути нирковим і виникає або через порушення виведення аніонів нелетких кислот у разі значного зменшення клубочкової фільтрації

або порушення функцій ниркових канальців (канальцевий).

Канальцевий:

І — гіпокаліемічний дистальний канальцевий ацидоз

виникає в разі порушення реабсорбції K⁺ в обмін на Н⁺, що секретуються вставними клітинами А-типу збірних ниркових трубочок;

виявляється неспроможністю знижувати рН сечі менше 5,3

(в нормі – до 4,5);

ІІ — проксимальний канальцевий ацидоз

спостерігається в разі порушення реабсорбції профільтрованого натрію гідрокарбонату (рН сечі менше 5,5);

ІІІ — ацидоз І типу у дітей (с-м Баттлера-Олбрайта);

ІV — гіперкаліемічний дистальний канальцевий ацидоз

зумовлений порушенням секреції K⁺ і Н⁺ в обмін на Na⁺ в головних клітинах збірних ниркових трубочок при гіпоальдостеронізмі або резистентності до мінералокортикоїдів.

​

​

N.B.

Канальцевий ацидоз також виникає

при порушенні синтезу і секреції

іонів амонію в проксимальних канальцях

(амоніогенез), що характерно для

хронічної ниркової недостатності.

Крім ниркового, до видільного належить також ацидоз, який виникає в разі підвищеного виведення з кишок гідрокарбонату внаслідок діареї.

Це спричинено тим, що великі кількості NaHCO₃ та KHCO₃ утворюються в кишечнику при метаболізмі натрієвих і калієвих солей органічних кислот.

Негазовий екзогенний ацидоз

виникає після введення в організм кислот (наприклад, хлоридної або оцтової) або солей сильних кислот з катіонами, що метаболізуються

(наприклад, NH₄Cl, який після проходження крізь печінку втрачає іон амонію під час біосинтезу сечовини, внаслідок чого в кров потрапляє іон хлору і утворюється HCl).

Надходження в організм етиленгліколю призводить до утворення щавлевої кислоти,

метанолу – мурашиної кислоти,

етанолу — оцтової кислоти.

Негазовий алкалоз:

1) видільний

• виникає внаслідок підвищення в нирках реабсорбції � іонів натрію без супутніх іонів хлору при � гіперальдостеронізмі,
• в разі тривалого введення мінерало- або � глюкокортикоїдів,
• в разі порушення реабсорбції іонів хлору після введення � хлорних діуретиків,
• під час блювання, коли організм втрачає Cl^-;

​

2) екзогенний

• виникає після введення в організм лугів або солей з органічними аніонами, що метаболізуються,
• наприклад натрію сукцинату або натрію лактату – при їх метаболізмі на кінцевому етапі утворюється NaHCO₃.

Негазові ацидоз і алкалоз можуть тимчасово компенсуватися за рахунок зміни роботи легень

�Основні параметри КОС у разі його порушення,�при компенсаторних реакціях і відновленні�

Швидке часткове зменшення порушення нормального співвідношення фіксованих катіонів і аніонів, а отже, і концентрації гідрокарбонатів крові, досягається за рахунок ще одного фізико-хімічного механізму компенсації — іонообміну.

В разі позаклітинного ацидозу з клітин виходять іони калію, а з кісток — іони кальцію, магнію та натрію. При цьому в клітини входять іони хлору.

Кожна зміна рН на 0,1 супроводжується протилежною зміною концентрації калію в плазмі приблизно на 0,6 мекв/л.

Значення нирок в остаточній корекції негазових порушень КОС

​

визначається тим, що вони:

1. забезпечують виведення нелетких кислот,
2. регенерують метаболічний компонент гідрокарбонатного буфера, який був витрачений на нейтралізацію сильних нелетких кислот,
3. реабсорбують увесь гідрокарбонат, який профільтрувався у первинну сечу.

N.B!

Часто під виведенням кислот помилково розуміють екскрецію іонів водню.

Однак кислоти, які вводяться в організм або утворюються в процесі метаболізму, потрапляють в нирки вже в забуференому стані у вигляді натрієвих солей, які не можна виводити з організму, оскільки це призвело б до втрати води з розвитком гіповолемії.

роль нирок у компенсаторних реакціях організму при негазових ацидозі та алкалозі

​

відновлення нормального співвідношення між фіксованими катіонами й аніонами �(на що здатні тільки нирки!)

У випадку ацидозу завдання нирок полягає у поверненні в кров дещо більшої кількості натрію, ніж аніонів нелетких кислот,

при алкалозі нирки виконують протилежну дію.

Відновлення, завдяки роботі нирок ,нормального співвідношення фіксованих катіонів і аніонів плазми крові

автоматично відновлює нормальну концентрацію гідрокарбонату, а отже, і нормалізує КОС організму

Виведення надлишку аніонів нелетких кислот

без втрати іонів натрію можливо завдяки

нирковому амоніогенезу,

(виведення аніонів кислот у вигляді амонійних солей)

​

Крім того, амоніогенез і карбоангідразна реакція забезпечують повернення в кров

натрію гідрокарбонату

(регенерація гідрокарбонатного буфера)