Буферные системы (физиология, патология, патофизиология)
Введение в физиологию буферной системы
Нормальный физиологический рН человека составляет от 7,35 до 7,45. Снижение рН ниже этого диапазона является ацидозом, а увеличение выше этого диапазона-алкалозом. Метаболический алкалоз определяется как болезненное состояние, при котором рН организма повышается до более чем 7,45 вторично по отношению к какому-либо метаболическому процессу.
Физиология: Метаболический Алкалоз
Прежде чем вдаваться в подробности патологии и этого патологического процесса, важно получить некоторую справочную информацию о физиологическом процессе буферизации рН. Основной буферной системой рН в организме человека является система химического равновесия бикарбонат (HCO3)/углекислый газ (CO2). Где:
H + HCO3 <--> H2CO3 <--> CO2 + H2O
НСО3 действует как щелочной субстанции. CO2 действует как кислотное вещество. Таким образом, увеличение НСО3 или уменьшение в CO2 будет сделать кровь более щелочной. Обратное также верно, когда уменьшение содержания HCO3 или увеличение содержания CO2 делают кровь более кислой. Уровни CO2 физиологически регулируются легочной системой через дыхание, в то время как уровни HCO3 регулируются через почечную систему со скоростью реабсорбции. Поэтому метаболический алкалоз - это повышение содержания hco3 в сыворотке крови.
Тестирование и оценка буферной системы организма
Артериальный газ крови - это лабораторный тест, используемый для измерения артериального рН, артериального парциального давления кислорода (PaO2), артериального парциального давления углекислого газа (PaCO2), бикарбоната (HCO3), избытка оснований, общего насыщения CO2 и O2.
Газ венозной крови-это лабораторный тест, идентичный измерению газа артериальной крови, за исключением того, что кровь берется из венозного участка. Это приводит к несколько более кислому” нормальному " диапазону рН. Хлорид мочи-это прямое измерение содержания хлорида, выделяемого с мочой. Этот тест полезен для определения этиологии метаболического алкалоза.
Патофизиология метаболического алкалоза
Существует множество болезненных состояний, которые вызывают метаболический алкалоз. В общем случае причины могут быть сведены к внутриклеточному сдвигу ионов водорода, желудочно-кишечной (ЖКТ) потере ионов водорода, чрезмерной почечной потере ионов водорода, удержанию или добавлению ионов бикарбоната или сокращению объема вокруг постоянного количества внеклеточного бикарбоната, известного как сократительный алкалоз. Все это приводит к чистому результату повышения уровня бикарбоната в крови. Пока сохраняется функция почек, избыток бикарбоната выводится с мочой довольно быстро. В результате метаболический алкалоз будет сохраняться, если способность устранять бикарбонат нарушается из-за одной из следующих причин: гиповолемия, снижение эффективного объема артериальной крови, истощение хлоридов, гипокалиемия, снижение скорости клубочковой фильтрации и/или гиперальдостеронизм.
Внутриклеточный сдвиг водорода и развитие алкалоза
Всякий раз, когда ионы водорода смещаются внутриклеточно, этот дисбаланс в буферной системе приводит к относительному увеличению содержания бикарбоната. Процессы, которые управляют водородом внутриклеточно, включают гипокалиемию.
Желудочно-кишечная потеря водорода и алкалоз
Желудочные жидкости очень кислые при рН примерно от 1,5 до 3,5. Секреция водорода осуществляется через париетальные клетки слизистой оболочки желудка. Поэтому большая объемная потеря желудочного секрета будет коррелировать с потерей хлористого водорода, кислого вещества, приводящего к относительному увеличению бикарбоната в крови, что приводит к развитию алкалоза. Потери могут произойти патологически через рвоту или назогастральное отсасывание.
Почечная потеря водорода и развитие алкалоза
Водород используется в почках как антипортерный энергетический градиент для удержания множества других элементов. Интерес здесь представляет то, что натрий реабсорбируется через обмен на водород в почечных собирательных протоках под влиянием альдостерона. Поэтому патологии, повышающие уровень минералокортикоидов или усиливающие действие альдостерона, такие как синдром Конна, приводят к гипернатриемии, гипокалиемии и потере водорода в моче. В аналогичном ключе мыслятся петлевые и тиазидные диуретики, способные индуцировать вторичный гиперальдостеронизм путем увеличения натриевой и жидкостной нагрузки на дистальный нефрон, что стимулирует ренин-ангиотензин-альдостероновую систему. Генетические дефекты, приводящие к снижению экспрессии ионных транспортеров в петле Генле, возможны, но встречаются реже. Эти синдромы известны как болезнь Барттера и Гительмана. Чистый эффект этих генетических дефектов сродни действию петлевых диуретиков.
Задержка / добавление бикарбоната
Некоторые причины приводят к увеличению содержания бикарбоната в крови. Самый простой из них-это передозировка экзогенного бикарбоната натрия в медицинских условиях. Молочно-щелочной синдром - это патология, при которой больной потребляет чрезмерное количество пероральных кальциевых антацидов, что приводит к гиперкальциемии и различной степени почечной недостаточности. Кроме того, поскольку антациды являются нейтрализующими агентами, они добавляют в организм щелочные вещества, снижая уровень кислот и тем самым повышая рН. патология, которая соответствует нормальной физиологии, является естественным компенсаторным механизмом организма при гиперкарбии. Когда пациент гиповентилирует, задержка CO2 происходит в легких и впоследствии снижает pH. с течением времени почечная система компенсирует это, удерживая бикарбонат, чтобы сбалансировать pH.это более медленный процесс. Как только гиповентиляция будет исправлена, например, при дыхательной недостаточности с помощью ИВЛ, уровень CO2 у пациента быстро снизится, но уровень бикарбоната будет отставать в снижении. Это вызывает пост-гиперкапнический метаболический алкалоз, который является самокорректирующимся. Можно рассчитать ожидаемый pCO2 в условиях метаболического алкалоза, чтобы определить, является ли он компенсаторным увеличением бикарбоната, или же существует лежащая в основе патология, приводящая к алкалозу, используя следующее уравнение:
Ожидаемый pCO2 = 0,7 (HCO3) + 20 мм рт. ст. + / - 5 Если ожидаемый pCO2 не соответствует измеренному значению, то, скорее всего, имеет место лежащий в основе метаболический алкалоз.
Физиология алкалоза
Это явление возникает, когда из организма выводится большое количество богатой натрием, низкоуглеводной жидкости. Это происходит при применении мочегонных средств,муковисцидозе, врожденной хлоридной диарее и др. В результате этого чистая концентрация бикарбоната увеличивается. Эта патология легко компенсируется высвобождением водорода из внутриклеточного пространства, чтобы сбалансировать рН в большинстве случаев.
Точная этиология заболевания, если она неизвестна или неочевидна, может быть частично выяснена с помощью оценки содержания хлорида в моче. Метаболический алкалоз делится на 2 основные категории: Хлоридный реагент с хлоридом мочи менее 10 мэкв/л и хлоридный резистентный с хлоридом мочи более 20 мэкв/л. хлоридная этиология включает потерю водорода через желудочно-кишечный тракт, синдром врожденной хлоридной диареи, сократительный алкалоз, диуретическую терапию, синдром постгиперкапнии, муковисцидоз и использование экзогенных алкалотических агентов. Хлоридрезистентные этиологии включают задержку бикарбоната, сдвиг водорода во внутриклеточные пространства, гиперальдостеронизм, синдром Барттера и синдром Гительмана.
Клиническое значение оценки метаболического алкалоза
Метаболический алкалоз является относительно распространенным диагнозом в медицине. Биологические эффекты метаболического алкалоза напрямую связаны с сопутствующими проблемами, такими как гиповолемия и истощение калия и хлоридов. Эти изменения приводят к снижению сократительной способности миокарда, аритмиям, снижению мозгового кровотока, спутанности сознания, повышению нервно-мышечной возбудимости и нарушению периферической кислородной разгрузки, вторичной по отношению к сдвигу кривой диссоциации кислорода влево. Кроме того, происходит компенсаторное повышение артериального pCO за счет гиповентиляции. В целом наблюдается чистый эффект на организм, приводящий к гипоксии.
Клинически важно понять взаимосвязь между диоксидом углерода и бикарбонатом в буферной системе и понять, как эти компоненты взаимодействуют друг с другом. Кроме того, важно понять механизм, с помощью которого натрий, калий и водород функционируют для модуляции рН, когда эти ионные каналы изменяются с помощью лекарств. Поэтому лечение резистентного к хлориду метаболического алкалоза сосредоточено на лечении основного состояния, которое спровоцировало алкалотическое событие.
Поскольку многие из этих патологий являются следствием воздействия на ренин-ангиотензин-альдостероновую систему, лечение включает ингибирование влияния альдостерона на нефрон с помощью калийсберегающих диуретиков, таких как Амилорид и Триамтерен. Кроме того, следует рассмотреть возможность проведения исследования на наличие злокачественного источника, например при первичном гиперальдостеронизме и синдроме Конна. При хлоридно-чувствительном метаболическом алкалозе это включает в себя переизбыток электролитов, в частности хлорида и калия, а также восполнение жидкости. В таких случаях, как застойная сердечная недостаточность (ХСН) или отечные состояния, диурез необходим при использовании калийсберегающих диуретиков.
^Наверх