Патофизиология нарушений КОС

1.

9
АЦИДОЗ
АЛКАЛОЗ
1

2.

* Введение
Как известно, рН (power Hydrogen – «сила водорода») представляет собой отрицательный десятичный логарифм от концентрации
водородных ионов в растворе. Так, например, если рН = 7.0, то это
означает, что концентрация водородных ионов равна 1/10000000
(10-7) эквивалента в литре. В случае водорода 1 грамм равен одному
эквиваленту и, таким образом, при рН = 7.0 в литре раствора
содержится 0.00000001 г водорода и т.д.
рН крови – одна из самых жёстких физиологических констант. В
норме этот показатель может меняться в пределах от 7.36 до 7.42.
Сдвиг рН на 0.1 по сравнению с физиологической нормой уже
способен привести к тяжёлой патологии. При сдвиге рН крови на 0.2
развивается коматозное состояние, на 0.3 – организм гибнет.
2

3.

* Основные показатели КОС
1. Актуальный (истинный) рН – это значение рН артериальной крови,
о
определённое без доступа воздуха при 38 С.
2. Актуальное (истинное) парциальное напряжение углекислого газа
(рСО2) – это значение рСО2 артериальной крови, определённое без
о
доступа воздуха при 38 С.
3. Стандартный бикарбонат (SB - «Standard Bicarbonate») – это содержание бикарбонатов в плазме крови (ммоль/л) при полном насыщении
её кислородом и при рСО2 , равном 40 мм ртутного столба, определяемое
о
при 38 С.
4. Актуальный (истинный) бикарбонат (АВ – «Actual Bicarbonate») –
концентрация бикарбоната в плазме крови при истинном рСО2, опредео
ляемая при 38 С.
5. Избыток (недостаток) буферных оснований (BE – «Base Excess») –
это разность между средним нормальным содержанием буферных оснований (в цельной крови при рН = 7.38 и рСО2, равном 40 мм ртутного
столба) и найденным значением концентрации буферных оснований.
3

4.

Нормальные значения основных
показателей КОС артериальной крови
показатели
значения
мужчины
женщины
рН
7.36 – 7.42
7.37 – 7.42
рСО2 (мм.рт.ст.)
35.8 – 46.6
32.5 – 43.7
SB (ммоль/л)
21.3 – 24.8
АВ (ммоль/л)
18.8 – 24.0
ВЕ (ммоль/л)
- 2.4 – +2.3 - 3.3 – +1.2
4

5.

Нормальные значения некоторых
дополнительных показателей крови и
мочи, отражающих КОС
показатели
Молочная кислота крови
Кетоновые тела крови
ТК (титрационная кислотность суточной мочи)
Аммиак мочи (NH4+)
значения
6 – 16 мг%
0.5 – 2.5 мг%
10 – 30 мл щёлочи
20 – 50 ммоль/л
5

6.

* Буферные системы организма (1)
(карбонатная буферная система)
Карбонатная буферная система. Она определяется постоянством соотношения
угольной кислоты и её кислой соли, например: Н2СО3 / Na НСО3. Данное соотношение
постоянно поддерживается в пропорции 1/20. В том случае, если в организме образуется
(или в него поступает) сильная кислота (рассмотрим такую ситуацию с участием HCl),
происходит следующая реакция:
Na HCO3 + HCl
NaCl + H2CO3
При этом избыток хлористого натрия легко выделяется почками, а угольная кислота
под влиянием фермента карбоангидразы распадается на воду и углекислый газ, избыток
которого быстро выводится лёгкими.
При поступлении во внутреннюю среду организма избытка щелочных продуктов
(рассмотрим на примере с NaOH) реакция идёт по-другому:
H2CO3 + NaOH
Na HCO3 + H2O
Уменьшение концентрации угольной кислоты компенсируется снижением выведения
углекислого газа лёгкими.
6

7.

* Буферные системы организма (2)
(фосфатная буферная система)
Фосфатная буферная система действует за счёт поддержания постоянства
соотношения одно- и двуметаллической соли фосфорной кислоты. В случае натриевых
солей (дигидрофосфата и гидрофосфата натрия) это соотношение выглядит следующим
образом:
Na H2PO4 /Na2HPO4
При взаимодействии этой системы с кислыми продуктами образуется дигидрофосфат
натрия и хлористый натрий:
Na H2PO4 + HCl
Na H2PO4 + NaCl,
а при реакции со щелочными продуктами образуется однозамещённый гидрофосфат
натрия и вода:
Na H2PO4 + NaOH
Na2 HPO4 + H2O
Избытки продуктов обеих реакций удаляются почками.
7

8.

* Буферные системы организма (3)
(белковая буферная система)
Белковая буферная система способна проявлять свои свойства за счёт амфотерности
белков, которые в одном случае реагируют со щелочами как кислоты (в результате
реакции образуются щелочные альбуминаты), а в другом – с кислотами как щёлочи (с
образованием кислых альбуминатов). В целом, во весьма схематичном виде можно эту
закономерность проиллюстрировать следующим образом:
COOH + NaOH
COONa + H2O
NH2 + HCl
NH4Cl
БЕЛОК
8

9.

Буферные системы организма (4)
(гемоглобиновая буферная система)
Гемоглобиновая буферная система в значительной степени обеспечивает буферную ёмкость крови. Это связано с тем, что оксигемоглобин (HbO2) является гораздо более сильной кислотой, чем восстановленный гемоглобин (Hb). В венозных капиллярах в кровь поступает большое количество кислых продуктов распада, она обогащается углекислым газом, что сдвигает её реакцию в кислую сторону.
Но одновременно в этих же участках микроциркуляторного русла
происходит восстановление гемоглобина, который, становясь при
этом более слабой кислотой, отдаёт значительную часть связанных с
ним щелочных продуктов. Последние, реагируя с угольной кислотой,
образуют бикарбонаты.
9

10.

Транспорт углекислого газа, образование
бикарбонатов, связывание ионов водорода
В артериальной крови основное количество двуокиси углерода
(90%) содержится в форме бикарбоната, который образуется за счёт
реакции углекислого газа с водой (образование Н2СО3) и последующей диссоциацией на катион водорода и анион НСО3 .
Анион НСО3 свободно проходит через клеточную мембрану и накапливается в плазме крови, образуя бикарбонат натрия.
Катионы водорода, как и любые другие катионы, плохо проходят
через мембрану эритроцита и накапливаются в клетке. Их избыток
ликвидируется за счёт соединения с восстановленным гемоглобином.
Последний образуется в тканевых капиллярах после отсоединения
кислорода и диффузии его в ткани.
С другой стороны, электрическая нейтральность клетки обеспечивается диффузией в эритроцит анионов хлора (так называемый хлоридный сдвиг).
Незначительная часть двуокиси углерода транспортируется из тканевых в лёгочные капилляры за счёт соединения с гемоглобином ( в
форме карбгемоглобина).
10

11.

* Связь механизмов поддержания КОС ( по М.А.Гриппи)
Схема иллюстрирует транспорт углекислого газа, образование бикарбонатов, хлорный сдвиг
и связывание ионов водорода в эритроците (в лёгочных капиллярах при поглощении
кислорода и выделении углекислого газа данная реакция протекает в обратном порядке).
Н2О
СО2
СО2
Н2О
ткани
Н2О
СО2
карбоангидраза
эритроцит
СО2
Н2О
Н2О + СО2
карбгемоглобин
Cl-
Н2СО3
Н+ +НСО3-
Hb
+
Н+
Clоксигемоглобин
К+
НСО3-
восстановленный
гемоглобин
Na+
О
2
О
2
NaHCO3
О
2
ткани
О
2
11

12.

* Регуляция КОС почками (1)
Реабсорбция бикарбонатов
просвет канальца
кровеносный
сосуд
эпителий
канальца
клубочек
NaHCO3
H2O + CO2
NaHCO3
карбоангидраза
H2CO
3
Н+
HCO3
-
HCO3
}
-
Na+
H2CO3
H2O
CO2
12

13.

* Регуляция КОС почками (2)
Превращение менее кислых соединений в более
кислые и их выведение
просвет канальца
кровеносный
сосуд
эпителий
канальца
клубочек
Na2HPO
4
H2O + CO2
NaHCO3
карбоангидраза
H2CO
3
Н+
HCO3
-
HCO3
}
-
Na+
NaH2PO
4
13

14.

* Регуляция КОС почками (3)
Образование свободных слабых органических кислот
просвет канальца
кровеносный
сосуд
эпителий
канальца
клубочек
CH3COONa
H2O + CO2
NaHCO3
карбоангидраза
H2CO
3
Н+
HCO3
-
HCO3
}
-
Na+
CH3COOH
14

15.

* Регуляция КОС почками (4)
Аммониогенез
просвет канальца
кровеносный
сосуд
эпителий
канальца
клубочек
NaCl
H2O + CO2
NaHCO3
карбоангидраза
H2CO
3
Н+
HCO3
-
HCO3
глютамин
глютаминаза
NH4+
NH
3
+
Na
}
-
NH4Cl
15

16.

* Классификация нарушений КОС
НАРУШЕНИЯ КОС
АЦИДОЗЫ
газовый
(дыхательный)
негазовые
АЛКАЛОЗЫ
газовый
(дыхательный)
экзогенный
экзогенный
выделительный
выделительный
метаболический
метаболический
негазовые
16

17.

Примеры задач на нарушение
кислотно- основного состояния
организма
17

18. * Общие принципы решения задач на нарушение кислотно-основного состояния (1)

1. Определить в какой степени данное в задаче значение рН
отличается от нормы. Диапазон нормального рН (в среднем, для
мужчин и женщин колеблется от 7,36 до 7,42). Выход за эти
значения означает наличие некомпенсированного ацидоза или
алкалоза. Крайние значения нормы (7,36; 7,35 или 7,42; 7,41) могут
указывать на наличие компенсированного ацидоза или алкалоза.
2. Определить в какой степени парциальное напряжение СО2
крови соответствует норме. Диапазон рСО2 (в среднем, для мужчин
и женщин колеблется от 32,5 до 46,6 мм рт. ст.). Значения рСО2
ниже 32,5 или выше 46,6 мм рт. ст. означают или «вымывание» СО2
из организма, или, наоборот, его накопление в организме. И в том, и
в другом случае это будет свидетельствовать об определенных
нарушениях внешнего дыхания (гипервентиляция или гиповентиляция). Эти нарушения могут быть связаны с какими либо заболеваниями легких, изменением концентрации кислорода и углекислого газа в окружающей среде, погрешностями в работе приборов принудительной вентиляцией легких или другими причинами.
Важно, что уменьшение рСО2 в крови, как правило, ведет к
развитию газового алкалоза, а увеличение рСО2 к развитию газового ацидоза.
18

19. * Общие принципы решения задач на нарушение кислотно-основного состояния (2)

3. Определить значения SB и АВ, имея в виду, что превышение АВ
над SB характерно для газового ацидоза, а превышение SB над АВ –
для газового алкалоза.
4. Определить значение ВЕ (нормальные значения в среднем для
мужчин и женщин колеблются от –3,3 до + 2,3). Выход значений этого
показателя за нижнюю (минусовую) границу нормы означает, что
организм в попытках компенсировать ацидоз исчерпал свои
щелочные резервы, а выход за верхнюю (плюсовую) границу нормы
означает, что в организме идет ненормально повышенное накопление
буферных оснований (щелочных резервов), что характерно для
развивающегося алкалоза.
5. Если в задаче приводятся данные о концентрации молочной
кислоты крови (норма 6 – 16 мг%), и если этот показатель выше
нормы, то следует предполагать интенсификацию процесса гликолиза, что характерно для развития гипоксии и метаболического ацидоза.
6. Появление в условиях задачи показателя, превышающего
нормальное значение концентрации кетоновых тел в крови (норма
0,5 – 2,5 мг%), говорит о развитии метаболического ацидоза, скорее
всего диабетического происхождения.
19

20. * Общие принципы решения задач на нарушение кислотно-основного состояния (3)

7. Титрационная кислотность суточной мочи (ТК) и
аммиак мочи – это два показателя, которые так же могут
быть приведены в условиях задачи. Норма ТК суточной мочи
– 10 – 30 мл щелочи, норма аммиака мочи – 20 – 50 ммоль/л.
Как правило, превышение этих показателей говорит о том,
что организм усиленно выводит кислые продукты, то есть
пытается таким способом компенсировать ацидоз (чаще всего – метаболический). Однако, снижение этих показателей
(по сравнению с нормой) при том условии, что рН крови
смещен в кислую сторону и имеются другие признаки компенсированного или некомпенсированного ацидоза, говорит
о нарушении выделительной функции почек и о развитии
выделительного ацидоза.
8. Очень важно иметь в виду, что многие задачи имеют
соответствующие примечания, которые хотя бы кратко описывают ситуацию, вызвавшую нарушение кислотно-основного состояния организма. Следует самым внимательным
образом знакомиться с этими примечаниями, так как «ключ»
к решению задачи зачастую содержится именно в них.
20

21. * Задача №1

рН
рСО2
SB
AB
ВЕ
7,36
52 мм рт. ст.
27,5 ммоль/л
45,0 ммоль/л
+4.0 ммоль/л
1. рН в норме колеблется между значениями 7,36 - 7,42. Значение 7,36 - это
крайняя граница нормы. Следовательно, мы
вправе предположить склонность к ацидозу (компенсированный ацидоз).
2. Норма рСО2 - 32,5 - 46,6 мм рт. ст. В
нашем случае рСО2 - 52 мм рт. ст. Этот
показатель значительно превышает норму.
Следовательно, мы можем предположить
повышенное накопление углекислого газа в
крови. Косвенно это должно привести к
увеличению АВ.
3. Показатель АВ значительно превышает
норму, и, что весьма важно, превышает
показатель SB. Вспомним, что такая ситуация характерна для газового ацидоза.
4. Показатель ВЕ превышает крайнее
значение нормы (+2,3), что свидетельствует о значительном накоплении буферных
оснований в крови, которые образуются за
счет диссоциации угольной кислоты и массивного образования бикарбонатов.
5. Все рассуждения приводят нас к выводу о том, что в результате нарушения дыхания в организме возник компенсированный
газовый ацидоз.
21

22. * Задача №2

рН
7,24
рСО2 69 мм рт. ст.
SB
18,5 ммоль/л
АВ
28,0 ммоль/л
ВЕ
-8,0 ммоль/л
Примечание: производится
операция с применением искусственной вентиляции лёгких.
1. Показатель рН - 7,24 - резко смещен в
кислую сторону по сравнению с нормой
(7,36 - 7,42). Следовательно, мы вправе
предполагать наличие в данном случае некомпенсированного ацидоза.
2. Показатель рСО2 (69 мм рт. ст.) также
значительно больше нормы (32,5 - 46,6 мм
рт. ст.), что означает высокую концентрацию углекислого газа в крови пациента.
3. Показатель SB ниже нормы (21,3 24,8), а показатель АВ выше нормы (18.8 24.0), и, что очень важно, значительно больше SB. Следовательно, мы можем предполагать наличие в данном случае газового ацидоза.
4. Показатель ВЕ (-8,0) значительно ниже
нормы и свидетельствует о полном использовании буферных оснований, то есть - об
исчерпании щелочных резервов крови.
5. Судя по примечанию, критическая ситуация возникла из-за недостаточной лёгочной вентиляции во время операции. Это
привело к накоплению СО2 в организме,
усилению гликолиза и накоплению в крови
кислых продуктов метаболизма.
6. Диагноз: некомпенсированный, сме-
шанный (газовый и метаболический) ацидоз.
22

23. * Задача №3

рН
рСО2
SB
АВ
ВЕ
7,42
30 мм рт. ст.
20,5 ммоль/л
18,0 ммоль/л
-4,0 ммоль/л
1. Показатель рН (7,42) является
верхней границей нормы. Следовательно,
можно предполагать наличие компенсированного алкалоза.
2. Показатель рСО2 ниже нормы (32,5 46,6). Очевидно, в результате гипервентиляции из легких вымывается углекислый газ, что, в конечном итоге, уменьшает образование угольной кислоты в
крови. Однако, это же обстоятельство и
будет уменьшать возможность образования бикарбонатов крови. Это подтверждается:
- снижением показателя АВ (норма: 18,8
- 24,0);
- определенным исчерпанием щелочных резервов организма (ВЕ -4,0 при
норме -3,3 +2,3).
3. Обратите внимание: АВ меньше SB, а
ведь это тоже показатель газового алкалоза.
4. Итак, диагноз: компенсированный
газовый алкалоз.
23

24. * Задача №4

рН
7,17
рСО2 50 мм рт. ст.
SB
15,5 ммоль/л
АВ
38,0 ммоль/л
ВЕ
-13,0 ммоль/л
Примечание: больной находит-
ся в коматозном состоянии.
1. Показатель рН (7,17) резко смещен в
кислую сторону и находится далеко за
пределами нормы (7,36 - 7,42). Мы можем
определенно говорить о наличии у больного некомпенсированного ацидоза.
2. Показатель рСО2 (50 мм рт. ст.) значительно превышает норму (32,5 - 46,6),
что свидетельствует о накоплении углекислого газа в крови пациента. В основе этого
- коматозное состояние пациента и, следовательно, нарушение дыхания. Косвенно
это сказывается и на увеличении АВ (норма: 18,8 - 24,0), так как часть угольной
кислоты идет на образование бикарбонатов, которые, тем не менее, не могут компенсировать сильнейший ацидоз (ВЕ -13,0,
щелочные резервы полностью исчерпаны).
3. Несмотря на то, что превышение АВ
над SB свидетельствует о газовом характере ацидоза, столь резкое снижение рН не
может быть объяснено только этой причиной.
4. Судя по всему, причиной коматозного
состояния больного является метаболический ацидоз.
5. Диагноз: некомпенсированный сме-
шанный (метаболический и газовый) ацидоз.
24

25. * Задача №5

1. Показатель рН (7,23) резко смещен в кислую сторону и находится далеко за пределами
нормы (7,36 – 7,42), что даёт возможность
говорить о наличии некомпенсированного ацидоза.
2. Показатель рСО2 (34 мм рт. ст.) находится
рН
7,23
в пределах нормы. Следовательно, оснований
предполагать газовый характер ацидоза у нас
рСО2 34 мм рт. ст.
нет.
SB
16,0 ммоль/л
3. Показатели SB и АВ ниже нормы. Для правильного решения задачи особенно важно резАВ
13,0 ммоль/л
кое снижение уровня показателя АВ, что свидетельствует о неспособности бикарбонатного буВЕ - 11,0 ммоль/л
фера компенсировать ацидоз.
4. Данные о показателе ВЕ (-11,0 ммоль/л,
ТК мочи: 8 мл щёлочи
при норме –3,3 +2,3) свидетельствуют о
полном исчерпании щелочных резервов крови.
Аммиак мочи: 8 ммоль/л
5. Показатели ТК и аммиака мочи значительно ниже нормы. При столь выраженном ацидозе это может означать только одно: почки не в
Примечание: у больного диф- состоянии выполнять свою функцию выведефузный гломерулонефрит.
ния из организма кислых продуктов метаболизма. Этот вывод подтверждают сведения, указанные в примечании: наличие у больного диффузного гломерулонефрита.
6. Итак, диагноз: некомпенсированный, вы-
делительный ацидоз.
25

26. * Задача №6

рН
7,56
рСО2 26 мм рт. ст.
SB
24,0 ммоль/л
АВ
17,0 ммоль/л
ВЕ
+4,0 ммоль/л
Примечание: у больного сотря-
сение головного мозга, сопровождающееся неукротимой рвотой и
одышкой.
1. рН в норме колеблется между значениями 7,36 – 7,42. Показатель 7,56 значительно превышает норму. Можно говорить о
наличии некомпенсированного алкалоза.
2. Норма рСО2 32,5 – 46,6 мм рт. ст. В нашем
случае рСО2 26 мм рт. ст. Очевидно, в силу
каких то причин происходит «вымывание»
углекислого газа из крови. Предположительно это может быть связано с гипервентиляцией легких – одышкой, на которую указывается в примечании.
3. Снижение рСО2 косвенно приводит к снижению АВ, который в нашем случае меньше
SB. Вспомним, что такое явление характерно
для газового алкалоза.
4. В примечании указано, что у больного
неукротимая рвота. Следовательно, в организме, теряющем в больших количествах желудочный сок, уменьшается и количество кислых продуктов в крови. Это обстоятельство,
несмотря на снижение бикарбонатов крови
(низкое АВ), приводит к относительному увеличению щелочных резервов крови (ВЕ +4,0).
5. Таким образом, некомпенсированный алкалоз имеет две причины: газовую и выделительную.
6. Диагноз: некомпенсированный смешан-
ный (газовый и выделительный) алкалоз.
26

27. * Задача №7

рН
рСО2
SB
АВ
ВЕ
7,42
40,5 мм рт. ст.
28,0 ммоль/л
31,0 ммоль/л
+6,5 ммоль/л
Примечание:
больному был
введен внутривенно раствор бикарбоната натрия.
1. рН в норме колеблется между значениями 7,36 – 7,42. Значение 7,42 – это
крайняя граница нормы. Следовательно, мы
вправе предполагать наличие компенсированного алкалоза.
2. Норма рСО2 – 32,5 – 46,6 мм рт. ст. В
нашем случае рСО2 - 40,5 мм рт. ст. Этот
показатель не выходит за границы нормы.
Следовательно, предполагаемый нами компенсированный алкалоз, не может носить
газовый характер.
3. Показатели SB и АВ превышают норму.
Очевидно, это свидетельствует о накоплении бикарбонатов в крови.
4. Показатель ВЕ (+6,5 ммоль/л) превышает норму, что говорит об увеличении щелочных резервов крови.
5. В чем же причина накопления бикарбонатов в крови и увеличения ее щелочного
резерва? Обратимся к примечанию. В нем
сказано, что больному внутривенно был
введен бикарбонат натрия. Возможно это
было вызвано необходимостью нейтрализовать имевшийся у него ацидоз. Судя по всему, бикарбонат натрия ввели в излишне
большом количестве.
6. Итак, диагноз: компенсированный не-
газовый экзогенный алкалоз.
27