Начало >> Статьи >> Архивы >> Основы патологической физиологии

Типовые нарушения кислотно-основного состояния - Основы патологической физиологии

Оглавление
Основы патологической физиологии
Основы учения о здоровье, предболезни и болезни
Внутренние причинные факторы
Роль условий в происхождении болезни
Патогенез
Общие механизмы патологических процессов
Формирование симптоматики болезни
Методы патологической физиологии
Барьерные механизмы
Гематоэпителиальные барьеры
Гематолимфатический барьер
Гистогематические барьеры
Циркуляторно-органные барьеры
Параиммунитет
Неспецифическая клеточная защита
Специфическая иммунная защита
Метаболизм антигенов
Антитела
Регуляция антителообразования
Реакции антиген-антитело
Иммунодефициты
Специфическая клеточная защита
Типовые клеточные патологические процессы
Типовые нарушения клеточной защиты
Повреждение клетки
Патохимические проявления повреждения клетки
Повреждение цитоплазматической мембраны
Нарушение трансмембранного транспорта
Нарушение рецепторной функции мембран
Функции органелл в поврежденной клетке
Цитозоль поврежденной клетки
Ядро поврежденной клетки, типовые нарушения
Патологические процессы при общих нарушениях обмена веществ
Типовые нарушения механизма компенсации недостаточности тканевого дыхания
Виды гипоксии
Патофизиологическое обоснование методов повышения устойчивости к гипоксии
Патология углеводного обмена
Дефекты энергетического использования углеводов
Нарушение утилизации моносахаридов
Врожденные нарушения утилизации моносахаридов
Мукополисахаридозы
Типы недостаточности инсулина
Патология жирового обмена
Внутриклеточное метаболизирование транспортных форм липопротеидов
Гиперлипопротеидемии
Ожирение
Патология белкового обмена
Белково-энергетическая недостаточность
Частичное голодание
Недостаточность растепления и всасывания белков в кишечнике
Типовые нарушения синтеза сывороточных белков
Диспротеинемии
Типовые нарушения внутриклеточного обмена белков
Пуриновый обмен
Патология обмена витаминов
Патология обмена витамина C
Патология обмена витамина A
Патология обмена коферментной группа витаминов
Патология обмена гормоноподобной группы витаминов
Патология обмена незаменимых микроэлементов
Марганец, медь
Магний
Молибден, селен, хром, фтор
Типовые нарушения водно-электролитного обмена
Нарушения объемного гомеостаза
Нарушения внеклеточного осмотического гомеостаза
Нарушения внутриклеточного осмотического гомеостаза
Местные нарушения объемного и осмотического гомеостаза
Типовые нарушения обмена кальция
Типовые нарушения обмена фосфора
Типовые нарушения кислотно-основного состояния
Дисфункция буферных систем - нарушения кислотно-основного состояния
Неспецифическое острое воспаление
Соединительная ткань в процессе воспаления
Противовоспалительная защита
Медиаторы воспаления
Системные проявления острого воспаления
Динамика местного острого воспаления
Хроническое воспаление
Лихорадка
Типовые нарушения регенерации
Неспецифическая над клеточная регуляция клеточной регенерации
Специфические регуляторы клеточной регенерации
Малигнизации клеток
Химический канцерогенез
Физический канцерогенез
Вирусный канцерогенез
Особенности малигнизированных клеток
Самозащита малигнизированных клеток
Противоопухолевая защита организма
Опухолевая болезнь
Боль
Рецепторы болевой чувствительности
Проводящие пути боли
Антиноцицептивная система
Специфическая рецепция опиоидных пептидов
Механизмы действия опиоидных пептидов в ЦНС
Опосредованное действие опиоидных пептидов
Острая боль
Хроническая боль
Стресс
Острый физиологический стресс
Хронический физиологический стресс
Патологический стресс
Типовые нарушения иммунитета
Атопия
Тестирование гиперчувствительности немедленного типа, иммунная аутоагрессия
Болезни иммунных комплексов
Гиперчувствительность замедленного типа
Трансплантационная иммунопатология
Инфекционный процесс
Радиационное повреждение
Повреждающее действие высоких и низких температур
Температурный анализатор
Эфферентные звенья терморегуляции
Типовые нарушения теплового баланса в организме
Ожоговая болезнь
Система крови
Энзимопатические гемолитические анемии
Органические повреждения клеток эритроидного ряда
Экстракорпускулярные гемолитические анемии
Кровопотеря
Возрастные и функциональные изменения эритропоэза
Белая кровь
Нейтрофилы
Эозинофилы
Базофилы
Пул агранулоцитов
Пул лимфоидных клеток
Пул тромбоцитов
Лейкозы
Гемостаз
Противосвертывающая система крови
Фибринолитическая система крови
Нарушения гемостаза
Сердечно-сосудистая система
Нарушения автоматизма сердца
Номотопные аритмии
Гетеротопные аритмии
Сердечная недостаточность
Адаптация к нагрузкам неповрежденного сердца - сердечная недостаточность
Адаптация к нагрузкам поврежденного сердца - сердечная недостаточность
Миокардит
Тампонада сердца
Венечное кровообращение
Механизмы повреждения венечных сосудов
Постинфарктные осложнения
Механизмы повреждения сосудистой системы
Механизмы быстрой регуляции артериального давления
Механизмы долгосрочной регуляции артериального давления
Система микроциркуляции
Комбинированные повреждения артериальных сосудов
Алиментарные факторы в патогенезе артериальной гипертензии
Атеросклероз
Нарушения регуляции обмена липопротеидов - атеросклероз
Патология лимфатической системы
Патология венозной системы
Дыхательная система
Нарушения нервной регуляции внешнего дыхания
Дыхательная недостаточность
Бронхиальная астма
Асфиксический синдром
Рестриктивная недостаточность дыхания
Отек легких
Патология плевры
Пищеварение в ротовой полости
Механизмы повреждений слизистой оболочки полости рта
Слюнные железы
Регуляция секреции слюнных желез
Нарушения деятельности слюнных желез
Жевание
Глотание
Пищеварительный транспортный конвейер
Нейроэндокринная регуляция моторной и секреторной функции желудка
Механизмы нарушения пищеварения в желудке
Гастрит
Механизмы язвообразования в желудке
Оперированный желудок
Пищеварение в кишечнике
Иммунная система тонкой кишки
Моторика тонкой кишки
Механизмы нарушения функций тонкой кишки
Острый перитонит
Пищеварение в толстой кишке
Типовые нарушения функции толстой кишки
Поджелудочная железа
Типовые нарушения внешнесекреторной функции поджелудочной железы
Панкреатит
Печень
Защита гепатоцитов
Типовые нарушения функций гепатоцитов
Гепатит
Печеночная недостаточность
Генетические дефекты функций печени, регенерация
Желтуха
Желчевыводящие пути
Структура и функции почек
Типовые повреждения нефрона
Типовые нарушения функций почек
Почечная недостаточность
Мочевыводящие пути
Костная ткань скелета
Регуляция активности остеогенных клеток
Типовые нарушения опорно-двигательного аппарата
Компенсационная перестройка кости
Искусственная активация репаративного остеогенеза
Остеопатии
Артропатии
Типовые нарушения суставов
Артрит
Скелетные мышцы
Адаптация скелетных мышц к режиму работы
Типовые нарушения скелетных мышц
Нарушения нервно-мышечной передачи возбуждения и нейротрофических влияний
Общая характеристика гормонов
Типовые нарушения функций эндокринных клеток
Гипофиз
Эпифиз
Паращитовидные железы
Корковое вещество надпочечников
Щитовидная железа
Женская репродуктивная система
Гормональная дисфункция у женщин
Мужская репродуктивная система
Типовые нарушения функций яичек и придатков
Дисфункция гипоталамо-гипофизарно-гонадной системы у мужчин
Типовые нарушения функций предстательной железы
Врожденная дисфункция гормональной регуляции репродуктивной функции у мужчин

Глава 11
ТИПОВЫЕ НАРУШЕНИЯ КИСЛОТНО-ОСНОВНОГО СОСТОЯНИЯ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КИСЛОТНО-ОСНОВНОГО СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЗМА
Кислотно-основное состояние (КОС) определяет концентрацию Н+ во вне- и внутриклеточных жидкостях, которые все являются растворами сильных и слабых электролитов. pH (отрицательный десятичный логарифм концентрации свободных протонов) является фактором, определяющим постоянство состава и адекватность метаболизма внутри- и внеклеточных сред организма.

Типовые нарушения pH цитоплазмы

Гомеостаз внутриклеточного pH обеспечивается метаболическими процессами, в которых продуцируются или потребляются ионы водорода. Основной источник ионов водорода в клетке — их высвобождение в процессах расщепления углеродных скелетов в структурах белков, жиров и углеводов с образованием промежуточных продуктов (кетоновых тел, пирувата, лактата и других органических кислот), нелетучих кислот (серной, фосфорной, мочевой и др.). Самый мощный источник ионов водорода — двуокись углерода, образуемая как конечный продукт окисления глюкозы и жирных кислот при аэробном метаболизме:
СO2 + Н2O <—► Н2СO3 <—► Н+ + HCO3.
Реакцию катализирует фермент карбоангидраза с мол. м. 30 кДа, активный центр молекулы фермента содержит один атом цинка.
Свободные ионы водорода имеют очень короткий период жизни и находятся в растворах вне организма в виде гидроксония: Н+ + Н2O <—> Н3О. В организме образующиеся ионы водорода немедленно включаются во все биологические процессы. Являясь общим реактантом в биологических процессах, ионы водорода влияют на активность ферментов, клеточных рецепторов, мембранный транспорт, на разнообразные реакции, функцию барьеров и других структур. В разных типах клеток внутриклеточный pH (величина составляет 7,09—7,3) играет главную роль в регуляции многих функций — клеточного метаболизма, подвижности клеток, их секреторной активности, восприятия гормональных и нервных влияний. Трансмембранный электрохимический протоновый градиент и протоновые токи служат передатчиками энергии в клетках. В клетках существуют также системы, в которых утилизация ионов водорода ведет к формированию сигнала для индукции клеточного роста и обусловливает прямой транспорт растворов и макромолекул через цитоплазматическую мембрану. Значение изменений внутриклеточного pH для функции органелл неоднозначно. В эндосомах градиент pH используется в механизме разделения комплексов рецептор—лиганд и их дальнейшего метаболизирования во внутриклеточных структурах.
Поддержание протонного гомеостаза в клетках обеспечивается внутриклеточными буферными системами и антипортерными механизмами. Внутриклеточные буферы связывают излишки ионов водорода или высвобождают их при недостаточности. Из внутриклеточных буферов наиболее важным является гидрокарбонатный, так как он обменивает наибольшее количество ионов водорода (до 36 %), тогда как фосфатный буфер цитоплазмы — только 1—2 %, белковый с основной буферной емкостью — имидазольными группами — около 6 %. Na+—Н+-антипортерная система поддерживает постоянство внутриклеточного pH за счет обмена Na+ на ионы Н+ в соотношении 1:1. Таким путем может обмениваться до 36 % общего количества внутриклеточных ионов натрия и только до 15 % ионов калия. Na+—Н+-антипортерная система выполняет ключевую роль в различных по природе клеточных физиологических процессах. При ее участии регулируются pH цитозоля, объем клеток, трансмембранный транспорт ионов натрия и гидрокарбоната, изменяется метаболизм под влиянием гормонов и нейромедиаторов, стимулируются рост и пролиферация клеток. Активность Na+— Н+-антипортерной системы стимулируется многими биологически активными веществами — нейромедиаторами, гормонами, факторами роста эпителия, альфа-тромбином, брадикинином и др. Стимулирующий эффект сочетается с ощелачиванием цитозоля. Кроме Na+—Н+-антипортерной системы, в клетках функционируют обменник Са_—НСО и котранспорт Na+—НСО3.
Гидрокарбонат — основной внутриклеточный анион, влияющий на КОС. В клетках гидрокарбонат образуется преимущественно в ходе процессов декарбоксилирования в цикле Кребса. Помимо буферной функции, гидрокарбонат участвует болеет чем в 10 реакциях обмена с превращением углерода СO2 в углерод органических соединений в реакциях карбоксилирования. В обменных процессах гидрокарбонат выступает в роли регулятора активности многих ферментов и биосинтетических реакций — окислительных процессов, обмена энергии, карбоксилирования и декарбоксилирования, биосинтеза аминокислот, липидов, углеводов, белков, пурина, пиримидиннуклеотидов и др. Жизненно важна функция углекислоты как регулятора возбудимости дыхательного центра. В клетках синтез гидрокарбоната детерминирует транспорт ионов натрия и хлора, что способствует созданию трансмембранного электрического потенциала.
В цитоплазме имеются также органические анионы, формирующие внутриклеточные белковые буферные системы. Наиболее мощные белковые буферные системы сосредоточены в клетках скелетных мышц (6 ммоль/л) и костях. Скелетные мышцы составляют половину клеточной массы тела человека, поэтому на долю мышц приходится основная мощность внутриклеточных буферных систем. Костная ткань, содержащая около 80 % углекислоты от ее общего количества в организме, играет важную роль в забуферивании водородных ионов. В качестве доминантных регулируемых компонентов в буферных системах выступают pH и РСO2. На образование свободных ионов водорода влияют также щелочной резерв крови, концентрация катионов и анионов в плазме, количество в ней белков и др.
Постоянно образуемые в клетках ионы водорода и гидрокарбонат, обмениваясь с внеклеточной жидкостью и кровью, воздействуют на их качественный состав и могут вызывать системные рефлекторные ответы в виде усиления или торможения выделительной функции в основном легких, печени и почек. Эти ответы направлены на оптимизацию величины pH и соотношения Н2С03/НС0з, которое определяется по формуле Гендерсона— Гассельбаха:

Степень отклонений величины pH и соотношения СО2/НСО3 от нормы и динамика их восстановления зависят от состава электролитов внеклеточной жидкости, плазмы крови и от содержания электролитов в эритроцитах — компонентов, формирующих внеклеточные буферные системы.

Типовые нарушения внеклеточных буферных систем

Внеклеточные буферные системы подразделяются на гидрокарбонатные и негидрокарбонатные, обладающие разной мощностью (табл. 23).
Таблица 23. Внеклеточные буферные системы


Буферная система

Мощность буферной системы, %

Гидрокарбонатный буфер
Плазма крови и внеклеточная жидкость

35

Эритроциты

18

Общий гидрокарбонат

53

Негидрокарбонатный буфер
Гемоглобин и оксигемоглобин

35

Белки плазмы крови

7

Органические фосфаты

3

Неорганические фосфаты

2

Общий негидрокарбонат

47

Гидрокарбонатная буферная система сосредоточена во внеклеточной жидкости (27 ммоль/л), плазме крови (24 ммоль/л) и эритроцитах (15 ммоль/л). Как наиболее важное производное гидрокарбонатного буфера, углекислота транспортируется в плазме крови
в форме НСО3 (до 90 % общего количества СO2 в плазме), карбаминовых соединений (приблизительно 5 % СО2), образующихся путем взаимодействия СO2 с NH2-группами белков крови, и физически растворенного СО2 в плазме, частично подвергающегося гидратации в соотношении 500 молекул СО2 на 1 молекулу Н2СО3·
В состав негидрокарбонатной системы входят главным образом гемоглобин эритроцитов (2,3 ммоль/л) и белки плазмы крови, составляющие буфер, мощность которого достигает 1/6 от общей мощности буферных систем. Белковый буфер функционирует благодаря полианионной природе протеинов при значениях pH плазмы крови в пределах 7,36—7,44. Фосфатный буфер внеклеточной жидкости (0,7 ммоль/л), плазмы крови (0,66 ммоль/л) и эритроцитов (2 ммоль/л) участвует преимущественно в процессах выведения излишков ионов водорода с мочой, где уровень фосфатов может быть выше, чем в плазме крови.
При нормальном формировании буферных внеклеточных систем и адекватной реакции КОС у взрослого человека водородные ионы выделяются с экскретами в количестве 20 000—40 000 мэкв/сут. Из этого количества на долю нелетучих кислот как продуктов межуточного обмена, главным образом экзогенных белков, приходится приблизительно 30 мэкв ионов водорода. Поскольку нелетучие кислоты не способны образовывать газообразные вещества, то они удаляются из организма исключительно с мочой через почки.
Соотношение Н+/НСО3 во внеклеточной жидкости определяет качественные сдвиги КОС и отличает норму от компенсированных и некомпенсированных форм респираторного и метаболического ацидоза и алкалоза. Компенсированные формы ацидоза и алкалоза характеризуются сохранением близкой к норме величины pH цельной крови и плазмы, в то время как некомпенсированные — отклонениями pH от нормы. Некомпенсированный ацидоз возникает в результате накопления в ходе метаболизма кислот или при утрате оснований, ведущих к снижению pH. Некомпенсированный алкалоз развивается, наоборот, при накоплении оснований или утрате кислот, ведущих к повышению pH. В практической медицине для тестирования нарушений КОС используют данные исключительно о состоянии внеклеточного гомеостаза, для чего определяются следующие показатели цельной артериальной крови и в плазме без доступа воздуха при температуре 38 'С.
Истинный (актуальный) pH в норме имеет значения 7,35—7,45 при содержании Н+ 35— 43 нмоль/л. Показатель отображает степень компенсации отклонений кислотности внеклеточных жидких сред организма.
Истинное (актуальное) РСO2 у здорового человека имеет значение 35—45 мм рт.ст. Показатель отображает степень эффективности дыхательных механизмов компенсации нарушений КОС.
Истинный (актуальный) гидрокарбонат в норме составляет 22—24 ммоль/л, свидетельствует о содержании гидрокарбонатов в плазме. На величину показателя влияют метаболические и дыхательные нарушения.
Стандартный гидрокарбонат у здорового человека находится в пределах 24— 28 ммоль/л и свидетельствует о содержании гидрокарбонатов в плазме крови в стандартных условиях — при полном насыщении O2 и РСO2 = 40 мм рт.ст., температуре 38 °С. По изменениям величины стандартного гидрокарбоната судят о состоянии метаболических компонентов нарушений кислотно-основного гомеостаза, так как респираторные воздействия исключены. Для расчета коррекции показатель неприменим, поскольку он не отображает состояния других буферных систем крови.
Буферные основания в норме находятся в пределах 45—54 ммоль/л. Показатель включает суммарную концентрацию основных буферных анионов цельной крови (гидрокарбоната, органического и неорганического фосфата, белков), связывающих протоны. Величина показателя буферных оснований определяет мощность всех буферных систем и характеризует метаболический компонент кислотно-основного гомеостаза.
Сдвиг буферных оснований в норме не превышает ± 2,5 ммоль/л; представляет собой разницу между средним нормальным содержанием буферных оснований и найденным значением оснований у больного. Определение сдвига буферных оснований позволяет производить экспресс-расчет количества кислот или оснований в ммоль, необходимого для коррекции отклонений КОС у больного по специальным формулам.
Тестирование изменений КОС может также производиться путем определения величины анионного дефицита — разницы между общей концентрацией катионов и анионов. Анионный дефицит отражает содержание анионов, которые не определяются рутинными методами, — полианионных плазменных белков, неорганического фосфата, сульфата, ионов органических кислот (молочной, бета-оксимасляной, ацетоуксусной). Величина анионного дефицита обычно выражается в мэкв/л.

Анионный дефицит увеличивается при обменном ацидозе и не изменяется при дыхательном. При нарушениях обмена веществ и КОС в организме нередко образуется избыточное количество осмотически активных веществ — мочевины, глюкозы и др., повышающих осмолярность плазмы крови без изменений концентрации ионов натрия. Это выявляется путем определения осмолярности плазмы крови у больного и должной осмолярностью. Осмолярность рассчитывается в мосмолях на основе данных о содержании в плазме крови ионов натрия, глюкозы и азота мочевины.



 
« Основы иммунологии (Ярилин)   Основы педиатрии »