Polnyj_kurs_lekcij

ВНУТРИКЛЕТОЧНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ИОНОВ ВОДОРОДА

В результате деятельности клеток в них накапливаются кислые продукты – органические и неорганические кислоты (лактат, фосфаты) или, наоборот, снижается концентрация ионов водорода. Для компенсации этих изменений используются механизмы трансмембран-

ного обмена ионов водорода с ионами натрия и калия.

ВИДЫ НАРУШЕНИЙ КИСЛОТНООСНОВНОГО СОСТОЯНИЯ И ИХ КОМПЕНСАЦИЯ

Суммируя и группируя все причины нарушений кислотно-основного состояния, можно выделить следующие причины:

1.Повышенное поступление кислых продуктов или недостаточность их удаления.

2.Изменение количества иона НСО3– в сторону увеличения или снижения.

3.Изменение концентрации ионов К+ в крови.

МЕТАБОЛИЧЕСКИЙ АЦИДОЗ

Причины

1. Повышение содержания кислот в крови Кетоацидоз развивается при уменьшении концентрации инсулина крови, существен-

ном недостатке углеводов в пище при достаточном потреблении белков и жиров, при отравлении алкоголем.

Механизм развития кетоацидоза состоит в избыточном количестве окисляемых жирных кислот, поступающих в печень из жировой ткани (активация липолиза) либо недостаточно эффективное сжигание "алкогольного" ацетил-S-КоА.

Количество β-оксибутирата всегда превышает концентрацию ацетоацетата и ацетона. При кетоацидозе его доля составляет 75%, при сопутствующем лактоацидозе или алкогольном отравлении – 90%.

Лактоацидоз развивается при сепсисе, кровотечении, отеке легких, сердечной недостаточности, при этом соотношение лактат : пируват составляет 10 : 1.

Причиной лактоацидоза может быть шок, вызывающий гипоксию тканей, повышение вязкости крови при остром панкреатите, сахарном диабете, лейкемии, хроническом алкоголизме. Также выделяют идиопатический лактоацидоз, причина которого не установлена.

2. Потеря бикарбонатов

Потери бикарбонатов возможны вместе с кишечным, панкреатическим и билиарным секретами при диареях и фистулах кишечника и желчного пузыря, дренировании поджелудочной железы.

Из лекарственных средств наибольший эффект имеют ингибиторы карбоангидразы, препятствующие реабсорбции бикарбонатов.

3.Недостаточное выведение ионов Н+ почками

Вданном случае существуют органические причины – уменьшение числа функциони-

рующих нефронов при хронической почечной недостаточности или поражение канальцев. Также причиной задержки ионов Н+ является уменьшение количества натрия в первичной моче, что ограничивает антиперенос ионов Na+ и H+, и снижение фосфатов в крови,

которые связывают и выводят ионы Н+.

Компенсация

1. Действие вне- и внутриклеточных буферов

o внеклеточные буферы – карбонатный и гемоглобиновый.

oкостная ткань обеспечивает нейтрализацию ионов водорода бикарбонатами – при экспериментальной нагрузке кислотами ее доля составляет до 40%. Процесс сопровождается выходом кальция в кровь,

oобмен ионов Н+ и К+ через плазматическую мембрану любых клеток.

2.Дыхательная система

Дыхательная система работает в тесной взаимосвязи с бикарбонатной буферной системой согласно уравнению

Н+ + HCO3– ↔ Н2СО3 ↔ Н2О + СО2↑

Закисление среды стимулирует дыхательный центр и возникает компенсаторная гипервентиляция. Гипервентиляция выводит избыток СО2 и снижает рСО2, что нормализует отношение НСО3– : Н2СО3=20 : 1.

3. Почечные механизмы компенсации (при внепочечных нарушениях)

o накопление Н+ повышает активность глутаминазы и аммониегенез до 250 ммоль/сут (норма 30-50 ммоль/сут),

o усиление синтеза ионов НСО3– в реакциях ацидо- и аммониегенеза и переход его в плазму,

o максимальная реабсорбция НСО3–.

МЕТАБОЛИЧЕСКИЙ АЛКАЛОЗ

Причины

1. Эндогенный синтез и повышенная секреция в кровь ионов НСО3–:

oобкладочными клетками желудка при неукротимой рвоте, фистуле желудка, кишечной непроходимости,

oклетками почечного эпителия в результате повышения эффектов альдостерона, при гиповолемии, при использовании петлевых диуретиков (фуросемид, тиазиды).

2.Создание высоких концентраций ионов НСО3– при внутривенном введении щелочных растворов, при постгиперкапническом состоянии.

Компенсация

1. Реакция дыхательной системы, направленная на снижение частоты и глубины дыхания: Гиповентиляция повышает концентрацию рСО2. Благодаря этому емкость карбонатно-

го буфера возрастает и соотношение НСО3–/Н2СО3 нормализуется до 20. 2. Реакция почек

Так как способность реабсорбировать НСО3– имеет пороговое значение, то при алкалозе и фильтрации избытка НСО3– в первичную мочу в конечной моче накапливается НСО3–, что может увеличивать ее рН до 8. Однако при потере НСО3– в мочу также активно попадают ионы Н+, что нивелирует защелачивание мочи.

РЕСПИРАТОРНЫЙ АЦИДОЗ

Причины

Причинами являются нарушение вентиляции легких:

oповреждения или заболевания легких (пневмония, фиброз, отек легких, инородное тело),

o повреждения или заболевания дыхательных мышц (нехватка калия, боли после операции, травмы, накопление жировых отложений),

o угнетение дыхательного центра (опиаты, барбитураты), неправильный режим ИВЛ, o бронхиальная астма, эмфизема, бронхит.

При недостаточной вентиляции легких рСО2 способен достичь 140-150 мм рт.ст.

3. При высоком значении рСО2 и

o ацидозе – респираторный ацидоз,

o алкалозе – метаболический алкалоз с дыхательной компенсацией.

4 шаг

Поиск клинических причин нарушений кислотно-основного равновесия.

5 шаг

Для проверки правильности диагностики может быть полезна таблица:

Примечание * При метаболических нарушениях изменение рСО2 является компенсаторным.

** При респираторных нарушениях сдвиги избытка оснований и {HCO3–} являются компенсаторными.

ВОДНЫЙ БАЛАНС

ИСТОЧНИКИ ВОДЫ

Существуют два источника воды для клеточного метаболизма:

1.Вода, образуемая в процессе катаболизма и при окислительном фосфорилировании – метаболическая вода, в среднем 400 мл.

2.Вода, поступающая с пищей – в сутки во взрослый организм должно поступать в виде чистой воды (!) не менее 1,5 л из расчета 25-30 мл/кг веса. Дополнительно может поступить с напитками, жидкой и твердой пищей еще до 1,5 л. У ребенка первого года жизни суточная потребность в воде составляет 100-165 мл/кг веса, это связано с большим количеством экстрацеллюлярной жидкости и легкостью ее потери при воздействиях на организм.

ВЫВЕДЕНИЕ ВОДЫ

Выведение воды осуществляется несколькими системами:

1.Легкие. Вода выводится незаметно для человека с выдыхаемым воздухом, это неощутимые потери (в среднем 400 мл/сут). Доля выводимой воды может возрастать при глубоком дыхании, дыхании сухим воздухом, при гипервентиляции, искусственной вентиляции легких без учета влажности воздуха.

2.Кожа. Потери через кожу могут быть

o неощутимые – при этом выводится практически чистая вода (500 мл/сут),

oощутимые – потоотделение при повышении температуры тела или среды, при физической работе (до 2,0 литров в час).

3.Кишечник – теряется 100-200 мл/сут, количество возрастает при рвоте, диарее.

4.Почки выводят до 1000-1500 мл/сут. Скорость выделения мочи у взрослого 40-80 мл/ч, у детей – 0,5 мл/кг ч.

Внормальных условиях вода из организма выделяется в количестве, соответствующем объему принимаемой жидкости. При этом некоторая ее часть выделяется независимо от уровня водного рациона – облигатная потеря воды (около 700 мл в сутки). Сюда относится удаление воды с потом, выдыхаемым воздухом, испражнениями и мочой. Доля теряемой через почки воды, даже с максимально концентрированной мочой, составляет 50% всех по-

терь.

При добровольном или вынужденном недостатке воды, при сухом голодании развивается отрицательный водный баланс.

Снижение содержания воды в теле человека на 10% опасно для жизни, на 20%

– несовместимо с жизнью. Без воды можно прожить 7-10 дней, для детей этот срок существенно ниже – не более 2 дней.

Организм верблюда теряет влагу в 3 раза медленнее, чем организм осла в тех же условиях. Особенность верблюдов состоит в том, что они способны за счет потери воды терять до 25 % массы без осложнений для самочувствия, так как

они удерживают влагу в кровеносном русле в значительно большем количестве, чем другие животные. При этом не происходит значительного сгущения крови.

РЕГУЛЯЦИЯ ВОДНОГО БАЛАНСА

Ворганизме за сохранение воды ответственны две системы:

1. Антидиуретический гормон (вазопрессин) – его секреция и синтез возрастает при:

oактивации барорецепторов сердца в результате снижения давления крови, при уменьшении внутрисосудистого объема крови на 7-10%,

oвозбуждении осморецепторов гипоталамуса при нарастании осмоляльности внеклеточной жидкости даже менее чем на 1% (при обезвоживании, почечной или печеночной недостаточности),

Взрелом и пожилом возрасте количество осморецепторов снижается и, следовательно, снижается чувствительность гипоталамуса к обезвоживанию.

Вэпителиоцитах дистальных канальцев почек и собирательных трубочек гормон стимулирует синтез и встраивание аквапоринов в апикальную мембрану клеток и реабсорб-

цию воды.

2.Ренин-ангиотензин-альдостероновая система – активируется при уменьшении давления в почечных приносящих артериолах или снижение концентрации ионов Na+ в моче дистальных канальцев. Конечная цель работы данной системы – усилить реабсорбцию натрия в конечных отделах нефрона. Это влечет за собой увеличение потока воды в клетки тех же отделов и предотвращение ее потери.

Потери воды вызываются низкой активностью вышеуказанных систем.

3.Атриопептин – вазодилатирующий и натрийуретический гормон, вырабатываемый в секреторных миоцитах предсердий и желудочков. Уровень атриопептинов возрастает под влиянием растяжения предсердий, например, в результате застойной сердечной недостаточ-

ности, хронической почечной недостаточности и т.п.

Натрийуретический пептид усиливает выведение ионов Na+ и воды и снижает давление за счет:

oповышения скорости клубочковой фильтрации и подавления реабсорбции воды,

oторможения реабсорбции ионов Na+ и Cl– в проксимальных канальцах и повышения

их экскреции,

o снижения сердечного выброса и повышения коронарного тонуса,

o ингибирования секреции ренина, эффектов ангиотензина II и альдостерона,

o увеличения проницаемости гистогематических барьеров и увеличения транспорта воды из крови в тканевую жидкость,

o расширения артериол и снижения тонуса вен.

МЕТАБОЛИЧЕСКАЯ ФУНКЦИЯ

Почки осуществляют ряд биохимических синтезов:

o синтез эритропоэтина, стимулирующего продукцию эритроцитов, o синтезируется активатор плазминогена урокиназа.

oгидроксилирование 25-оксикальциферола и превращение его в 1,25-диоксикальци- ферол, регулирующий кальциевый обмен,

oв почках происходит синтез глюкозы из органических кислот (лактата, пирувата), основное значение глюконеогенез в почках имеет при полном голодании (до 50% всей глюкозы).

МЕХАНИЗМ ОБРАЗОВАНИЯ МОЧИ

Основной структурной единицей является нефрон, в каждой почке около 1 миллиона нефронов. Различают следующие отделы нефрона:

1.Проксимальный – в состав входят почечное тельце, извитая и прямая части проксимального канальца.

2.Тонкий отдел петли нефрона – нисходящая и тонкая восходящая части петли Генле.

3.Дистальный отдел – толстая восходящая часть петли Генле, дистальный извитой каналец и связующая часть.

При образовании мочи происходят три основных события: ультрафильтрация, секреция и реабсорбция.

УЛЬТРАФИЛЬТРАЦИЯ

Почечное, или мальпигиевое, тельце представляет собой двустенную капсулу (капсула Шумлянского—Боумена) внутри которой находится клубочек капилляров. Внутренняя поверхность капсулы выстлана эпителиальными клетками; образующаяся полость между висцеральным и париетальным листками капсулы переходит в просвет проксимального извитого канальца. Можно выделить три слоя, отделяющие плазму крови от просвета капсулы:

1.Эндотелий – является барьером для клеток крови, имеет поры 50-100 нм.

2.Базальная мембрана – имеет поры диаметром 5-6 нм, которые пропускают белки массой не более 70 кДа.

3.Подоциты – формируют структуры "переплетенных пальцев", формируя трехмерный фильтр с порами 20-50 нм. Пространство пор заполняет гликокаликс подоцитов, состоящий из гликопротеинов с сиаловой кислотой в качестве гликана, несущего высокий отрицательный заряд. Наличие сиалопротеинов обеспечивает прохождение молекул диаметром от 1,5 до 10 нм и предотвращает прохождение более крупных молекул.

Благодаря такому строению почечного фильтра в первичную мочу преимущественно попадают только мелкие незаряженные или положительно заряженные молекулы. В целом, ультрафильтрат по составу подобен плазме крови, за исключением белков.

Ультрафильтрация является пассивным процессом. Ее скорость в норме составляет 80-120 мл/мин и определяется следующими факторами:

o состояние базальной мембраны, o число клубочков,

o гидростатическое давление крови в клубочковых капиллярах,

o гидростатическое давление ультрафильтрата в боуменовой капсуле, o онкотическое давление белков плазмы.

Последние три фактора определяют скорость фильтрации в здоровой почке по выраже-

нию:

Рфильтр = Ркрови – Ркапсул – Ронкот,

где Рфильтр – фильтрационное давление, Ркрови – гидростатическое давление крови, Ркапсул – давление внутри капсулы, Ронкот – онкотическое давление белков.

Учитывая, что Ркрови = 70 мм рт.ст., Ркапсул = 30 мм рт.ст., Ронкот = 20 мм рт.ст., получаем значение эффективного фильтрационного давления равное 20 мм. рт.ст. Изменение любо-

го из последних трех факторов неминуемо изменяет скорость образования мочи.

Лабораторная оценка фильтрации

Используются геморенальные пробы, в которых оценивают скорость выхода вещества в мочу. Критерием этого является показатель клиренса (англ. clearance – очиcтка).

Клиренс показывает, какой объем плазмы полностью очищается от вещества за 1 минуту или иначе, клиренс – это объем плазмы, который содержит такое количество вещества, которое выделяется почками за 1 минуту.

В обычной клинико-лабораторной практике исследуют клиренс креатинина, т.к. при сбалансированной диете его концентрация в крови постоянна.

Для оценки клиренса креатинина используют пробу Реберга:

1.Обследуемый выпивает 400-500 мл воды или слабого чая и опорожняет мочевой пузырь.

2.Через 30 мин определяют концентрацию креатинина в крови.

3.Через 1 час собирается моча. Рассчитывается минутный диурез и определяется концентрация креатинина в моче.

4.Рассчитывается клиренс креатинина по формуле. В норме клиренс равен 80-120 мл/мин: