Биологическая химия - Березов Т. Т., Коровкин Б. Ф. 1998

Кровь
Буферные системы крови и кислотно-основное равновесие
Нарушения кислотно-основного равновесия

Если компенсаторные механизмы организма не способны предотвратить сдвиги концентрации водородных ионов, то нарушается кислотно-основное равновесие. При этом наблюдаются два противоположных состояния — ацидоз и алкалоз.

При ацидозе концентрация водородных ионов в крови выше нормальных величин. Естественно, при этом рН уменьшается. Снижение величины рН ниже 6,8 вызывает смерть.

В тех случаях, когда концентрация водородных ионов в крови уменьшается (соответственно значение рН возрастает), наступает состояние алкалоза. Предел совместимости с жизнью — рН 8,0. В клинике практически такие величины рН, как 6,8 и 8,0, не встречаются.

В зависимости от механизмов развития нарушений КОР выделяют дыхательный и метаболический ацидоз (или алкалоз).

Дыхательный ацидоз возникает в результате уменьшения минутного объема дыхания (например, при бронхиальной астме, отеке, эмфиземе, ателектазе легких, асфиксии механического порядка и т.д.). Все эти заболевания ведут к гиповентиляции и гиперкапнии, т.е. повышению P_CO2 артериальной крови. Как следствие увеличивается содержание Н₂СО₃ в плазме крови. Увеличение P_CO2 приводит также к повышению концентрации ионов НСО₃^- в плазме за счет гемоглобинового буферного механизма.

* Щелочной резерв крови - способность крови связывать СО₂ - исследуют теми же способами, что и общую концентрацию СО₂, но в условиях уравновешивания плазмы крови при Р_СО2 = 53,3 гПа (40 мм рт. ст.): определяют общее количество СО₂ и количество физически растворенного СО₂ в исследуемой плазме. Вычитая из первой цифры вторую, получают величину, которая называется щелочным резервом крови. Она выражается в объемных процентах СО₂ (объем СО₂ в миллилитрах на 100 мл плазмы). В норме у человека эта величина составляет 50-60 об. % СО₂.

У больных с гиповентиляцией легких может довольно быстро развиться состояние, характеризующееся низким значением рН плазмы, повышением концентраций Н₂СО₃ и НСО₃^-. Это и есть дыхательный ацидоз. Одновременно со снижением рН крови повышается выведение с мочой свободных и связанных в форме аммонийных солей кислот.

Метаболический ацидоз — самая частая и тяжелая форма нарушений КОР. Он обусловлен накоплением в тканях и крови органических кислот. Этот вид ацидоза связан с нарушением обмена веществ. Метаболический ацидоз возможен при диабете, голодании, лихорадке, заболеваниях пищеварительного тракта, шоке (кардиогенном, травматическом, ожоговом и др.).

Особенно явно метаболический ацидоз проявляется у больных тяжелой формой диабета и не получающих инсулина. Увеличение кислотности обусловлено поступлением в кровь больших количеств кетоновых тел. В ответ на постоянную выработку кетоновых тел (ß-оксимасляной и ацетоуксусной кислот) в организме компенсаторно снижается концентрация Н₂СО₃ — донора протонов в бикарбонатной буферной системе. Снижение концентрации Н₂СО₃ достигается в результате ускоренного выделения СО₂ легкими (напомним, что Н₂СО₃ обратимо диссоциирует на СО₂ и Н₂О). Однако при тяжелом диабете для компенсации ацидоза легкие должны выделять настолько большие количества СО₂, что концентрация Н₂СО₃ и НСО₃^- становится крайне низкой и буферная емкость крови значительно уменьшается. Все это приводит к неблагоприятным для организма последствиям. При метаболическом ацидозе кислотность мочи и концентрация аммиака в моче увеличены.

Дыхательный алкалоз возникает при резко усиленной вентиляции легких, сопровождающейся быстрым выделением из организма СО₂ и развитием гипокапнии (понижение P_CO2 в артериальной крови).

Данный вид алкалоза может наблюдаться, например, при вдыхании чистого кислорода, компенсаторной одышке, сопровождающей ряд заболеваний, пребывании в разреженной атмосфере и при других состояниях.

Вследствие понижения содержания угольной кислоты в артериальной крови происходит сдвиг в бикарбонатной буферной системе: часть бикарбонатов превращается в угольную кислоту. Снижение концентрации НСО₃ происходит при участии гемоглобинового буферного механизма. Однако этот механизм не может полностью компенсировать уменьшение концентрации Н₂СО₃ и гипервентиляция способна за несколько минут поднять внеклеточный рН до 7,65. При дыхательном алкалозе снижается щелочной резерв крови.

Метаболический алкалоз развивается при потере большого количества кислотных эквивалентов (например, неукротимая рвота и др.) и всасывании основных эквивалентов кишечного сока, которые не подвергались нейтрализации кислым желудочным соком, а также при накоплении основных эквивалентов в тканях (например, при тетании) и в случае неправильной коррекции метаболического ацидоза. При метаболическом алкалозе повышена концентрация НСО₃^- в плазме, увеличен щелочной резерв крови. Компенсация метаболического алкалоза прежде всего осуществляется за счет снижения возбудимости дыхательного центра при повышении рН, что приводит к урежению частоты дыхания и возникновению компенсаторной гиперкапнии (табл. 17.3). Кислотность мочи и содержание аммиака в ней понижены.

Таблица 17.3. Наиболее простые показатели оценки кислотно-основного равновесия

В клинической практике изолированные формы дыхательных или метаболических нарушений встречаются крайне редко. Уточнить характер этих нарушений и степень компенсации помогает определение комплекса показателей КОР. В последние десятилетия для изучения показателей КОР широко используются чувствительные электроды для прямого измерения рН и P_CO2 крови. В клинических условиях удобно пользоваться приборами типа «Аструп» или отечественными аппаратами АЗИВ, АКОР. При помощи этих приборов и соответствующих номограмм можно определить следующие основные показатели КОР:

1) актуальный рН крови — отрицательный десятичный логарифм концентрации водородных ионов крови в физиологических условиях;

2) актуальное P_CO2 цельной крови — парциальное давление углекислого газа (Н₂СО₃ + СО₂) в крови в физиологических условиях;

3) актуальный бикарбонат (АВ) — концентрация бикарбоната в плазме крови в физиологических условиях;

4) стандартный бикарбонат плазмы крови (SB) — концентрация бикарбоната в плазме крови, уравновешенной альвеолярным воздухом и при полном насыщении кислородом;

5) буферные основания цельной крови или плазмы (ВВ) — показатель мощности всей буферной системы крови или плазмы;

6) нормальные буферные основания цельной крови (NBB) — буферные основания цельной крови при физиологических значениях рН и P_CO2 альвеолярного воздуха;

7) излишек оснований (BE) — показатель избытка или недостатка буферных мощностей (BB—NBB).