Нарушение кислотно-щелочного равновесия

Содержание

Основы физиологии

В нормальных физиологических условиях содержание ионов водорода (H⁺) в плазме крови поддерживается в диапазоне 35–45 нмоль/л. Стабильный уровень концентрации H⁺, называемый изогидрией, обеспечивает правильное протекание ферментативных реакций, особенно тех, которые участвуют в синтезе высокоэнергетических соединений. Поддержание изогидрии осуществляется, в первую очередь, легкими (путем выведения углекислого газа) и почками (с помощью экскреции H⁺ в виде аммониевых ионов), что отражается в уравнении Гендерсона — Хассельбаха.

pH крови определяется по формуле:

• pH = 6,1 + log [HCO_₃⁻] / (0,03 • pCO_₂),

где [HCO_₃⁻] — концентрация бикарбоната (ммоль/л), а pCO_₂ — парциальное давление углекислого газа в крови (мм рт.ст).

Модифицированная версия этого уравнения:

• [H⁺] (ммоль/л) = 24 • pCO_₂ (мм рт.ст.) / [HCO_₃⁻] (ммоль/л).

Можно заключить, что кислотно-щелочное равновесие (pH крови) определяется как дыхательным компонентом (pCO₂), так и метаболическим, зависящим от функций почек. При этом pH может оставаться в пределах нормы даже при значительных колебаниях уровней pCO_₂ и бикарбоната.

В норме pH крови колеблется в пределах 7,35–7,45, а парциальное давление CO_₂ составляет 35–45 мм рт.ст. (4,65–6,0 кПа).

Поддержание стабильного pH крови и системных жидкостей обеспечивается с помощью следующего механизма:

1. Буферные системы крови и тканей — бикарбонатная, фосфатная, белковая и гемоглобиновая. Характеристики этих систем:

а) внесение кислоты или щелочи практически не изменяет их pH;

б) в зависимости от ситуации они могут связывать или отдавать ионы водорода.

2. Легкие — pH крови напрямую зависит от уровня pCO_₂, который, в свою очередь, определяется альвеолярной вентиляцией. Основные нарушения кислотно-щелочного равновесия дыхательного происхождения развиваются вследствие изменений вентиляции: гиповентиляция приводит к дыхательному ацидозу, а гипервентиляция — к дыхательному алкалозу.
3. Почки — играют ключевую роль в поддержании pH путем реабсорбции фильтрованного бикарбоната, выведения ионов водорода в виде титруемой кислотности и аммония, а также синтеза нового бикарбоната. При нарушении этих функций развивается метаболический ацидоз. Почки также компенсируют первичные дыхательные нарушения кислотно-щелочного равновесия.

Показатели состояния кислотно-щелочного равновесия

Для более точной оценки состояния кислотно-щелочного равновесия необходимо определение 3 ключевых параметров, которые измеряются при газометрическом исследовании крови:

1. pH — определяется в артериальной или из артериализированной капиллярной крови. При этом нормальный уровень pH крови не всегда исключает наличие тяжелых нарушений кислотно-щелочного равновесия метаболического или дыхательного происхождения.
2. Концентрация HCO_₃⁻ (в ммоль/л) — показатель метаболического компонента, отражающий фактическую концентрацию бикарбоната в плазме крови, измеренную в пробе крови, взятой без контакта с воздухом.
3. pCO_₂ — индикатор дыхательного компонента кислотно-щелочного баланса.

Определение 2 из 3 основных параметров позволяет вычислить 3-й с использованием уравнения Гендерсона — Хассельбаха. Кроме того, практическое значение имеют и другие показатели:

1. Буферная емкость (Buffer Base — BB) — представляет собой сумму концентраций бикарбоната, белков плазмы крови, фосфатов и гемоглобина.
2. Избыток оснований (Base Excess — BE) — отражает количество кислоты или основания, которое необходимо добавить для доведения раствора до pH 7,40 при pCO₂ 40 мм рт.ст. и температуре 37 °C. Отрицательное значение BE указывает на избыток нелетучих кислот или дефицит оснований в исследуемом растворе.
3. Анионный разрыв (Anion Gap — AG) — вычисляется как разность между концентрацией натрия (Na⁺) и суммой концентраций хлора (Cl⁻) и бикарбоната (HCO_₃⁻). В норме составляет 8–12 мЭкв/л. На основе величины AG можно классифицировать ацидоз: ацидоз с нормальным AG (≈12 мЭкв/л, так называемый «гиперхлоремический», обычно связанный с потерей щелочей) и ацидоз с повышенным AG и нормальной хлоремией, развивающийся, например, при накоплении лактата, кетоновых тел или метаболитов алкоголя.

Нарушения кислотно-щелочного равновесия

1. Изменение концентрации ионов водорода ([H⁺]) может быть вызвано первичными изменениями парциального давления углекислого газа (pCO_₂):

• • дыхательный ацидоз — сопровождается повышением pCO₂ и [H⁺], что приводит к снижению pH крови;
  • дыхательный алкалоз — развивается при снижении pCO₂ и [H⁺], что сопровождается повышением pH крови.

2. Изменение [H⁺] может происходить вследствие первичных нарушений концентрации бикарбоната ([HCO₃⁻]):

• • метаболический ацидоз — характеризуется повышением [H⁺], снижением pH крови и снижением [HCO₃⁻];
  • метаболический алкалоз — проявляется снижением [H⁺], повышением [HCO_₃⁻] и pH крови.

3. Одновременное изменение [H⁺], связанное с преобразованиями как pCO_₂, так и [HCO_₃⁻], указывает на наличие смешанного респираторно-метаболического нарушения.