Реакция на первичную гиперкапнию

247 Какова вторичная физиологическая реакция на первичную задержку двуокиси углерода (первичную гиперкапнию или ды­хательный ацидоз)?

□ Гиперкапния снижает рН жидкостных сред организма из-за накопления угольной кислоты. Вторичное компенса­торное увеличение [НСОз~]_р, которое происходит в резуль­тате титрования небикарбонатного буфера, начинается не­медленно и снижает степень ацидемии. При продолжаю­щейся гиперкапнии под влиянием почечных приспособи­тельных механизмов происходит гораздо более значительное вторичное приращение [НСОз]_р.

Рассмотрите механизмы вторичной реакции на острую гипер­капнию. Опишите ожидаемые изменения в метаболическом компоненте кислотно-основного состояния при острой за­держке двуокиси углерода.

□ При острой гиперкапнии приблизительно 1/3 всей бу­ферной реакции может происходить за счет эритроцитов и буферных механизмов внеклеточной жидкости, /з осущест­вляются за счет тканевых буферных систем. Почки при острой гиперкапнии не вносят существенного вклада в бы­строе увеличение [НСОз~]_р; однако заметные изменения в скорости реабсорбции бикарбонатов и в составе мочи про­исходят в течение нескольких минут после начала развития гиперкапнии. Концентрация [НСОз~]_р увеличивается при­близительно на 0,1 мэкв/л на каждый 1 мм рт.ст. острого увеличения РаСО₂, и это регулирование уровня бикарбона­тов, обеспечиваемое буферными системами, завершается в течение 5—10 мин. Таким образом, полный прирост [НСОз~]_р невелик и составляет всего от 3 до 4 мэкв/л, даже когда РаСО₂ увеличивается до 80 или 90 мм рт.ст. Небольшое увеличение [НСОз~]_р, наблюдаемое при остром накоплении двуокиси углерода in vivo, резко отличается от того большо­го увеличения, которое получается при насыщении углекис­лым газом цельной крови in vitro при том же диапазоне напряжений СО₂ (см. ответ на относящийся к этой пробле­ме вопрос).

249 Как объяснить существенно большее увеличение [НСО5]_р, на­блюдаемое при насыщении цельной крови двуокисью углерода in vitro, по сравнению с результатами, полученными при ост­рой гиперкапнии in vivo (т.е. при развитии острого дыхатель­ного ацидоза у интактного субъекта)?

□ Как указано в другом разделе этой книги, увеличение РСО₂ в пробе крови in vitro, так же как в интактном орга­низме, вызывает следующую реакцию: под действием гид­ратации двуокиси углерода образуется угольная кислота (Н₂СОз), которая впоследствии диссоциируется, образуя Н⁺ и НСОз-. До некоторой степени Н⁺ связывается небикарбонатными буферами; таким образом реакция поддерживает­ся, приводя к приросту [НСОз-]_р следующим путем:

СО₂ + Н₂О ↔ Н₂СО₃ ↔ Н⁺ + HCO3-

HCO3- + H+ + Buf- + X+ ↔ BufH+ + HCO3- + X+ (чаще всего натрий)

Эта реакция больше известна как реакция взаимодействия буферных систем организма и определяет повышение [НСОз-]р при острой гиперкапнии. В условиях in vitro заново образовавшийся бикарбонат полностью остается в том мес­те, где он возник, потому что кровь богата гемоглобином — небикарбонатным буфером. In vitro взаимодействие крови с двуокисью углерода приводит к большому увеличению [НСОз-]_р. В условиях in vivo возникают совершенно другие эффекты; острая гиперкапния, действующая на внутрисосудистые и клеточные среды, богатые небикарбонатными бу­ферными системами, приводит к продукции значительного количества нового бикарбоната, увеличивая его концентра­цию в этих средах. Двуокись углерода — газ с высокой ско­ростью диффузии — способствует быстрому повышению РСО₂ в той же степени в интерстициальной жидкости. По­следняя в отличие от внутрисосудистой и внутриклеточной жидкостных сред фактически лишена небикарбонатного бу­фера. Поскольку бикарбонат в интерстициальном секторе не образуется, концентрация этого иона остается здесь пер­воначально неизменной. Новый градиент концентрации би­карбоната между жидкостными средами организма приво­дит к перемещению бикарбоната из внутрисосудистой и, возможно, из внутриклеточной среды в интерстициальную жидкость. Таким образом, меньшее повышение [НСОз-]_р

при острой гиперкапнии в условиях in vivo по сравнению с условиями in vitro (так же как дефицит оснований, наблю­даемый in vivo) — результат перехода бикарбоната из крови в интерстициальную жидкость.

250 Нарушают ли умеренная гипоксемия и другие состояния адап­тацию к хронической гиперкапнии? Изменяют ли эти факторы выход из хронической гиперкапнии?

□ При умеренной гипоксемии адаптация к острой и хро­нической гиперкапнии заметно не меняется. В отличие от воздействия недостатка хлоридов на приспособительные ре­акции к постоянной гиперкапнии восстановление содержа­ния бикарбонатов в организме до нормального уровня во время устранения гиперкапнии затруднено хлоридной недо­статочностью. В этих обстоятельствах [НСОз-]_р остается по­вышенным после восстановления нормального РаСО₂, по­тому что потери хлоридов, которые возникли при развитии адаптационных процессов, не могут быть возмещены. В ре­зультате развивается состояние "постгиперкапнического ме­таболического алкалоза".

251 Опишите ожидаемые вторичные (метаболические) реакции на острую и хроническую гиперкапнию.

□ При первичных респираторных (газовых) нарушениях кислотно-основного состояния вторичная выявляемая реак­ция — изменение [НСОз-]р в том же направлении, в котором изменяется уровень РСО₂. Таким образом, дыхательный ацидоз вызывает вторичную гипербикарбонатемию, а дыха­тельный алкалоз приводит к вторичной гипобикарбонатемии. В среднем [HCO3L увеличивается на 0,1 мэкв/л при каждом остром повышении РСО₂ на 1 мм рт.ст. В результате [Н⁺]_р увеличивается на 0,75 нэкв/л на каждый 1 мм рт.ст. повышения РСО₂. Эта компенсаторная реакция завершает­ся через 5—10 мин после повышения РаСО₂, но для завер­шения адаптации к хронической гиперкапнии требуется от 3 до 5 дней. В среднем [НСОз~]_р увеличивается на 0,3 мэкв/л на каждый 1 мм рт.ст. хронического прироста РСО₂; в резуль­тате [Н⁺]_р повышается на 0,3 нэкв/л на каждый 1 мм рт.ст. повышения РСО₂.

252 Опишите ожидаемые вторичные реакции (дыхательные реак­ции) или среднюю реакцию "организма в целом" на простые метаболические нарушения кислотно-основного состояния.

□ В случае первичных метаболических нарушений кислот­но-основного состояния в качестве вторичной реакции про­исходит изменение уровня РСО₂ в том же направлении, что и изменение [НСОз~]_р. Таким образом, метаболический аци­доз вызывает вторичную гипокапнию, а метаболический алкалоз — вторичную гиперкапнию. Отношение ∆РСО2 / ∆[НСОз-]р составляет приблизительно 1,2 мм рт.ст./мэкв/л от ∆[НСОз~]р при метаболическом ацидозе и 0,7 мм рт.ст./ мэкв/л от ∆]НСОз]_р при метаболическом алкалозе. Макси­мальный уровень адаптации снижает РСО₂ до 10 мм рт.ст. при метаболическом ацидозе и повышает его до 55 мм рт.ст. или больше (например, было сообщение об увеличении РаСО₂ до 86 мм рт.ст., хотя этот уровень следует расцени­вать как необычный) при метаболическом алкалозе.

253 Рассмотрите связь между поступлением в организм хлоридов и адаптацией к хронической гиперкапнии, а также с выходом из нее.

□ Во время адаптации к гиперкапнии повышение кон­центрации [НСОз-]_р сопровождается усиленным выведением хлоридов с мочой и отрицательным балансом хлоридов. Для адаптации к хронической гиперкапнии уровень поступле­ния электролитов с пищей не имеет практического значе­ния, однако на выход из хронической гиперкапнии содер­жание хлоридов в рационе оказывает весьма существенное влияние. У людей и животных, выходящих из состояния хронической гиперкапнии, при адекватном введении хлори­дов вторичные метаболические реакции устраняются бы­стрее. Адекватное введение хлоридов замещает истощенные запасы ионов хлора и позволяет почке выводить бикарбо­наты. Если больной, поправляющийся от гиперкапнии, не получает достаточно хлоридов, у него в дополнение к ос­новным нарушениям кислотно-основного состояния легоч­ного генеза из-за метаболических расстройств развиваются постгиперкапнический метаболический алкалоз и задержка двуокиси углерода.