Патофизиология кислотно-основного состояния

Кислотно-щелочное равновесие (КЩР) или кислотно-основное состояние (КОС) - это относительное постоянство водородного показателя внутренней среды организма, обусловленное совместным действием буферных и некоторых физиологических систем. При изменении реакции среды меняются физико-химические характеристики коллоидов клеток и межклеточных структур, степень их дисперсности, гидрофильности, способности к адсорбции и т.д. В норме pH находится в пределах 7,37-7,44, а уровень 6,8- 7,8 не совместим с жизнью. Поддержание постоянства pH осуществляется с помощью комплекса буферных систем :

1. Карбонатная буферная система.

2. Фосфатная буферная система.

3. Буферная система белков крови, прежде всего Hb.

Наибольшая буферная емкость крови падает на гемоглобин (до75%). Буферные системы - самые быстрореагирующие, для восстановления pH, им требуется всего 30 сек.

Значительную роль в поддержании кислотно-щелочного баланса играют гомеостатические обменные процессы, проходящие в тканях, особенно почках, печени, мышцах. Органические кислоты окисляются с образованием либо летучих кислот, либо превращаются в некислые вещества. Неорганические кислоты могут быть нейтрализованы солями К, Na, аммиаком. Щелочи нейтрализуются главным образом молочной кислотой.

Нарушение КОС возникают либо при длительном беспрерывном действии умеренных повреждающих факторов или кратковременном, но сильном действии. Кроме того, нарушение КЩР могут возникнуть при первичном повреждении того или иного звена гомеостатической системы, обеспечивающей его постоянство ( заболевание почек, легких).

Нарушение щелочно-кислотного равновесия делят на:

1) ацидозы (acidoses от лат. acidum кислота) - т.е. такое нарушение КЩР при котором либо возрастает количество органических и неорганических кислот, либо уменьшается количество оснований,

2) алкалозы (alcaloses от лат. alcali щёлочь) - увеличивается количество оснований или уменьшается количество кислот.

По степени компенсации все нарушения делят на компенсированные и некомпенсированные.

Ацидозы делятся на:

I) метаболический - возникает при накоплении промежуточных кислых продуктов обмена, таких как кетоновые тела. Концентрация кетоновых тел при патологии может возрастать в сотни раз. Часть кетоновых тел выделяется почками в виде солей Na⁺ и K⁺, что может привести к большим потерям щелочных ионов и к развитию некомпенсированного ацидоза. Гипоксия и гипер H⁺иония вызывают повышение проницаемости сосудов со склонностью к развитию отеков. При резком увеличении проницаемости в почечных канальцах происходит угнетение фильтрации, развивается олигурия, недостаточное выведение калия, натрия, хлора и других электролитов, увеличение их концентрации в крови и межклеточной жидкости. Повышение осмотического давления, вызванное калием и другими низкомолекулярными веществами, вызывает обезвоживание клеток с глубоким нарушением окислительно-восстановительных процессов, прогрессирование ацидоза и тяжелую общую интоксикацию. Ацидоз наблюдается при тяжелых поражениях печени (цирроз, токсические дистрофии) при декомпенсации сердечной деятельности, при других формах кислородного голодания.

II) негазовый выделительный ацидоз возникает при уменьшении выделения нелетучих кислот и наблюдается при заболеваниях почек.

III) газовый ацидоз характеризуется накоплением угольной кислоты в крови при недостаточной функции внешнего дыхания или значительного количества CO₂ во вдыхаемом воздухе, то есть во всех случаях гиперкапнии. Увеличение pCO₂ в крови, независимо от причин, влечет за собой гемодинамические расстройства в виде спазма артериол. Повышение тонуса почечных артериол ведет к уменьшению кровоснабжения в почечных канальцах, стимуляции ренин-ангиотензин-альдостероновой системы и повышению системного сосудистого тонуса. Это создает повышенное сопротивление работе сердца. В отличие от периферических сосудов сосуды мозга под влиянием увеличенного CO₂ расширяются, что сопровождается увеличением образования спиномозговой жидкости и повышением внутричерепного давления.Возможны и смешанные формы ацидозов.

Ацидоз усиливает парасимпатическое влияние, вызывая бронхоспазм, усиление секреции бронхиальных желез; появляются рвота, понос. Происходит нарушение функции ЦНС - головокружение, сонливость вплоть до полной потери сознания.

В клетках при ацидозе происходит увеличение поступления H⁺ в обмен на K⁺ и концентрация K⁺ в крови может служить признаком "биохимической травмы".

Алкалозы делятся на:

I) негазовый алкалоз возникает при приеме больших доз щелочных препаратов, при введении больших количеств бикарбоната, при потере организмом хлора - гипохлорический алкалоз, при дефиците К - гипокалиемический алкалоз, при рвоте, кишечных свищах, токсикозах беременности, при избытке стероидных гормонов, при заболеваниях почек.

Компенсаторные механизмы, развивающиеся при алкалозе, заключаются в основном в снижении возбудимости дыхательного центра из-за увеличения pH, а также в мобилизации почечных механизмов. Эффективность буферных систем крови при алкалозе выражена меньше, чем при ацидозе. Уменьшение минутного объема дыхания приводит к компенсаторному увеличению pCO₂ в крови, что вызывает образование большого количества угольной кислоты, которая является источником Н+-ионов.

II) газовый алкалоз возникает вследствие гипервентиляции, возникающей при высотной болезни, истерии, поражении головного мозга (травма, опухоль), при гипертермии. Симптомы алкалоза проявляются в ослаблении дыхательной функции, повышении нервно-мышечной возбудимости, что может привести к тетании. Это связано со снижением содержания Ca²⁺ в плазме, (подобно недостаточности паратгормона). Одновременно увеличиваются Cl^- в плазме, уменьшается количество аммиака в моче (торможение аммониогенеза), наступают сдвиги мочи в щелочную сторону (результат усиленного выведения бикарбонатов). Алкалоз повышает возбудимость В-адренорецепторов сердца, сосудов кишечника, бронхов, уменьшая одновременно парасимпатические эффекты. Это ведет к тахикардии, запорам, повышению давления крови и др. К патологическим эффектам газового алкалоза относится повышение тонуса сосудов головного мозга и сердца и уменьшение тонуса периферических сосудов, что приводит к гипотензии вплоть до коллапса.

Бывают и смешанные формы алкалоза. Могут возникнуть и комбинированные сочетанные нарушения кислотно-щелочного равновесия. Так при искусственной вентиляции при наркозе может возникнуть газовый алкалоз (усиленное выделение CO₂) и метаболический ацидоз (нарушение диссоциации оксигемоглобина в т.ч. при алкалозе). Такие нарушения могут быть и при высотной болезни.

Таким образом, кислотно-щелочной гомеостаз (один из важнейших компонентов гомеостаза) достаточно долго может быть компенсирован, но при снижении защитных механизмов нарушение pH чаще всего приводят к необратимым изменениям.

Умеренные компенсированные ацидозы протекают без выраженных клинических симптомов и распознаются при определении pH крови и мочи. При углублении ацидоза одним из первых симптомов является усиленное дыхание. Некомпенсированный ацидоз характеризуется нарушениями сердечно-сосудистой системы и желудочно-кишечного тракта, обусловленного тем, что ацидоз уменьшает интенсивность импульсации альфа- и бета-адрено-рецепторов сердца, сосудов и кишечника, снижает функциональное и метаболическое действие катехоламинов. Ацидоз приводит к повышению катехоламинов в крови, что в начале дает усиление сердечной деятельности, учащение пульса, повышение АД и МОС, но затем активность адренорецепторов падает и, несмотря на высокое содержание катехоламинов, сердечная деятельность угнетается, АД падает, нарушается ритм сердца (экстрасистолы вплоть до желудочковой дефибриляции).

X. ПАТОФИЗИОЛГИЯ СТАРЕНИЯ

Течение патологических процессов в старческом возрасте во многом отличается от такового в более молодом. В связи со значи­тельным уменьшением резервных возможностей старого организма степень компенсаторных процессов, гипертрофии и регенерации менее выражена. Это делает организм в старости более уязвимым, менее способным к борьбе с болезнью. Нарушение выработки и рецепции гормонов и медиаторов, искажение ответа на них обус­ловливают, например, менее выраженную лихорадочную реакцию, воспалительный процесс, вяло протекающий общий адаптацион­ный синдром. Зачастую преобладающими являются процессы повреж-дения, а не зашиты.

Для старения характерным является определенный «спектр» ос­новных заболеваний: сердечно-сосудистых, злокачественных опухо­лей, инфекций, дегенеративных заболеваний мозга и внутренних органов, диабета. С увеличением возраста вероятность тяжелых, ве­дущих к смерти заболеваний неуклонно растет. Так, смертность в результате сердечно-сосудистых заболеваний в течение каждого десятилетия увеличивается в 2—3 раза. Столь же закономерно увели­чивается смертность вследствие инфекционных болезней и рака. Та­кова же картина смертности и у исследованных животных. Правда, заболевание атеросклерозом не является характерным для большин­ства животных (хотя спонтанный атеросклероз учащается при старении у слонов, китов, свиней, человекообразных обезьян, кур и голубей), но увеличивается число других видов поражения сосу­дов, например узелкового периартериита и склероза гломерулярного аппарата почек у грызунов и собак. Что же касается числа опухолей, дистрофических изменений внутренних органов, остеопороза и за­болеваний суставов, то оно, как и у людей, неуклонно повышается с возрастом.

По самым оптимистическим прогнозам, полная победа над сердечно-со­судистыми заболеваниями и опухолями приведет к увеличению средней продолжительности жизни человека на 10-12 лет. Учитывая тесную зависи­мость этих заболеваний от происходящих при старении изменений в орга­низме, вероятно, более эффективными окажутся мероприятия, направлен­ные на замедление возрастных изменений.

С этой точки зрения интересно рассмотрение вопроса о скорости старения у различных индивидуумов одного и того же вида. Продолжитель­ность жизни, как уже было сказано, зависит от взаимодействия внешних и внутренних факторов. В свою очередь, внутренние факторы обусловлены наследственностью и состоят из двух компонентов. Первый из них — жизне­способность, обеспечивающая приспособительные возможности организма и зависящая от многих генов. Вторым является темп старения, т.е. скорость возрастного снижения жизнеспособности, связанного с одним или несколь­кими генами. В популяции имеется определенный диапазон колебаний жизнеспособности и темпа старения, который вызывает существенные вариации в продолжительности жизни у разных людей. В настоящее время разработаны методы оценки общего состояния здоровья организма и скорос­ти его старения по определению так называемого биологического возраста. Биологический возраст человека часто не соответствует его календарному возрасту. Его оценка основана на многофакторном анализе ряда важнейших физиологических параметров (состояние сердечно-сосудистой, дыхательной и нервной систем, способность переносить физическую нагрузку и др.) и да­ет возможность составить представление об уровне здоровья данного, конкретного человека, соответствия его возрастным стандартам, индивиду­альной скорости старения, имеет определенную прогностическую ценность. Одни люди стареют быстро, другие - медленно. Иногда встречаются патоло­гические состояния, которые характеризуются быстрым развитием измене­ний, напоминающим старческие. Примером такого ускоренного старения являются некоторые редкие наследственные синдромы, получившие назва­ние прогерий. Один из них, синдром Гетчинсона-Гилфорда, является редким аутосомно-рецессивным заболеванием детского возраста. Первые симптомы заболевания развиваются на первом году жизни, быстро прогрессируют и за­канчиваются смертью в течение первого — начале второго десятилетия, чаще всего от инфаркта миокарда. При этом характерными являются задержка роста, поседение волос, облысение, истонченность и дряблость кожи, ка­таракта, глаукома, эмфизема легких, гиперхолестеринемия, атеросклероз, нарушения в мышечной и костной тканях.

Второй - синдром Вернера - также аутосомно-рецессивное заболевание, возникающее в возрасте 15-25 лет. Оно характеризуется задержкой роста в пубертатном периоде, поседением волос, облысением, атрофией кожи и ги­перкератозом, катарактой, снижением остроты слуха, развитием сахарного диабета, атеросклероза, приводящим к инфаркту миокарда, и высокой часто­той возникновения опухолей мезенхимального происхождения. Для обоих синдромов характерными являются патологические изменения соединитель­ной ткани, которые и придают им черты сходства с естественным старением. Фибробласты от больных с прогериями плохо растут в культуре, на них мало выражены антигены гистосовместимости HLA-системы, нарушен синтез ДНК.

Некоторые черты, напоминающие старение, могут быть отмечены также у людей с аномалиями половых хромосом, например, при синдроме Шерешевского-Тернера, и при болезни Дауна.