09_10_02

Механизмы гипонатриемии

•Гипоосмоляльность крови и других жидкостей организма (как результат дефицита осмоти чески активного Na+).

•Гипергидратация клеток и их набухание (в ре зультате тока жидкости из интерстиция в клетки по возрастающему градиенту осмоти ческого давления).

•Снижение тургора, эластичности кожи и сли зистых оболочек, их сухость (как следствие уменьшения жидкости в интерстициальном пространстве — внеклеточной гипогидрата ции).

•Снижение возбудимости нервной и мышеч ной ткани (в результате повышения порога возбудимости клеток в условиях низкого вне клеточного уровня Na+).

•Мышечная гипотония (вследствие пониже ния возбудимости миоцитов).

•Артериальная гипотензия (в результате сни жения тонуса ГМК стенок сосудов, а также уменьшения сократительной функции мио карда и сердечного выброса).

•Нарушение ВНД, вплоть до психастении и расстройств сознания (вследствие ионного дисбаланса, гипергидратации нейронов, ги поксии мозговой ткани).

•Диспептические расстройства — снижение аппетита, тошнота, рвота (как результат рас стройств функции гипергидратированных клеток, особенно нервных центров; наруше ния метаболизма в них).

НАРУШЕНИЯ ОБМЕНА КАЛИЯ

K+ является основным катионом внутрикле точной жидкости. В ней находится около 3000 мэкв K+, т.е. приблизительно 90% этих катио нов организма. Значительная часть K+ связана с белками, углеводами, фосфатами, креатини ном. Во внеклеточной жидкости содержится около 65 мэкв K+, а в сыворотке крови — 3,4– 5,3 ммоль/л. Соотношение внутри и внекле точного содержания K+ является основным фактором состояния электрической активнос ти возбудимых структур.

В сутки в организм человека должно поступать 40–60 мэкв (2–4 г) калия. Примерно такое же количество его выводится из организма, в основном почками. Калий, поступающий в организм с пищей, транспортируется в клетки

Повреждения 49

в комплексе с глюкозой и фосфатами при уча стии энергии АТФ. Из клеток в межклеточную жидкость K+ переходит по градиенту его кон центрации. Расстройства метаболизма калия проявляются гиперкалиемией или гипокалие мией (МКБ: E87.5 Гиперкалиемия, E87.6 Ги покалиемия).

ГИПЕРКАЛИЕМИЯ

Гиперкалиемия — увеличение [K+] в сыворотке крови выше нормального уровня (более 5,5 ммоль/л).

Причины гиперкалиемии

•Уменьшение экскреции почками в результате:

†почечной недостаточности. Почки способны вы водить до 1000 мэкв/сут калия, т.е. значительно больше, чем его поступает в норме в организм. По вреждение почечной ткани может привести к гиперкалиемии при нормальном или даже несколь ко сниженном (по сравнению со статистической нормой) потреблении калия;

†гипоальдостеронизма (например, при болезни Ад дисона — надпочечниковой недостаточности или снижении чувствительности эпителия канальцев к альдостерону у пациентов с нефропатиями, СКВ, амилоидозом, поражением интерстиция почек).

•Перераспределение калия из клеток в кровь вследствие:

†повреждения и разрушения клеток (например, при гемолизе форменных элементов крови; гипоксии, ишемии и некрозе тканей; синдроме длительного раздавливания тканей, их ожоге или размозжении);

†гипоинсулинизма (в основном в связи с повы шенным гликогенолизом и протеолизом, сопро вождающимися высвобождением большого ко личества калия);

†внутриклеточного ацидоза. Это определяется из бытком H+ в клетках, что стимулирует выход K+ из них и одновременно — транспорт Cl в клетки.

•Введение избытка калия в организм (с про дуктами питания или ЛС) не приводит к стойкой гиперкалиемии. Это объясняется ак тивацией осмо и хеморецепторов воротной вены и повышением экскреции калия почка ми. Вместе с тем в/в введение растворов ка лия, переливание больших объёмов крови с признаками гемолиза, приём большой дозы KСl или других солей калия может привести

кгиперкалиемии.

Проявления гиперкалиемии

Проявления гиперкалиемии приведены на рис. 2 12.

Механизмы развития гиперкалиемии

•Мышечная гипотония и слабость, параличи мышц и гипорефлексия, атония кишечника и боли в мышцах являются результатом наруше ния механизмов формирования МП и ПД и не рвно мышечной передачи возбуждения.

•Брадикардия и аритмии сердца. Повышение кон центрации калия в сыворотке крови выше 6 ммоль/л приводит к расстройствам автоматизма, возбудимости и проводимости сердечной мыш цы. Это проявляется брадикардией, удлинением интервалов P R и QRS (в связи с замедлением про ведения возбуждения), увеличением и заострени ем зубца T (в результате укорочения стадии репо ляризации).

•При концентрации калия 8–10 ммоль/л возмож на атриовентрикулярная (АВ) и/или внутриже лудочковая блокада проведения возбуждения, а при 13 ммоль/л — остановка сердца в диастоле. Это обьясняется значительным повышением хо линореактивных свойств сердца и прогрессирую щим падением возбудимости кардиомиоцитов в условиях гиперкалиемии.

ГИПОКАЛИЕМИЯ

†многократной рвоты. Содержание калия в желудочном соке невысокое. Однако развитие гиповолемии вы зывает вторичный гиперальдостеронизм и увеличение экскреции ионов K+ почками;

†повышенного выведения калия почками при:

‡неправильном применении диуретиков,

‡гиперальдостеронизме,

‡дефектах почечных канальцев — мембрано и фер ментопатиях (например, при синдроме Барттера), при почечном канальцевом ацидозе,

‡повреждении почечной ткани нефротоксическими веществами, в том числе ЛС (например, некоторы ми антибиотиками: пенициллинами, гентамицином или отдельными противогрибковыми средствами, в частности — амфотерицином В).

•Перераспределение K+ из крови и/или меж клеточной жидкости в клетки в условиях:

†увеличения уровня инсулина в крови (при передози ровке инсулина или инсуломе);

†гиперкатехоламинемии (в результате применения ад реналина, норадреналина, дофамина или при фео хромоцитоме);

†передозировки фолиевой кислоты или витамина B12 (на пример, при лечении пациентов с мегалобластной ане

мией. Указанные вещества стимулируют пролиферацию клеток и потребление ими K+).

Гипокалиемия — уменьшение [K+] в сыворотке кро ви ниже нормы (менее 3,4 ммоль/л). Существенно, что значительная часть K+ (около 155 ммоль/л) со держится в клетках. В связи с этим даже значитель ная потеря калия клетками может сочетаться с не большими изменениями его содержания в сыворотке крови.

Причины гипокалиемии

•Недостаточное (менее 10 мэкв/сут) поступление калия в организм с пищей (например, при голо дании или ограничении приёма продуктов, со держащих соединения калия, — овощей, молоч ных изделий).

•Избыточное выведение калия из организма в результате:

†хронических профузных поносов. Кишечные секре ты содержат большое количество калия;

Проявления и механизмы гипокалиемии

Проявления гипокалиемии приведены на рис. 2 13.

Механизмы развития гипокалиемии

•Ухудшение нервно мышечной возбудимости приводит к развитию мышечной слабости (вплоть до паралича), снижению моторики (гипокинезия) желудка и кишеч ника, уменьшению тонуса артериол с развитием артери альной гипотензии.

•Аритмии сердца и его остановка в диастоле.

•Изменения ЭКГ: удлинение интервалов P Q и Q T; расши рение и снижение амплитуды зубца T, нередко — отрица тельный зубец T.

•Сонливость, апатия, снижение работоспособности, пси хастения.

Указанные выше три проявления гипокалиемии явля ются результатом гиперполяризации клеточных мем бран и повышения их порога возбудимости.

Ðèñ. 2-13. Основные проявления гипокалиемии.

•Внутриклеточный ацидоз. В основе его развития лежат снижение [K+] в клетках и накопление в них избытка H+.

•Развитие дистрофических изменений в органах и тканях. Наиболее выражены они в сердце, почках, печени, ки шечнике. Это является результатом расстройств энер гетического обеспечения клеток, внутриклеточ ного ацидоза, ионного дисбаланса и нарушения реализации эффектов биологически активных веществ (гормонов, цитокинов, нейромедиаторов и других).

НАРУШЕНИЯ ОБМЕНА КАЛЬЦИЯ

В организме кальций содержится в основном в костях и зубах (в виде оксиапатита), а также в сыворотке крови и других жидкостях. В сыворотке крови кальций находится в трёх формах:

•примерно 40% связано с молекулами белка, в ос новном — альбуминами (так называемая «неак тивная» фракция);

•5–15% входит в комплекс с различными анионами (цитратным, фосфатным, карбонатным);

•около 50% находится в несвязанной — ионизиро ванной форме (Ca2+). Именно эта часть кальция имеет наибольшее значение в регуляции жизнеде ятельности организма. Так, гипопротеинемия со провождается снижением общего содержания кальция (за счёт его фракции, связанной с белками), но при этом уровень ионов Ca2+ может не изменяться. В связи с этим симптоматика дефи цита кальция может отсутствовать.

Гомеостаз кальция обеспечивается балансом между его поступлением в кровь из ЖКТ и ко стей и экскреции почками и кишечником. Эти процессы регулируют активная форма витами на D — кальцитриол и ПТГ. Первый из них кон тролирует в основном всасывание кальция в начальном отделе тонкой кишки. ПТГ обус ловливает повышение уровня кальция в сыво ротке крови, стимулируя его высвобождение из костей и снижая его экскрецию почками. Кро ме того, ПТГ способствует образованию каль цитриола. Метаболизм кальция регулирует так же тиреокальцитонин и косвенно СТГ, кортикостероиды, T4, инсулин. Обмен кальция

Повреждения 51

тесно связан с обменом фосфора: гиперкальци емия обусловливает снижение уровня фосфатов в крови, а гипокальциемия — увеличение (В. Нарушения обмена ионов кальция, E83.5 На рушение обмена кальция).

ГИПЕРКАЛЬЦИЕМИЯ

Гиперкальциемия — повышение общего содер жания кальция в сыворотке крови более нор мы (выше 2,57 ммоль/л, или 10,3 мг%).

Причины гиперкальциемии

•Избыточное поступление солей кальция в организм в

связи с парентеральным введением (например, CaCl2), увеличением уровня и/или эффектов кальцитриола

(стимулирующего транспорт кальция в кровь из тон кого кишечника).

•Уменьшение экскреции Ca2+ почками в результате уве личения содержания и/или эффектов ПТГ (гиперпа ратиреоза при гиперплазии или аденоме паращито видных желёз), гипервитаминоза D, снижения содержания в крови и/или эффектов тиреокальцито нина.

•Перераспределение кальция из тканей в кровь вслед ствие:

†ацидоза, при котором Ca2+ выводится из костной тка ни в обмен на H+. Такая картина наблюдается при состояниях, сопровождающихся хроническим ацидо зом (например, при СД, почечной недостаточности, некоторых опухолях) и одновременно — остеопоро зом;

†длительного ограничения двигательной активности и действия фактора невесомости (например, при полё тах в космосе).

•Усиление ионизации кальция (например, в условиях аци доза, при котором увеличивается доля Ca2+ в сыворотке крови при нормальном общем его содержании).

•Злокачественные опухоли — одна из наиболее частых причин гиперкальциемии.

Проявлениягиперкальциемии

Проявления гиперкальциемии приведены на рис. 2 14.

Ðèñ. 2-14. Основные проявления гиперкальциемии.

Патологические симптомы появляются при гипер кальциемии более 11–12 мг%.

•Гиперкальциурия (как следствие гиперкальциемии).

•Образование конкрементов в паренхиме почек (нефро кальциноз, нефроуролитиаз) и/или мочевыводящих пу тях. Является непосредственным результатом выведе ния избытка Ca2+ почками.

•Остеопороз — дистрофия костной ткани с уменьшением её плотности. Является следствием декальцификации костей и резорбции их остеокластами. Это явление обо значается как паратиреоидная остеодистрофия. Она нередко сопровождается болями в костях и их перело мами.

•Психоневрологические расстройства. Они характеризу ются снижением эффективности интеллектуальной де ятельности, эмоциональной неустойчивостью, быстрой утомляемостью, а также мышечной гипотонией и сни жением нервно мышечной возбудимости (вплоть до парезов и параличей).

•Желудочно кишечные расстройства в виде анорексии, тошноты, рвоты, ослабления перистальтики желудка и кишечника, запоров, болей в животе, нередко вы являются пептические язвы.

ГИПОКАЛЬЦИЕМИЯ

Гипокальциемия — снижение концентрации каль ция в сыворотке крови ниже нормы (менее 2,23 ммоль/л, или 8,5 мг%).

Причины гипокальциемии

•Гипопаратиреоз. Снижение уровня паратиреоидного гор мона (ПТГ) в крови наблюдается при удалении паращи товидных желёз при тиреоидэктомии; при их длитель ной ишемии (например, у пациентов с системным или локальным артериосклерозом); при их гипоплазии (на пример, у детей, что ведёт к так называемому идиопати ческому гипопаратиреозу). При гипопаратиреозе тормо зится высвобождение кальция из костей и стимулируется его выведение почками.

•Гиповитаминоз D. При этом существенно снижается вса сывание кальция в кишечнике.

•Гиперсекреция тиреокальцитонина, являющегося анта гонистом ПТГ.

•Патология кишечника. Хронические энтериты, резек ция фрагментов тонкой кишки, синдромы мальабсор бции сопровождаются снижением абсорбции кальция в слизистой оболочке тонкой кишки.

•Ахолия — отсутствие в кишечнике жёлчи. Жёлчь не обходима для обеспечения метаболизма жирораство римого витамина D, а также для протекания процессов полостного и мембранного пищеварения.

•Хронический некомпенсированный алкалоз. Повыше ние рН плазмы крови стимулирует связывание кальция белками крови и межклеточной жидкости (см. гл. 13 «Нарушения кислотно щелочного равновесия»).

•Гипомагниемия. Снижение содержания Mg2+ в крови тор мозит секрецию ПТГ, а также эффекты этого гормона и витамина D в костной ткани.

•Гипоальбуминемия. Сопровождается снижением уровня общего кальция сыворотки крови за счёт его фракции, связанной с альбуминами.

Проявления гипокальциемии

Проявления гипокальциемии приведены на рис. 2 15.

Механизмы развития гипокальциемии

•Повышение нервно мышечной возбудимости. Характе ризуется комплексом признаков:

†тетаническими судорогами различных групп мышц (сто пы, кисти, гортани, мимических и др.). При лёгкой сте пени гипокальциемии отмечается латентная тетания. Она выявляется развитием судорог мышц кисти («кисть акушера») при надавливании на мышцы в области плеча (симптом Труссо) или мышц лица при постукивании в области прохождения ветви лицевого нерва (симптом Хвостека);

†чувством онемения отдельных частей тела.

•Гипокоагуляционный и геморрагический синдромы. Сни жение свёртываемости крови и повышенная кровоточи вость связаны с дефицитом Ca2+, регулирующего актив ность ряда факторов гемокоагуляции, а также проницаемость стенок сосудов.

•Дистрофические изменения различных тканей (произ водных эктодермы). Они характеризуются дефектами зубов в результате нарушения кальцификации дентина

иэмали; гипотрофией, неровностью и ломкостью ног тей; сухостью кожи; ломкостью волос; кальцификацией хрусталика с развитием катаракты. Указанные измене ния обусловлены, с одной стороны, расстройствами метаболизма собственно кальция, а также и его эффек тов, а с другой — нарушением синтеза, высвобождения

иэффектов различных биологически активных веществ. Так, при гипокальциемии тормозится процесс высвобож дения клетками гормонов задней доли гипофиза, кате холаминов, инсулина.

НАРУШЕНИЯ ОБМЕНА ФОСФОРА

Метаболизм фосфора тесно связан с обменом кальция. Фосфор является одним из основных минеральных компонентов костной ткани (там его около 85% от общего содержания в орга низме). В плазме крови фосфор находится в основном в форме неорганического фосфата, основная часть которого находится в свобод ном состоянии (т.е. не связана с молекулами белка). Во внеклеточной жидкости фосфор так же находится в виде неорганического фосфата (около 3–4 мг%), перемещающегося внутрь клетки (где его содержится 200–300 мг%). Там он служит донором фосфата для ресинтеза АТФ. Фосфат является важным анионом и ком понентом фосфатного буфера клеток.

В норме в организм поступает около 1200 мг/сут фосфата (с продуктами питания). Такое же его количество выводится из организма (пример но 2/3 почками и 1/3 кишечником). В почках экскрецию фосфатов регулирует ПТГ (высокий его уровень подавляет реабсорбцию фосфатов в проксимальных отделах канальцев, а низкий

— активирует), а также кальцитонин, тиреоид ные гормоны, СТГ и содержание фосфатов в крови.

ГИПЕРФОСФАТЕМИЯ

Гиперфосфатемия (МКБ: E83.3 Нарушение обме на фосфора) — увеличение концентрации фосфа тов в сыворотке крови выше нормы (более 1,45 ммоль/л, или 4,5 мг%).

Причины гиперфосфатемии

•Введение в организм избытка фосфатов. Это может про исходить при инъекции их препаратов в/в, введении per os или в кишечник (например, в клизме).

Повреждения 53

•Уменьшение выведения фосфатов из организма в результате:

†почечной недостаточности (снижение скорости клу бочковой фильтрации до 25% и более от нормы со провождается фосфатемией, достигающей 10 мг% и более);

†гипопаратиреоза (снижение содержания ПТГ сопро вождается активацией процесса реабсорбции фос фатов в канальцах почек);

†гипертиреоза и избытка СТГ. В этих случаях гипер фосфатемия развивается вследствие избыточной ре абсорбции фосфатов в почках.

•Увеличение высвобождения фосфатов из тканей вслед ствие:

†острой деструкции мышечной ткани (например, при обширных механических травмах, синдроме длитель ного раздавливания, выраженной ишемии тканей); разрушение мышечных клеток любого происхожде ния сопровождается выходом из них фосфатов в межклеточную жидкость и в кровь;

†распада опухолевой ткани (например, в результате химио или радиотерапии).

Проявлениягиперфосфатемии

•Гипокальциемия. Она обусловлена либо причиной ги перфосфатемии (например, гипопаратиреозом или ги персекрецией тиреокальцитонина), либо увеличением уровня фосфатов в крови. Последнее стимулирует меха низмы выведения Ca2+ из организма, перераспределе ние его в тканях, тормозит всасывание в кишечнике.

•Артериальная гипотензия.

•Сердечная недостаточность (в основном за счёт сниже ния ударного выброса крови).

ГИПОФОСФАТЕМИЯ

Гипофосфатемия — уменьшение концентрации фосфатов в сыворотке крови ниже нормы (меньше 0,8 ммоль/л, или 2,5 мг%).

Причиныгипофосфатемии

•Недостаточное поступление фосфатов с пищей. Наблю дается при однообразном, бедном фосфатами питании, а также при длительном голодании.

•Чрезмерное выведение фосфатов из организма почками в результате гиперпаратиреоидизма, первичных дефек тов почечных канальцев, при отравлении солями тяжё лых металлов и цистинозе, специфического дефекта трансмембранного переноса фосфатов при витамин D резистентной форме рахита.

•Избыточная потеря фосфатов через ЖКТ. Наблюдается при передозировке антацидов — ЛС щелочного харак тера, снижающих кислотность желудка (например, гид рокарбонат натрия, окись магния, карбонат кальция, гидроокись алюминия). Указанные вещества связывают фосфаты, находящиеся в желудке и кишечнике, и выво дят их с калом.

54 ПАТОЛОГИЯ Глава 2

•Перераспределение фосфатов из крови и межклеточной жидкости в клетки при активации гликолиза (в этих ус ловиях в клетке увеличивается образование фосфори лированных углеводных групп, что приводит к сниже нию клеточного пула органического фосфата, диффузии последнего из межклеточной жидкости и крови с разви тием гипофосфатемии) и при алкалозе (алкалоз характе ризуется увеличением рН, что стимулирует гликолиз и потребление клеткой фосфатов).

Проявления гипофосфатемии

В основе большинства проявлений гипофосфате мии лежит дефицит АТФ и креатинфосфата в клет ках в связи со снижением в них уровня неоргани ческого фосфата. Последний необходим для фосфорилирования адениннуклеотидов и креати на. Проявления гипофосфатемии приведены на рис. 2 16.

•Расстройства ВНД. Они характеризуются заторможен ностью, быстрой усталостью при выполнении интел лектуальной работы, потерей сознания.

•Мышечная гипотония и гипокинезия. Иногда — ды хательная недостаточность в результате гиповентиля ции, вызванной слабостью дыхательной мускулатуры.

•Сердечная недостаточность.

•Остеопороз — дистрофические изменения в костной тка ни с уменьшением её плотности. Является результатом деминерализации костей в связи с дефицитом в них со лей кальция и фосфора.

•Остеомаляция — размягчение и деформация (искривле ние) костей. Развивается вследствие дефицита в них со единений кальция и фосфорной кислоты.

•Фосфатурия (более 100 мг/л).

НАРУШЕНИЯ ОБМЕНА МАГНИЯ

В организме содержится до 25–30 г магния. Около 67% его входит в состав костной ткани, примерно 31% содержится внутриклеточно (в основном в мышечных клетках, где магний находится в комплексе с АТФ). По внутриклеточному содержа нию магний уступает только калию. В сыворотке крови в норме 0,65–1,1 ммоль/л (1,3–2,2 мэкв/л) магния (25% Mg2+ связано с альбуминами и около 8% с глобулинами). Лишь около 1% магния содер жится во внеклеточной жидкости (70% находится в ионизированном состоянии, около 30% связано с

молекулами белка). Магний является кофактором почти 300 клеточных ферментов.

ГИПЕРМАГНИЕМИЯ

Гипермагниемия (МКБ: E83.4 Нарушение обмена магния) — повышение концентрации магния в сыворотке крови более нормы (выше 1,1 ммоль/л, или 2,2 мэкв/л).

Причины гипермагниемии

•Уменьшение выведения магния из организма почками. Наблюдается при нарушении экскреторной функции почек (например, при хроническом диффузном гломе рулонефрите, нефрозах, пиелонефрите, почечной не достаточности).

•Избыточное поступление магния в организм вследствие приёма высоких доз ЛС, содержащих магний (например, антацида — окиси магния, слабительных), и при внутри венном введении растворов солей магния женщинам с токсикозом беременности.

•Перераспределение магния из клеток в межклеточную жидкость и кровь при ацидозе (например, при хро ническом ацидозе у пациентов с СД) и гипотиреозе.

Проявления гипермагниемии

•Угнетение ВНД, вплоть до потери сознания («магнези альный сон»). В основе этого лежит нарушение транс мембранного распределения ионов (обычно увеличе ние [K+] и [Ca2+]).

•Снижение альвеолярной вентиляции в результате угне тения активности нейронов дыхательного центра.

•Мышечная гипотония, гипокинезия, снижение дыхатель ных рефлексов, иногда параличи.

•Артериальная гипотензия.

ГИПОМАГНИЕМИЯ

Гипомагниемия (МКБ: E83.4 Нарушение обмена магния) — уменьшение [Mg2+] в сыворотке крови ниже нормы (менее 0,6 ммоль/л, или 1,3 мэкв/л).

Причины гипомагниемии

•Недостаточное поступление магния в организм вслед ствие:

†дефицита магния в пище (наблюдается в результате длительного голодания);

†нарушения всасывания соединений магния в кишечнике (развивается при длительных поносах; злоупотреблении слабительными; синдромах маль абсорбции; ахолии; хронических энтеритах).

•Повышенное выведение магния из организма в результате:

†первичных дефектов канальцев почек (страдает ре абсорбция ионов, в том числе Mg2+, развивается синдром почечного канальцевого ацидоза);

†вторичного подавления процесса реабсорбции Mg2+ в канальцах почек (например, при гиперальдосте ронизме, гипопаратиреозе, избыточном приёме ди уретиков типа фуросемида или этакриновой кисло ты, гиперкальциемии, гипофосфатемии).

•Перераспределения магния из крови в клетки при:

†респираторном алкалозе, гиперинсулинемии, ал когольной абстиненции (при этих состояниях про исходит облегчение транспорта Mg2+ в клетку из интерстициальной жидкости);

†состояниях после устранения гиперпаратиреоидиз ма (у пациентов отмечается активация остеогенеза, сопровождающегося интенсификацией транспорта магния и кальция в костную ткань).

Проявления и механизмы гипомагниемии

•Увеличение нервно мышечной возбудимости. Харак теризуется тремором, спазмом мышц кистей и стоп, двигательным возбуждением.

•Тахикардия, аритмии сердца, повышение АД. Причи ны:

†собственно дефицит магния в крови и межклеточ ной жидкости;

†сопутствующая гипокальциемия. В этих условиях снижается порог возбудимости нервных и мышеч ных клеток (т.е. возрастает их возбудимость) и по вышается проводимость клеточных мембран. По тенцировать эти отклонения может увеличение содержания внеклеточного калия, что характерно для гипомагниемии.

•Гипокальциемия. Обусловлена подавлением секреции ПТГ в условиях низкого содержания магния в организме.

•Гипокалиемия. Развивается в связи с торможением реабсорбции K+ в почках под влиянием низкой кон центрации в межклеточной жидкости и крови.

•Дистрофические расстройства в виде:

†трофических эрозий и язв кожи. Вызваны сниже нием кинетических свойств магнийзависимых фер ментов (фосфатаз, фосфотрансфераз и др.), нару шением обмена углеводов и белков;

†генерализованной кальцификации тканей, особен но стенок сосудов, почек и хрящей. Этот феномен связан с повышенным транспортом кальция в тка ни в условиях низкой концентрации магния в меж клеточной жидкости.

•Нарушение усвоения пищи в кишечнике и обуслов ленные этим задержка роста и гипотермия, особен но у детей. Причины: снижение эффектов магния в

Повреждения 55

активации ферментов (в том числе участвующих в мембранном пищеварении и клеточном метаболиз ме, особенно белков и углеводов).

Патология кислотно-щелочного равновесия

ОСНОВНЫЕПОНЯТИЯ

•Концентрация ионов водорода [Н+] в клетках и биологических жидкостях — один из важных факторов обеспечения гомеостаза/гомеоки неза организма. Хотя величина [Н+] во вне

клеточной жидкости сравнительно мала (при pH 7,4 она составляет 40× 10 9 моль/л), [H+] существенно влияет практически на все жиз ненно важные функции (например, на кине тику ферментативных реакций, физико хи мическое и структурное состояние мембран, конформацию макромолекул, сродство Hb к кислороду, чувствительность рецепторов к биологически активным веществам, интен сивность генерации активных форм кисло рода и липопероксидных процессов, возбуди мость и проводимость нервных структур).

•Отклонения [H+] от оптимального диапазона

приводят к нарушениям метаболизма, жиз недеятельности клеток (вплоть до их гибе ли), тканей, органов и организма в целом. Сдвиг показателя рН в диапазоне ±0,1 обус ловливает расстройства дыхания и кровообраще ния; ±0,3 — потерю сознания, нарушения гемо динамики и вентиляции лёгких; в диапазоне ±0,4 и более — чреват гибелью организма.

[H+] в биологических жидкостях определяет их кислотно-щелочное равновесие.

•Кислотно щелочное равновесие (КЩР) оцени вают по величине рН — водородному пока зателю.

рН — отрицательный десятичный логарифм молярной [H+] в среде.

•рН жидких сред организма зависит от содер жания в них органических и неорганических кислот и оснований.

• Кислота — вещество, которое в растворе является донором протонов.

• Основание — вещество, являющееся в растворе акцептором протонов.

56 ПАТОЛОГИЯ Глава 2

•В организм с пищей поступают вода, белки, жиры, углеводы, минеральные соединения, витамины. При метаболизме из них образу ется большое количество эндогенных кислот:

молочная, угольная, пировиноградная, аце тоуксусная, β оксимасляная, серная, соляная

идр.

•Эндогенные кислоты подразделяют на лету чие и нелетучие.

†Нелетучие кислоты не способны превращаться в газообразное вещество и не удаляются лёгкими. К основным нелетучим кислотам относятся серная

(образуется при катаболизме белков и серосодер жащих аминокислот метионина и цистеина), β оксимасляная, ацетоуксусная, молочная, пиро виноградная (образуются при неполном окисле нии жиров и углеводов). Ежедневно в организме образуется около 1 мэкв нелетучих кислот на 1 кг массы тела.

† Летучие кислоты. В живом организме образуется одна летучая кислота — угольная (H2CO3). Она легко расщепляется на H2O и CO2. Углекислый газ выводится из организма лёгкими.

ПОКАЗАТЕЛИ ОЦЕНКИ КИСЛОТНО-ЩЕЛОЧНОГО РАВНОВЕСИЯ

Показатели оценки КЩР подразделяют на ос новные и дополнительные (табл. 2 4).

ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ

Оценка КЩР и его сдвигов в клинической прак тике проводится с учётом нормального диапа зона его основных показателей, в т. ч.: pH,

Таблица 2-4. Показатели кислотно-щелочного равновесия

pCO2, стандартный бикарбонат плазмы крови SB (Standart Bicarbonate), буферные основания капиллярной крови BB (Buffer Base) и избы ток оснований капиллярной крови BE (Base Excess). Учитывая, что [H+] крови адекватно от ражает этот показатель в разных областях орга низма, а также простоту процедуры взятия крови для анализа, основные показатели КЩР исследуют именно в плазме крови.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ

С целью более точного выяснения причины и механизма развития негазовых форм наруше ний КЩР определяют ряд дополнительных показателей крови (кетоновые тела, молочная кислота) и мочи (титруемая кислотность и ам миак).

МЕХАНИЗМЫ УСТРАНЕНИЯ СДВИГОВ КИСЛОТНО-ЩЕЛОЧНОГО РАВНОВЕСИЯ

Учитывая важность поддержания [H+] в срав нительно узком диапазоне для оптимальной реализации процессов жизнедеятельности, в эволюции сформировались системные, хорошо интегрированные механизмы регуляции этого параметра в норме и устранения его сдвигов при развитии патологии. В норме в организме образуется почти в 20 раз больше кислых про дуктов, чем основных (щелочных). В связи с этим в организме доминируют системы, обес печивающие нейтрализацию, экскрецию и сек

рецию избытка соединений с кислыми свой ствами. К этим системам относятся химичес кие буферные системы и физиологические ме ханизмы регуляции КЩР.

ХИМИЧЕСКИЕ БУФЕРНЫЕ СИСТЕМЫ

Химические буферные системы представлены в основном бикарбонатным, фосфатным, бел ковым и гемоглобиновым буферами. Буферные системы начинают действовать сразу же при увеличении или снижении [H+], а следователь но, представляют собой первую мобильную и действенную систему компенсации сдвигов рН. Например, буферы крови способны устра нить умеренные сдвиги КЩР в течение 10–40 с. Ёмкость и эффективность буферных систем крови весьма высоки (табл. 2 5).

Таблица 2-5. Относительная ¸мкость буферов крови (%)

Принцип действия химических буферных сис тем заключается в трансформации сильных кислот и сильных оснований в слабые. Эти ре акции реализуются как внутри так и внекле точно (в крови, межклеточной, спинномозго вой и других жидких средах), но в большем масштабе — в клетках.

Гидрокарбонатная буферная система

Гидрокарбонатная буферная система — основ ной буфер крови и межклеточной жидкости. Она составляет около половины буферной ём кости крови и более 90% — плазмы и интер стициальной жидкости. Гидрокарбонатный буфер внеклеточной жидкости состоит из сме си угольной кислоты — H2СO3 и гидрокарбо ната натрия — NaHCO3. В клетках в состав соли угольной кислоты входят калий и магний.

Гидрокарбонатный буфер — система открыто го типа, она ассоциирована с функцией внеш него дыхания и почек. Система внешнего ды хания поддерживает оптимальный уровень рCO2 крови (и как следствие — концентрацию H2CO3), а почки — содержание аниона HCO3 . Именно это обеспечивает функционирование системы HCO3 /H2CO3 в качестве эффективно го и ёмкого буфера внеклеточной среды даже в условиях образования большого количества нелетучих кислот (табл. 2 6).

Гидрокарбонатная буферная система исполь зуется как важный диагностический показатель состояния КЩР организма в целом.

Фосфатная буферная система

Фосфатная буферная система играет существен ную роль в регуляции КЩР внутри клеток, осо бенно — канальцев почек. Это обусловлено более высокой концентрацией фосфатов в клетках в сравнении с внеклеточной жидко стью (около 8% общей буферной ёмкости). Фосфатный буфер состоит из двух компонен тов: щелочного — (Na2HPO 4) и кислого — (NaH2PO4).

Эпителий канальцев почек содержит компо ненты буфера в максимальной концентрации, что обеспечивает его высокую мощность. В крови фосфатный буфер способствует поддержа нию («регенерации») гидрокарбонатной буфер ной системы. При увеличении уровня кислот в плазме крови (содержащей и гидрокарбонат ный, и фосфатный буферы) увеличивается кон центрация H2CO3 и уменьшается содержание NaHCO3:

H2CO3 + Na2HPO4 NaHCO3 + NaH2PO4

Врезультате избыток угольной кислоты устра няется, а уровень NaHCO3 возрастает.

Белковая буферная система

Белковая буферная система — главный внут риклеточный буфер. Он составляет примерно

58 ПАТОЛОГИЯ Глава 2

три четверти буферной ёмкости внутриклеточ ной жидкости.

Компонентами белкового буфера являются слабодиссоциирующий белок с кислыми свой ствами (белок COOH) и соли сильного осно вания (белок COONa). При нарастании уров ня кислот они взаимодействуют с солью белка с образованием нейтральной соли и слабой кислоты. При увеличении концентрации осно ваний реакция их происходит с белком с кислыми свойствами. В результате вместо силь ного основания образуется слабоосновная соль.

Гемоглобиновая буферная система

Гемоглобиновая буферная система — наиболее ёмкий буфер крови — составляет более поло вины всей её буферной ёмкости . Гемо глобиновый буфер состоит из кислого компо нента — оксигенированного Hb — HbO2 и основного — неоксигенированного. HbO2 при мерно в 80 раз сильнее диссоциирует с отдачей в среду H+, чем Hb. Соответственно, он боль ше связывает катионов, главным образом K+.

Основная роль гемоглобиновой буферной системы заключается в её участии в транспорте CO2 от тка ней к лёгким.

•В капиллярах большого круга кровообращения HbO2 от даёт кислород. В эритроцитах CO2 взаимодействует с H2O

иобразуется H2CO3. Эта кислота диссоциирует на HCO3–

иH+, который соединяется с Hb. Анионы HCO3– из эрит роцитов выходят в плазму крови, а в эритроциты посту пает эквивалентное количество анионов Cl–. Остающи еся в плазме крови ионы Na+ взаимодействуют с HCO 3–

иблагодаря этому восстанавливают её щелочной резерв.

•В капиллярах лёгких, в условиях низкого pСО2 и высоко го pО2, Hb присоединяет кислород с образованием HbO2. Карбаминовая связь разрывается, в связи с чем высво

бождается CO2. При этом HCO3– из плазмы крови по ступает в эритроциты (в обмен на ионы Cl–) и взаимо действует с H+, отщепившимся от Hb в момент его

оксигенации. Образующаяся H2CO3 под влиянием кар боангидразы расщепляется на CO2 и H2O. CO2 диф фундирует в альвеолы и выводится из организма.

Карбонаты костной ткани

Карбонаты костной ткани функционируют как депо для буферных систем организма. В костях содержится большое количество солей уголь ной кислоты: карбонаты кальция, натрия, ка лия и др. При остром увеличении содержания кислот (например, при острой сердечной, ды хательной или почечной недостаточности, шоке, коме и других состояниях) кости могут обеспечивать до 30–40% буферной ёмкости.

Высвобождение карбоната кальция в плазму крови способствует эффективной нейтрализа ции избытка H+. В условиях хронической на грузки кислыми соединениями (например, при хронической сердечной, печёночной, по чечной, дыхательной недостаточности) кости могут обеспечивать до 50% буферной ёмкости биологических жидкостей организма.

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ

Наряду с мощными и быстродействующими химическими системами в организме функци онируют органные механизмы компенсации и устранения сдвигов КЩР. Для их реализации и достижения необходимого эффекта требует ся больше времени — от нескольких минут до нескольких часов. К наиболее эффективным физиологическим механизмам регуляции КЩР относят процессы, протекающие в лёг ких, почках, печени и ЖКТ.

Лёгкие

Лёгкие обеспечивают устранение или уменьше ние сдвигов КЩР путём изменения объёма альвеолярной вентиляции. Это достаточно мо бильный механизм — уже через 1–2 мин после изменения объёма альвеолярной вентиляции компенсируются или устраняются сдвиги КЩР.

•Причиной изменения объёма дыхания является прямое или рефлекторное изменение возбудимости нейронов дыхательного центра.

•Снижение рН в жидкостях организма (плазма крови, ликвор) является специфическим рефлекторным сти мулом увеличения частоты и глубины дыхательных движений. Вследствие этого лёгкие выделяют избы

ток CO2 (образующийся при диссоциации угольной

кислоты). В результате содержание H+ (HCO3– + H+ = =H2CO3 → H2O + CO2) в плазме крови и других жидко стях организма снижается.

•Повышение рН в жидких средах организма снижает воз будимость инспираторных нейронов дыхательного цен тра. Это приводит к уменьшению альвеолярной венти

ляции и выведению из организма CO2, т.е. к гиперкапнии. В связи с этим в жидких средах организма возрастает уровень угольной кислоты, диссоциирующей с образованием H+, — показатель рН снижается.

Следовательно, система внешнего дыхания до вольно быстро (в течение нескольких минут) способна устранить или уменьшить сдвиги рН и предотвратить развитие ацидоза или алка лоза: увеличение вентиляции лёгких в два раза повышает рН крови примерно на 0,2; сниже ние вентиляции на 25% может уменьшить рН на 0,3–0,4.