Механизмы компенсации нарушений КОС

Механизмы временной компенсации нарушений КОС. Негазовые ацидоз и алкалоз могут временно компенсироваться за счет изменения работы легких (табл. 3). Так, при негазовом ацидозе вследствие стимуляции ионами водорода дыхательного центра возникает гипервентиляция, которая приводит к снижению рСО2, а в случае негазового алкалоза наблюдается некоторая задержка дыхания, что способствует незначительному повышению рСО2. При снижении концентрации гидрокарбоната на 1 мэкв/л рСО2 уменьшается на 1,2 мм рт. ст. Это дает возможность до определенной степени сохранять нормальное соотношение метаболического и газового компонентов гидрокарбонатного буфера, а следовательно, и поддерживать pH в пределах нормы, однако снижает резервные возможности буферной системы, поскольку количество NaHCO3 при этом не восстанавливается. Такое состояние соответствует компенсированной стадии негазового ацидоза. Полную нормализацию КОС внеклеточной жидкости и всего организма в случае негазовых ацидоза и алкалоза способны обеспечить только почки.

При газовом ацидозе почки вовлекаются в компенсаторную реакцию, усиливая реабсорбцию натрия гидрокарбоната. Однако этот механизм менее эффективный и более длительный, чем гипервентиляция. Так, в случае острого респираторного ацидоза концентрация гидрокарбоната в плазме крови повышается только на 1 мэкв/л на каждые 10 мм рт. ст. увеличения рСО2, в случае хронического — приблизительно на 3,5 мэкв/л. Полную и окончательную нормализацию КОС при газовом ацидозе может обеспечить лишь нормализация системы внешнего дыхания.

Быстрое частичное восстановление нормального соотношения фиксированных катионов и анионов, а следовательно, и концентрации гидрокарбонатов крови достигается за счет еще одного физико-химического механизма компенсации — ионообмена. При внеклеточном ацидозе из клеток выходят ионы калия, а из костей — ионы кальция, магния и натрия. При этом в клетки входят ионы хлора. Каждое изменение pH на 0,1 сопровождается противоположным изменением концентрации калия в плазме крови приблизительно на 0,6 мэкв/л. Исключение составляют лишь отдельные разновидности канальцевого ацидоза и диарея, при которых организм теряет вместе с натрием большое количество калия. В случае внеклеточного алкалоза происходят прямо противоположные изменения. Возникает впечатление, будто при ацидозе лишние ионы водорода заходят в клетки в обмен на ионы калия. На самом деле этот процесс намного сложнее, и точный механизм его до настоящего времени не установлен, хотя, вероятно, он связан с изменением активности Nа+,К+-АТФазы, Na+/H+ и Сl-/НСО3- противопереносчиков и селективных калиевых каналов.

Значение почек в окончательной коррекции негазовых нарушений КОС определяется тем, что они обеспечивают выведение нелетучих кислот, регенерируют метаболический компонент гидрокарбонатного буфера, который был израсходован на нейтрализацию сильных нелетучих кислот, реабсорбируют весь гидрокарбонат, профильтрованый в первичную мочу. Тем не менее очень часто под выведением кислот ошибочно подразумевают экскрецию ионов водорода. Однако выведение катионов без анионов, во-первых, невозможно, а во-вторых, экскреция ионов водорода не имела бы никакого смысла, ведь их количество в организме зависит только от состояния буферов. И вдобавок кислоты, которые вводятся в организм или образуются в процессе метаболизма, попадают в почки преимущественно в забуференном состоянии в виде натриевых солей. Поэтому нет возможности осуществлять экскрецию кислот как таковых. Нельзя выводить кислоты из организма и в виде натриевых солей, поскольку это может привести к потере воды с дальнейшим развитием гиповолемии.

Исходя из того, что основным патогенетическим звеном нереспираторных нарушений КОС является нарушение соотношения фиксированных и полуфиксированных катионов и анионов во внеклеточной жидкости, следует что функция почек в компенсаторных реакциях организма при негазовых ацидозе и алкалозе состоит в восстановлении нормального соотношения фиксированных катионов и анионов плазмы крови. В этом процессе роль почек определяющая, поскольку только они способны обеспечить изоионию крови.

При ацидозе почки выполняют функцию возвращения в кровь несколько большего количества натрия, чем анионов нелетучих кислот, при алкалозе их действие противоположное. Эту функцию почки осуществляют с помощью механизмов селекгивной реабсорбции и секреции катионов и анионов. Селективная реабсорбция натрия обеспечивается обменом его на ионы аммония, образующиеся в проксимальных канальцах нефрона, на ионы водорода, секретируемые в проксимальных канальцах, толстой восходящей части петли нефрона (Генле) и во вставочных клетках A-типа собирательных трубок, а также на ионы калия, секретируемые в главных клетках кортикальных собирательных трубок. При алкалозе вставочные клетки В-типа кортикальных собирательных трубок секретируют в мочу гидрокарбонат в обмен на хлор и реабсорбируют в кровь ионы водорода и хлора. В этом обмене принимают участие селективные ионные каналы и переносчики (схема 5).

Натрий, большая часть которого реабсорбируется в проксимальном отделе нефрона, возвращается в кровь в виде натрия гидрокарбоната. Последний и ионы водорода, секретируемые в просвет канальцев в обмен на натрий, образуются в ходе реакции, которую катализирует почечная карбоангидраза. Секреция ионов водорода в проксимальном отделе и петле нефрона обеспечивает реабсорбцию NaHCO3, профильтрованного из крови в первичную мочу. Часть ионов водорода, взаимодействуя с профильтрованным Na2HPO4, превращает его в NaH2PO4, что позволяет реабсорбировать ионы натрия в виде NaHCO3.

Сохранение основного количества натрия и регенерация тем самым гидрокарбонатного буфера, израсходованного на нейтрализацию нелетучих кислот при ацидозе, обеспечивается почечным аммониогенезом. Раньше было принято считать, что в процессе почечного аммониогенеза из глутамина и частично из других аминокислот продуцируется аммиак (NH3), который в просвете почечных канальцев соединяется с ионом водорода и образует аммоний (NH4+), способствующий выведению из организма ионов водорода. Однако теперь известно, что рК системы аммиак—аммоний равен 9,2. Это означает, что при pH 7,4 свыше 99 % аммиака находятся в виде аммония. Поскольку внутриклеточный pH составляет 7,0-7,2, то внутри клеток почечных канальцев содержание аммония в 10 тыс. раз больше, чем аммиака.

Таким образом, аммониогенез не может быть средством забуферирования и выведения с мочой ионов водорода. Почечный аммониогенез способствует выведению из организма избытка анионов нелетучих кислот в виде аммонийных солей без потери ионов натрия. Аммониогенез и карбоангидразная реакция обеспечивают таким образом регенерацию гидрокарбонатного буфера за счет восстановления нормального соотношения катионов и анионов плазмы крови.

Часть органических анионов реабсорбируется эпителием почечных канальцев и метаболизируется в них до глюкозы, которая поступает в кровь. Остальные органические анионы и избыток всех неорганических анионов выводятся из организма как аммонийные и калиевые соли, а также в меньшем количестве — в виде так называемых титрованных кислот, преимущественно дигидрофосфатов.

Регуляция почечных ацидо-, аммонио- и глюконеогенеза, а также активности селективных ионных переносчиков и каналов осуществляется как местно, под влиянием метаболических факторов (гиперкалиемия, pH, рСО2 и др.), так и дистанционно — с помощью нейрогуморальных факторов, среди которых в настоящее время известны катехоламины, допамин, альдостерон, ангиотензин II, глюкокортикоиды, инсулин, вазопрессин, паратгормон и изучаются механизмы их влияния на почечные процессы при нарушении КОС.

Восстановление благодаря работе почек нормального соотношения фиксированных катионов и анионов плазмы крови автоматически нормализует концентрацию гидрокарбоната, а следовательно, и КОС организма.

Патогенетическая роль механизмов компенсации нарушений КОС. Многочисленные нарушения функций организма возникают еще на этапе компенсированного ацидоза и алкалоза, поскольку механизмы компенсации, задействуемые при нарушениях КОС, сами могут играть патогенетическую роль. Так, в случае негазового ацидоза возникают гиперкалиемия, гиперкальциемия и гипокапния, негазового алкалоза — гипокалиемия и гипокальциемия. Гиперкалиемия может привести к остановке сердца, гипокалиемия — к мышечной слабости, артериальной гипотензии, аритмии. Гипокальциемия способна вызвать судороги и тетанию. Гипокапния сопровождается ишемией и гипоксией головного мозга, головокружением, сонливостью и может привести к помрачению сознания. Выведение кальция из костей при длительном ацидозе способствует развитию остеопороза и нефролитиаза. Удаление из организма избытка NaHCO3 на фоне алкалоза может вызвать гиповолемию.

Принципы коррекции нарушений КОС состоят в лечении болезней, обусловивших нарушение рСО2 или концентрации НСО3-. При негазовом ацидозе или алкалозе необходимо выявить причину нарушения нормального соотношения фиксированных катионов и анионов и устранить ее. Если это не удается сделать быстро, то целесообразными будут нормализация буферных систем организма, устранение сопутствующих расстройств водно-электролитного обмена и симптоматическое лечение.