9.3. КИСЛОТНО-ОСНОВНИЙ СТАН, ЙОГО ПОРУШЕННЯ І КОРЕКЦІЯ

Кислотно-основний стан є важливим компонентом гомеостазу. Він визначається переважно концентрацією йонів водню у плазмі крові. Оскільки у звичайних одиницях вимірювання вона є дуже низькою (у нормі концентрація Н+ у плазмі крові становить 10-7,4), то у клінічній практиці використовують значення pH (від’ємний десятковий логарифм концентрації йонів гідрогену).

У природі існують розчини, pH яких коливається від 1 до 14, При pH = 7 реакція розчину е нейтральною, при зменшенні його реакція стає кислою, а при збільшенні — лужною.

Кислі продукти утворюються внаслідок обміну вуглеводів (молочна, піровиноградна кислоти); білків (сульфатна, фосфатна, уратна (сечова), амінокислоти); жирів (р-оксимасляиа, ацетооцтова, жирні кислоти). У нормі швидкість їх утворення відповідає швидкості нейтралізації.

У процесі обміну з однієї молекули глюкози утворюються 2 молекули молочної кислоти і 2 йоли гідрогену. Якщо це відбувається в умовах дефіциту кисню, то процес на цьому закінчується і концентрація Н+ збільшується, що призводить до ацидозу (спостерігається внаслідок гліколізу). За наявності достатньої кількості кисню процес продовжується:

С6Н1206 -» 2 лактат + 2Н+ + 302 •4 6С02 + 6Н20.

У процесі обміну речовин у дорослих продукується Н+ приблизно 70 ммоль на добу. Поряд з цим добовий обмін С02 становить 15 000 ммоль (330 л ангідриду карбонатної, або вугільної, кислоти). Незважаючи на досить велику продукцію водню, зміні його концентрації в організмі протидіє низка систем, які забезпечують сталість внутрішнього середовища. Це буферні системи, а також фізіологічні системи регуляції КОС (органи дихання, нирки, печінка, меншою мірою травний канал). Буферні системи (або фізико-хімічні) діють миттєво, а якщо цього недостатньо і pH змінюється, вмикаються інші фізіологічні системи регуляції. Так, дихальні механізми регуляції КОС вмикаються протягом кількох хвилин після початку зміни концентрації Н+, а ниркові — через години І дні.

9.3.1. БУФЕРНІ СИСТЕМИ РЕГУЛЯЦІЇ КОС

У хімічному розумінні буфер — це речовина, яка протидіє змінам концентрації Н+ у розчині, коли до нього надходить

Загальна реаніматологія та інтенсивна терапія 171

додаткова кількість Н+ або коли з розчину виходить частина цих йонів.

Буферна система складається зі слабкої кислоти та її солі з сильною основою. Таким чином, буферна система, яка є одночасно І кислотою, і лугом, здатна вступати у хімічні реакції як із сильними основами, так і з сильними кислотами, перетворюючи їх на слабкі. Наприклад, гідро-

х х . NaHCO,

генкарбонатна буферна система

діє таким чином. Якщо у крові виникає надлишок кислот (ацидоз), у реакцію вступає гідрогемкарбоїіат: NaHC03 + НС1 = = NaCl + Н2СО3, після чого сильна хло-ридна (хлороводиева) кислота перетворюється на слабку вугільну, зменшуючи надлишок Н\ Аналогічним чипом відбувається і нейтралізація надлишку лугів (алкалоз): NaOH + + Н2СОз = NaHC03 + Н20. У цьому випадку сильний луг перетворюється па слабкий.

Сила кислоти або лугу, відповідно до теорії Бренстедта, залежить від здатиості вивільняти Н+ (кислоти) або зв’язувати їх (луги). Сильні кислоти дисоціюють повністю, а слабкі лише частково.

Реакція дисоціації кислоти: [НА]» <=»[н+]+[а J. У сильної кислоти більше зміщення реакції праворуч, а у слабкої — ліворуч. Ступінь дисоціації кожної кислоти є сталим і називається константою дисоціації (К):

+].[А-

[НА]

де [К] — концентрація. Звідси

[НЧ.К.ЩА]

[а-]

Оскільки у клінічній практиці замість концентрації йонів гідрогену [Н+] використовують значення pH (від’ємний десятковий логарифм), то при логарифмуванні отримуємо:

igta-UigK + igMJ

Якщо тепер логарифм зробити негативним, то рівняння матиме вигляд: -lg [н+] =

= —IgK—а оскільки-lg[H+] — це

pH, а — lgK — це рК, то

рН»рК + 18Щ.

Це рівняння Гендерсона—Гассельбаха є одним із основних рівнянь, на яких ґрунтується теорія кислотно-основної рівноваги. Якщо застосувати його до гідроген-карбонатної буферної системи, то воно виглядає так:

pH = рК + lg

[НСО3] Н2С03 *

Для вуглекислоти константа дисоціації становить 10-6,1, тобто рК *6,1. Підставивши значення у формулу, можна записати:

pH = 6,1 + lg

[НСОі] 0,03 -рС02

де 0,03 — коефіцієнт розчинності С02, ммоль на 1 мм рт. ст.; [НСО3] у нормі становить 24 ммоль/л; рС02 = 40 мм рт. сг. Підставивши ці значення, дістанемо:

pH = 6,1+lg

24

0,03-40

= 6,1+lg= 6,1+ 1,3 = 7,4

1,2

(тобто нормальне значення pH крові).

З рівняння Гендерсона—Гассельбаха випливає, що pH залежить від співвідношення гідрогенкарбоиатів і вуглекислоти; pH знижується, якщо зменшується чисельник або збільшується знаменник дробу.

Розрізнюють 4 основні буферні системи організму: з них гідрогенкарбонвгиа й бімсова (протеїнова) (відновлений білок /окиснений білок) містяться у плазмі крові (позаклітинні буфери), а гемо-глобінова (ННЬ/КНЬ02) і фосфатна (Na2HP04/NaH2P04) є внутрішньоклітинними буферними системами.

172

Тканини

_СОг

Еритроцит /

СОг+НгО t—КА НгС03

/ Ч

Н* HCOJ—

/

KHbQj+H^HHb+Oj+K*

СГ-

І

КСІ

Легені

NaHCOa

* Ч

к НСОз +Na4 ♦NaHCOj ♦

NaCI—Na*

*

—cr

{ Еритроцит HHb+OjtKCH- КНЬО^НЧСІ

*

^СГ+Na*

NaCI

" Г"

Н2С0з

/ T-К* нго со*^

^С0г

О*

Мал. 70. Механізм дії гемоглобінової буферної системи (пояснення у тексті): а — у тканина*; 6-у легенях

Сила буфера (або його ємність) багато в чому залежить від співвідношення кислотного й основного компонентів.

У гідрогеикарбона тиої системи це співвідношення найбільше — 20 : і, у інших — значно менше. Цим і зумовлено те, що буферні реакції особливо ефективні за участю гідрогенкарбонатної системи. Ємність цієї буферної системи підтримують легенева вентиляція і функція нирок, збільшуючи чи зменшуючи її залежно від потреб організму.

Перевагою гідрогенкарбонатної буферної системи е легкість її відновлення за рахунок С02 — леткого компонента, на відміну від інших буферних систем, які такої змоги не мають. За ефективного виділення С02 легенями буферна ємність гідрогенкарбонатної системи збільшується — збільшується співвідношення НС0з/Н2С03 за рахунок зменшення Н2С03. Недоліком цієї системи є її велика залежність від стану легеневої вентиляції.

ГемоглобІиова буферна система також дуже потужна — становить близько 75 % усієї буферної сили крові. Участь гемоглобінової буферної системи у регуляції КОС виглядає таким чином.

Вуглекислий газ, шо утворюється у тканинах, дифундує в еритроцити (мал. 70, а), де під впливом карбоакгідрази (КА) на

60 % сполучається з водою, утворюючи Н2СОз, яка дисоціює на Н+ і НСО3. Більша частина Н+ зв’язується відновленим гемоглобіном, а НСО3 залишає еритроцит в обмін на СІ, який надходить із тканин. Цей процес відбувається тому, шо оксигемоглобін, віддавши тканинам кисень, перетворюється на відновлений гемоглобін, кислотні властивості якого у 70 разів менші, ніж у КНЬ02.

У легенях відбувається зворотний процес (мал. 70, б). Оксигемоглобін, що утворюється, відновлює свої кислотні властивості, вивільнюючи Н+. Останні з HCOj утворюють вугільну кислоту, яка за участю карбоангідрази розпадається на Н20 та С02. Вуглекислий газ виділяється назовні.

9.3.2. ФІЗІОЛОГІЧНІ СИСТЕМИ РЕГУЛЯЦІЇ КОС

У фізіологічних механізмах регуляції КОС велику роль відіграють легені. Система дихання є дуже ефективною і швидко реагуючою: корекція порушень КОС починається через 1— 2 хв після їх виникнення. Роль легень зводиться до підтримання нормального вмісту в організмі 02 і С02. Показником їх функціонального стану є ра02 і раС02. Зміна вентиляції

Загальна реаніматологія та інтенсивна терапія 173

регулюється дихальним центром, чутливим до змін раН і рС02. ПідвищеннярС02 і зменшення раН стимулюють вентиляцію, що активізує виведення С02 і концентрація Н+ нормалізується.

За підвищеного рівня основ і підвищення pH вентиляція знижується і С02 затримується в організмі для вирівнювання буферного співвідношення. Проте цей механізм виражений слабко, оскільки надлишок С02 стимулює дихальний центр, що супроводжується посиленням дихання і збільшенням елімінації вуглекислого газу.

Роль нирок у регуляції КОС полягає

виведенні або затримці Н+ або НСО3.

они гідрогену виводяться нирками таким чином:

1. Виділення Н+ в сечу з органічними кислотами.

2. Зв’язування Н+ дифосфат-монофос-фатним буфером і виведення Із сечею мо-нофосфату.

3. При алкалозі Н+ затримується у ниркових канальцях, а НСО3 не реабсорбуєть-ся і виводиться із сечею.

4. Сполучення Н* з NH3 І СГ з утворенням амонію хлориду NH4CI, який виводиться із сечею.

На здатність нирок регулювати КОС впливає електролітний баланс. За підвищення концентрації К+ у плазмі крові він замість Н” замінюється ua Na+, тому кількість невнділеннх Н+ збільшується, тобто нирки менше здатні компенсувати ацидоз.

Між функціональним станом нирок і легень існує тісний взаємозв’язок: при підвищенні ряС02 нирки збільшують реабсорбцію гідрогенкарбоиату, а при зниженні — зменшують.

Ниркові механізми компенсації, на відміну від дихальних, повільніші і стають максимальними тільки через 2—3 доби.

Регуляція КОС за участю печінки відбувається іншими шляхами:

1. Окиснення органічних кислот до Н30 і С02. У разі гіпоксичних уражень печінки окисні процеси порушуються й у кров надходить підвищена кількість продуктів з кислотними властивостями, тобто виникає метаболічний ацидоз.

2. Печінка синтезує нейтральну речовину — сечовину з азотистих шлаків, зокрема з аміаку. Синтез сечовини в печінці запобігає розвитку ацидозу.

3. При накопиченні в організмі надлишку кислих або лужних продуктів вони частково виводяться у кишки разом із жовчю.

Травний канал головним чином бере участь у компенсації ацидозу. При накопиченні Н+ починається блювання і таким чином через шлунок виводиться значна кількість хлоридів і хлоридної кислоти.