Химия и патохимия кислотно-основного гомеостаза

Содержание

Слайд 2

Кислотно-основное состояние КОС – это соотношение водородных (H+) и гидроксильных (OH¯)

Кислотно-основное состояние

КОС – это соотношение водородных (H+) и гидроксильных (OH¯) ионов.
К

= кислоты/основания
pH – показатель, отражающий концентрацию ионов H+
H + = –lg[H+]
Уравнение Гидерсона – Гессельбаха:
рН = рКа + lg [соль]/[кислота];
рКа = –lgКа; Ка = [соль]×[Н+]/[кислота] – константа диссоциации.
Слайд 3

Нормальные значения pH в жидких средах организма

Нормальные значения pH в жидких средах организма

Слайд 4

Образование кислот и оснований в процессе обмена веществ Кислоты летучие (Н2СО3)

Образование кислот и оснований в процессе обмена веществ

Кислоты
летучие (Н2СО3) нелетучие

(H2SO4; H2PO4¯)
H+ в плазме
С дыханием выделяется 230 мл CO2 в 1 мин.
Нелетучие кислоты метаболизируются
либо выделяются с мочой.
Факторы, определяющие КОС: величина легочной вентиляции, функции почек, уровень оксигенации, интенсивность метаболизма, состояние гемодинамики.
Слайд 5

Буферные системы Бикарбонатная (≈ 60% буферной емкости крови) Н2СО3/НСО3¯= 1/20 =

Буферные системы

Бикарбонатная (≈ 60% буферной емкости крови)
Н2СО3/НСО3¯= 1/20 = 1,25/25 (ммоль/л)
СО2

+ Н2О <КА> Н2СО3 <=> НСО3¯ + Н+
Гемоглобиновая (Основная внутриклеточная буферная система крови)
Н–Нb <=> Нb¯ + Н+
Н-Нb + О2 <=> Н-НbО2 <=> НbО2¯+ Н+
Фосфатная (Основная внутриклеточная и почечная буферная система)
Н2РО4¯/НРО42¯ = 1/4
Н2РО4¯ <=> НРО42¯ + Н+
Белковые (Поддерживают КОС клеток)
-СООН; -NН2 <=> COO¯; -NН3+ (амфион)

Эф-фект Бора

Слайд 6

Легочная система регуляции КОС Обмен веществ => Н+ гипер-, гиповентиляция СО2 выводится (задерживается)

Легочная система регуляции КОС

Обмен веществ => Н+
гипер-, гиповентиляция
СО2 выводится (задерживается)

Слайд 7

Почечная система регуляции КОС и электролитов Реабсорбция НСО3¯ в проксимальных канальцах

Почечная система регуляции КОС и электролитов

Реабсорбция НСО3¯ в проксимальных канальцах в

обмен на Na+.
Снижение реабсорбции Cl¯.
Выведение Н+.
(акцепторы – аммиак, фосфаты).
Выведение нелетучих кислот H2SO4; H2PO4¯.
Образование НСО3¯ в дистальных канальцах.
Min рН мочи = 4,6 ( H+ 25 мкмоль/л, Н3РО4 35 ммоль/сут).
Слайд 8

Реабсорбция гидрокарбоната

Реабсорбция гидрокарбоната

Слайд 9

Синтез гидрокарбоната в почках

Синтез гидрокарбоната в почках

Слайд 10

Аммониогенез

Аммониогенез

Слайд 11

Кислотность мочи Выводимые с мочой кислоты образуют 3 фракции. 1). Фракция

Кислотность мочи

Выводимые с мочой кислоты образуют 3 фракции.
1). Фракция свободных ионов

водорода (1%) - актуальная кислотность мочи определяется рН-метром или ионометром.
2). Протоны в составе Н2РО4¯ (45%) - потенциальная кислтность определяют титрованием щелочью (титруемая кислотность).
3). Ионы Н+, выделяемые в составе аммонийных солей (54%) определяют биохимическими методами.
Слайд 12

Роль пищеварительной системы в поддержании постоянства КОС Желудок Торможение секреции HCl

Роль пищеварительной системы в поддержании постоянства КОС

Желудок
Торможение секреции HCl при защелачивании

и усиление при закислении.
Поджелудочная железа
Секреция НСО3¯.

Печень
Молочная кислота, ПВК =глюконеогенез> глюкоза =АЛТ> аланин.
Кетоновые тела подвергаются аэробному окислению.
Нейтрализация кислот аммиаком => выведение аммонийных солей при закислении.
Образование мочевины из аммиака при защелачивании.
Биосинтез белка.
Секреция кислот (ацетоуксусная) и оснований (пирофосфат с желчью.

Слайд 13

Секреция НСl

Секреция НСl

Слайд 14

Роль костной ткани в поддержании постоянства КОС Процесс минерализации костной ткани

Роль костной ткани в поддержании постоянства КОС

Процесс минерализации костной ткани сопряжен

с образованием Н+ (физиологический ацидоз у детей).
При ацидозе из костной ткани в кровь поступает Са2+ и фосфаты => деминерализация костей.
Костная ткань – резерв Na+ при ацидозе, необходимого для синтеза НСО3¯ в почках.
Слайд 15

К+ - индикатор способности клеток утилизировать Н+. Н+ поступает в клетку

К+ - индикатор способности клеток утилизировать Н+.
Н+ поступает в клетку =>

К+ выходит в плазму.
Ацидоз – гиперкалиемия, алкалоз – гипокалиемия.
НСО3¯ диффундирует из эритроцитов в плазму в обмена на Сl¯.
Слайд 16

Показатели КОС

Показатели КОС

Слайд 17

Слайд 18

Слайд 19

Преаналитический этап исследования показателей КОС Состав артериальной крови стабильнее венозной по

Преаналитический этап исследования показателей КОС

Состав артериальной крови стабильнее венозной по содержанию

О2 и Н2СО3.
Лучше использовать артериализированную кровь, полученную путем глубокого прокола мякоти пальца прогретой руки или мочки уха.
Материал берут анаэробно (вакуумные пробирки с гепарином (не менее 100 ЕД на 1 мл) и системой для перемешивания).
Анализ выполняют в течении 20 мин. после забора.
Первые 2 капли из пробирки удаляются безворсовой салфеткой, перед тем, как проба вводится в анализатор.
В случае невозможности экспресс анализа крови помещают в холодильник, не допуская замораживания крови и гемолиза.
Слайд 20

Анализатор критических состояний Cobas b 121 (анализатор газов крови и электролитов)

Анализатор критических состояний Cobas b 121 (анализатор газов крови и электролитов)

Слайд 21

Картриджный анализатор ALB800 FLEX

Картриджный анализатор ALB800 FLEX

Слайд 22

Монитор Tina ТСМ4 Позволяет непрерывно контролировать газовый состав крови (рО2, рСО2)

Монитор Tina ТСМ4

Позволяет непрерывно контролировать газовый состав крови (рО2, рСО2)

с помощью одного электрода, прикрепленного к коже.
Слайд 23

Анализ газов крови рСО2 электрод – стеклянный электрод для измерения рН,

Анализ газов крови

рСО2 электрод – стеклянный электрод для измерения рН, отделенный

от исследуемого раствора селективно проницаемой мембраной для СО2.
Пространство между мембранами заполнено раствором NaCl и NaНСО3¯.
Растворенный СО2 диффундирует в раствор, происходит образование Н2СО3 <=> НСО3¯ + Н+.
рН электролитного раствора изменяется пропорционально рСО2 и регистрируется стеклянным электродом.
Слайд 24

Гемоксиметрия Измерение рО2 – амперометрический метод с применением электрода Кларка (катод

Гемоксиметрия

Измерение рО2 – амперометрический метод с применением электрода Кларка (катод –

платиновая проволока, вплавленная в стеклянный цилиндр, анод – Аg/AgCl проволока, погруженная в раствор Н2РО4¯, НРО42¯, Н+ и КСl).
О2 диффундирует через полупроницаемую мембрану в раствор, где он восстанавливается на катоде.
Сила образующегося при этом тока пропорциональна рО2.
Слайд 25

Слайд 26

Кривая диссоциации оксигемоглобина sO2=(Количество О2, связанного с Hb/Кислородная ёмкость Hb)×100 Кислородная

Кривая диссоциации оксигемоглобина

sO2=(Количество О2, связанного с Hb/Кислородная ёмкость Hb)×100
Кислородная емкость гемоглобина

– максимальное количество кислорода, способного соединиться с Hb. (1 г Hb может присоединить 1,39 мл О2).
Hb - 120 - 155 г/л у женщин, 130 - 160 г/л у мужчин.
НbO2 - фракция оксигемоглобина в общем гемоглобине.
р50 – сродство Hb к О2.
Слайд 27

Слайд 28

Кривая диссоциации оксигемоглобина

Кривая диссоциации оксигемоглобина

Слайд 29

Нарушения КОС По соотношению кислот и оснований: ацидемии (ацидозы, протонозы), алкалемии

Нарушения КОС

По соотношению кислот и оснований: ацидемии (ацидозы, протонозы), алкалемии (алкалозы,

базозы).
По причинам возникновения: метаболические, дыхательные.
Изолированные нарушения КОС – однотипное изменение КОС.
Комбинированные нарушения КОС – сочетание различных по типу и механизму развития нарушений КОС (как правило, одно первично, другое вторично).
Смешанные нарушения КОС – однотипные, но различные по механизму развития нарушения (первичные, вторичные).
Слайд 30

Метаболические нарушения КОС Продукционные – обусловлены первичным или вторичным нарушением клеточного

Метаболические нарушения КОС

Продукционные – обусловлены первичным или вторичным нарушением клеточного метаболизма,

приводящему к усиленному образованию и накоплению в организме стойких кислот (молочная, ацетоуксусная, серная, бетаоксимасляная).
Ретенционные – обусловлены изменениями процесса удаления стойких кислот из организма.
Выделительные – усиленная потеря кислот или оснований.
Слайд 31

Нарушения КОС по степени компенсации

Нарушения КОС по степени компенсации

Слайд 32

Дыхательная компенсация – регулирует уровень рСО2, происходит в течение нескольких минут.

Дыхательная компенсация – регулирует уровень рСО2, происходит в течение нескольких минут.
Почечная

компенсация – регулирует уровень НСО3¯, развивается в течение 2 – 3 дней.
В случае метаболического ацидоза компенсация происходит через дыхательный алкалоз. При дыхательном ацидозе – через метаболический алкалоз.
Слайд 33

Причины метаболического ацидоза 1). Увеличение образования Н+ (первичный механизм): кетоацидоз (диабет,

Причины метаболического ацидоза

1). Увеличение образования Н+ (первичный механизм):
кетоацидоз (диабет, алкогольная интоксикация);
лактоацидоз

(гипоксия, шок, катаболические состяния);
интоксикация (этанол, метанол, этиленгликоль, салицилаты, антифриз).
2). Снижение экскреции Н+ (первичный механизм):
почечная недостаточность;
почечный канальцевый ацидоз;
прием ингибиторов карбангидразы.
3). Потеря НСО3¯ (непрямой механизм):
гастроинтестициальная (профузная диарея, кишечная фистула).
почечная.
Слайд 34

Метаболический ацидоз с большим анионным интервалом (продукционный или выделительный ацидоз). Метаболический

Метаболический ацидоз с большим анионным интервалом (продукционный или выделительный ацидоз).
Метаболический ацидоз

с нормальной анионной разностью (почечный канальцевый ацидоз, диарея, рвота).
АИ = (Na+ + К +) – (Cl¯ + HCO3¯) = 12 ± 4 ммоль/л
Слайд 35

Метаболический ацидоз Избыток Н+ => Активация дыхательного центра, буферные системы (бикарбонатная)

Метаболический ацидоз

Избыток Н+ =>
Активация дыхательного центра, буферные системы (бикарбонатная) =>
Компенсаторная

гипервентиляция =>
Н2СО3 => СО2 + Н2О =>
Выводится СО2 => Снижается рСО2 =>
Увеличивается отношение НСО3¯/ рСО2 =>
Повышается рН крови
Дыхательная компенсация не может полностью нормализовать концентрацию Н+, т. к. дыхательный центр стимулирует именно избыток Н+, а при работе дыхательной мускулатуры образуется СО2.
Причина не метаболического ацидоза не устранена =>
Избыток Н+, снижение НСО3¯, снижение рСО2 =>
Экскреция Н+ с мочой (если возможно), дыхательный алкалоз.
Слайд 36

Причины дыхательного ацидоза Нарушение легочной вентиляции. 1). Обструкция дыхательных путей: хронические

Причины дыхательного ацидоза

Нарушение легочной вентиляции.
1). Обструкция дыхательных путей:
хронические обструктивные заболевания (бронхит,

эмфизема, опухоль);
бронхоспазм (бронхиальная астма);
аспирация.
2). Снижение возбудимости дыхательного центра:
лекарственная (анальгетики, седативные препараты, анестезирующие и наркотические препараты);
интоксикация (ботулизм, алкогольное отравление);
инсульт, травма, опухоль мозга;
повышение внутричерепного давления;
гипоксия.
Слайд 37

Причины дыхательного ацидоза Нарушение легочной вентиляции. 3). Заболевания легких: пневмонии; фиброз

Причины дыхательного ацидоза

Нарушение легочной вентиляции.
3). Заболевания легких:
пневмонии;
фиброз легких;
респираторный дистресс – синдром;
гидроторакс,

пневмоторакс.
4). Внелегочные причины:
полиомиелит, заболевания нервов дыхательной мускулатуры;
заболевания дыхательной мускулатуры, трихинеллез, сколиоз;
тромбоэмболия легочной артерии и её ветвей.
Слайд 38

Дыхательный ацидоз Нарушение легочной вентиляции => Рост рСО2 => Увеличение Н2СО3

Дыхательный ацидоз

Нарушение легочной вентиляции =>
Рост рСО2 =>
Увеличение Н2СО3 =>


НСО3¯ + Н+ =>
Активация буферных систем
(гемоглобиновая, фосфатная) =>
Экскреция Н+ с мочой
Слайд 39

Патогенез ацидозов 1). Расстройство дыхания => Отдышка => Нарушение ритма дыхания

Патогенез ацидозов

1). Расстройство дыхания => Отдышка => Нарушение ритма дыхания (дыхание

Куссмауля) => Гиперкапния (70 – 80 мм. рт. ст.) => Гипоксия тканей => Метаболические нарушения.
2). Потеря воды с выдыхаемым воздухом (Волемические расстройства).
3). Выброс катехоламинов => Нарушение сердечной деятельности (учащение ЧСС, увеличение минутного объема и АД) => Блокада адренорецепторов => Нарушение сердечной деятельности (снижение АД, экстраситолия).
4). Угнетение активности аденилатциклазной системы клеток => Снижение энергетического и функционального потенциала клеток.
5). Усиление парасимпатических эффектов => Бронхоспазм, усиление моторики ЖКТ.
6). Гиперкалиемия => Повышенная возбудимость клеток => Гипоосмолярная гипергидратация.
7). Гиперкальциемия => Нарушение сократительной способности клеток.
Слайд 40

Причины метаболического алкалоза 1). Потеря Н+ : через ЖКТ (рвота, свищи

Причины метаболического алкалоза

1). Потеря Н+ :
через ЖКТ (рвота, свищи и фистулы);
через

почки (избыток минералкортикоидов, гипокалиемия).
2). Избыточное поступление НСО3¯:
отравление щелочами.
Слайд 41

Метаболический алкалоз Потеря Н+ и Cl¯ через ЖКТ => Усиление функциональной

Метаболический алкалоз

Потеря Н+ и Cl¯ через ЖКТ =>
Усиление функциональной активности

обкладочных клеток желудка =>
Синтез НСl =>
Увеличение НСО3¯ в крови

Гипокалиемии и гипернатриемии =>
Потеря Н+ при через почки =>
Экскреция Н+ с мочой

Компенсация затруднена из-за реабсорбции НСО3¯, дыхательная компенсация не может быть полной из-за быстрого повышения рСО2, что стимулирует дыхательный центр.
Переход в хроническую стадию.

Слайд 42

Причины дыхательного алкалоза Гипервентиляция легких. 1). Искуственная вентиляция легких. 2). Стимуляция

Причины дыхательного алкалоза

Гипервентиляция легких.
1). Искуственная вентиляция легких.
2). Стимуляция дыхательного центра:
инсульт, травма,

опухоль мозга;
истерия, невроз, эпилепсия;
лекарственная (салицилаты).
3). Анемии, высотная болезнь.
4). Болевой синдром, перегревание, охлаждение.
5). Накопление аммиака (заболевания печени).
6). Перитонит, панкреатит.
7). Резкая отмена алкоголя на фоне хронического алкоголизма.
8). Альвеолярный отек легких.
9). Стресс, перевозбуждение.
Слайд 43

Дыхательный алкалоз Гипервентиляция легких => Снижение рСО2 => Снижение активности карбоангидразы => Снижение образования НСО3¯

Дыхательный алкалоз

Гипервентиляция легких =>
Снижение рСО2 =>
Снижение активности карбоангидразы =>


Снижение образования НСО3¯
Слайд 44

Патогенез алкалозов 1). Гиповентиляция => Снижение МОД => Гипоксия тканей. 2).

Патогенез алкалозов

1). Гиповентиляция => Снижение МОД => Гипоксия тканей.
2). Калийурез =>

Гипокалиемия => Усиление алкалоза.
3). Гипокальциемия => Новышение нервно – мышечной возбудимости => судорожный синдром.
4). Снижение экскреции солей аммония.
5). Гатроэнтеральные нарушения => Рвота => Потеря воды до 34% и электролитов (Na+ до 15%, Cl¯ до 28%, К+ до 57%) за сутки.
Слайд 45

НОМОГРАММА ЗИГАРДА-АНДЕРСЕНА A - острая гиперкапния В - хроническая гиперкапния C

НОМОГРАММА ЗИГАРДА-АНДЕРСЕНА

A - острая гиперкапния
В - хроническая гиперкапния
C - метаболический алкалоз
D

- острая гипокапния
E - хроническая гипокапния
F - метаболический ацидоз
G - острый метаболический ацидоз
N - норма
Слайд 46

Показатели КОС при ацидозах и алкалозах Индексы (1), (2) указывают на первичный либо вторичный характер изменений.

Показатели КОС при ацидозах и алкалозах

Индексы (1), (2) указывают на первичный

либо вторичный характер изменений.
Слайд 47

Рекомендуемая литература Долгов В.В., Меньшиков В.В. «Клиническая лабораторная диагностика. Национальное руководство»

Рекомендуемая литература

Долгов В.В., Меньшиков В.В. «Клиническая лабораторная диагностика. Национальное руководство» Том

1, 2012 г.
Долгов В.В. «Клиническая лабораторная диагностика. Учебник в двух томах» Том 1, 2017 г.
Осинькин Д.В., Васильков В.Г., Кулюцина Е.Р., Рубцов Г.К., Безручко Н.В., Кривченкова Е.В. «Нарушения водно-электролитного обмена и кислотно-основного состояния в неотложной медицине. Электронное учебное пособие», 2012 г.
Курашвили Л.В. «Кислотно-основное состояние. Учебное пособие», 2014 г.