Реферат: Водно-электролитный баланс. Кислотно-щелочное состояние
Клод Бернар (Claude Bernard) во второй половине 19 в. обосновал понятие о внутренней среде организма. Человек и высокоорганизованные животные находятся во внешней среде, но имеют и собственную внутреннюю среду, которая омывает все клетки организма. Специальные физиологические системы следят за тем, чтобы обеспечить постоянство объема и состава жидкостей внутренней среды.
Дата добавления на сайт: 28 мая 2024
Скачать работу 'Водно-электролитный баланс. Кислотно-щелочное состояние':
Водно-электролитный баланс. Кислотно-щелочное состояние.
Клод Бернар (Claude Bernard) во второй половине 19 в. обосновал понятие о внутренней среде организма. Человек и высокоорганизованные животные находятся во внешней среде, но имеют и собственную внутреннюю среду, которая омывает все клетки организма. Специальные физиологические системы следят за тем, чтобы обеспечить постоянство объема и состава жидкостей внутренней среды. К.Бернару принадлежит и утверждение, ставшее одним из постулатов современной физиологии - "Постоянство внутренней среды - есть основа свободной жизни". Постоянство физико-химических условий жидкостей внутренней среды организма, является, безусловно, определяющим фактором эффективной деятельности всех органов и систем организма человека. В тех клинических ситуациях, с которыми столь часто встречаются реаниматологи, постоянно возникает необходимость учитывать и использовать возможности современной физиологии и медицины, для восстановления и поддержания на постоянном, стандартном уровне основных физико-химических параметров плазмы крови, т.е. показателей состава и объема крови, а тем самым и других жидкостей внутренней среды.
Количество воды в организме и ее распределение. Человеческий организм в основном состоит из воды. Ее относительное содержание выше всего у новорожденных - 75% общей массы тела. С возрастом оно постепенно уменьшается и составляет в период завершения роста 65%, а у пожилых людей - всего лишь 55%.
Содержащаяся в организме вода распределена между несколькими жидкостными секторами. В клетках (внутриклеточном пространстве) находится 60% ее общего количества; остальное - это внеклеточная вода в межклеточном пространстве и плазме крови, а так же в составе так называемой трансцеллюлярной жидкости (в спинномозговом канале, камерах глаза, желудочно-кишечном тракте, экзокринных железах, почечных канальцах и мочевых протоках).
Водный баланс. Внутренний обмен жидкости зависит от сбалансированности ее поступления в организм и выделения из него за одно и то же время. Обычно суточная потребность человека в жидкости не превышает 2,5 л. Этот объем складывается из воды, входящей в состав пищи (около 1л), питья (примерно 1,5 л) и оксидационной воды, образующейся при окислении главным образом жиров (0,3-0,4 л.). "Отработанная жидкость" выводится через почки (1,5 л), путем испарения с потом (0,6 л) и выдыхаемым воздухом (0,4 л), с калом (0, 1). Регуляция водного и ионного обмена осуществляется комплексом нейроэндокринных реакций, направленных на поддержание постоянства объема и осмотического давления внеклеточного сектора и, прежде всего плазмы крови. Оба указанных параметра тесно взаимосвязаны, но механизмы их коррекции относительно автономны.
Нарушения водного обмена. Все нарушения водного обмена (дисгидрии) можно объединить в две формы: гипергидратация, характеризующаяся избыточным содержанием жидкости в организме, и гипогидратация (или обезвоживание), заключающаяся в уменьшении общего объема жидкости.
Гипогидратация. Данная форма нарушения возникает вследствие либо значительного снижения поступления воды в организм, либо чрезмерной ее потери. Крайняя степень обезвоживания называется эксикозом.
Изоосмолярная гипогидратация - сравнительно редкий вариант нарушения, в основе которого лежит пропорциональное уменьшение объема жидкости и электролитов, как правило, во внеклеточном секторе. Обычно это состояние возникает сразу после острой кровопотери, но существует недолго и устраняется в связи с включением компенсаторных механизмов.
Гипоосмолярная гипогидратация - развивается вследствие потери жидкости, обогащенной электролитами. Некоторые состояния, возникающие при определенной патологии почек (увеличение фильтрации и снижение реабсорбции жидкости), кишечника (диарея), гипофиза (дефицит АДГ), надпочечников (снижение продукции альдестерона), сопровождаются полиурией и гипоосмолярной гипогидратацией.
Гиперосмолярная гипогидратация - развивается вследствие потери организмом жидкости, обедненной электролитами. Она может возникнуть вследствие диареи, рвоты, полиурии, профузного потоотделения. К гиперосмолярному обезвоживанию может привести длительная гиперсаливация или полипноэ, так как при этом теряется жидкость с малым содержанием солей. Среди причин особо следует отметить сахарный диабет. В условиях гипоинсулинизма развивается осмотическая полиурия. Однако уровень глюкозы в крови остается высоким. Важно, что в данном случае состояние гипогидратации может возникать сразу и в клеточном, и в неклеточном секторах.
Гипергидратация. Эта форма нарушения возникает вследствие либо избыточного поступления воды в организм, либо недостаточного ее выведения. В ряде случаев эти два фактора действуют одновременно.
Изоосмолярную гипогидратацию - можно воспроизвести, вводя в организм избыточный объем физиологического раствора, например хлористого натрия. Развивающаяся при этом гипергидрия носит временный характер и обычно быстро устраняется (при условии нормальной работы системы регуляции водного обмена).
Гипоосмолярная гипергидратация формируется одновременно во внеклеточном и клеточном секторах, т.е. относится к остальным формам дисгидрий. Внутриклеточная гипоосмолярная гипергидратация сопровождается грубыми нарушениями ионного и кислотно-основного баланса, мембранных потенциалов клеток. При водном отравлении наблюдается тошнота, многократная рвота, судороги возможно развитие комы.
Гиперосмолярная гипергидратация - может возникнуть в случае вынужденного использования морской воды в качестве питьевой. Быстрое возрастание уровня электролитов во внеклеточном пространстве приводит к острой гиперосмии, поскольку плазмолемма не пропускает избытка ионов в клетку. Однако она не может удержать воду, и часть клеточной воды перемещается в интерстициальное пространство. В результате внеклеточная гипергидратация нарастает, хотя степень гиперосмии снижается. Одновременно наблюдается обезвоживание тканей. Этот тип нарушения сопровождается развитием таких же симптомов, как и при гиперосмолярной дегидратации.
Отек. Типовой патологический процесс, который характеризуется увеличением содержания воды во внесосудистом пространстве. В основе его развития лежит нарушение обмена воды между плазмой крови и периваскулярной жидкостью. Отек - широко распространенная форма нарушения обмена воды в организме.
Выделяют несколько главных патогенетических факторов развития отеков:
1. Гемодинамический. Отек возникает вследствие повышения давления крови в венозном отделе капилляров. Это уменьшает величину реабсорбции жидкости при продолжающейся ее фильтрации.
2. Онкотический. Отек развивается вследствие либо понижения онкотического давления крови, либо повышения его в межклеточной жидкости. Гипоонкия крови чаще всего бывает обусловлена снижением уровня белка и главным образом альбуминов.
Гипопротеинемия может возникнуть в результате:
а) недостаточного поступления белка в организм;
б) нарушения синтеза альбуминов;
в) чрезмерной потери белков плазмы крови с мочой при некоторых заболеваниях почек;
3. Осмотический. Отек может возникать и вследствие понижения осмотического давления крови или повышения его в межклеточной жидкости. Принципиально гипоосмия крови может возникать, но быстро формирующиеся при этом тяжелые расстройства гомеостаза "не оставляют" времени для развития его выраженной формы. Гиперосмия тканей, как и гиперонкия их, чаще носит ограниченный характер.
Она может возникать вследствие:
а) нарушения вымывания электролитов и метаболитов из тканей при нарушении микроциркуляции;
б) снижения активного транспорта ионов через клеточные мембраны при тканевой гипоксии;
в) массивной "утечки" ионов из клеток при их альтерации;
г) увеличения степени диссоциации солей при ацидозе.
4. Мембраногенный. Отек формируется вследствие значительного возрастания проницаемости сосудистой стенки.
В нескольких словах следует обсудить современные представления о принципах физиологических регуляций, в предельно лаконичной форме рассмотреть вопрос о клиническом значении некоторых физико-химических показателей жидкостей внутренней среды. К ним относятся осмоляльность плазмы крови, концентрация в ней таких ионов, как натрий, калий, кальций, магний, комплекс показателей кислотно-основного состояния (рН), наконец объем крови и внеклеточной жидкости. Проведенные исследования сыворотки крови здоровых лиц, испытуемых в экстремальных условиях и пациентов с различными формами патологии показали, что из всех изученных физико-химических параметров наиболее строго поддерживаются, имеют наименьший коэффициент вариаций, три - осмоляльность, концентрация свободных ионов кальция и рН. Для осмоляльности эта величина равна 1.67%, для свободных ионов Са2+ - 1.97%, в то время как для ионов К+ - 6.67%. Сказанное может найти простое и ясное объяснение. От осмоляльности плазмы крови зависит объем каждой клетки, а потому и функциональное состояние клеток всех органов и систем. Мембрана клеток слабо проницаема для большинства веществ, поэтому объем клетки будет определяться осмоляльностью внеклеточной жидкости, концентрацией внутри клетки находящихся в ее цитоплазме веществ и проницаемостью мембраны для воды. При прочих равных условиях повышение осмоляльности крови приведет к дегидратации, сморщиванию клеток, а гипоосмия вызовет набухание клеток. Вряд ли необходимо объяснение того, к каким неблагоприятным последствиям для пациента могут вести и то, и другое состояние.
Ведущую роль в регуляции осмоляльности плазмы крови играют почки, в поддержании баланса ионов кальция участвуют кишечник, почки, а в гомеостазе ионов кальция принимает участие и кость. Иными словами, баланс Са2+ определяется соотношением в поступлении и выделении, а сиюминутное поддержание необходимого уровня концентрации кальция зависит и от внутреннего депо Са2+ в организме, которым является огромная поверхность кости. Система регуляции осмоляльности, концентрации различных ионов включает несколько элементов - сенсор, чувствительный элемент, рецептор, интегрирующий аппарат (центр в нервной системе) и эффектор - орган, реализующий ответ и обеспечивающий восстановление нормальных значений данного параметра.
Несколько слов следует сказать о природе физиологических регуляций, обеспечивающих различные стороны водно-солевого гомеостаза. Величина осмоляльности сыворотки крови зависит от следующих элементов осморегулирующего рефлекса. Осмотическое давление крови и внеклеточной жидкости воспринимается осморецепторами, иные сенсоры воспринимают концентрацию во внеклеточной жидкости некоторых ионов. В ответ на увеличение осмоляльности растет поступление в кровь антидиуретического гормона (аргинин вазопрессин). При увеличении концентрации ионов кальция в плазме крови возрастает поступление в кровь паратгормона, а при снижении (гипокальциемии) - тирокальцитонина, т.е. эндокринная система стремится минимизировать изменения ионного состава крови и способствует восстановлению нормальных показателей. При снижении в организме объема внеклеточной жидкости и плазмы крови увеличивается секреция альдестерона, вазопрессина, а при увеличении объема внеклеточной жидкости усиливается поступление в кровь натрийуретических гормонов - атриопептида из предсердия, оубаинподобного фактора из мозга. Обычно регуляция каждого из параметров внутренней среды обеспечивается не менее чем двумя факторами, один из которых способствует сохранению вещества в организме, а другой - его выделению. Казалось, что иная картина наблюдается только в случае осморегуляции, т.е. при регуляции водного баланса - в зависимости от уровня осмоляльности крови секретируется разное количество вазопрессина. Этот гормон быстро разрушается, и полагали, что именно соотношение секреции и инактивации вазопрессина определяет скорость экскреции воды почкой. Однако оказалось, что и в этом случае имеется парный физиологически активный фактор, от секреции которого зависит восстановление водонепроницаемости стенки почечных канальцев и скорость выделения осмотически свободной воды почкой. Таким фактором, противодействующим вазопрессину, являются локально синтезируемые вещества, выделяемые во внеклеточную жидкость. Они названы аутакоидами, действуют аутокринно или паракринно. Эти результаты новых исследований физиологов имеют важное клиническое значение по двум причинам. Во-первых, от скорости секреции этих веществ зависит сила ответа на инъецируемый вазопрессин или иные физиологически активные вещества, применяемые в острых ситуациях. Во-вторых, возможны патологические состояния, обусловленные избыточным или недостаточным выделением этих веществ. Такие патологические состояния выявлены, одним из них является ночной энурез, другим проявлением служит развитие полиурии при одной из стадий ХПН.
Показатели кислотно-основного состояния крови
РН Капилл, кровь
венозная кровь 7,32-7,42
Напряжение углекислого газа в крови (рСО2)
Капилл кровь муж. 32-45 мм. рт. ст.
жен. 35-48 мм. рт. ст.
Венозная кровь 42-55 мм. рт. ст.
Напряжение кислорода в крови (рО2)
Капилл кровь 83-108 мм. рт. ст.
Венозная кровь 37-42 мм. рт. ст.
Кислород, % насыщения 95-98 %
Бикарбонат плазмы крови стандартный (АВ, ВS)
Капилл кровь 18-23 ммоль/л
Венозная кровь 22-29 ммоль/л
Буферные основания (В. В.) 43,7-53,6 ммоль/л
Избыток оснований (В. Е.) 0±2,3 ммоль/л
Общая углекислота (Н2СО3) 22,2-27,9 ммоль/л
Водно-солевой и минеральный обмен, тяжелые металлы, токсические вещества
Натрий
Плазма 135-152ммоль/л
Моча до 340 ммоль/сут
Калий
Плазма 3,6-6,3 ммоль/л
Моча 39-91 ммоль/сут
Кальций
Плазма 2,2-2,75 ммоль/л
Моча 0,25-4,99 ммоль/сут
Кальций ионизированный 1,0-1,15 ммоль/л
Магний
Плазма 0,7-1,2 ммоль/л
Моча до 0,41 ммоль/сут
Хлориды
Плазма 95-110 ммоль/л
Моча 99,1-297,3 ммоль/сут
Неорганический фосфор
Плазма 0,81-1,55 ммоль/л
Моча 19,37-31,29 ммоль/сут
Железо сыворотки крови
с ферразином жен. 7,16-26,85 мкмоль/л
муж. 8,95-28,65 мкмоль/л
с бетофенантролином жен. 11,5-25,0 мкмоль/л
муж. 13,0-30-0 мкмоль/л
Метод Ferene S жен. 9,0-29,0 мкмоль/л
муж. 10,0-30-0 мкмоль/л
Общая железо-связывающая способность сыворотки крови 50-84 мкмоль/л
Ферритин сыворотки крови жен. 12-150 мкг/л
муж. 15-200 мкг/л
Процент насыщения трансферрина железом 16-50 %
Содержание протопрофирина в эритроците 18-90 мкмоль/л
Медь жен. 11,0-24.4 мкмоль/л
муж. 11,022,0 мкмоль/л
Церулоплазмин 1,5-2,3 г/л
Оксалаты (моча) дет. 8-20 мг/сут
взр. 25-30 мг/сут
Ртуть (моча) до 50 нмоль/л
Свинец
Кровь до 1,9 мкмоль/л
Моча 0,19 мкмоль/л
Литий (кровь) 0,3-1,3 ммоль/л
Хром (кровь) 0,86 мкмоль/л
Берилий
кровь до 0,002 мкмоль/л
моча 0,044 мкмоль/л
Фтор (моча) до 10-5 моль/л
Метгемоглобин (кровь) до 2 г % или 9,3-37,2 мкмоль/л
Сульфгемоглобин 0-0,1 % от общего количества
Копропрофирин (моча) 30,5-122 нмоль/г креатинина
d-аминолевулиновая кислота (моча) 3,9-19 мкмоль/г креатинина
Образование и выделение кислот.
Любой организм образует большое количество кислот в 2-х формах: угольной (летучей) и в нелетучей (фиксированной) кислотах.
РН жидкостей организма слегка щелочная, поддерживается на уровне 7,4. Большая часть ионов водорода образуется как конечный продукт метаболизма. Пути удаления кислот включают почки, легкие, ЖКТ.
Формирование угольной кислоты
Т.к. диоксид углерода (СО2) может образовываться из Н2СО3 и, далее, СО2 может удаляться легкими, то Н2СО3 называется летучей кислотой.
А) К несчастью, протон-донорно-акцепторная классификация Бренстеда не допускает классификацию СО2 как кислоты, но углекислый газ функционирует как единственная слабая кислота жидкостей организма.
Б) Большая часть СО2 извлекается из окислительного метаболизма.
Формирование не угольных кислот.
Гораздо меньше образуется фиксированных кислот, кислот которые называются нелетучими, т.к. они не могут превращаться в СО2. Не угольные кислоты организм получает из 3ех источников: пища, промежуточный метаболизм и потеря бикарбонатов со стулом.
1) Пища. Богатая белками диета больше способствует образованию кислот, чем щелочей. Такие компоненты пищи, как глюкоза, триглицериды, не являются компонентами в организме, но метабилизируются в СО2, большинство которого гидратируется в форму Н2СО3, которая диссоциирует на Н+ и НСО3¯ . Растительная пища образует избыток щелочей, которые должны быть выведены почками.
2) Промежуточный метаболизм. Метаболизм веществ пищи склонен к закислению жидкостей организма. Некоторые продукты обладают ощелачивающим действием. Например, поступление большого количества органических кислот, содержащихся во фруктах (лактат, цитрат, изоцитрат), ведет к защелачиванию жидкостей организма, т.к. в процессе метаболизма эти органические ионы превращаются в СО2 и Н2О. А этот процесс ведет к расходу Н+. Около 40-60 ммоль органических и неорганических кислот, в образовании которых участвует СО2, образуются ежедневно. Около половины этих кислот нейтрализуется основаниями, поступающими с пищей, но остальные должны нейтрализоваться буферными системами организма.
Метаболизм пищевых компонентов - важный источник некарбоновых кислот.
Лактат образуется при анаэробном окислении глюкозы или гликогена. В случае физической нагрузки и гипоксии чрезмерное образование молочных кислот приводит к временному увеличению синтеза неорганических кислот.
Ацетоацетат и β- гидроксибутират образуются при метаболизме триглицеридов. Это кетоновые тела, которые образуются из неорганических кислот при голодании. После еды ацетоацетат и β-гидроксибутират подвергаются дальнейшему расщеплению до СО2 и Н2О.
Фосфорная кислота образуется при метаболизме фосфолипидов и служит значительным источником Н+.
Серные кислоты образуются при распаде белков, содержащих такие аминокислоты, как цистеин, метионин - в которых есть сульфидная группа.
Мочевая кислота - продукт метаболизма нуклеотидов.
Потеря НСО3¯ со стулом.
Пища содержит органические соли - анионы и катионы, - которые могут превращаться в производные неорганических кислот и оснований. Органические анионы, которые подвергаются в организме метаболизму до НСО3¯, включают ацетат, цитрат и в присутствии инсулина - анионы кетокислот.
Пищеварительные процессы приводят к потере 40-60ммоль щелочей с выделениями, что равнозначно прибавке нелетучих кислот в организме.
Способы поддержания концентрации Н+ в нормальных пределах
1.Комбинация Н+ с химическими буферами НСО3-, протеины, фосфаты и гемоглобин.
2.Выделение СО2 с легочной вентиляцией.
3. Экскреция Н+ почками.
Для более точного и непрерывного измерения рН широко применяется электрометрическая регистрация (прибор рН-метр).
Постоянство рН артериальной крови.
рН...