Нарушения кислотно-основного состояния и компенсация
Физиология кислотно-основного состояния изучает, как организм поддерживает концентрацию ионов водорода во внеклеточной жидкости в узких пределах, обычно выражаемых как артериальный pH около 7,40. В этой области рассматриваются нарушения, возникающие при нарушении этого баланса, и компенсаторные реакции — химические, дыхательные и почечные, — которые действуют для его восстановления.
Definition
Нарушения кислотно-основного состояния — это отклонения системной концентрации ионов водорода от нормальной заданной точки, классифицируемые по тому, является ли первичное изменение в бикарбонате (метаболическое) или в напряжении углекислого газа (респираторное), и характеризующиеся вместе с компенсаторной реакцией, которая стремится вернуть pH к норме.
Scope
Эта область охватывает химическое буферирование жидкостей организма, четыре основных нарушения кислотно-основного состояния (метаболический и респираторный ацидоз и алкалоз), предсказуемые вторичные (компенсаторные) реакции на каждое из них, а также почечные механизмы экскреции кислоты, которые в конечном итоге регенерируют буфер. Она организована вокруг физиологии и ее диагностической логики, а не клинического лечения.
Sub-topics
Core questions
- Что определяет концентрацию ионов водорода во внеклеточной жидкости и почему бикарбонат является доминирующим буфером?
- Как определяются и различаются четыре основных нарушения кислотно-основного состояния?
- Какие компенсаторные реакции следуют за каждым первичным нарушением и как быстро они развиваются?
- Как почки выводят ежедневную кислотную нагрузку и регенерируют бикарбонат?
Key concepts
- Концентрация ионов водорода и pH
- Буферная пара бикарбонат-углекислый газ
- Первичное нарушение против компенсации
- Метаболические и респираторные компоненты
- Анионный промежуток
- Разница сильных ионов
- Смешанные нарушения кислотно-основного состояния
Key theories
- Концепция Хендерсона-Хассельбальха (бикарбонат-центрированная)
- Рассматривает pH как определяемый соотношением концентрации бикарбоната к парциальному давлению углекислого газа через равновесие угольной кислоты, предоставляя стандартное прикроватное описание кислотно-основного состояния и его нарушений.
- Подход Стюарта (физико-химический)
- Переформулирует кислотно-основное состояние в терминах независимых переменных: разницы сильных ионов, общего количества слабых кислот и напряжения углекислого газа, которые вместе определяют концентрацию ионов водорода; он используется особенно в условиях интенсивной терапии как дополнение к бикарбонат-центрированному подходу.
Mechanisms
Пара бикарбонат-углекислый газ является основным внеклеточным буфером организма, связывающим легкие (которые регулируют напряжение углекислого газа) и почки (которые регулируют бикарбонат). Первичное метаболическое изменение бикарбоната вызывает компенсаторное респираторное изменение углекислого газа в течение минут или часов, в то время как первичное респираторное изменение углекислого газа вызывает более медленную почечную коррекцию бикарбоната в течение часов или дней. Каждое первичное нарушение имеет количественно предсказуемую степень компенсации, и измеренное значение, значительно отличающееся от этого предсказания, сигнализирует о дополнительном, смешанном нарушении. Почки завершают систему, выводя ежедневную чистую кислотную нагрузку, в основном в виде аммония и титруемой кислоты, и регенерируя бикарбонат, потребляемый при буферировании.
Clinical relevance
Анализ кислотно-основного состояния является рутинной частью обследования тяжелобольных и метаболически нестабильных пациентов, а описанная здесь физиологическая основа лежит в основе интерпретации результатов анализа газов артериальной крови и электролитов. Эта статья объясняет основную физиологию и диагностическое мышление; она не является источником рекомендаций по дозировке или индивидуализированному лечению.
Evidence & guidelines
Физиологические основы кислотно-основного баланса хорошо установлены в обзорных статьях и стандартных учебниках (Hamm и соавт., 2015; Berend и соавт., 2014), при этом бикарбонат-центрированный и Стюартовский подходы предлагают взаимодополняющие описательные рамки. Количественные правила ожидаемой компенсации широко цитируются, но их следует рассматривать как описательную физиологию, а не как клинические протоколы.
History
Количественная физиология кислотно-основного состояния выросла из работы Лоуренса Хендерсона начала XX века по равновесию угольной кислоты и логарифмической переформулировки Карла Хассельбальха, которая привела к уравнению, носящему оба имени. Бикарбонат-центрированное описание доминировало в физиологии и клинической медицине XX века, а физико-химическая переформулировка Питера Стюарта в конце XX века предложила альтернативный, основанный на сильных ионах подход, который остается предметом дискуссий.
Debates
- Бикарбонат-центрированный подход против физико-химического подхода Стюарта
- Продолжается методологическая дискуссия о том, лучше ли традиционное описание Хендерсона-Хассельбальха или концепция сильных ионов Стюарта объясняет и количественно оценивает нарушения кислотно-основного состояния; оба могут описывать одни и те же данные, и подход Стюарта часто представляется как дополнение, а не замена.
Key figures
- Lawrence J. Henderson
- Karl Albert Hasselbalch
- Horacio J. Adrogué
- Nicolaos E. Madias
- Peter A. Stewart
Related topics
Seminal works
- hamm-2015
- berend-2014
- adrogue-madias-1998
Frequently asked questions
- В чем разница между метаболическим и респираторным нарушением кислотно-основного состояния?
- Метаболическое нарушение — это первичное изменение концентрации бикарбоната, в то время как респираторное нарушение — это первичное изменение парциального давления углекислого газа; каждое из них вызывает компенсаторное изменение другого компонента.
- Что означает компенсация в кислотно-основном балансе?
- Компенсация — это вторичная реакция, респираторная при метаболическом нарушении и почечная при респираторном нарушении, которая стремится вернуть pH к норме, не полностью его корректируя; для полной коррекции необходимо лечить первичное нарушение.