ArrowUP

«СОВРЕМЕННЫЕ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ПРОФИЛАКТИКЕ И ЛЕЧЕНИЮ ХРОНИЧЕСКОГО МЕТАБОЛИЧЕСКОГО АЦИДОЗА»

XXVI Международная научно-практическая конференция — (07.06.2021)

• Публикация в РИНЦ
• Место проведения: Пенза
• Дата проведения: 07.06.2021

 

Аннотация:

В научной работе освещены современные научные взгляды на нарушения кислотно-щелочного равновесия в основных жидкостных средах организма человека. Дана характеристика главным клинически проявлениям ацидоза. Основное внимание уделено вопросам этиологии, симптоматики и диагностики метаболических форм ацидоза. Описаны методы лечения данного нарушения, а также его профилактики при помощи функциональных продуктов здорового питания.

Ключевые слова: ацидоз, кислотно-основное равновесие, кислотно-щелочной баланс, метаболический ацидоз, буферные системы крови, бикарбонат натрия, бикарбонат калия.

 

Сохранение гомеостатических показателей рН в различных средах организма определяется, как кислотно-основной баланс. Это один из важнейших параметров жизнедеятельности, от которого зависит успешность множества биохимических процессов и в целом благополучие организма на системном уровне [1]. Однако, давно известным фактом является то, что в разных средах нашего тела водородный показатель в норме может и должен довольно сильно отличаться. Причем эти кластеры совершенно необязательно будут иметь выраженную изоляцию друг от друга. Прекрасным примером является желудочно-кишечный тракт, где водородный показатель в пищеводе в норме характеризуется нейтральностью с рН = 6,0-7,0, уже в просвете желудка становится резко кислотным с рН = 1,5-2,0, а сразу по выходу из него в луковице двенадцатиперстной кишки имеет щелочную реакцию с рН, достигающим в норме 8,0 [2].

 

Соответственно, отклонение водородного показателя от нормальных значений будет своим для каждого органа. Тем не менее, системные негативные эффекты при таких патологиях проявляются в первую очередь при изменениях рН крови. В норме он должен находиться в очень узких границах, в диапазоне рН от 7,37 до 7,44, то есть на грани между нейтральной и щелочной кислотностью [3].

 

Кислотно-основное равновесие крови – витально значимый показатель, поскольку за пределами допустимых значений рН лавинообразно нарастают каскадные реакции денатурации белков, нарушения клеточного газообмена, а затем и разрушения фосфолипидного бислоя мембран и, соответственно, гибели клеток [4]. Сохранность кислотно-щелочного баланса крови обеспечивается функционированием сразу нескольких буферных систем:

 

  1. Плазменный бикарбонатный буфер. На его долю приходится примерно 53% всей буферной емкости крови. Это самый значимый и наиболее гибко и быстро регулируемый защитный механизм, который основан на связывании свободных протонов ионами бикарбоната с синтезом нестабильной уксусной кислоты. Далее она распадается на воду и углекислый газ, растущее давление которого в альвеолярной газовой смеси стимулирует гипервентиляцию легких и его выведение [5].
  2. Плазменный протеин-аминокислотный буфер. На его долю приходится около 10% всей буферной емкости крови. Этот защитный механизм основан на наличии кислотно-основных групп в молекулах белков, где комплекс «белок-H+» представляет собой кислоту, источник протонов, а «белок−» — сопряженное основание, эти протоны акцептирующее. Более 90% этого буфера представлены альбуминами и глобулинами, а так как изоэлектрические точки таких соединений смещены в щелочную сторону водородного показателя, то, соответственно, при рН крови 7,4 они обладают большей буферной емкостью при субкритических кислотных отклонениях до 7,2 [6]. Остальные 10% буфера представлены свободными аминокислотами плазмы, а если точнее, то, в основном, гистидином, поскольку как кислотная, так и щелочная буферная емкость других аминокислот при физиологическом рН незначительна [7].
  3. Плазменный натрий-фосфатный буфер. Он составляет примерно 2-4% общей буферной емкости крови. Его биохимическая основа – неорганические фосфаты. Роль протонного донора здесь играет однозамещенный фосфат NaH2PО4, а роль сопряженного протонного акцептора – двузамещенный Na2HPО4 [8]. Несмотря на то, что в крови натрий-фосфатный буфер не играет решающей роли, именно он является основным механизмом поддержания кислотно-щелочного равновесия для внутриклеточной среды и мочи [9].
  4. Клеточный эритроцитарный буфер. Нормальные показатели внутриклеточной кислотности эритроцитов несколько отличаются от гомеостатических показателей крови и составляют рН=7,3. В эритроцитах имеются собственные бикарбонатные и натрий-фосфатные буферные системы, работающие в тесном взаимодействии с плазменными. Однако они имеют различную мощность, а кроме того, эти защитные механизмы дополняются белковой системой гемоглобин-оксигемоглобин, необходимой для газотранспорта и газообмена [10].

 

Основные типы нарушения кислотно-основного гомеостаза крови – это ацидоз и алкалоз, связанные со снижением и повышением рН, соответственно [11]. В зависимости от этиологии все ацидозы принято разделять на дыхательные и метаболические. Причиной респираторного ацидоза являются любые нарушения дыхания, которые ведут к увеличению концентрации углекислого газа в крови. Дыхательный ацидоз может носить как экзогенный (например, при увеличении концентрации углекислого газа во внешней среде или при курении), так и эндогенный характер (например, при различных формах гиповентиляции легких, связанных с воспалительными поражениями или их сдавлением) [12].

 

Метаболический ацидоз представляет собой более сложную биохимическую патологию. Выделяют несколько его видов:

 

  1. Накопительный ацидоз, связанный с ростом концентрации в тканях и крови различных кислотных продуктов обмена веществ. Прежде всего это декомпенсированные состояния кетоацидоза. Кроме того, ранее считалось, что обменный ацидоз может быть спровоцирован активной работой мышечной ткани с образованием лактата [13]. Однако, в последнее время эти взгляды подвергаются обоснованной критике. Современные исследователи указывают, что для синтеза лактата необходимо два протона, а значит, этот процесс, наоборот, должен тормозить развитие ацидоза. Более того, раз лактат способствует удалению протонов из мышечной ткани, то его даже можно рассматривать в качестве специфической и локально действующей буферной системы. И именно малоподвижный образ жизни без постоянных умеренных физических нагрузок будет косвенно способствовать повышению рН крови [14]. Вместе с тем, нельзя забывать, что накопительный лактат-ацидоз – частое осложнение, вызванное недостатком тканевого кровоснабжения, при котором замедляется митохондриальный метаболизм, что провоцирует избыточный анаэробный синтез лактата из пирувата [15].
  2. Выделительный ацидоз. На органном уровне основные акторы поддержания кислотно-основного гомеостаза – это дыхательная и мочевыделительная системы. С нарушениями работы дыхательной системы связан респираторный ацидоз, а с нарушениями работы почек, соответственно, выделительный. К развитию таких патологических состояний приводят все нефрологические поражения, связанные с затруднением выведения нелетучих кислот с мочой [16]. Отдельным, более редким типом выделительного ацидоза является гастроэнтеральный его вариант, когда чрезмерный объем щелочных соединений теряется через желудочно-кишечный тракт при диареях различного генеза [17].
  3. Экзогенный ацидоз. Его появление обусловлено в основном алиментарными причинами и связано с длительно персистирующими нарушениями рациона питания – употреблением большого количества продуктов, содержащих кислоты или вещества, которые образуют устойчивые кислоты в процессе метаболизма [18].

 

Однако практикующие клиницисты отмечают, что чаще всего у пациентов с манифестировавшим или скрытым ацидозом этиология этого нарушения является смешанной. Кислотно-щелочное равновесие, равно как и буферные системы, его поддерживающие, слишком плотно интегрированы в общий гомеостаз организма. А потому любые изменения, нарушающие хоть один из влияющих факторов, вызывают, как мы говорили в начале статьи, целый каскад патологических реакций. Так, например, поражение дыхательной системы, связанное с затрудненным удалением углекислого газа из крови (газовый ацидоз) закономерно ведет к падению сатурации, а следовательно и к росту концентрации недоокисленных продуктов метаболизма (метаболический накопительный ацидоз) [19].

 

Такие комплексные нарушения кислотно-щелочного гомеостаза могут быть вызваны многими причинами [20, 21]:

  • • любые патологии дыхательной системы;
  • • любые патологии мочевыделительных органов;
  • • любые поражения пищеварительной системы, связанные с диспепсическими явлениями в виде рвоты или диареи;
  • • любые заболевания, связанные с повышением температуры тела;
  • • заболевания крови, связанные с нарушением газообменной функции;
  • • беременность;
  • • голодание;
  • • курение;
  • • малоподвижный образ жизни;
  • • лишний вес;
  • • употребление алкоголя и др.

 

Кроме того, имеется и несколько специфических симптомокомплексов, такие, как:

  • • диабетический кетоацидоз, связанный с инсулиновым дефицитом и нарушением углеводного обмена при сахарном диабете [22];
  • • кетоновый ацидоз, обусловленный чрезмерно интенсивным липолизом и дезаминированием аминокислот [23];
  • • ацетонемический синдром, характерный прежде всего для детского возраста [24].

 

Однако, данные ацетонемические состояния четко ассоциированы с определенными нозологиями, а потому, хоть формально они и относятся к метаболическим ацидозам, но не являются предметом рассмотрения настоящей статьи.

 

Симптоматика метаболических ацидозов во многом зависит от их формы. Если это острая патология, развившаяся за короткий промежуток времени, то основным органом-мишенью здесь становится головной мозг. Самый характерный признак выраженного ацидоза – угнетение высшей нервной деятельности, которое проявляется сначала сонливостью и заторможенностью реакций, потом спутанностью сознания, затем сопором и комой [25]. Кроме того, острые ацидозы вызывают дыхательные нарушения в виде полипноэ с увеличением минутного дыхательного объема и спазмом бронхиол вследствие резкого увеличения pCO2 крови. А возрастание pCO2 крови приводит к сосудистому спазму, а значит, вторичной артериальной гипертензии и нарушениям работы сердечной мышцы [26].

 

Хронический метаболический ацидоз развивается менее агрессивно и имеет более смазанную симптоматику. Однако, многие авторы считают его даже более опасным, поскольку такие скрытые нарушения кислотно-основного равновесия способны персистировать у человека годами. И все патоморфологические нарушения при этом также приобретают хронический характер с дистрофическим компонентом. Очевидно, что компенсировать в дальнейшем такие нарушения сложнее, чем острые, но ситуативные метаболические реакции [27].

 

Одним из органов-мишеней здесь также является головной мозг. Однако в этом случае нарушения его функций связаны не со спазмом сосудов, а с ухудшением мозгового кровотока, который вызван падением сосудистого тонуса вследствие компенсаторного снижения pCO2 крови [28]. Одновременно с этим уменьшается артериальное давление и минутный объем сердца [29]. Также изменения сосудистого тонуса также негативно влияют на фильтрационную функцию почечных клубочков, что вместе с повышением концентрации ионов калия, натрия и хлора приводит к появлению отеков [30]. Еще одним важным проявлением хронического метаболического ацидоза является ускоренная деградация мышечной ткани и нарушения метаболизма в опорно-двигательной системе [31].

 

Заподозрить наличие хронического метаболического ацидоза не всегда просто. Такие его клинические проявления, как головные боли, быстрая утомляемость, слабость, ухудшение памяти, одышка, учащенное сердцебиение и т.д., не являются специфичными. Среди лабораторных методов исследования чаще всего применяют экспресс-анализ по Аструпу, который позволяет комплексно оценивать рН крови, парциальное давление углекислого газа, а также состояние буферных систем [32].

 

Основой терапии метаболических ацидозов является, в первую очередь, поиск и устранение причины, приведшей к нарушению кислотно-основного гомеостаза. Кроме того, показано парентеральное и пероральное введение растворов бикарбоната натрия. Дополнительно необходимо также позаботиться об усилении вентиляции легких, поскольку введение бикарбонатов повышает рН, но продуктом распада конечных метаболитов является углекислый газ. А значит, понадобится его активное выведение дыхательной системой [33, 34].

 

Учитывая скрытый характер течения патологии, ряд авторов рекомендует периодический профилактический прием бикарбонатов и других основных растворов при наличии предрасполагающих факторов и подозрительной симптоматики [35]. Такую профилактику можно проводить, например, с использованием капель Т8 Drops производства компании VILAVI INT LTD. При этом, учитывая потери калия, до 50% бикарбонатов целесообразно вводить в виде бикарбоната калия, а не натрия, и в целом постараться соблюдать калий-натриевое равновесие. С этой целью на время проведения профилактики следует ограничить потребление поваренной соли. А кроме того, лучше выбирать такие средства, которые имеют сбалансированный состав. К примеру, уже упомянутые выше капли Т8 Drops содержат калия карбонат, калия (или натрия) бикарбонат, калия гидроксид, а также цитраты магния и кальция. Последнее – крайне важный компонент, поскольку он позволяет одновременно скорректировать те нарушения метаболизма костной ткани, которые уже были спровоцированы хроническим течением ацидоза [36].

 

В заключение считаем необходимым подчеркнуть, что распространенность скрытого хронического метаболического ацидоза до сих пор является крайне малоисследованной областью медицинских и биохимических знаний. Одновременно с этим влияние такого нарушения на качество жизни конкретного человека и на здоровье человеческой популяции в целом сложно переоценить. Сочетание данных факторов полностью обосновывает диагностическую настороженность по выявлению метаболического ацидоза, а также необходимость его периодической профилактики при помощи сбалансированных основных растворов.

 

Список использованной научной литературы:

 

  1. Rose B.D., Post T.W. Clinical Physiology of Acid-Base and Electrolyte Disorders, 5th edition, 2000. New York: McGraw Hill Professional. Pages: 1008.
  2. Jung B., Rimmele T., Le Goff C., Chanques G., Corne P., Jonquet O., Muller L., Lefrant J.-Y., Guervilly Ch., Papazian L., Allaouchiche Bernard., Jaber S. Severe metabolic or mixed acidemia on intensive care unit admission: incidence, prognosis and administration of buffer therapy. A prospective, multiple-center study. 2011, Critical Care (London, England). 15 (5): R238.
  3. Kraut J.A., Madias N.E. Re-Evaluation of the Normal Range of Serum Total CO2 Concentration. Clinical Journal of the American Society of Nephrology, 2018; 13:343.
  4. Hamm L.L., Nakhoul N., Hering-Smith K.S. Acid-Base Homeostasis. Clinical Journal of the American Society of Nephrology. 7 December 2015. 10 (12): 2232–42.
  5. Fernandez P.C., Cohen R.M., Feldman G.M. The concept of bicarbonate distribution space: the crucial role of body buffers. Kidney International, 1989; 36:747.
  6. Caroline N. Nancy Caroline's Emergency care in the streets (7th edition). Buffer systems: Jones & Bartlett Learning. 2013, pp. 347–349.
  7. Holeček M. Histidine in Health and Disease: Metabolism, Physiological Importance, and Use as a Supplement. Nutrients. 2020, Marth, 22;12(3):848.
  8. Pasch A., Jahnen-Dechent W., Smith E.R.. Phosphate, Calcification in Blood, and Mineral Stress: The Physiologic Blood Mineral Buffering System and Its Association with Cardiovascular Risk. International Journal of Nephrology. 2018 September, 2, 2018:9182078.
  9. Lancha A.H., Painelli V., Saunders B., Artioli G.G. Nutritional Strategies to Modulate Intracellular and Extracellular Buffering Capacity During High-Intensity Exercise. Sports Medicine. 2015 November, 45 Suppl. 1:S71-81.
  10. Bruce L.J. Red cell membrane transport abnormalities. Current Opinion in Hematology. 2008, May, 15(3):184-90.
  11. Needham A. Comparative and Environmental Physiology. Acidosis and Alkalosis. 2004, pp. 14-15.
  12. Adrogué H.E., Adrogué H.J. Acid-base physiology". Respiratory Care. April, 2001, 46 (4):328–341.
  13. Kraut J.A., Madias N.E. Lactic acidosis. New England Journal of Medicine. 2014, December, 11, 371(24):2309-19.
  14. Reddy A.J., Lam S.W., Bauer S.R., Guzman J.A. Lactic acidosis: Clinical implications and management strategies. Cleveland Clinic Journal of Medicine. 2015, September, 82(9):615-24.
  15. Robergs R.A., Ghiasvand F., Parker D. Biochemistry of exercise-induced metabolic acidosis. American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 2004, September, 287(3):R502-16.
  16. Navaneethan S.D., Shao J., Buysse Jerry., Bushinsky D.A. Effects of Treatment of Metabolic Acidosis in CKD: A Systematic Review and Meta-Analysis. 5 July, 2019. Clinical Journal of the American Society of Nephrology. 14 (7):1011–1020.
  17. Nagami G.T. Hyperchloremia - why and how. Nefrologia. 2016. July-August, 36(4):347-53.
  18. Kraut J.A., Madias N.E. Metabolic acidosis: pathophysiology, diagnosis and management. Nature Reviews of Nephrology. 05 January, 2010, 6 (5): 274–285.
  19. Hamm L.L., DuBose T.D. Disorders of acid-base balance. In: Yu A.S.L., Chertow G.M., Luyckx V.A., Marsden P.A., Skorecki K., Taal M.W., eds. Brenner and Rector's The Kidney. 11th ed. Philadelphia, PA: Elsevier; 2020:chap 16.
  20. Seifter J.L. Acid-base disorders. In: Goldman L., Schafer A.I., eds. Goldman-Cecil Medicine. 26th ed. Philadelphia, PA: Elsevier; 2020:chap 110.
  21. Dugdale D.C., Zieve D. Metabolic acidosis. U.S. National Library of Medicine Review. Last reviewed 24 September, 2019.
  22. de Moraes G., Surani S. Effects of diabetic ketoacidosis in the respiratory system. World Journal of Diabetes. 15 January, 2019, 10 (1): 16–22.
  23. Evans M., Cogan K.E., Egan B. Metabolism of ketone bodies during exercise and training: physiological basis for exogenous supplementation. Journal of Physiology. 2017, May 1, 595(9):2857-2871.
  24. Казак C.С., Бекетова Г.B. Диагностика и диетотерапия ацетонемического синдрома у детей. Ліки України. 2005. № 1., С. 83-86.
  25. Yee A.H., Rabinstein A.A. Neurologic presentations of acid-base imbalance, electrolyte abnormalities, and endocrine emergencies. Neurology Clinics Journal. February 2010, 28 (1): 1–16.
  26. Lim S. Metabolic acidosis. Acta Medicine Indonesian. 2007, July-September; 39(3):145-50.
  27. Regolisti G., Fani F., Antoniotti R., Castellano G., Cremaschi E., Greco P., Parenti E., Morabito S., Sabatino A., Fiaccadori E. Acidosi metabolica [Metabolic acidosis]. Giornale italiano di nefrologia. 2016, November-December, 33(6):gin/33.6.1.
  28. Nongnuch A., Panorchan K., Davenport A. Brain-kidney crosstalk. Critical Care. 2014, June, 5;18(3):225.
  29. Raphael K.L. Metabolic Acidosis and Subclinical Metabolic Acidosis in CKD. Journal of the American Society of Nephrology. 2018, February, 29(2):376-382.
  30. Shah S.N., Abramowitz M., Hostetter T.H., Melamed M.L. Serum bicarbonate levels and the progression of kidney disease: a cohort study. American Journal of Kidney Diseases. 01 August, 2009, 54 (2): 270–277.
  31. Kato A., Kido R., Onishi Y., Kurita N., Fukagawa M., Akizawa T., Fukuhara Sh. Association of serum bicarbonate with bone fractures in hemodialysis patients: the mineral and bone disorder outcomes study for Japanese CKD stage 5D patients (MBD-5D). Nephron Clinical Practice. 2014, 128 (1–2): 79–87.
  32. Hadjiliadis D., Harron P.F. Blood gases. U.S. National Library of Medicine. Last reviewed: 03 August, 2020.
  33. Kraut J.A., Madias N.E. Treatment of acute metabolic acidosis: a pathophysiologic approach. Nature Reviews of Nephrology. 4 September, 2012, 8 (10): 589–601.
  34. Jaber S., Paugam C., Futier E., Lefrant J.-Y., Lasocki S., Lescot Th., Pottecher J., Demoule A., Ferrandière M. Sodium bicarbonate therapy for patients with severe metabolic acidaemia in the intensive care unit (BICAR-ICU): a multicentre, open-label, randomised controlled, phase 3 trial. The Lancet. 7 July, 2018, 392 (10141): 31–40.
  35. Adeva-Andany M.M., Fernández-Fernández C., Mouriño-Bayolo D., Castro-Quintela E., Domínguez-Montero A. Sodium bicarbonate therapy in patients with metabolic acidosis. The Scientific World Journal. 2014, 2014:627673.
  36. Lefebvre A., de Vernejoul M.C., Gueris J., Goldfarb B., Graulet A.M., Morieux C. Optimal correction of acidosis changes progression of dialysis osteodystrophy. 1989, Kidney International. 36 (6): 1112–1118.