Åndedrætssvigt - Årsager og patogenese

Årsager og mekanismer for ventilatorisk og parenkymatøs respirationssvigt

Respirationssvigt opstår, når en af de funktionelle komponenter i åndedrætssystemet forstyrres - lungeparenkym, brystvæg, lungekredsløb, tilstanden af den alveolære-kapillære membran, nervøs og humoral regulering af respiration. Afhængigt af forekomsten af visse ændringer i blodets gassammensætning skelnes der mellem to hovedformer for respirationssvigt - ventilatorisk (hyperkapnisk) og parenkymatøs (hypoxæmisk), som hver kan være akut eller kronisk.

Ventilatorisk (hyperkapnisk) respirationssvigt

Den ventilatoriske (hyperkapniske) form for respirationssvigt er hovedsageligt karakteriseret ved et totalt fald i volumenet af alveolær ventilation (alveolær hypoventilation) og minutrespirationsvolumen (MRV), et fald i fjernelsen af CO2 fra kroppen og dermed udviklingen af hyperkapni (PaCO2> 50 mm Hg) og derefter hypoxæmi.

Årsagerne til og mekanismerne for udvikling af ventilatorisk respirationssvigt er tæt forbundet med forstyrrelsen af processen med at fjerne kuldioxid fra kroppen. Som det er kendt, bestemmes processen med gasudveksling i lungerne af:

• niveau af alveolær ventilation;
• diffusionskapaciteten af den alveolære-kapillære membran i forhold til _O2 og _CO2;
• perfusionsstørrelse;
• forholdet mellem ventilation og perfusion (ventilation-perfusionsforhold).

Funktionelt set er alle luftveje i lungerne opdelt i ledende baner og en gasudvekslingszone (eller diffusionszone). I området med ledende baner (i luftrøret, bronkierne, bronkiolerne og de terminale bronkioler) sker der under indånding en progressiv bevægelse af luft og mekanisk blanding (konvektion) af en frisk portion atmosfærisk luft med gas, der var i det fysiologiske dødrum før den næste indånding. Derfor har dette område et andet navn - konvektionszonen. Det er tydeligt, at intensiteten af berigelsen af konvektionszonen med ilt og et fald i koncentrationen af kuldioxid frem for alt bestemmes af intensiteten af pulmonal ventilation og værdien af minutrespirationens volumen (MVR).

Det er karakteristisk, at når vi nærmer os mindre generationer af luftvejene (fra 1. til 16. generation), aftager luftstrømmens fremadrettede bevægelse gradvist, og ved grænsen af konvektionszonen stopper den helt. Dette skyldes en kraftig stigning i det samlede tværsnitsareal af hver efterfølgende generation af bronkier og dermed en betydelig stigning i den samlede modstand i de små bronkier og bronkioler.

De efterfølgende generationer af luftvejene (fra den 17. til den 23.), inklusive de respiratoriske bronkioler, alveolære passager, alveolesække og alveoler, tilhører gasudvekslingszonen (diffusionszonen), hvor diffusionen af gasser gennem den alveolær-kapillære membran finder sted. I diffusionszonen er de "makroskopiske" dag | blå gasser både under respirationsbevægelser og under hoste fuldstændig fraværende (V.Yu. Shanin). Gasudveksling her udføres kun på grund af den molekylære proces med diffusion af ilt og kuldioxid. I dette tilfælde bestemmes hastigheden af molekylær bevægelse af CO2 - fra konvektionszonen, gennem hele diffusionszonen til alveolerne og kapillærerne, samt CO2 - fra alveolerne til konvektionszonen - af tre hovedfaktorer:

• gradient af partialtryk af gasser ved grænsen mellem konvektions- og diffusionszoner;
• omgivelsestemperatur;
• diffusionskoefficienten for en given gas.

Det er vigtigt at bemærke, at niveauet af pulmonal ventilation og MOD næsten ikke har nogen effekt på bevægelsesprocessen for CO2- og O2-molekyler direkte i diffusionszonen.

Det er kendt, at diffusionskoefficienten for kuldioxid er cirka 20 gange højere end for ilt. Det betyder, at diffusionszonen ikke skaber en stor hindring for kuldioxid, og dens udveksling er næsten udelukkende bestemt af konvektionszonens tilstand, dvs. intensiteten af respirationsbevægelserne og værdien af MOD. Med et totalt fald i ventilation og minutrespirationsvolumen stopper "udvaskningen" af kuldioxid fra konvektionszonen, og dens partialtryk stiger. Som følge heraf falder CO2-trykgradienten _ved grænsen mellem konvektions- og diffusionszonerne, intensiteten af dens diffusion fra kapillærlejet ind i alveolerne falder kraftigt, og hyperkapni udvikles.

I andre kliniske situationer (for eksempel ved parenkymatøs respirationssvigt), når der på et vist stadie af sygdomsudviklingen er en udtalt kompenserende hyperventilation af intakte alveoler, øges hastigheden for "udvaskning" af kuldioxid fra konvektionszonen betydeligt, hvilket fører til en stigning i CO2-trykgradienten _ved grænsen mellem konvektions- og diffusionszonerne og øget fjernelse af kuldioxid fra kroppen. Som følge heraf udvikles hypokapni.

I modsætning til kuldioxid afhænger iltudvekslingen i lungerne og partialtrykket af kuldioxid i arterielt blod (PaO2 ₎ primært af diffusionszonens funktion, især af diffusionskoefficienten for O2 _og tilstanden af kapillærblodgennemstrømningen (perfusion), mens ventilationsniveauet og konvektionszonens tilstand kun påvirker disse indikatorer i lille grad. Derfor, med udviklingen af ventilatorisk respirationssvigt på baggrund af et totalt fald i minutvolumenet af respiration, opstår hyperkapni først og først derefter (normalt i senere stadier af udviklingen af respirationssvigt) - hypoxæmi.

Således indikerer den ventilatoriske (hyperkapniske) form for respirationssvigt svigt af "åndedrætspumpen". Det kan skyldes følgende årsager:

1. Forstyrrelser i central regulering af respiration:
   • cerebralt ødem, der påvirker dets stamdele og åndedrætscentret;
   • slagtilfælde;
   • traumatiske hjerneskader;
   • neuroinfektion;
   • toksiske virkninger på åndedrætscentret;
   • hypoxi i hjernen, for eksempel ved alvorlig hjertesvigt;
   • overdosis af lægemidler, der hæmmer åndedrætscentret (narkotiske smertestillende midler, beroligende midler, barbiturater osv.).
2. Skader på det apparat, der sikrer brystets åndedrætsbevægelser, dvs. forstyrrelser i funktionen af den såkaldte "brystbælg" (perifert nervesystem, åndedrætsmuskler, brystkasse):
   • brystdeformiteter (kyfose, skoliose, kyfoskolose osv.);
   • brud på ribbenene og rygsøjlen;
   • thorakotomi;
   • dysfunktion af de perifere nerver (primært den phreniske nerve - Guillain-Barré syndrom, polio osv.);
   • lidelser i neuromuskulær transmission (myasteni);
   • træthed eller atrofi af åndedrætsmusklerne på baggrund af langvarig intens hoste, luftvejsobstruktion, restriktive vejrtrækningsforstyrrelser, langvarig mekanisk ventilation osv.);
   • et fald i mellemgulvets effektivitet (for eksempel når det flader ud).
3. Restriktive respirationsforstyrrelser ledsaget af et fald i MV:
   • udtalt pneumothorax;
   • massiv pleural effusion;
   • interstitielle lungesygdomme;
   • total og subtotal lungebetændelse osv.

Således er de fleste årsager til ventilatorisk respirationssvigt forbundet med forstyrrelser i det ekstrapulmonale respirationsapparat og dets regulering (CNS, brystkasse, respirationsmuskler). Blandt de "pulmonale" mekanismer for ventilatorisk respirationssvigt er restriktive respirationssvigt af primær betydning, forårsaget af et fald i lungernes, brystkassens eller pleuras evne til at rette sig ud under indånding. Restriktive svigt udvikler sig ved mange akutte og kroniske sygdomme i åndedrætssystemet. I denne henseende skelnes der inden for rammerne af ventilatorisk respirationssvigt mellem en særlig restriktiv type respirationssvigt, oftest forårsaget af følgende årsager:

• sygdomme i pleura, der begrænser lungens udstrømning (ekssudativ pleuritis, hydrothorax, pneumothorax, fibrothorax osv.);
• reduktion i volumen af fungerende lungeparenkym (atelektase, lungebetændelse, lungeresektion osv.);
• inflammatorisk eller hæmodynamisk betinget infiltration af lungevæv, hvilket fører til en øget "rigiditet" af lungeparenkym (lungebetændelse, interstitielt eller alveolært lungeødem ved venstre ventrikels hjertesvigt osv.);
• pneumosklerose af forskellige ætiologier osv.

Det skal også tages i betragtning, at hyperkapni og ventilatorisk respirationssvigt kan være forårsaget af enhver patologisk proces ledsaget af et totalt fald i alveolær ventilation og minutrespirationsvolumen. En sådan situation kan f.eks. opstå ved alvorlig obstruktion af luftvejene (bronkial astma, kronisk obstruktiv bronkitis, lungeemfysem, dyskinesi i den membranøse del af luftrøret osv.), med et signifikant fald i volumenet af fungerende alveoler (atelektase, interstitielle lungesygdomme osv.) eller ved betydelig træthed og atrofi af respirationsmusklerne. Selvom andre patofysiologiske mekanismer (forstyrrelser i gasdiffusion, ventilation-perfusionsforhold, kapillær blodgennemstrømning i lungerne osv.) i alle disse tilfælde er involveret i udviklingen af respirationssvigt. I disse tilfælde taler vi som regel om dannelsen af blandet ventilatorisk og parenkymatøs respirationssvigt.

Det skal også tilføjes, at ved akut ventilatorisk respirationssvigt ledsages en stigning i PaCO2 normalt af et fald i blodets pH-værdi og udvikling af respiratorisk acidose, forårsaget af et fald i HCO3/H2CO3-forholdet, der som bekendt bestemmer pH-værdien. Ved kronisk respirationssvigt af den ventilatoriske type forekommer et sådant udtalt fald i pH ikke på grund af en kompenserende stigning i koncentrationen af karbonater i blodserumet.

1. Ventilatorisk (hyperkapnisk) respirationssvigt er karakteriseret ved:

1. total alveolær hypoventilation og et fald i minutrespirationsvolumen,
2. hyperkapni,
3. hypoxæmi (i senere stadier af respirationssvigt),
4. tegn på kompenseret eller dekompenseret respiratorisk acidose.

2. De vigtigste mekanismer for udvikling af ventilations- (hyperkapnisk) form for respirationssvigt:

1. forstyrrelse af central regulering af respiration;
2. skade på apparatet, der sørger for brystets åndedrætsbevægelser (perifere nerver, åndedrætsmuskler, brystvæg);
3. udtalte restriktive lidelser ledsaget af et fald i MOD.

Parenkymatøs respirationssvigt

Parenkymatøs (hypoxæmisk) form for respirationssvigt er karakteriseret ved en betydelig forstyrrelse af blodets iltning i lungerne, hvilket fører til et overvejende fald i PaO2 i arterielt blod - hypoxæmi.

De vigtigste mekanismer for udvikling af hypoxæmi i den parenkymatøse form for respirationssvigt:

1. krænkelse af ventilation-perfusionsforholdet (//0) med dannelse af højre-venstre-hjerte "shunt" af blod (alveolær shunt) eller en stigning i alveolært dødt rum;
2. reduktion i den samlede funktionelle overflade af de alveolær-kapillære membraner;
3. krænkelse af gasdiffusion.

Overtrædelse af ventilation-perfusionsforholdet

Forekomsten af hypoxæmisk respirationssvigt ved mange sygdomme i åndedrætsorganerne skyldes oftest en forstyrrelse af ventilation-perfusionsforholdet. Normalt er ventilation-perfusionsforholdet 0,8-1,0. Der er to mulige varianter af forstyrrelser af disse forhold, som hver især kan føre til udvikling af respirationssvigt.

Lokal hypoventilation af alveolerne. Ved denne variant af parenkymatøs respirationssvigt opstår hypoxæmi, hvis tilstrækkelig intens blodgennemstrømning fortsætter gennem dårligt ventilerede eller ikke-ventilerede alveoler. Ventilation-perfusionsforholdet reduceres her (V/Q <0,8), hvilket fører til udledning af utilstrækkeligt iltet venøst blod i disse områder af lungen til hjertets venstre kamre og den systemiske cirkulation (venøs shunting). Dette forårsager et fald i partialtrykket af O2 _i arterieblodet - hypoxæmi.

Hvis der ikke er ventilation i et sådant område med bevaret blodgennemstrømning, nærmer V/Q-forholdet sig nul. Det er i disse tilfælde, at der dannes en alveolær shunt fra højre til venstre i hjertet, hvorigennem uiltet venøst blod "kastes" ind i de venstre dele af hjertet og aorta, hvilket reducerer PaO2 _i arterielt blod. Hypoxæmi udvikles via denne mekanisme ved obstruktiv lungesygdom, lungebetændelse, lungeødem og andre sygdomme ledsaget af et ujævnt (lokalt) fald i alveolær ventilation og dannelse af venøs shunt af blod. I dette tilfælde, i modsætning til ventilatorisk respirationssvigt, falder det samlede minutventilationsvolumen ikke i lang tid, og der er endda en tendens til hyperveptilation af lungerne.

Det skal understreges, at hyperkapni ikke udvikles i de tidlige stadier af parenkymatøs respirationssvigt, da udtalt hyperventilation af intakte alveoler, ledsaget af intensiv fjernelse af CO2 _fra kroppen, fuldstændigt kompenserer for lokale forstyrrelser i CO2-udvekslingen _. Desuden forekommer hypokapni ved udtalt hyperventilation af intakte alveoler, hvilket i sig selv forværrer respirationsforstyrrelser.

Dette skyldes primært, at hypokapni reducerer kroppens tilpasning til hypoxi. Som bekendt forskyder et fald i PaCO2 i blodet hæmoglobindissociationskurven til venstre, hvilket øger hæmoglobins affinitet til ilt og reducerer frigivelsen af O2 _i perifert væv. Således øger hypokapni, der opstår i de indledende stadier af parenkymatøs respirationssvigt, yderligere iltmangel i perifere organer og væv.

Derudover _reducerer et fald i PaCO2 afferente impulser fra receptorerne i sinus caroticus og medulla oblongata og mindsker aktiviteten i respirationscentret.

Endelig ændrer hypokapni forholdet mellem bikarbonat og kuldioxid i blodet, hvilket fører til en stigning i HCO3/H2CO3 og pH samt udvikling af respiratorisk alkalose (hvor blodkarrene kramper, og blodforsyningen til vitale organer forringes).

Det skal tilføjes, at i de sene stadier af udviklingen af parenkymatøs respirationssvigt er ikke kun blodets iltning forringet, men også ventilationen af lungerne (f.eks. på grund af træthed i respirationsmusklerne eller øget stivhed i lungerne på grund af inflammatorisk ødem), og der opstår hyperkapni, hvilket afspejler dannelsen af en blandet form for respirationssvigt, der kombinerer tegnene på parenkymatøs og ventilatorisk respirationssvigt.

Oftest udvikles parenkymatøs respirationssvigt og kritisk reduktion i ventilation-perfusionsforholdet ved lungesygdomme ledsaget af lokal (ujævn) hypoventilation af alveolerne. Der er mange sådanne sygdomme:

• kronisk obstruktiv lungesygdom (kronisk obstruktiv bronkitis, bronkiolitis, bronkial astma, cystisk fibrose osv.);
• central lungekræft;
• lungebetændelse;
• lungetuberkulose osv.

Ved alle ovennævnte sygdomme er der i varierende grad obstruktion af luftvejene forårsaget af ujævn inflammatorisk infiltration og alvorligt ødem i bronkialslimhinden (bronkitis, bronkiolitis), en stigning i mængden af viskøs sekretion (sputum) i bronkierne (bronkitis, bronkiolitis, bronkiektasi, lungebetændelse osv.), spasmer i de glatte muskler i de små bronkier (bronkial astma), tidlig ekspiratorisk lukning (kollaps) af de små bronkier (mest udtalt hos patienter med lungeemfysem), deformation og kompression af bronkierne af en tumor, fremmedlegeme osv. Derfor er det tilrådeligt at skelne mellem en særlig - obstruktiv - type respirationssvigt forårsaget af nedsat luftpassage gennem store og/eller små luftveje, som i de fleste tilfælde betragtes som parenkymatøs respirationssvigt. Samtidig, ved alvorlig obstruktion af luftvejene, reduceres pulmonal ventilation og MV i en række tilfælde betydeligt, og ventilation (eller mere præcist, blandet) respirationssvigt udvikles.

Forøgelse af alveolært dødt rum. En anden variant af ændringen i ventilation-perfusionsforholdet er forbundet med lokal forstyrrelse af pulmonal blodgennemstrømning, for eksempel med trombose eller emboli i lungearteriegrenene. I dette tilfælde, på trods af opretholdelse af normal ventilation af alveolerne, falder perfusionen af et begrænset område af lungevævet kraftigt (V / Q > 1,0) eller er helt fraværende. Effekten af en pludselig stigning i det funktionelle dødt rum forekommer, og hvis dets volumen er stort nok, udvikles hypoxæmi. I dette tilfælde forekommer en kompenserende stigning i koncentrationen af CO2 i luften udåndet fra normalt perfunderede alveoler, hvilket normalt fuldstændigt udligner forstyrrelsen af kuldioxidudvekslingen i ikke-perfunderede alveoler. Med andre ord er denne variant af parenkymatøs respirationssvigt heller ikke ledsaget af en stigning i partialtrykket af CO2 _i arterielt blod.

Parenkymatøs respirationssvigt, der skyldes en stigning i alveolært dødt rum og V/Q-værdier, udvikles oftest ved følgende sygdomme:

1. Tromboembolisme i lungearteriegrenene.
2. Voksen respiratorisk distress syndrom.

Reduktion af den funktionelle overflade af den alveolær-kapillære membran

Ved lungeemfysem, interstitiel lungefibrose, kompressionsatelektase og andre sygdomme kan blodets iltning falde på grund af et fald i den samlede funktionelle overflade af den alveolær-kapillære membran. I disse tilfælde, ligesom i andre varianter af parenkymatøs respirationssvigt, manifesterer ændringer i blodgassammensætningen sig primært ved arteriel hypoxæmi. I senere stadier af sygdommen, for eksempel ved træthed og atrofi af respirationsmusklerne, kan hyperkapni udvikle sig.

Gasdiffusionsforstyrrelser

Diffusionskoefficienten for ilt er relativt lav, dens diffusion er forringet i mange lungesygdomme ledsaget af inflammatorisk eller hæmodynamisk ødem i det interstitielle væv og en stigning i afstanden mellem alveolernes indre overflade og kapillærvævet (lungebetændelse, interstitielle lungesygdomme, pneumosklerose, hæmodynamisk lungeødem ved venstre ventrikel hjertesvigt osv.). I de fleste tilfælde er nedsat blodiltning i lungerne forårsaget af andre patofysiologiske mekanismer for respirationssvigt (f.eks. et fald i ventilation-perfusionsforholdet), og et fald i O2-diffusionshastigheden _forværrer kun det.

Da diffusionshastigheden for CO2 _er 20 gange højere end for O2 _, kan transporten af kuldioxid gennem den alveolære-kapillære membran kun forringes, hvis den er betydeligt fortykket, eller hvis der er udbredt skade på lungevævet. Derfor øger forringelsen af lungernes diffusionskapacitet i de fleste tilfælde kun hypoxæmi.

• Parenkymatøs (hypoxæmisk) respirationssvigt er i de fleste tilfælde karakteriseret ved:
  • ujævn lokal alveolær hypoventilation uden et fald i den samlede MV-rate,
  • alvorlig hypoxæmi,
  • i den indledende fase af udviklingen af respirationssvigt - hyperventilation af intakte alveoler, ledsaget af hypokapni og respiratorisk alkalose,
  • i senere stadier af udviklingen af respirationssvigt - tilføjelse af ventilationsforstyrrelser, ledsaget af hyperkapni og respiratorisk eller metabolisk acidose (stadium af blandet respirationssvigt).
• De vigtigste mekanismer for udvikling af den parenkymatøse (hypoxæmiske) form for respirationssvigt:
  • krænkelse af ventilation-perfusionsforholdet ved obstruktiv type respirationssvigt eller skade på lungernes kapillærleje,
  • reduktion af den samlede funktionelle overflade af den alveolær-kapillære membran,
  • krænkelse af gasdiffusion.

Det er af stor praktisk betydning at skelne mellem de to former for respirationssvigt (ventilatorisk og parenkymatøs). Ved behandling af den ventilatoriske form for respirationssvigt er respirationsstøtte mest effektiv, da den muliggør genoprettelse af det reducerede minutrespirationsvolumen. Tværtimod er hypoxæmi ved den parenkymatøse form for respirationssvigt forårsaget af en forstyrrelse af ventilation-perfusionsforholdet (f.eks. dannelse af venøs "shunting" af blodet), derfor er iltinhalationsbehandling, selv i høje koncentrationer (høj FiO2), ineffektiv. Kunstig forøgelse af MV (f.eks. ved hjælp af kunstig ventilation) er også af ringe hjælp. Stabil forbedring af parenkymatøs respirationssvigt kan kun opnås ved tilstrækkelig korrektion af ventilation-perfusionsforholdet og eliminering af nogle andre mekanismer for udvikling af denne form for respirationssvigt.

Klinisk og instrumentel verifikation af obstruktive og restriktive typer af respirationssvigt er også af praktisk betydning, da det gør det muligt at vælge den optimale taktik til behandling af patienter med respirationssvigt.

I klinisk praksis ses ofte en blandet variant af respirationssvigt, ledsaget af både nedsat blodiltning (hypoxæmi) og total alveolær hypoventilation (hyperkapni og hypoxæmi). For eksempel forstyrres ventilations-perfusionsforholdet ved svær lungebetændelse, og der dannes en alveolær shunt, så PaO2 falder, og hypoxæmi udvikles. Massiv inflammatorisk infiltration af lungevævet ledsages ofte af en signifikant stigning i lungestivhed, hvilket resulterer i, at alveolær ventilation og hastigheden af "udvaskning" af kuldioxid falder, og hyperkapni udvikles.

Progressiv ventilationsnedsættelse og udvikling af hyperkapni fremmes også af alvorlig træthed i respirationsmusklerne og begrænsning af volumen af respirationsbevægelser, når der opstår pleurasmerter.

På den anden side udvikles der ved nogle restriktive sygdomme ledsaget af ventilatorisk respirationssvigt og hyperkapni før eller siden forstyrrelser i bronkiernes passage, ventilations-perfusionsforholdene falder, og en parenkymatøs komponent af respirationssvigt ledsaget af hypoxæmi slutter sig til. Ikke desto mindre er det under alle omstændigheder vigtigt at vurdere de dominerende mekanismer for respirationssvigt.

Syre-base ubalancer

Forskellige former for respirationssvigt kan ledsages af syre-base-ubalance, hvilket er mere typisk for patienter med akut respirationssvigt, herunder det, der udvikles på baggrund af kronisk respirationssvigt, der har varet i lang tid. Det er i disse tilfælde, at dekompenseret respiratorisk eller metabolisk acidose eller respiratorisk alkalose oftest udvikles, hvilket forværrer respirationssvigtet betydeligt og bidrager til udviklingen af alvorlige komplikationer.

Mekanismer til at opretholde syre-basebalancen

Syre-basebalancen er forholdet mellem koncentrationerne af hydrogen (H ⁺ ) og hydroxyl (OH- ⁾ ioner i kroppens indre miljø. Den sure eller alkaliske reaktion af en opløsning afhænger af indholdet af hydrogenioner i den. En indikator for dette indhold er pH-værdien, som er den negative decimallogaritme af den molære koncentration af H ⁺ ioner:

PH = - [H ⁺ ].

Det betyder for eksempel, at ved pH = 7,4 (miljøets neutrale reaktion) er koncentrationen af H ⁺ -ioner, dvs. [H ⁺ ], lig med 10-7,4 ^mmol /l. Med en stigning i surhedsgraden i det biologiske miljø falder dets pH, og med et fald i surhedsgraden stiger den.

PH-værdien er en af de mest "rigide" blodparametre. Dens udsving er normalt yderst ubetydelige: fra 7,35 til 7,45. Selv små afvigelser i pH-værdien fra det normale niveau i retning af et fald (acidose) eller en stigning (alkalose) fører til en betydelig ændring i oxidations-reduktionsprocesser, enzymaktivitet, cellemembraners permeabilitet og andre lidelser, der er behæftet med farlige konsekvenser for organismens vitale aktivitet.

Koncentrationen af hydrogenioner bestemmes næsten udelukkende af forholdet mellem bikarbonat og kuldioxid:

HCO3- ^/ H2CO3

Indholdet af disse stoffer i blodet er tæt forbundet med processen med overførsel af kuldioxid (CO2 ₎ fra væv til lungerne. Fysisk opløst CO2 _{diffunderer fra væv ind i erytrocytten, hvor molekylet (CO2)} under påvirkning af enzymet kulsyreanhydrase hydreres til dannelse af kulsyre H2CO3 _, som straks dissocierer til dannelse af hydrogenbicarbonat (HCO3-) ioner ⁽ H ⁺ ):

CO ₂ + H ₂ O ↔ H ₂ CO ₃ ↔ NCO ^3- + H ⁺

^{En del af de HCO3-} ioner, der akkumuleres i erytrocytter, går, afhængigt af koncentrationsgradienten, over i plasmaet. I dette tilfælde kommer ^{klor (Cl-) ind i erytrocytten i bytte for HCO3--ionen,hvorved} ligevægtsfordelingen af elektriske ladninger forstyrres.

De H ⁺ -ioner, der dannes ved dissociation af kuldioxid, bindes til myoglobinmolekylet. Endelig _kan noget af CO2'en bindes direkte til aminogrupperne i proteinkomponenten i hæmoglobin for at danne en carbaminsyrerest (NHCOOH). I blodet, der strømmer væk fra vævene, transporteres 27% af CO2'en således som bicarbonat (HCO3- ⁾ i erytrocytterne, 11% af CO2'en _danner en carbaminsyreforbindelse med hæmoglobin (carbohæmoglobin), omkring 12% af CO2'en _forbliver i opløst form eller i form af udissocieret kulsyre (H2CO3), og den resterende mængde CO2 ₍ ca. 50%) opløses som HCO3- ⁱ plasmaet.

Normalt er koncentrationen af bikarbonat (HCO3- ⁾ i blodplasma 20 gange højere end kuldioxid (H2CO3). Det er ved dette forhold mellem HCO3- ^og H2CO3, at den normale pH-værdi på 7,4 opretholdes. Hvis koncentrationen af bikarbonat eller kuldioxid ændres, ændres deres forhold, og pH-værdien skifter til den sure (acidose) eller alkaliske (alkalose) side. Under disse forhold kræver normalisering af pH-værdien aktivering af en række kompenserende reguleringsmekanismer, der genopretter det tidligere forhold mellem syrer og baser i blodplasmaet samt i forskellige organer og væv. De vigtigste af disse reguleringsmekanismer er:

1. Buffersystemer af blod og væv.
2. Ændringer i lungeventilationen.
3. Mekanismer for nyreregulering af syre-basebalancen.

Buffersystemer af blod og væv består af en syre og en konjugeret base.

Når de interagerer med syrer, neutraliseres disse af den alkaliske komponent i bufferen; når de er i kontakt med baser, binder deres overskud sig til den sure komponent.

Bikarbonatbufferen har en alkalisk reaktion og består af svag kulsyre (H2CO3) og dens natriumsalt - natriumbikarbonat (NaHCO3) som en konjugeret base. Når den interagerer med syre, neutraliserer den alkaliske komponent i bikarbonatbufferen (TaHCO3) den og danner H2CO3, som dissocierer til CO2 _og H2O _. Overskuddet fjernes med udåndingsluften. Når den interagerer med baser, binder den sure komponent i bufferen (H2CO3) sig til overskydende baser og danner bikarbonat (HCO3- ⁾, som derefter udskilles af nyrerne.

Fosfatbufferen består af monobasisk natriumfosfat (NaH2PO4), der fungerer som en syre, og dibasisk natriumfosphit (NaH2PO4), der fungerer som en konjugeret base. Virkningsprincippet for denne buffer er det samme som for bikarbonatbufferen, men dens bufferkapacitet er lille, fordi fosfatindholdet i blodet er lavt.

Proteinbuffer. Bufferegenskaberne ved plasmaproteiner (albumin osv.) og erytrocythæmoglobin er relateret til det faktum, at de aminosyrer, de indeholder, indeholder både sure (COOH) og basiske (NH2 ₎ grupper og kan dissociere til dannelse af både hydrogen- og hydroxylioner afhængigt af mediets reaktion. Hæmoglobin tegner sig for størstedelen af proteinsystemets bufferkapacitet. I det fysiologiske pH-område er oxyhæmoglobin en stærkere syre end deoxyhæmoglobin (reduceret hæmoglobin). Derfor får reduceret hæmoglobin, ved at frigive ilt i vævene, en højere evne til at binde H ⁺ -ioner. Når hæmoglobin absorberer ilt i lungerne, får det sure egenskaber.

Blodets bufferegenskaber bestemmes i det væsentlige af den kombinerede effekt af alle anioniske grupper af svage syrer, hvoraf de vigtigste er bicarbonater og anioniske grupper af proteiner ("proteinater"). Disse anioner, som har buffereffekter, kaldes bufferbaser (BB).

Den samlede koncentration af bufferbaser i blodet er omkring <18 mmol/l og afhænger ikke af ændringer i CO2-trykket _i blodet. Med en stigning i CO2-trykket _i blodet dannes der faktisk lige store mængder H ⁺ og HCO3- ^{. Proteiner binder H+} -ioner, hvilket fører til et fald i koncentrationen af "frie" proteiner med bufferegenskaber. Samtidig stiger bikarbonatindholdet med samme mængde, og den samlede koncentration af bufferbaser forbliver den samme. Omvendt, med et fald i CO2-trykket i blodet, stiger proteinatindholdet, og bikarbonatkoncentrationen falder.

Hvis indholdet af ikke-flygtige syrer i blodet ændrer sig (mælkesyre ved hypoxi, acetoeddikesyre og beta-hydroxysmørsyre ved diabetes mellitus osv.), vil den samlede koncentration af bufferbaser afvige fra normalen.

Afvigelse i bufferbaseindholdet fra det normale niveau (48 mmol/l) kaldes baseoverskud (BE); normalt er det nul. Ved en patologisk stigning i antallet af bufferbaser bliver BE positiv, og ved et fald bliver den negativ. I sidstnævnte tilfælde er det mere korrekt at bruge udtrykket "baseunderskud".

BE-indikatoren giver os således mulighed for at bedømme ændringer i "reserverne" af bufferbaser, når indholdet af ikke-flygtige syrer i blodet ændrer sig, og at diagnosticere selv skjulte (kompenserede) ændringer i syre-basebalancen.

Ændringer i pulmonal ventilation er den anden reguleringsmekanisme, der sikrer konstant pH-værdi i blodplasmaet. Når blodet passerer gennem lungerne, forekommer der reaktioner i erytrocytter og blodplasma, der er det modsatte af dem, der er beskrevet ovenfor:

H ⁺ + HCO3- ^H2CO3 ↔ CO2+ H2O.

Det betyder, at når CO2 fjernes fra blodet, forsvinder _et omtrent tilsvarende antal H ⁺ -ioner. Følgelig spiller respiration en ekstremt vigtig rolle i at opretholde syre-basebalancen. Hvis blodets surhedsgrad stiger som følge af metaboliske forstyrrelser i væv, og der udvikles en tilstand af moderat metabolisk (ikke-respiratorisk) acidose, øges intensiteten af pulmonal ventilation (hyperventilation) refleksivt (respirationscentret). Som følge heraf fjernes en stor mængde CO2 og dermed hydrogenioner (H ⁺ ), hvorved pH-værdien vender tilbage til det oprindelige niveau. Omvendt ledsages en stigning i baseindholdet (metabolisk ikke-respiratorisk alkalose) af et fald i ventilationsintensiteten (hypoventilation), CO2-trykket _og koncentrationen af H ⁺ -ioner stiger, og pH-skiftet mod den alkaliske side kompenseres.

Nyrernes rolle. Den tredje regulator af syre-basebalancen er nyrerne, som fjerner H ⁺ -ioner fra kroppen og reabsorberer natriumbicarbonat (NaHCO3). Disse vigtige processer udføres hovedsageligt i nyretubuli. Tre hovedmekanismer anvendes:

Udveksling af hydrogenioner med natriumioner. Denne proces er baseret på reaktionen aktiveret af kulsyreanhydrase: CO2 ₊ H2O ₌ H2CO3 _; den resulterende kuldioxid (H2CO3) dissocierer til H ⁺_og HCO3- ^{ioner. Ionerne frigives til tubuluslumen, og en tilsvarende mængde natriumioner (Na+} ) trænger ind fra den tubulære væske i deres sted. Som følge heraf frigøres kroppen fra hydrogenioner og genopfylder samtidig sine reserver af natriumbicarbonat (NaHCO3), som reabsorberes i nyrernes interstitielle væv og kommer ind i blodet.

^{Syredannelse. Udvekslingen af H+} -ioner med Na ⁺ -ioner sker på lignende måde med deltagelse af dibasisk fosfat. Hydrogenioner, der frigives i tubulus lumen, bindes af HPO42 ^- anionen og danner monobasisk natriumfosfat (NaH2PO4). Samtidig trænger en tilsvarende mængde Na ⁺ -ioner ind i tubulus epitelcelle og binder sig til HCO3-ionen ^og danner Na ⁺ -bicarbonat (NaHCO3). Sidstnævnte reabsorberes og kommer ind i den generelle blodbane.

Ammoniagenese forekommer i de distale nyretubuli, hvor ammoniak dannes fra glutamin og andre aminosyrer. Sidstnævnte neutraliserer urinært HCl og binder hydrogenioner for at danne Na ⁺ og Cl- ^. Reabsorberet natrium i kombination med HCO3 ^-- ionen danner også natriumbicarbonat (NaHCO3).

I den tubulære væske er de fleste H ⁺ -ioner, der kommer fra det tubulære epitel, således bundet til HCO3- ^og HPO42 ^- ioner og udskilles i urinen. Samtidig trænger en tilsvarende mængde natriumioner ind i de tubulære celler og danner natriumbicarbonat (NaHCO3), som reabsorberes i tubuli og genopfylder den alkaliske komponent i bicarbonatbufferen.

Vigtigste indikatorer for syre-basebalancen

I klinisk praksis anvendes følgende arterielle blodparametre til at vurdere syre-basebalancen:

1. Blodets pH er den negative decimallogaritme af den molære koncentration af H ⁺ -ioner. Arterielt blod (plasma) pH ved 37°C svinger inden for snævre grænser (7,35-7,45). Normale pH-værdier betyder endnu ikke fravær af syre-base-ubalancer og kan forekomme i såkaldte kompenserede varianter af acidose og alkalose.
2. PaCO2 er partialtrykket af CO2 _i arterielt blod. Normale værdier for PaCO2 _er35-45 mm Hg hos mænd og 32-43 mm Hg hos kvinder.
3. Bufferbaser (BB) er summen af alle blodanioner med bufferegenskaber (primært bicarbonater og proteinioner). Den normale BB-værdi er i gennemsnit 48,6 mol/l (fra 43,7 til 53,5 mmol/l).
4. Standardbikarbonat (SB) er indholdet af bikarbonationer i plasma. Normale værdier for mænd er 22,5-26,9 mmol/l, for kvinder - 21,8-26,2 mmol/l. Denne indikator afspejler ikke proteinernes buffereffekt.
5. Baseoverskud (BE) er forskellen mellem den faktiske værdi af bufferbaseindholdet og deres normale værdi (normalværdien er fra -2,5 til +2,5 mmol/l). I kapillærblod er værdierne for denne indikator fra -2,7 til +2,5 hos mænd og fra -3,4 til +1,4 hos kvinder.

I klinisk praksis anvendes normalt 3 indikatorer for syre-basebalancen: pH, PaCO2 _og BE.

Ændringer i syre-basebalancen ved respirationssvigt

Ved mange patologiske tilstande, herunder respirationssvigt, kan en så stor mængde syrer eller baser ophobes i blodet, at de ovenfor beskrevne reguleringsmekanismer (blodets buffersystemer, respirations- og udskillelsessystemer) ikke længere kan opretholde pH-værdien på et konstant niveau, og der udvikles acidose eller alkalose.

1. Acidose er en forstyrrelse af syre-basebalancen, hvor der opstår et absolut eller relativt overskud af syrer i blodet, og koncentrationen af hydrogenioner stiger (pH < 7,35).
2. Alkalose er karakteriseret ved en absolut eller relativ stigning i antallet af baser og et fald i koncentrationen af hydrogenioner (pH > 7,45).

Ifølge forekomstmekanismerne er der 4 typer af syre-basebalanceforstyrrelser, som hver især kan kompenseres og dekompenseres:

1. respiratorisk acidose;
2. respiratorisk alkalose;
3. ikke-respiratorisk (metabolisk) acidose;
4. ikke-respiratorisk (metabolisk) alkalose.

Aspiratorisk acidose

Respiratorisk acidose udvikler sig med alvorlige totale forstyrrelser af pulmonal ventilation (alveolær hypoventilation). Grundlaget for disse ændringer i syre-basebalancen er en stigning i partialtrykket af CO2 _i arterielt blod (PaCO2 ₎.

Ved kompenseret respiratorisk acidose ændres blodets pH ikke på grund af de ovenfor beskrevne kompensationsmekanismer. De vigtigste af disse er 6-karbonat- og proteinbufferen (hæmoglobin) samt den renale mekanisme for frigivelse af H ⁺ -ioner og tilbageholdelse af natriumbicarbonat (NaHCO3).

I tilfælde af hyperkapnisk (ventilations) respirationssvigt har mekanismen for øget pulmonal ventilation (hyperventilation) og fjernelse af H ⁺ og CO2-ioner ved respiratorisk acidose ingen praktisk betydning, da sådanne patienter per definition har primær pulmonal hypoventilation forårsaget af alvorlig pulmonal eller ekstrapulmonal patologi. Det ledsages af en signifikant stigning i partialtrykket af CO2 i blodet - hyperkapi. På grund af den effektive virkning af buffersystemer og især som følge af inkluderingen af den renale kompensatoriske mekanisme for natriumbicarbonatretention, har patienterne et øget indhold af standardbicarbonat (SB) og overskydende baser (BE).

Således er kompenseret respiratorisk acidose karakteriseret ved:

1. Normale pH-værdier i blodet.
2. Forøgelse af partialtrykket af CO2 _i blodet (PaCO2 ₎.
3. Forøgelse af standardbikarbonat (SB).
4. Stigning i baseoverskud (BE).

Nedbrydning og utilstrækkelighed af kompensationsmekanismer fører til udvikling af dekompenseret respiratorisk acidose, hvor plasmaets pH falder til under 7,35. I nogle tilfælde falder niveauerne af standardbikarbonat (SB) og baseoverskud (BE) også til normale værdier, hvilket indikerer nedbrydning af basereserven.

Respiratorisk alkalose

Det blev vist ovenfor, at parenkymatøs respirationssvigt i nogle tilfælde ledsages af hypokapni forårsaget af udtalt kompenserende hyperventilation af intakte alveoler. I disse tilfælde udvikles respiratorisk alkalose som følge af øget fjernelse af kuldioxid på grund af en ekstern respirationsforstyrrelse af hyperventilationstypen. Som følge heraf stiger HCO3- ^/ H2CO3-forholdet, og dermed stiger blodets pH-værdi.

Kompensation for respiratorisk alkalose er kun mulig på baggrund af kronisk respirationssvigt. Hovedmekanismen er et fald i udskillelsen af hydrogenioner og hæmning af bikarbonatreabsorption i nyretubuli. Dette fører til et kompenserende fald i standardbikarbonat (SB) og til et baseunderskud (negativ BE-værdi).

Således er kompenseret respiratorisk alkalose karakteriseret ved:

1. Normal blodets pH-værdi.
2. Signifikant fald i pCO2 i blodet.
3. Kompenserende fald i standardbikarbonat (SB).
4. Kompenserende basemangel (negativ BE-værdi).

Ved dekompensation af respiratorisk alkalose stiger blodets pH-værdi, og tidligere nedsatte SB- og BE-værdier kan nå normale værdier.

Ikke-respiratorisk (metabolisk) acidose

Ikke-respiratorisk (metabolisk) acidose er den mest alvorlige form for syre-base-ubalance, som kan udvikle sig hos patienter med meget alvorlig respirationssvigt, alvorlig blodhypoksi og organ- og vævshypoksi. Mekanismen for udvikling af ikke-respiratorisk (metabolisk) acidose er i dette tilfælde forbundet med ophobning af såkaldte ikke-flygtige syrer (mælkesyre, beta-hydroxysmørsyre, acetoeddikesyre osv.) i blodet. Lad os huske, at udover alvorlig respirationssvigt kan ikke-respiratorisk (metabolisk) acidose være forårsaget af:

1. Alvorlige forstyrrelser i vævsmetabolismen ved dekompenseret diabetes mellitus, langvarig sult, tyreotoksikose, feber, organhypoksi på baggrund af alvorlig hjertesvigt osv.
2. Nyresygdomme ledsaget af overvejende skade på nyretubuli, hvilket fører til nedsat udskillelse af hydrogenioner og reabsorption af natriumbicarbonat (renal tubulær acidose, nyresvigt osv.)
3. Tab af store mængder baser i form af bikarbonater med fordøjelsessafter (diarré, opkastning, pylorusstenose, kirurgiske indgreb). Indtagelse af visse lægemidler (ammoniumchlorid, calciumchlorid, salicylater, kulsyreanhydrasehæmmere osv.).

Ved kompenseret ikke-respiratorisk (metabolisk) acidose indgår blodets bikarbonatbuffer i kompensationsprocessen, som binder syrer, der ophobes i kroppen. Et fald i natriumbikarbonatindholdet fører til en relativ stigning i koncentrationen af kulsyre (H2CO3), som dissocierer til H2O og CO2. H ^{+-ioner binder sig til proteiner, primært hæmoglobin, hvorved Na+}, Ca2 ⁺ og K ⁺ forlader erytrocytterne til gengæld for de hydrogenkationer, der kommer ind i dem.

Således er kompenseret metabolisk acidose karakteriseret ved:

1. Normalt blod pH-niveau.
2. Nedsat niveau af standardbikarbonater (SB).
3. Mangel på bufferbaser (negativ BE-værdi).

Nedbrydning og utilstrækkelighed af de beskrevne kompensationsmekanismer fører til udvikling af dekompenseret ikke-respiratorisk (metabolisk) acidose, hvor blodets pH-værdi falder til et niveau på under 7,35.

Ikke-respiratorisk (metabolisk) alkalose

Ikke-respiratorisk (metabolisk) alkalose er ikke typisk ved respirationssvigt.

Andre komplikationer ved respirationssvigt

Ændringer i blodets gassammensætning, syre-basebalancen samt forstyrrelser i lungernes hæmodynamik i alvorlige tilfælde af respirationssvigt fører til alvorlige komplikationer i andre organer og systemer, herunder hjerne, hjerte, nyrer, mave-tarmkanal, karsystem osv.

Akut respirationssvigt er mere karakteriseret ved relativt hurtigt udviklende alvorlige systemiske komplikationer, hovedsageligt forårsaget af alvorlig hypoxi i organer og væv, hvilket fører til forstyrrelser i deres metaboliske processer og funktioner. Forekomsten af multiorgansvigt på baggrund af akut respirationssvigt øger risikoen for et ugunstigt udfald af sygdommen betydeligt. Nedenfor er en langt fra komplet liste over systemiske komplikationer ved respirationssvigt:

1. Hjerte- og karkomplikationer:
   • myokardieiskæmi;
   • hjertearytmi;
   • nedsat slagvolumen og hjerteminutvolumen;
   • arteriel hypotension;
   • dyb venetrombose;
   • TELA.
2. Neuromuskulære komplikationer:
   • døs, søvnløshed, koma;
   • psykose;
   • delirium;
   • kritisk sygdom polyneuropati;
   • kontrakturer;
   • muskelsvaghed.
3. Infektiøse komplikationer:
   • sepsis;
   • byld;
   • nosokomial lungebetændelse;
   • liggesår;
   • andre infektioner.
4. Gastrointestinale komplikationer:
   • akut mavesår;
   • blødning i mave-tarmkanalen;
   • leverskade;
   • underernæring;
   • komplikationer ved enteral og parenteral ernæring;
   • akalkuløs kolecystitis.
5. Nyrekomplikationer:
   • akut nyresvigt;
   • elektrolytforstyrrelser osv.

Det er også nødvendigt at tage højde for muligheden for at udvikle komplikationer forbundet med tilstedeværelsen af et intubationsrør i luftrørets lumen, samt med implementeringen af kunstig ventilation.

Ved kronisk respirationssvigt er sværhedsgraden af systemiske komplikationer betydeligt mindre end ved akut svigt, og udviklingen af 1) pulmonal arteriel hypertension og 2) kronisk pulmonal hjertesygdom træder i forgrunden.

Pulmonal arteriel hypertension hos patienter med kronisk respirationssvigt dannes under påvirkning af flere patogenetiske mekanismer, hvoraf den vigtigste er kronisk alveolær hypoxi, hvilket fører til udvikling af hypoxisk pulmonal vasokonstriktion. Denne mekanisme er kendt som Euler-Liljestraid-refleksen. Som et resultat af denne refleks tilpasser den lokale pulmonale blodgennemstrømning sig til intensitetsniveauet af pulmonal ventilation, så forholdet mellem ventilation og perfusion ikke forstyrres eller bliver mindre udtalt. Men hvis alveolær hypoventilation udtrykkes i stor grad og spreder sig til store områder af lungevævet, udvikles der en generaliseret stigning i tonus i de pulmonale arterioler, hvilket fører til en stigning i den samlede pulmonale vaskulære modstand og udvikling af pulmonal arteriel hypertension.

Dannelsen af hypoxisk pulmonal vasokonstriktion fremmes også af hyperkapni, nedsat bronkial passage og endotel dysfunktion. Anatomiske ændringer i det pulmonale karsystem spiller en særlig rolle i udviklingen af pulmonal arteriel hypertension: kompression og ødelægning af arterioler og kapillærer på grund af gradvist fremadskridende fibrose i lungevævet og lungeemfysem, fortykkelse af karvæggen på grund af hypertrofi af muskelcellerne i media, udvikling af mikrotrombose i tilfælde af kroniske blodgennemstrømningsforstyrrelser og øget blodpladeaggregering, tilbagevendende tromboembolisme i små grene af lungearterien osv.

Kronisk pulmonal hjertesygdom udvikler sig naturligt i alle tilfælde af langvarige lungesygdomme, kronisk respirationssvigt og progressiv pulmonal arteriel hypertension. Ifølge moderne koncepter omfatter den langsigtede proces med dannelse af kronisk pulmonal hjertesygdom imidlertid forekomsten af en række strukturelle og funktionelle ændringer i de højre hjertekamre, hvoraf de mest betydningsfulde er myokardiehypertrofi i højre ventrikel og atrium, udvidelse af deres hulrum, hjertefibrose, diastolisk og systolisk dysfunktion i højre ventrikel, dannelse af relativ trikuspidalklappensufficiens, øget centralt venetryk og overbelastning i det venøse leje af den systemiske cirkulation. Disse ændringer skyldes dannelsen af pulmonal pulmonal hypertension ved kronisk respirationssvigt, vedvarende eller forbigående stigning i efterbelastningen på højre ventrikel, øget intramyokardielt tryk samt aktivering af vævsneurohormonale systemer, frigivelse af cytokiner og udvikling af endotel dysfunktion.

Afhængigt af fraværet eller tilstedeværelsen af tegn på højre ventrikel hjertesvigt skelnes der mellem kompenseret og dekompenseret kronisk pulmonal hjertesygdom.

Akut respirationssvigt er mest karakteriseret ved forekomsten af systemiske komplikationer (hjerte-, vaskulære, nyre-, neurologiske, gastrointestinale osv.), som øger risikoen for et ugunstigt udfald af sygdommen betydeligt. Kronisk respirationssvigt er mere karakteriseret ved den gradvise udvikling af pulmonal hypertension og kronisk pulmonal hjertesygdom.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ], [ 8 ]