Кислотно-основное равновесие цельной крови и эритроцитов у кардиохирургических больных при операциях с искусственным кровообращением

Актуальность проблемы. Успех операций на открытом сердце во многом определяется возможностью поддержания гомеостаза во время и после операции. В первую очередь это касается предупреждения, ранней диагностики и коррекции гипоксии. В то же время, использование обычных лабораторных тестов не всегда оказывается достаточно информативным. В частности, гипоксия не исключает наличия нормальных показателей газообмена и кислотно-основного равновесия цельной крови. Поэтому понятен интерес к измерению рН и других показателей кислотно-основного равновесия эритроцитов, являющихся наиболее доступными для исследования клетками (И.Л. Виноградова и соавт., 1968; И. И. Дементьева и соавт., 1971″ Battagia и соавт., 1965; Bonig и соавт., 1978).

В литературе имеются сообщения о том, что кислотно-основное равновесие эритроцитов может изменяться вне зависимости от кислотно-основного равновесия крови. В частности, описаны различные по интенсивности и даже противоположные по направлению сдвиги кислотно-основного равновесия крови и эритроцитов (М.Ф. Фейзулла, 1972; А. Д. Бенцианов и соавт., 1974; С. Н. Горбунов, 1975; А. Г. Антонов, 1980; Gleichman, 1965).

Поэтому с точки зрения диагностики гипоксии и контроля адекватности коррекции нарушений гомеостаза, изучение взаимоотношений кислотно-основного равновесия цельной крови и эритроцитов у больных с пороками сердца до, во время и после операций с искусственным кровообращением имеет значительный клинический интерес.

Особое значение исследование рН эритроцитов приобретает в оценке кислородно-транспортной функции крови (мс Goon, 1975; Bursaux и соавт., I978-Samada и соавт., I98I-Farber И CO-авт., 1983).

Вопрос о связи рН эритроцитов с транспортом кислорода ранее практически не рассматривался. Вместе с тем, изучение указанных аспектов у кардиохирургических больных имеет первостепенное значение, поскольку адекватное снабжение тканей кислородом определяет исход операции.

В настоящее время нет единой методики определения показателей кислотно-основного равновесия эритроцитов. Применение дал этого номограммы Siggaard-Andersen, использующей коэффициент растворимости и константу диссоциации углекислоты плазмы, а не эритроцитов, привело к тому, что результаты опубликованных работ часто противоречивы, их трудно оценить и сопоставить друг с другом. Поэтому разработка методики исследования кислотно-основного равновесия эритроцитов являлась необходимым этапом работы.

Цель и задачи исследования

Оценить возможность использования параметров кислотно-основного равновесия эритроцитов для суждения о состоянии и эффективности коррекции гомеостаза у кардиохирургических больных.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Разработать пригодную для клиники методику определения рН эритроцитов;

2. Сопоставить таблицы и номограмму для определения стандартного и актуального бикарбоната и уточнить нормальные значения параметров кислотно-основного равновесия в эритроцитах;

3. Сопоставить состояние кислотно-основного равновесия эритроцитов с аналогичными показателями цельной крови у больных с пороками сердца до, во время и после операции;

4. Оценить возможность использования параметров кислотно-основного равновесия эритроцитов в качестве дополнительного теста для диагностики гипоксии или электролитных сдвигов при нарушениях и коррекции гомеостаза;

5. Выявить роль изменения рН эритроцитов в регуляции кислородно-транспортной функции крови, в частности, положения кривой диссоциации оксигемоглобина.

Научная новизна исследования. Впервые разработана и внедрена в отечественную практику методика измерения рН эритроцитов в стандартных условиях (pCOg — 40 мм рт.ст. и 100% нъо2), позволяющая диагностировать нарушения кислотно-основного равновесия метаболической природы. Составлены таблицы и построена номограмма для расчета актуального и стандартного содержания бикарбоната в эритроцитах.

Впервые изучено кислотно-основное равновесие эритроцитов в трансфузионных средах, что дало возможность усовершенствовать методику коррекции метаболических нарушений, возникающих в организме в ответ на трансфузию донорской крови.

Доказано, что правильная оценка состояния кислородно-транспортной функции крови возможна лишь при одновременном измерении рН эритроцитов и внесении соответствующей поправки в значения стандартного P^q на рН эритроцитов 7.20.

Показано, что при острых расстройствах кровообращения исследование кислотно-основного равновесия эритроцитов позволяет более четко, чем анализ цельной крови, диагностировать наличие метаболических сдвигов.

Практическая ценность и реализациярезультатов «работы. Исследование кислотно-основного равновесия эритроцитов позволяет по новому подойти к решению проблемы оценки снабжения тканей кислородом и более полно оценить состояние кислородно-транспортной функции крови.

Полученные результаты могут быть использованы:

1. При оценке кислородно-транспортной функции 1фови новых трансфузионных и перфузионных сред;

2. Для диагностики и оценки характера метаболических нарушений во время и после искусственного кровообращения;

3. Для анализа особенностей транспорта кислорода во время искусственного кровообращения и в раннем послеоперационном периоде;

4. В качестве дополнительного теста для диагностики гипоксии в раннем послеоперационном периоде у кардиохирургических больных.

Результаты исследования внедрены в практику клинической больницы J6 61 и в отделениях переливания 1фови, анестезиологии и реаниматологии Всесоюзного научного центра хирургии АМН СССР.

Объём исследования. Определение показателей КОР, электролитного баланса крови и эритроцитов, КДО, уровня 2,3-ДФГ, концентрации гемоглобина и показателя гаматокрита, осмолярности плазмы произведено:

1. При обследовании 20 практически здоровых лиц.

2. При динамическом обследовании 66 больных приобретенными и 44- врожденными пороками до, во время и после операции на сердце.

3. in vitro при исследовании консервированной донорской крови (рецепт ЦОЖЖ 76) 1−3 суток хранения (10 ампул), а также размороженных эритроцитов (10 ампул).

4. В 4 сериях модельных опытов in vitro.

Апробация работы. Результаты работы доложены и обсуждены на совместной конференции лаборатории экспресс-диагностики и лаборатории искусственного кровообращения Всесоюзного научного центра хирургии АМН СССР, а также на заседании кафедры патологической физиологии Университета Дружбы Народов им. Патриса Лумумбы.

Основные положения диссертации доложены на конференциях (Москва, 1975, 1985; Ереван, 1981), симпозиумах (Москва, 1976).

Публикации. По теме диссертации в центральной печати опубликовано 5 печатных работ.

— 175 -ВЫВОДЫ.

1. Исследование кислотно-основного равновесия эритроцитов с определением «метаболического» рН позволяет получить более полную информацию о состоянии внутренней среды организма у кар-диохирургических больных.

2. При нормальных показателях кислотно-основного равновесия цельной крови ацидотический сдвиг в эритроцитах регистрируется у 30 $ больных. Метаболический ацидоз у всех больных сопровождается ацидозом в эритроцитах. При метаболическом алкалозе наблюдается как ацидотический, так и алкалотический внутриэритро-цитарный сдвиг.

3. Внутриэритроцитарный ацидотический сдвиг, наблюдающийся при нормальных показателях кислотно-основного равновесия цельной крови, обусловлен: до операции — электролитными нарушениями во время перфузии и раннем послеоперационном периоде (I сутки) -переливанием больших количеств цитратной донорской крови или отмытых размороженных эритроцитов, гемодилюцией, недостаточной коррекцией кислых свойств донорской крови бикарбонатом натрия, увеличением концентрации хлора, в позднем послеоперационном периоде (5−7 сутки) — электролитными нарушениями и уровнем 2,3-ДФГ.

4. Метаболический алкалоз, возникающий в первые сутки после операции и обусловленный метаболизацией цитрата натрия после массивного переливания донорской крови, сопровождается однонаправленными изменениями в эритроцитах. В более позднем послеоперационном периоде метаболический алкалоз, вызванный явлениями сердечной недостаточности, вторичного гиперальдостеронизма и гипокалиемией, сочетается с ацидотическим сдвигом в эритроцитах, который определяется высоким уровнем 2,3-ДФГ и нарушениями элект.

— 176 -ролитного баланса крови.

5. В размороженных эритроцитах регистрируется более выраженный ацидотический сдвиг, чем в эритроцитах цитратной донорской крови. Использование размороженных эритроцитов в качестве перфузионной среды требует для коррекции нарушения гомеостаза в ходе искусственного кровообращения большего (по сравнению с расчетным) количества бикарбоната натрия и хлористого калия.

6. Гипоксия в послеоперационном периоде, вне зависимости от её этиологии, в большинстве случаев сопровождается снижением рН эритроцитов. При нормальных или щелочных показателях кислотно-основного равновесия цельной крови определение этого параметра увеличивает возможность своевременной диагностики гипоксии.

7. В условиях нарушения кислотно-основного равновесия цельной крови правильная оценка состояния кислородно-транспортной функции крови возможна лишь при одновременном измерении рН эритроцитов и внесении соответствующей поправки в значения P5q.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Б настоящее время становится все более очевидным, что успех операций на сердце в условиях искусственного кровообращения во многом определяется возможностью поддержания основных параметров гомеостаза. Острые расстройства кровообращения, развивающиеся у больных во время операций и в послеоперационном периоде, обусловленные сердечной, сосудистой недостаточностью и гипово-лемией, могут протекать с нарушением газообмена и кислотно-основного равновесия 1фОви. Диагностика характера этих нарушений и оценка их прогностического значения крайне важны для понимания особенностей клинического течения операции и послеоперационного периода, а также выбора адекватной терапии. В то же время, ставшего обычным исследования КОР цельной крови не всегда достаточно дая диагностики гипоксии.

Поэтому сообщения (Ж.Д. Семидоцкая, 1979; А. Г. Антонов, 1981) о дополнительной информации, которую можно получить, исследуя КОР эритроцитов, привлекли наше внимание и побудили изучить взаимоотношения КОР цельной крови и эритроцитов у больных с пороками сердца во время операций и в раннем послеоперационном периоде. Мы полагали, что на этом пути можно получить дополнительные сведения о состоянии гомеостаза и об особенностях изменения транспорта кислорода у кардиохирургических больных.

Отсутствие единообразной методики определения показателей КОР эритроцитов и применение для этих целей номограммы siggaard-Andersen (использующей коэффициент растворимости и константу диссоциации углекислоты плазмы, а не эритроцитов), привело к тому, что результаты опубликованных работ часто противоречивы, их трудно оценить и сопоставить друг с другом. Все это усложня.

— 159 ет понимание характера взаимосвязи и направленности изменений КОР цельной крови и эритроцитов. Поэтому прежде чем перейти к изучению изменений КОР крови и эритроцитов у кардиохирургиче-ских больных, мы провели методические разработки, в ходе которых было выявлено, что помимо истинного рН необходимо определять также метаболический рН эритроцитов, а для расчёта показателей КОР использовать коэффициент растворимости и рК углекислоты эритроцитов. Полученные данные легли в основу построения номограммы и таблицы для определения истинного и стандартного бикарбоната. Все это позволило стандартизовать методику исследования и расширить границы метода определения рН эритроцитов.

Нами было обследовано- 66 больных приобретенными и 44 врожденными пороками до, во время и после операций с искусственным 1фовообращением. У 55 $ больных приобретенными пороками сердца изменения КОР крови отсутствовали, у 33 $ больных наблюдался метаболический ацидоз, у 7 $ - метаболический алкалоз. У больных врожденными пороками сердца метаболический ацидоз регистрировался нами чаще (57 $) и был более выражен у больных с цианозом. Мы полагаем, что различное состояние КОР крови, выявленное нами у больных пороками сердца, в значительной мере обусловлено различной тяжестью их клинического состояния, длительностью заболевания и методами лечения.

В отличие от многочисленных исследований КОР крови сообщения об изучении КОР эритроцитов у больных пороками сердца единичны (И.И. Дементьева, 1975; Э. Д. Нисневич, К. О. Серегин, 1980).

Проведенные нами исследования КОР эритроцитов у больных как приобретенными, так и врожденными пороками сердца до операции показали, что вне зависимости от вида нарушения КОР крови.

— 160 истинный рН эритроцитов изменялся в том же направлении, в каком менялось рН цельной крови, при этом Д рН кр.-эр. уменьшалась при ацидозе и увеличивалась при алкалозе, независимо от того, являлись ли нарушения КОР следствием респираторных или метаболических изменений. Метаболический рН эритроцитов отражал нереспираторные изменения КОР — при метаболическом ацидозе и алкалозе он, соответственно, уменьшался или увеличивался.

При сопоставлении показателей КОР цельной крови и эритроцитов было обнаружено, что метаболический сдвиг в крови сопровождается аналогичными изменениями в эритроцитах. Однако оказалось, что у трети больных ацидотический сдвиг в эритроцитах был зарегистрирован при нормальных показателях КОР цельной крови.

Таким образом, было обнаружено, что ацидотический сдвиг в эритроцитах наблюдался чаще, чем в цельной крови.

Мы полагаем, что ацидотический сдвиг в эритроцитах нельзя рассматривать как доказательство или отражение сходных изменений, происходящих в других клетках организма. Сейчас уже ясно, что представление о том, что эритроцит может служить моделью любой другой клетки, неверно. Принципиальное отличие мембраны эритроцитов от мембраны других клеток организма состоит в необычайно высокой избирательной проницаемости к ионам ci~ и НС0g (А.Л. Лев, 1975; Siggaard-Andersen, 1974). Именно благодаря этой особенности эритроцитарной мембраны осуществляется дыхательная и кислотно-основная <|ункция эритроцитов (Tosteson, 1972).

Обнаруженный нами интраэритроцитарный ацидоз является следствием нарушения распределения ионов Н+ медду эритроцитами и плазмой, вызванного изменением соотношения между концентраци.

— 161 ягли проникающих и не проникающих через эритроцит арную мембрану ионов. К числу внутриэритроцитарных непроникающих ионов, кроме гемоглобина, относятся неорганические фосфаты, главным образом 2,3-ДФГ. Из работ Duhm (1971), Salhany и соавт. (1971), Rorth и соавт. (1972), Woodson и соавт. (1974) известно, что увеличенная концентрация 2,3-ДФГ вызывает уменьшение рН эритроцитов при неизменном рН плазмы. В исследованиях В, И. Серповой (1982) было показано, что у больных приобретенными пороками сердца концентрация 2,3-ДФГ повышена. Аналогичные данные были получены М. Н. Грищенко (1981). Поэтому можно предположить, что наблюдавшийся нами ацидотический сдвиг в эритроцитах в определенной степени обусловлен повышенной концентрацией 2,3-ДФГ.

С другой стороны, у больных цриобретенными пороками сердца наблюдаются электролитные нарушения, которые выражаются в увеличении концентрации натрия и снижении содержания калия в эритроцитах. Катионы натрия и калия не относятся к истинно «проникающим» ионам. Неравномерное распределение их во внеи внутриклеточном пространстве поддерживается натриевым насосом, активно транспортирующигл [.Na+J из эритроцита, обратном направлении (А.Л. Лев, 1975;siggaard-Anderson, 1974). Концентрация этих ионов в эритроцитах определяется динамическим балансом между их активным и пассивным транспортом. По мнению Toste-son (1972), эти процессы могут участвовать в регуляции интра-эритроцитарного рН. С этой точки зрения представляет интерес обнаруженная нами у больных приобретенными пороками сердца высокая достоверная корреляция между рН эр.мет. и содержанием натрия и калия в эритроцитах: снижение рН эр.мет. сочеталось с уменьшением К+ эр. (г =0,94, р<0,01) и-увеличением ша+эр (г=0,65, р <0,05). У больных врожденными пороками подобной корреляции.

— 162 между рН эр.мет. и концентрацией натрия и калия в эритроцитах выявлено не было. По-видимому, ацидотический сдвиг в эритроцитах у больных врожденными пороками объясняется только увеличенной концентрацией 2,3-ДФГ. Это подтверждается также литературными данными (Bo^cLluk и соавт., 1971; О ski и соавт., 1970).

Таким образом, причиной ацидотического сдвига в эритроцитах при нормальном КОР крови до операции у больных приобретенными пороками является повышенный уровень 2,3-ДФГ и нарушения электролитного баланса, у больных врожденными пороками — увеличенная концентрация дифосфоглицерата.

Состояние гомеостаза при искусственном кровообращении в значительной мере определяется характером использованных пер-фузионных сред.

Для своевременной и адекватной коррекции кислотно-основного равновесия до начала ИК в перфузате изучались особенности изменения рН эритроцитов, суспензированных различными дшшентами, и проводилось сопоставление их с КОР окружающей среды (цитрат-ная донорская кровь — ЦОЛШЖ-76 и размороженные эритроцитыЦ0ЛШЖ-8в).

Выявлено, что КОР размороженных эритроцитов по сравнению с КОР цитратной донорской крови характеризуется более выраженным метаболическим ацидозом, большим снижением концентрации калия и повышением содержания натрия в эритроцитах. Эти данные согласуются с данными литературы (Ф.Р. Виноград-Финкель и соавт., 1974; В. А. Аграненко и соавт., 1977; Р. Гланц и соавт., 1980). Причиной столь значительного ацидоза в размороженных эритроцитах является уменьшение буферных систем вследствие потери бикарбонатов.

— 163 и белков плазмы цри отмывании эритроцитов. Поэтому использование размороженных эритроцитов требует более тщательного контроля кислотно-основного равновесия и введения большего количества раствора бикарбоната натрия, чем в случае применения цитратной донорской крови.

Сопоставление рН эритроцитов и рН цельной крови в перфузи-онных средах до сих пор не проводилось. Обнаруженные нами разнонаправленные сдвиги в интраи экстраэритроцитарном рН были незначительными в цитратной донорской крови и более выраженными в размороженных эритроцитах (величина Д рН кр.-эр. составляла -0,04 и -0,18, соответственно, при норме 0,21 ед. рН). Ранее в экспериментах in vitro было показано, что введение кислоты и обусловленное этим выраженное уменьшение рН крови до значения 6,6 и меньше (Nishida-Etsuro, 1957) или добавление цитрата натрия (Punder и Wieth, 1966) изменяют Д рН кр.-эр., которая из положительной становится отрицательной. Таким образом, обнаруженная нами в цитратной донорской крови незначительная отрицательная ДрН кр.-эр. обусловлена влиянием непроникающего аниона цитрата и одновременным: снижением рН.

На Д рН кр.-эр. размороженных эритроцитов, помимо низкого рН суспензирующей жидкости — «плазмы», по-видимому, также оказывает влияние и характер среды, в которой эритроциты ресуспен-зируются. В то же время проведенные нами исследования размороженных эритроцитов показали, что более высокое значение рН эритроцитов гемолизата сопровождалось увеличением средней концентрации нъ в эритроцитах (МСНС), осмолярности плазмы и уменьшением содержания воды в эритроцитах. В цитратной крови этот феномен не наблюдается. Во взаимоотношениях между МСНС и рН эритроцитов пока не все ясно. В работах Murphy и соавт. (1974) пока.

— 164 зано, что если эритроциты поместить в гипотонический раствор, то наблюдается снижение МСНС и увеличение внутриэритроцитарно-го рН. Гипертоническая среда (добавление NaCi) вызывает увеличение МСНС и снижение рН эритроцитов.

В наших исследованиях добавление сахарозы также увеличивало МСНС, но внутриэритроцитарное рН при этом не уменьшалось, а возрастало, вероятно, вследствие ионных перемещений. Можно полагать, что указанные изменения обусловлены специфическим влиянием раствора — Ц0ЛШЖ-8 В, содержащего сахарозу.

При сопоставлении характера изменения КОР крови и эритроцитов в перфузате, составленном с применением цитратной донорской крови и размороженных эритроцитов, установлено, что хотя характер изменения кислотно-основного равновесия был одинаков, степень метаболического ацидоза как в крови, так и эритроцитах была более выражена при использовании размороженных эритроцитов. Его возникновение можно объяснить влиянием двух факторов: уменьшением буферной емкости (разведение дилюентами) и значительным ¦увеличением внеклеточного хлора (введение физиологического раствора, хлористого калия и хлористого кальция), что в свою очередь, согласно равновесию Доннана, приводило к увеличению ионов хлора в эритроцитах (р=-0,65, р<0,05). Исследование электролитного состава обоих перфузатов выявило увеличение содержания натрия в плазме и эритроцитах и повышение концентрации калия в плазме при нормальных его значениях в эритроцитах. Концентрация хлора в плазме была более высокой в перфузате, составленном с использованием размороженных эритроцитов.

Приведенные данные свидетельствуют о необходимости более тщательного контроля и коррекции кислых свойств перфузата, составленного с использованием размороженных эритроцитов.

— 165.

Сопоставление КОР цельной крови и эритроцитов на различных этапах Ж обнаружило следующее: метаболический ацидоз регистрировался чаще при исследовании КОР эритроцитов и, хотя к концу перфузии число больных с метаболическим ацидозом в крови убывало, при исследовании эритроцитов он выявлялся у половины больных. Важно подчеркнуть, что ацидотический сдвиг в эритроцитах часто сочетался с нормальными показателями КОР цельной крови.

Для выяснения причин указанных различий был проведен анализ динамики состояния КОР крови и эритроцитов в зависимости от качества и количества использовавшихся трансфузионных сред, условий перфузий и характера электролитных сдвигов.

Было обнаружено, что ацидотический сдвиг в эритроцитах во время перфузии обусловлен переливанием больших количеств (15 002 500 мл) цитратной донорской крови или размороженных эритроцитов (1000−1500 мл), а также неполной коррекцией показателей КОР цельной крови и эритроцитов бикарбонатом натрия. Нормальные значения рН эр.мет. достигались лишь в том случае, когда введением бикарбоната натрия создавался умеренный метаболический алкалоз крови.

При анализе взаимоотношений КОР цельной крови и эритроцитов в зависимости от адекватности и продолжительности перфузии было обнаружено, что динамика КОР эритроцитов полностью повторяет изменения параметров КОР цельной крови.

Таким образом, ни*Щекватность, ни увеличение цродолжитель-ности Ж не приводили к более выраженным сдвигам в КОР эритроцитов по сравнению с КОР крови.

Что касается взаимосвязи КОР эритроцитов с электролитными нарушениями, возникающими в ходе искусственного кровообращения, то как правило, ацидотический сдвиг в эритроцитах сочетался с.

— 166 высоким уровнем внутриэритроцитарного хлора (г =-0,86, р 0,01). В литературе есть сообщение о возникновении выраженной гипока-лиемии (Rao и соавт., 1980; Нисневич Э. Д., 1983). По нашим данным, при динамическом контроле и своевременной коррекции концентрация калия в плазме и эритроцитах существенных изменений не претерпевала.

Таким образом, метаболический ацидоз в крови сопровождался аналогичными сдвигами в эритроцитах, но регистрировался в последних вдвое чаще. Снижение величины рН эритроцитов может быть обусловлено переливанием больших количеств цитратной донорской крови, размороженных эритроцитов, недостаточной коррекцией ацидоза бикарбонатом натрия, увеличением внутриэритроцитарного хлора.

В послеоперационном периоде состояние КОР, кислородного и электролитного баланса крови и эритроцитов у больных с неослож-ненным течением, как правило, оставалось в пределах нормы.

У больных с гиповолемией, в первые часы после операции наблюдались нормальные показатели кислотно-основного равновесия цельной крови и эритроцитов. В ряде случаев, когда величина рН эр.мет. все-таки была снижена (в отдельных наблюдениях до 7,14), мы связывали это с непосредственным эффектом массивного переливания цитратной донорской крови.

У больных с сердечной недостаточностью на фоне нормальных показателей КОР цельной крови в эритроцитах имел место ацидотический сдвиг. Максимальная выраженность метаболического ацидоза в эритроцитах наблюдалась в первые часы и на 1-е сутки после операции. В последующие дни было зарегистрировано увеличение числа случаев с метаболическим алкалозом как в крови, так и в эритроцитах.

— 167.

У больных с сердечной недостаточностью, развившейся на фоне гиповолемии, в период венозной гипоксемии также был зарегистрирован ацидотический сдвиг в эритроцитах при нормальных показателях КОР цельной крови.

У ряда больных к сердечной недостаточности присоединялась легочная недостаточность. Было обнаружено, что в период артериальной и венозной гипоксемии ацидотический сдвиг в эритроцитах наблюдался при нормальном состоянии КОР цельной крови практически у всех больных.

Таким образом, нами обнаружено, что гипоксия любой этиологии — анемическая, циркуляторная, гипоксическая — вне зависимости от особенностей течения послеоперационного периода, в большинстве случаев сопровождается снижением рН эритроцитов.

Поскольку при всех видах гипоксии отмечена та или иная степень снижения рН эритроцитов, мы предположили, что в основе этого феномена лежит общий механизм.

Из литературы известно, что гипоксия сопровождается увеличением уровня 2,3-ДФГ (Rosenthal, 1971; Мс Donald, 1977). Особо важное место занимает вопрос о возможности использования величины рН эритроцитов для диагностики гипоксии в раннем послеоперационном периоде у кардиохирургических больных. Обнаруженная нами корреляция между величиной рН эритроцитов и концентрацией 2,3-ДФГ позволяет использовать рН эритроцитов для оценки уровня 2,3-ДФГ. В то же время известно, что концентрация 2,3-ДФГ используется многими авторами как свидетельство гипоксии. Экспериментальные исследования по изучению изменения-рН эритроцитов в зависимости от различной концентрации дифосфоглицерата показали, что накопление этого метаболита сопровождается снижением рН эритроцитов. По мнению Duhm уменьшение рН эритроцитов начинается при уровне ДФГ более 1,2 М/М ДФГ/НЬ по данныгл Samega 1,0 МД'1 ДФГ/нь. По нашим данным, таким пределом в клинических условиях является концентрация, равная 1,25 М/М ДФГ/нь. При большей концентрации рН эритроцитов снижается на фоне щелочного рН крови. Более того, как показали наши исследования, по результатам сопоставления значений рН кр.мет. и рН эр.мет. можно косвенно судить об уровне 2,3-ДФГ. Так, при низком значении рН крови и рН эритроцитов уровень 2,3-ДФГ, как правило, находится в нижних пределах нормы. Сдвиг рН крови и рН эритроцитов в щелочную сторону свидетельствует об увеличении содержания 2,3-ДФГ и, наконец, низкие значения рН эритроцитов при щелочном рН крови, указывают на значительное повышение концентрации 2,3-ДФГ в эритроцитах.

Таким образом, в послеоперационном периоде у кардиохирурги-ческих больных не только подтверждена концепция о стимулирующем влиянии щелочного рН крови на уровень 2,3-ДФГ, но также показана регулирующая роль рН эритроцитов в компенсаторном увеличении концентрации дифосфоглицерата.

Полученные данные позволяют представить процессы, происходящие внутри эритроцита, следующим образом: развивающаяся при гипоксии гипервентиляция или метаболический алкалоз, возникающий в первые сутки после операции на сердце, снижая концентрацию ионов Н" 1″ в плазме, и, соответственно, в эритроцитах, стимулируют гликолиз. Это приводит к увеличению содержания 2,3-ДФГ. Значительное накопление непроникающего аниона 2,3-ДФГ увеличивает концентрацию ионов Н+ внутри эритроцита, и на фоне щелочного рН крови происходит уменьшение рН эритроцитов. Таким образом достигается новое состояние равновесия при увеличенной концентрации 2,3-ДФГ. Для сохранения равновесия происходит перемещение ионов — из эритроцита выходят ионы С1- и их концентрация снижа.

— 169 ется (по нашим данным, до 48 + 1,7 шоль/л). Низкое значение рН эритроцитов при нормальном или щелочном рН крови будет ограничивать дальнейшее накопление дифосфоглицерата, регулируя тем самым уровень 2,3-ДФГ.

Ряд авторов рассматривают увеличение концентрации дифосфоглицерата как свидетельство гипоксии (В.И. Серпова, 1982; Metcalfe и соавт., 1969). Поэтому мы полагаем, что определение рН эритроцитов, являющегося мерой концентрации ДФГ, увеличивает возможность диагностики гипоксии при нормальном или щелочном рН) крови.

Другим фактором, определяющим концентрацию Н+ в эритроцитах, является состояние электролитного баланса. В послеоперационном периоде у кардиохирургических больных нами наблюдались изменения электролитного состава эритроцитов, выражавшиеся в увеличении [Na+J и уменьшении [[к^как при нормальных показателях КОР крови, так и при метаболическом ацидозе и алкалозе. Наиболее выраженные изменения были отмечены у больных с метаболическим алкалозом, сочетавшимся с внутриэритроцитарным ацидозом. Концентрация Na+ в эритроцитах достигала в среднем 25,0 + 1,7 ммоль/л, а К4″ -78+2,7 ммоль/л. Уровень этих электролитов определялся балансом между активным и пассивным транспортом ионов через мембрану эритроцита, что в свою очередь оказывало влияние на интра-эритроцитарное рН.

Из литературы известно, что низкая концентрация внеклеточного К+ и препараты дигиталиса способствуют ингибированию активного транспорта ионов натрия и калия через мембрану, что приводит к поступлению натрия внутрь и выходу калия их эритроцитов (Ast-ruPj 1974). При метаболическом алкалозе увеличение ионов НСОд приводит к повышению пассивного транспорта иона Na+ и тем самым.

— 170 способствует накоплению его внутри эритроцита (Funder и wieth, 1974 а). Наиболее значительное увеличение внутриэритроцитарного натрия launder и wieth (19 746) наблюдали у больных метаболическим алкалозом, получавших препараты дигиталиса. Авторы полагают, что это можно объяснить сочетанием двух факторов: увеличением пассивного транспорта натрия из-за повышенной концентрации бикарбоната в плазме и ингибирующим действие сердечных гликозидов на активный транспорт натрия и калия. В результате увеличения концентрации иона Na+ в эритроцитах в свою очередь стимулирует активный транспорт и натрия и калия до тех пор, пока не будет достигнуто новое состояние равновесия, при более высоком уровне внутриэритроцитарной концентрации натрия. Поскольку увеличенная концентрация Na+ эритроцитов стимулирует также активный транспорт иона К+, то содержание калия эритроцитов увеличивается при условии нормальной внеклеточной его концентрации (Funder и Wieth, 1974а). По мнению Siggaard-Andersen (1977) повышенная активностьюнасоса сопровождается увеличением мембранного потенциала и может способствовать снижению рН эритроцитов при рН плазмы 7.40.

Таким образом, ацидотический сдвиг в эритроцитах, наблюдавшийся у больных с метаболическим алкалозом, нельзя объяснить одним увеличением уровня 2,3-ДФГ, поскольку у этих больных отмечены также выраженные нарушения электролитного баланса. По-видимому, ацидотический сдвиг в эритроцитах является следствием двух процессов — увеличения концентрации 2,3-ДФГ и электролитного дисбаланса.

Поскольку наши исследования выявили, что рН эритроцитов является важной составляющей в оценке состояния гомеостаза, представлялось важным ответить на вопрос: необходимо ли измерять этот.

— 171 показатель ш можно ограничиться его расчётом.

Взаимоотношения рН 1фови и рН эритроцитов являлись предметом ряда исследований. Многими авторами (Battaglia и соавт., 1965; Funder и Wieth, I966- Mhm и Gerlach, I974- Fairweather, 1974) отмечалась линейная связь между рН эритроцитов и рН внеклеточной среды (в частности крови, плазмы). Полученные нами результаты в целом согласуются с этими данными. Коэффициент корреляции между рН крови и рН эритроцитов цри обследовании 100 больных составил г =0,75, р<0,01, что свидетельствует о тесной связи этих параметров и позволяет рассчитать рН эритроцитов, по полученному уравнению регрессии: рН эр.ист.=0,558* рН кр. + 3,06. Однако, как оказалось, в 30% случаев результаты непосредственного определения и рассчитанной величины рН не совпадают. Анализ полученных данных показал, что несовпадение в значительной степени определяется величиной метаболического рН эритроцитов, уровнем sw2 и концентрацией 2,3-ДФГ. Поскольку эти параметры не всегда могут быть измерены, а их разнонаправленное влияние на величину рН эритроцитов не поддается учету, то представляется необходимым предпочесть непосредственное измерение рН эритроцитов его расчету.

Измерение рН эритроцитов находит все большее применение в исследованиях, посвященных изучению кислородно-транспортной функции крови. После открытия В 1967 году (Benesch И Benesch Chanutin и Curnich) связи концентрации 2,3- ДФГ со степенью родства гемоглобина к кислороду, интерес к определению рН эритроцитов значительно возрос. Он был обусловлен,©одной стороны, тем, что именно рН эритроцитов является основным регулятором уровня 2,3-ДФГ, с другой — появилась необходимость в изменении подхода к оценке основного параметра кислоро, дно-транспортной функции крови — Рзд. Если 2,3-ДФГ — основной фактор, регулирующий смещение кривой диссоциации оксигемоглобина, а это мнение сейчас разделяют почти все исследователи, то тленно рН эритроцитов, а не рН крови определяет положение кривой диссоциации оксигемоглобина. Влияние рН эритроцитов на положение 1фивой диссоциации оксигемоглобина можно себе представить следующим образом: изменение активности Н*1″ в плазме вследствие респираторных или метаболических изменений, сопровождается соответствующими сдвигами в рН эритроцитов. Посредством эффекта Бора это приводит к нарушению сродства гемоглобина к кислороду, но, кроме того, происходит также изменение интраэритроцитарной концентрации 2,3-ДФГ, что, с одной стороны, оказывает влияние на сродство гемоглобина к кислороду вследствие присоединения 2,3-ДФГ к гемоглобину, с другой — вызывает перераспределение Н" 1″ ионов между эритроцитами и плазмой, приводя к сдвигу рН. По мнению Beiiingham и соавт. (1971) 35% изменения сродства нъ к Og происходит вследствие изменения интраэритроцитарного рН. Lichtman и соавт. (1974) полагают, что 95% снижения сродства нь к 02 после добавления пропранолола можно объяснить увеличением рН плазмы с одновременным снижением рН эритроцитов, т. е. увеличением, А рН кр.-эр. Обычно используемый для приведения к стандартным условиям (P^q 7.40) фактор Бора предполагает нормальный и постоянный градиент между рН плазмы и рН эритроцитов (Bonig и соавт., 1976; кс Goon, 1975).

В норме АрН кр.-эр. составляет 0,2 ед. рН (Siggaard-Andersen, 1974;Lichtman и соавт., 1974). Полученные нами результаты определения Д рН кр.-эр. венозной (0,18 + 0,004) и капиллярной крови (0,21 + 0,003) совпадают с данными литературы. В последние годы было показано, что градиент Д рН кр.-эр. значи.

— 173 тельно изменяется при различных заболеваниях (Lichtman и соавт., 1974; Не Coon, 1975; siaden, 1981). Выяснилось, что градиент может снижаться до 0,05 в цитратной крови (Мс Coon и Derrick, 1972) или увеличиваться цри значительном накоплении 2,3-ДФГ. Длительно существующие нарушения кислотно-основного равновесия крови сопровождаются изменения Д рН кр.-эр. (piatts и Greevs, 1957). Наши исследования показали, что у кардиохирургических больных в послеоперационном периоде Д рН кр.-эр. изменялась от 0,14 до 0,32 в зависимости от состояния КОР крови. При этом, междуД рН кр.-эр. и уровнем 2,3-ДФГ была обнаружена достоверная прямая корреляционная связь (г =0,65, р<0,05), свидетельствовавшая о том, что когда ДрН кр.-эр. изменена, оценка сродства Нв к 0>2 может оказаться ошибочной, если Pgg коррегировать только на значение рН крови.

Для решения вопроса о величине возможной ошибки в оценке положения КДО без учета значения Д рН кр.-эр. и абсолютного значения рН эрптроцитов, цроведено сопоставление значений Pgg, кор-регированных на рН крови 7.40 и рн эритроцитов 7.20.

Анализ проведен в группе больных с сердечной ¦ недостаточностью цри различном состоянии КОР цельной крови и/^рН кр.-эр., а также в трансфузионных средах — цитратной донорской крови и размороженных эритроцитах.

Выявлено, что в условиях нормальной Д рН кр.-эр. для приведения кривой диссоциации оксигемоглобина к стандартным условиям можно использовать значения рН крови. В то же время в условиях высокой ДрН кр.-эр. мы искусственно завышаем, а при низкой ДрН кр.-эр. — занижаем величину P^q при коррекции её на рН крови. Поэтому для получения истинных значений PggCT. необходимо коррегировать р^д на рН эритроцитов.

— 174.

Это положение также важно при оценке кислородно-транспортной функции трансфузионных сред. Как показывает расчет P^q на рН эритроцитов 7.20, состояние сродства нъ к О2 цитратной донорской крови 1−3 дней хранения незначительно отличается от нормального. В то же время расчет P^q на рН 7.40 ошибочно свидетельствовал о значительном сдвиге кривой диссоциации оксигемо-глобина влево (P^q — 20 мм рт.ст.). В размороженных эритроцитах, несмотря на более высокое значение Pgg 7.20 по сравнению с Рзд 7.40, сродство нъ к Og остается сниженным в среднем на 20 $, что указывает на ухудшение кислородно-транспортной функции размороженных эритроцитов по сравнению с цитратной донорской кровью.

Таким образом, правильная оценка состояния кислородно-транспортной функции возможна лишь при одновременном измерении рН эритроцитов и внесении соответствующей поправки в значении P^q, особенно в случаях нарушения кислотно-основного равновесия цельной крови.

Полученные данные легли в основу методов контроля, предупреждения и коррекции нарушений кислородно-транспортной функции крови и кислотно-основного равновесия эритроцитов у больных, оперированных на сердце в условиях искусственного кровообращения.