Patofiziologia_mineralnogo_obmena

Макроэлементы -

химические элементы,

находятся в организме в десятках и сотнях граммов –

Ca, P, Mg, K, Na, S, Cl

сут.потребность от 100 мг до неск-х грамм

Микроэлементы – содержание

в организме < 10^{- 3} % от массы тела

Fe, Cu, Zn, Mn, F – сут. потребность от 1 до 15 мг

Se, Mo, Cr, I, Co – сут. потребность < 1 мг

Находятся в форме:

• свободной (ионизированной) - физиологически активны

• связанной - неактивны

• в виде кристаллов – в образовании камней

ПЛАН ЛЕКЦИИ

• Нарушение обмена макроэлементов:

– Na

– K

– P и Ca

– Mg

2. Гипомикроэлементозы

3. Гипермикроэлементозы

Нарушение обмена макроэлементов

1. Нарушения обмена натрия

Na - основной катион внеклеточной жидкости

• В N в сыворотке крови у взрослых 130-145 ммоль/л

Роль Na:

• φ действия в нервных и мышечных клетках

• регуляция КОС

• осм. Р внеклеточной жидкости и ее объем

• транспорт СО₂ ( в виде бикарбонатов Na)

• активный перенос глюкозы и а.к-т в клетку

Гомеостаз Na поддерживают почки: фильтрация Na в первичную мочу зависит от кровоснабжения почек и кол-ва функционирующих нефронов

↑ реабсорбцию Na:

• альдостерон (Na задерживается, К теряется )

• АТ-II

• ГК

• СТГ

• эстрогены

• инсулин

↓ реабсорбцию Na:

• ПНУФ, ГНУФ (блокируют Na/K-АТФазу)

• парат-гормон

• глюкагон

• кинины и ПГЕ

ГипоNaемия

• …………………………………..

ГипоNaемия - концентрация в сыворотке крови <130 ммоль/л I.

Абсолютная - при общем дефиците Na в организме

• ↓ поступление: бессолевая диета

• ↑потери:

• через почки полиурическая фаза ОПН, лечение диуретиками, б-нь Аддисона и др.

• через кожу – соленый пот, муковисцидоз, ожоги

- через жкт - рвота, диарея и т.д.

- при кровотечениях

Относительная - Na в N или даже ↑ в абс. цифрах:

за счет ↑ разведения Na в ↑ объеме внеклеточной жидкости

(избыток АДГ, нефротический с-м)

II. ГипоNaемия по скорости развития

Острая

в сроки не > 48 часов

- введение больших количеств не содержащих Na растворов (> 15 литров 5% р-ра глюкозы в сутки)

- психогенная полидипсия

Хроническая

длительные сроки чаще, чем острая

- у больных с отеками

III. ГипоNaемия по осмолярности внеклеточной жидкости:

1. Гипертоническая

(транслокационная):

• Быстрое ↑ в крови глюкозы (маннитола и др.)

• ↑ осмолярность внеклеточной жидкости → вода из клеток во внеклеточное пространство (дегидратация клеток)

• ↓ конц. Na в крови из-за разведения

2. Изотоническая

(при нормальной осмолярности внеклеточной жидкости):

• введение изотонических жидкостей, не содержащих Na

(в/в изотонич.глюкоза)

III. >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

3. Гипотоническая (гипоосмолярная)

(избыток воды по отношению к запасу Na):

• Гиперволемическая: - с-м неадекватной продукции АДГ; первичная психогенная полидипсия; застойная сердечная недостаточность; олигурическая фаза ОПН

• Нормоволемическая: отмена больших доз ГК; прием тиазидных диуретиков

• Гиповолемическая: потери Na через кожу, жкт, почки;

- выход жидкости в полости тела при водянках (выпот в плевру, быстрое развитие асцита) - в этих случаях потери Na > потерь воды

Патогенез и клиника гипоNaемии:

• В основном при↓ Na в сыворотке крови до 125-120 ммоль/л - нарушения функций ЦНС (головная боль, торможение рефлексов)

• При гиповолемической гипоNaемии клиника связана с ↓ОЦК (гипотензия, компенсаторная тахикардия, сухость слизистых оболочек)

• При гиперволемической гипоNaемии – с ↑ ОЦК (отеки, увеличение массы тела, гипертензия)

Адаптивные реакции клеток мозга

• Быстро развивается гипоосмолярная гипоNaемия :↑ поступление воды в клетки мозга → отек мозга, ↑внутричер.Р→ кома, смерть

• Медленно развивается гипоосмолярная гипоNaемия : адаптивные реакции клеток мозга → осмотически активные вещества покидают клетки мозга → выход воды из клеток → предотвращение отека мозга

ГиперNaемия

• …………………………………….

Причины:

• Обезвоживание - (профузное потение - несоленый пот; несахарный диабет; нарушение мех-ма жажды; недоступность питьевой воды)

• ↑ поступление - прием морской воды, избыточное парентеральное введение гипертонического солевого раствора или бикарбоната натрия

• ↓выведение - при

↓ клубочковой фильтрации Na (ОПН, ХПН);

↑ реабсорбции – первичный (с-м Кона) и вторичный альдостеронизм; с-м Иценко-Кушинга

Патогенез гиперNaемии:

• Дегидратация, в первую очередь, нервных клеток → сморщивание клеток → разрывы сосудов → смерть

• Клиника: жажда, отеки, ↑ Р, потливость, ↑массы тела, ↑ мышечного тонуса, возбуждение, кома

• Медленно развивается гиперNaемия : адаптивная реакция клеток мозга → захват электролитов клетками мозга из экстрацеллюлярной жидкости → за ними вода → объем мозга нормализуется

2. Нарушения обмена калия

• ………………………………………….

К - основной внутриклеточный катион, содержание в крови 3,7-5,2 ммоль/л

Распределение К вне и внутри клеток зависит от:

• рН (при ацидозе - гиперКемия, алкалозе - гипоКемия)

• гормонов (инсулин – ↑ мембранный транспорт глюкозы, аминокислот, К; альдостерон – задержка Na, К теряется)

• катионов (Mg - кофактор Na⁺, К⁺-АТФ-азы)

Роль К:

• Формирование φ покоя

• Поддержание КОС

• Поддержание осмотического давления внутри клетки

• Транспорт СО₂ кровью ( в составе бикарбонатов К)

• Способствует всасыванию глюкозы и Са в кишечнике

ГипоКемия

• ……………………………………………..

Причины:

• ↓поступления (нерациональное парентеральное введение)

• ↑выведение - через почки (полиурическая фаза ОПН, первичный и вторичный альдостеронизм, с-м Иценко-Кушинга и др.), через жкт (диарея, рвота и др.), через пот

• перемещение внутрь клеток (алкалоз, избыток инсулина, быстрая клеточная пролиферация)

ПАТОГЕНЕЗ ПРОЯВЛЕНИЯ

• Нарушение почечных функций - ↓ чувствительность канальцевого эпителия к АДГ; ↑синтез ПГ - антагонистов АДГ →

• Полиурия и полидипсия

ПАТОГЕНЕЗ ПРОЯВЛЕНИЯ

• Нарушение нейромышечных и сердечных функций: ↓ К вне клетки → больше К по градиенту концентрации выходит из клетки → гиперполяризация мембраны (φ покоя становится более отрицательным) → для возбуждения клетки нужен импульс большей силы

• Гипотензия, мышечная слабость, сниженные рефлексы, непроходимость кишечника и запоры, депрессия, нарушение сознания

• Аритмии

ПАТОГЕНЕЗ ПРОЯВЛЕНИЯ

• Развитие метаболического алкалоза (т.к. гипокалиемия вызывает переход ионов водорода в клетки и выделение их с мочой)

• См. проявления алкалоза

Парадоксальная ацидурия

ГиперКемия

• ………………………………………..

Причины:

• ↑ поступление (внутривенное введение препаратов К, переливание консервированной крови)

• ↓выведение (прием сохраняющих К диуретиков; ОПН и ХПН; б-нь Аддисона)

• выход К из клеток (распад клеток; ацидоз, недостаток инсулина и др.).

ПАТОГЕНЕЗ ПРОЯВЛЕНИЯ

• ↑ К вне клетки → меньше К по градиенту выходит из клетки → гипополяризация мембраны (φ покоя становится менее отрицательным) → для возбуждения клетки нужен импульс меньшей силы

• Неврологические симптомы - раздражительность, беспокойство, парестезии

• Первым признаком может быть остановка сердца с фибрилляцией желудочков, летальный исход (при ОПН из-за опасности гиперкалиемии необходимо срочно начинать лечение!)

3. Нарушение обмена кальция и фосфора

• ……………………………………………

Организм взрослого человека содержит около 1 кг Са и 600 г Р

• 99% Са и 85% Р депонировано в скелете в виде кристаллов гидроксилапатита

• Содержание в сыворотке крови в N общего Са - 2,3-2,7 ммоль/л, ионизированного Са - 1,1-1,4 ммоль/л, неорганического Р - 0,7-1,4 ммоль/л

На гомеостаз Са и Р влияют:

• Паратгормон

• Кальцитонин

• Кальцитриол

органы-мишени -

• Кости

• Почки

• Кишечник

Функции Са:

• Структурная функция (в составе гидроксилапатита)

• Стабилизирует φ покоя в нервных и мышечных клетках

• Стимулирует свертывание крови (ферментативная функция)

• Участвует в выделении нейромедиаторов

• Активирует Са-зависимые ферменты

• Является внутриклеточным месенджером – сигнальная функция

• Осуществляет трансмембранный транспорт

Функции Р(в форме фосфатов):

• Структурная функция (в составе гидроксилапатита)

• Участвует в образовании макроэргов (АТФ, КФ и др.)

• Входит в состав НК, ФП и ФЛ

• Участвует в метаболизме Б, Ж и У

• Поддерживает КОС (фосфатная буферная система)

• Входит в состав 2,3-дифосфоглицерата в эритроцитах (степень сродства Нв к О₂)

Заболевания с нарушениями метаболизма Са и Р:

• Остеопороз – ↓ минеральной плотности кости, кости крайне хрупкие

• Остеомаляция «размягчение костей» – нарушение минерализации в обновляющейся костной ткани у взрослых

• Рахит – нарушение минерализации растущей кости → нарушения формирования скелета в раннем детстве

• Первичный гиперпаратиреоз (генерализованная фиброзная остеодистрфия, болезнь Реклингхаузена) - в 90% - аденома, рак – 1%, гиперплазия паращитовидных желез - 8-10%.

• Вторичный гиперпаратиреоз – на фоне длительно существующей гипоСаемии (при первичном поражении почек или жкт)

Заболевания с нарушениями метаболизма Са и Р:

6. Первичный гипопаратиреоз (паратиреопривная тетания) – случайное удаление околощитовидных желез при операциях тиреоидэктомии, реже – инфекции, интоксикации, аутоиммунные нарушения желез

7. Почечная остеодистофия – изменения скелета при ХПН

• Паранеопластическая гиперСаемия (остеолиз при метастазах и эктопическая продукция опухолью парат-гормона)

• Наследственные формы (семейный гипофосфатемический рахит, наследственная гипофосфатемия, витамин D-резистентный рахит) - Х-сцепл. дом. генная болезнь – нарушается специфическая реабсорбция Р в почках. У мальчиков - гипофосфатемия, рахит и карликовость, у девочек – только гипофосфатемия

ГипоСаемия

• …………………………………………

Причины:

• Первичный или вторичный гипопаратиреоз

• Недостаток витамина D в пище и/или нарушение его метаболизма у больных ХПН или хронической печеночной недостаточностью (цирроз печени)

• Недостаток Mg ( ↓ ЦАМФ-зависимые процессы синтеза и эффектов парат-гормона → ↓ Са)

• Острый алкалоз

• Гиперфосфатемия

• Переливание больших количеств цитратной крови (связывание Са анионами);

• ↑ уровня кальцитонина

• Хронический алкоголизм

ПАТОГЕНЕЗ ПРОЯВЛЕНИЯ

• Нарушение минерализации костей

• Остеомаляция, остеопороз, у детей – рахит

• Ломкость ногтей,

ломкость и кариес зубов

ПАТОГЕНЕЗ ПРОЯВЛЕНИЯ

• ↑ возбудимости нейронов и миоцитов

• Судорожный синдром (преимущественно в сгибательных мышцах – «рука акушера»; «конская стопа»; «рыбий рот»; пилороспазм с рвотой, тошнотой; спазмы мускулатуры кишечника, мочевого пузыря; спазм венечных сосудов сердца с резкими болями и т.д.)

• При тяжелой гипокальциемии - ларингоспазм и тетанус дыхательных мышц → летальный исход

ПАТОГЕНЕЗ ПРОЯВЛЕНИЯ

• ↓ свертываемости крови

• Нарушение проницаемости клеточных мембран

• Кровоточивость

• ↓сократимости сердечной мышцы → застойная сердечная недостаточность, гипотензия, аритмии

ГиперСаемия

• ……………………………………………

Причины:

• Первичный или вторичный гиперпаратиреоз

• Паранеопластическая гиперкальциемия

• Отравлении витамином D

• Ацидоз

• Лечение тиазидсодержащими диуретиками (↓ экскреция Са с мочой)

• Гипертиреоз (↑распад белковой основы кости → ↑ вымывание Са из кости)

• Акромегалия (↑ СТГ), с-м Иценко-Кушинга

ПАТОГЕНЕЗ ПРОЯВЛЕНИЯ

• Если уровень фосфатов ↑ или в N → фосфат кальция откладывается в органах (почках, роговице, сосудах, желчном пузыре)

• Системная кальцификация и склерозирование мягких тканей (в сердце - нарушение проводимости и аритмии; в суставах - артралгия и ограничение подвижности)

ПАТОГЕНЕЗ ПРОЯВЛЕНИЯ

• При этом ↓ фосфаты → → ↓АТФ

• ↓ возбудимости ЦНС

• Слабость, утомляемость, гипотония мышц конечностей, боли в стопах, аритмии, нарушение сна, снижение памяти

• Депрессия, спутанность сознания

• В тяжелых случаях - изменение личности, ступор, кома

ПАТОГЕНЕЗ ПРОЯВЛЕНИЯ

• ↑ выведение Са с мочой

• Активация гибели клеток путем апоптоза

• Полиурия и гипотония мочи

• При образовании камней в мочевом тракте - анурия и уремия

• Цитопения крови, иммунодефициты

Гипофосфатемия

• ……………………………………………

Причины:

• ↓ поступление

• ↓ всасывания фосфатов из жкт

• ↑ потери через жкт при рвоте, диарее

• Дефицит витамина D

• Гиперпаратиреоз (Р теряется ч-з почки)

• Тиазидные диуретики

• ГипоMgемия (↓ синтез и эффекты парат-гормона → ↓ Ca и фосфаты)

• Семейный гипофосфатемический рахит

• Клеточная пролиферация (при заживлении ран и после голодания)

• Алкалоз

• Алкоголизм и др.

ПАТОГЕНЕЗ ПРОЯВЛЕНИЯ

• Нарушение минерализации костей

• Дефицит АТФ

• Рахит и остеомаляция

• Мышечная слабость, в тяжелых случаях - рабдомиолиз (распад поперечно-полосатой мышечной ткани), ↓ сократительная спос-ть миокарда с ↓ УО и ↓ арт Р

ПАТОГЕНЕЗ ПРОЯВЛЕНИЯ

• Дефицит АТФ в лейкоцитах и тромбоцитах крови

• Нарушение функции ЦНС

• Дефицит 2,3-дифосфоглицерата в эритроцитах

• Инфекции и кровотечения

• Ухудшение памяти, спутанность сознания, дискоординация, летаргия

• Кривая сродства Нв к О₂ сдвигается влево → гипоксемия и гипоксия

Гиперфосфатемия

• ……………………………………………

Причины гиперфосфатемии:

• ↑ потребление (при кормлении грудных детей неразбавленным коровьим молоком)

• ↓выведения при ОПН и ХПН

• Гипервитаминоз D

• Гипопаратиреоз

• Ацидоз

• Распад клеток

ПАТОГЕНЕЗ ПРОЯВЛЕНИЯ

• ↓образование кальцитриола → ↓ Са в крови

• При ↑ и N содержании Cа → отложения гидроксилапатита (фосфата кальция) →↓ Са в крови

• Судорожный синдром и тетания

• Системная кальцификация и склерозирование мягких тканей

• Судорожный синдром и тетания

Нарушения обмена Mg

• ……………………………………………

Мg – второй по количеству внутриклеточный катион Содержание в N в сыворотке крови 0,7 -1,1 мМоль/л

Функции Mg в организме:

• Связь с обменом К, Na, Са и Р (кофактор Na+/К+-АТФазы, участие в процессах секреции и эффектов парат-гормона)

• Кофактор или активатор > 300 ферментов обмена Б, У, НК

• Активирует ферменты цикла Кребса, участвует в сопряжении окисления и фосфорилирования → образование макроэргов

Гипомагниемия

• ……………………………………………..

Причины:

• ↑ потери через жкт

• С-м мальабсорбции (в т. ч. наследственный)

• Хронический алкоголизм (↓поступление с пищей, ↓ абсорбция, ↑ экскреция)

• Лекарства, которые ↑ почечную экскрецию (петлевые диуретики и др.)

• Избыток минералкортикоидов (Mg теряется)

• Белково-калорийное голодание - квашиоркор (↓содержания Mg, связанного с белками)

ПАТОГЕНЕЗ ПРОЯВЛЕНИЯ

• Нарушение цАМФ-зависимых процессов секреции и эффектов парат-гормона → гипокальциемия

• Судорожный синдром при ↓ и даже N содержании Са

• Если симптомы гипокальциемии встречаются при N уровне Са в сыворотке крови → необходимо измерить Mg!

ПАТОГЕНЕЗ ПРОЯВЛЕНИЯ

• Развитие гипофосфатемии → ↓ АТФ

• Дисфункция Na+/К+-насоса → К теряется через почки → гипокалиемия

• ↓ возбудимость ЦНС

• нарушение почечных, нейромышечных, сердечных функций

(см. выше)

Гипермагниемия (приобретает клиническое значение при конц. Mg не < 2,0 ммоль/л)

• ……………………………………………

Причины:

• Mg-содержащие лекарства (антациды, слабительные, сульфат магния)

• Распад клеток

• ↓ выведения у больных с ОПН и ХПН и б-ни Аддисона

Патогенез и проявления:

Ионизированный Mg вызывает блокаду Са-каналов

• Блокада нервно-мышечной передачи

• Замедление проведения импульсов по проводящей системе сердца

• Угнетение функций ЦНС

мышечная слабость, брадикардия, гипотензия,

сонливость

При концентрации Mg > 7,5 ммоль/ л -

кома, паралич дыхания, остановка сердца

Нарушения обмена микроэлементов

• …………………………………………..

Эссенциальные (незаменимые) микроэлементы – Fe, Cu, Zn, Mn, F, Se, Mo, Cr, I, Co

А.П. Авцын (1983) разработал концепцию и классификацию «микроэлементозов» - патологических процессов, вызванных дефицитом, избытком или дисбалансом микроэлементов в организме

Микроэлементы являются простетическими группами сложных белков (металлопротеидов), в т.ч. ферментов, гормонов, БАВ

• Fe - в составе Нв, миоглобина, цитохромов, оксидоредуктаз и т.д.

• I – в составе тироксина и трийодтиронина

• F – в составе фторапатита (составная часть зубов, костей)

• Se – в составе селенцистеина является простетической группой оксидоредуктаз (в т. ч. глутатионпероксидазы) – антиоксидантная система клеток

- активирует гены репарации ДНК → противоопухолевая защита

5. Zn - кофактор или активатор > 200 ферментов, участвует в образовании активной формы инсулина, входит в состав СОД

Примеры:

6. Cu – включает Fe в структуру гема → участие в эритропоэзе; участвует в процессах кератинизации и пигментации кожи и волос, входит в состав ЦО, СОД (антиоксидантная система). Zn тормозит всасывание Cu

7. Cr - ↑ действие инсулина

8. Co - в составе В₁₂ участвует в обмене Б, Ж, У, НК → влияет на кроветворение, рост, репродуктивную ф-ю

9. Mo –в составе ксантиноксидазы (катализирует окисление гипоксантина и ксантина в мочевую кислоту)

10. Mn – необходим для глюконеогенеза, стимулирует синтез холестерина и жирных кислот, необходим для синтеза гемоглобина

Гипомикроэлементозы (встречаются чаще, чем гипер-)

• ……………………………………………

Причины:

• ↓ поступление, всасывание, усвоение

• ↑ выведение

Дефицит Fe, Cu, Zn, Se, I

нарушение синтеза Б

вторичный иммунодефицит

дистрофия

нарушение регенерации и репарации

воспаление

Гипомикроэлементозы Основные проявления

• Гипосидероз (Fe - дефицит)

• Эндемический зоб (недостаток I)

• Гипофтороз

• ЖДА, нарушение эмбриогенеза (развития нервной и иммунной систем)

• У детей – кретинизм, у взрослых – микседема

• Кариес и фторзависимый остеопороз (особенно у женщин)

Гипомикроэлементозы Основные проявления

• Эндемическая кардиомиопатия (болезнь Кешана) (недостаток Se) - в селенодефицитном поясе Забайкалья и некоторых регионах Китая

• Эндемический гипокупреоз (недостаток Си) – в бедных медью регионах Австралии

• МиокардиодистрофияИБС, инфаркт миокарда

• Микроцитарная анемия, расслаивание аневризмы аорты, остеопатия, нейропатия

Гипомикроэлементозы Основные проявления

• Наследственный гипокупреоз (болезнь Менкеса; болезнь «курчавых волос») - Х-сцепл. рец. заболевание

• Гипоцинкоз – распространен среди сельских жителей Ирана, (фитат тормозит всасывание Zn в кишечнике)

• Нарушается кератинизация кожи и волос, тяжелые нарушения ЦНС, поражения соединительной ткани