Кислотно щелочной баланс организма что это такое

Кислотно щелочной баланс организма что это такое

Кислотно-щелочное равновесие является важным параметром, который поддерживается в крови человека в определенных пределах. Это необходимо для нормального функционирования различных систем организма, протекания биохимических реакций, оптимального функционирования ферментов.

Кислотами называются вещества, которые могут отдавать ионы водорода, а основаниями (щелочами) вещества, присоединяющие данные ионы. Кислотность и щелочность растворов оценивается по шкале рН от 0 (растворы сильных кислот) до 14 (растворы сильных щелочей). По шкале рН нейтральная кислотность равна 7.

Нормальная кислотность крови составляет 7,35 – 7,45 по шкале рН. Смещение данного показателя ниже 7,35 свидетельствует об ацидозе (смещении кислотно-щелочного баланса крови в сторону увеличения кислотности). При отклонении рН выше 7, 45 возникает алкалоз (избыток веществ со свойствами щелочей в крови).

В процессе обмена веществ в организме в больших количествах образуются продукты, которые способны вызывать изменение данного параметра. Главную роль в регуляции кислотно-щелочного равновесия принадлежит легким, почкам и буферным системам крови.

Во время дыхания через легкие осуществляется выделение углекислого газа, который образуется в процессе обмена веществ в организме. Углекислый газ при соединении с водой образует углекислоту, поэтому в случае его избытка в крови развивается ацидоз, а при недостаточной концентрации углекислого газа возникает алкалоз.

Почки выводят с мочой из организма избыток кислот и щелочей. При этом данные органы в определенных пределах могут регулировать количество выделяемых и всасываемых обратно кислот и оснований, за счет чего происходит регуляция уровня рН в крови.

Буферными системами крови называют растворы слабых кислот и щелочей, которые соединяясь с избыточными количествами кислот или оснований (в зависимости от наличия ацидоза или алкалоза) осуществляют их нейтрализацию, чем достигается выравнивание уровня рН.

Причиной ацидоза и алкалоза в большинстве случаев является тяжелое течение основного заболевания, при котором возникающие изменения рН крови превышают возможности механизмов регуляции данного параметра.

Нарушения кислотно-щелочного равновесия крови, нарушения кислотно-щелочного гомеостаза.

Acid-Base Disorders, Acid–base homeostasis.

Проявления ацидоза и алкалоза часто маскируются проявлениями основного заболевания, которое вызвало изменение кислотно-щелочного баланса крови.

При ацидозе могут быть следующие симптомы:

Проявления алкалоза могут включать в себя:

Общая информация о заболевании

Кислотно-щелочное равновесие в крови является жизненно важным параметром, нормальные значения которого составляют 7,35 – 7,45 по шкале рН.

Отклонение рН ниже 7,35 свидетельствует об ацидозе. При смещении рН выше 7,45 возникает алкалоз.

В зависимости от причин развития ацидоз и алкалоз делятся на метаболический (обменный) и респираторный (дыхательный).

Респираторный ацидоз развивается в результате накопления в крови большого количества углекислого газа, который соединяясь с водой, образует углекислоту. Это вызывает повышение кислотности крови. Данное состояние может развиваться при нарушениях дыхания, которые вызывают снижение легочной вентиляции.

Это может быть следствием заболеваний легких (например, при бронхиальной астме), поражений нервной системы (например, при травмах головного мозга), заболеваниях, мышц и нервов, которые приводят к потере способности совершать эффективные дыхательные движения (например, при боковом амиотрофическом склерозе).

Противоположным состоянием является респираторный алкалоз, который возникает при избыточном выведении легкими углекислого газа из организма. В основе механизма развития данного вида алкалоза лежит увеличение ритма и глубины дыхания.

Такое нарушение дыхания может возникать при наличии патологии со стороны различных органов и систем (например, при травмах, опухолях головного мозга, заболеваниях легких, сердечно – сосудистой недостаточности).

Метаболический ацидоз может развиваться по следующим причинам:

При этом организм начинает вырабатывать энергию не из глюкозы, а из жиров – альтернативный путь получения энергии. Расщепление жиров в печени сопровождается образованием больших количеств кетоновых кислот, что приводит к возникновению ацидоза.

Основными причинами метаболического алкалоза являются следующие:

Таким образом, развитие ацидоза или алкалоза часто связано с протеканием патологических процессов, при которых возникающие изменения кислотно-щелочного равновесия превышают компенсационные возможности организма. При этом важную роль в лечении занимает нормализация состояния пациента по основному заболеванию, вызвавшему отклонение рН крови.

Кто в группе риска?

К группе риска развития нарушений кислотно-щелочного баланса крови относятся:

Важную роль в диагностике имеют лабораторные методы исследования, которые позволяют установить уровень рН крови, ее газовый состав, параметры водно-электролитного обмена и другие жизненно важные показатели, мониторинг и коррекция которых необходимы при данных состояниях.

В зависимости от конкретной клинической ситуации может потребоваться проведение других лабораторных анализов для выявления причин ацидоза или алкалоза (например, определение уровня кетоновых тел в крови и в моче, концентрации лактата в крови и других).

высокоинформативные изображения внутренних органов. Это имеет большое значение для выявления заболевания, ставшего причиной возникновения ацидоза или алкалоза (например, нарушение дыхания, возникшие вследствие кровоизлияния в мозг).

Лечение расстройств кислотно-щелочного баланса в крови направлено на терапию основного заболевания, которое привело к развитию ацидоза или алкалоза. Для нормализации уровня рН может проводиться внутривенное введение растворов, нейтрализующих кислоты (при ацидозе) или щелочи (при алкалозе).

Лечение респираторного ацидоза направлено на восстановление ритма и глубины дыхания с возможным переводом пациента на искусственную вентиляцию легких (дыхание с помощью специального аппарата в случаях неэффективности деятельности легких).

При респираторном алкалозе может быть использовано вдыхание воздушных смесей, содержащих углекислый газ.

Специфической профилактики изменений кислотно-щелочного баланса в крови не существует. Пациентам, страдающим заболеваниями, которые могут вызывать изменение рН крови (например, сахарным диабетом) следует строго соблюдать рекомендации лечащего врача, регулярно проходить обследования и лечение.

Рекомендуемые анализы

Источник

Питьевая щелочная вода — насколько благотворно ее влияние на организм? Обзор литературы

В статье изложен обзор литературы по изучению влияния щелочной воды на организм человека, а также приводятся рекомендации по употреблению для максимального сохранения ее действия. Отмечено, что употребление щелочной воды может быть дополнительной антиокси

The article presents a review of the literature on the study of the influence of alkaline water on the organism, and also recommendations for use to maximize the preservation of its action. It is highlighted that the use of alkaline water can be an additional antioxidant support which favorably influences on state of health in diabetes and hyperlipidemia, and can improve blood rheology when it is disturbed due to intense physical exertion.

В последнее время появилось множество публикаций на тему питания, которое помогает живому организму поддерживать кислотно-щелочное равновесие, не позволяя ему сдвигаться в кислую сторону [1, 2]. Такое питание включает в себя как рацион, насыщенный овощами и фруктами, так и употребление щелочной воды.

Кислотно-щелочной баланс внутренней среды организма поддерживается в достаточно жестких границах на уровне pH артериальной крови от 7,26 до 7,45 буферными системами организма [3], и принято считать, что он изменяется только при тяжелых заболеваниях. Однако анализ кислотно-щелочного равновесия крови, как правило, проводился у пациентов с выраженной патологией и мало изучался у практически здоровых людей, подверженных негативному влиянию экологии, стрессам, изменению в питании и проч. В настоящее время отрабатываются более чувствительные методы и модели, которые, возможно, помогут понять более тонкие, но весьма существенные для здоровья колебания pH [4, 5].

Есть исследование, убедительно доказывающее, что не только тяжелые состояния здоровья, но и условия работы в современной промышленности достоверно сдвигают традиционные показатели буферной системы крови (pH, РаCO2, РаO2 крови и HCO в плазме) у рабочих завода по производству пластмасс [6]. О более тонких изменениях кислотно-щелочного равновесия в связи с эволюцией питания людей в историческом разрезе изложено также в European Journal of Nutrition в 2001 г. [7]. Там же указано, что «во время высокоинтенсивной активности ацидоз ответственен за усталость и истощение рабочих мышц. Введение бикарбонатной добавки перед тренировкой улучшало показатели, задерживая начало усталости». Кислотно-щелочное равновесие зависит от питания перед высокоинтенсивной тренировкой. Низкое употребление углеводов перед тренировкой приводит после интенсивной нагрузки к его сдвигу в кислую сторону [8, 9]. Определение кислотно-щелочного равновесия по показателям мочи (pH, бикарбонаты, мочевина) также может показать баланс кислот и оснований в организме. Таким методом было выявлено негативное влияние западного стиля питания с большим количеством белка на изменение показателей мочи в кислую сторону [10]. Есть и другие работы, доказывающие влияние питания на кислотно-щелочной баланс как у людей, так и у животных, где подчеркивается, что несбалансированный рацион меняет кислотно-щелочное равновесие в кислую сторону [11–13].

Таким образом, роль питания в поддержании кислотно-щелочного баланса подтверждена и продолжает изучаться, и немалую долю в рационе составляет вода, оказывающая значимое влияние на здоровье наряду с пищей. В литературе накопилось немало данных о благоприятном воздействии на здоровье употребления питьевой щелочной воды, являющейся основой для коррекции кислотно-щелочного равновесия на фоне привычного для человека питания. Изучалось ее влияние на общее оздоровление, уровень глюкозы в крови, массу тела, восстановление спортсменов после напряженных тренировок и проч., что будет отдельно рассмотрено ниже.

Материалы и методы исследования

Были проанализированы рандомизированные клинические исследования, а также группы нерандомизированных исследований.

Результаты и обсуждения

Питьевая вода во всех странах регулируется по показателю pH, однако допустимый диапазон колебаний достаточно широкий. В Российской Федерации допустимыми параметрами для питьевой воды является pH в диапазоне 6–9 [14], охватывая диапазон от слабокислой до щелочной реакции. Питьевая вода с водородным показателем 8–9 является щелочной, находясь в нормируемых параметрах для ежедневного потребления.

Одним из самых спорных вопросов, возникающих при рассмотрении пользы питьевой щелочной воды, является сомнение в том, что она может полностью нейтрализоваться кислой средой желудка. Действительно, на первый взгляд этот вопрос очевиден, и есть предположение, что щелочная среда будет полностью инактивирована желудочным соком, потеряв свои полезные свойства. Однако ответ на этот вопрос не так прост, и было бы неправильно его рассматривать, опираясь только на физико-химические свойства двух сред, упуская из виду некоторые особенности эвакуации желудочного содержимого. Этот вопрос очень внимательно был рассмотрен некоторыми исследователями, так как в медицине всегда достаточно остро стоит вопрос, как избежать инактивации отдельных медицинских препаратов и снизить время их контакта с кислым содержимым желудка. Этот вопрос по отношению к щелочной воде в данном обзоре будет рассмотрен впервые.

Для понимания степени и времени контакта щелочной воды с кислотностью желудка необходимо рассмотреть особенности эвакуации жидкости и пищи из желудка. Методы изучения особенности эвакуации содержимого желудка включают методы взятия проб желудочно-кишечного тракта [15–18], сцинтиграфию [19, 20], фармакокинетический анализ маркерных веществ [21] и магнитно-резонансную томографию (МРТ) [22, 23].

Впервые механизм намного более быстрой эвакуации воды по сравнению с пищей был описан и изучен в 1908 г. Г. В. Вальдейером, который описал анатомическую структуру складок слизистой на малой кривизне желудка (рис.), выступающей в качестве пути для быстрой эвакуации жидкости [24], назвав ее «Magenstrasse» — желудочной дорожкой. Кстати, именно этот известнейший гистолог и анатом ввел термины «нейрон» и «хромосома».

Впоследствии феномен Вальдейера был неоднократно описан другими авторами [25, 26] и в 70-х годах прошлого столетия был окончательно подтвержден [27, 28]. В 2007 и 2015 гг. феномен быстрой эвакуации воды (в течение 10 мин) из желудка был подтвержден с помощью математических моделей [29, 30].

В 2017 г. группа немецких ученых опубликовала работу, где с помощью МРТ изучался механизм эвакуации воды, выпитой как натощак, так и после приема пищи, причем в данной работе исследовались различные виды пищи (твердость, калорийность, жирность) [31]. Несмотря на высокую вариабельность времени эвакуации воды у испытуемых, подтверждено, что большая часть воды не смешивается с химусом и эвакуируется значительно быстрее пищи. Более всего задерживает эвакуацию гомогенная нежирная пища, с которой происходит смешивание жидкости в желудке.

На скорость эвакуации воды влияет также ее температура — прохладные напитки (5–20 °C) проходят из желудка в двенадцатиперстную кишку быстрее, чем теплые (25–40 °C) [32, 33]. Следует отметить, что все исследования проводились на объемах 250–350 мл, то есть эвакуаторная функция желудка при употреблении больших объемов пищи не изучалась, вода также выпивалась в количестве 250 мл.

Несмотря на то, что вопрос особенностей эвакуации воды из желудка был достаточно хорошо изучен и подтвержден, он известен только определенному кругу исследователей и широко не обсуждается в кругах практических врачей. Хотя именно этот феномен помог бы понять механизм всасывания и расщепления некоторых лекарств и жидкостей, долгое соприкосновение которых с кислой средой желудка было бы нежелательно.

Ознакомление с феноменом Вальдейера дает понимание того, что значительная часть щелочной воды в желудке после ее употребления будет эвакуироваться в двенадцатиперстную кишку достаточно быстро по складкам малой кривизны и не будет соприкасаться с кислой средой желудочного сока, сосредоточенного в антральном отделе. Особенно быстро этот процесс происходит при пустом желудке. Другими словами, кислотность желудочного сока не влияет на сохранение щелочности жидкости. В качестве рекомендаций для максимального сохранения щелочной среды самым оптимальным будет режим, когда щелочная вода будет выпита натощак или между приемами пищи.

Воздействие на организм человека щелочной воды, полученной электролизом, изучалось отдельными авторами как в моделях на животных, так и у людей. Общеоздоровительный эффект от постоянного употребления такой воды рассматривался, в частности, с точки зрения воздействия на окислительные процессы, вызывающие обширное повреждение биологических макромолекул и ведущие к различным заболеваниям, старению и мутациям. В частности, были рассмотрены механизмы защиты от окисления и повреждения РНК, ДНК и белков как in vitro [34–37], так и in vivo у лабораторных крыс [38]. Предполагалось, что щелочная вода является идеальным поглотителем активного кислорода, являющегося одним из мощных повреждающих факторов в живых системах. Результаты исследований подтвердили данный тезис. Все эти исследования установили, что щелочная вода имела тенденцию подавлять одноцепочечный разрыв ДНК, РНК и защищать белок от воздействия окислительного стресса. Доказано также, что щелочная вода повышает активность ключевого детоксифицирующего фермента в организме, супероксиддисмутазы, который является основной защитой от повреждения свободными радикалами [34, 35].

Вода с щелочным диапазоном (pH 8,5–9,5) хорошо продемонстрировала свое антиоксидантное действие у пациентов, находящихся на диализе. K. C. Huang и соавт. изучили активные формы кислорода в плазме этих пациентов и обнаружили, что такая вода снижает уровень пероксида, повышенный гемодиализом, и минимизирует маркеры воспаления (С-реактивный белок и интерлейкин-6) после 1 месяца употребления. Эти данные показывают, что сердечно-сосудистые осложнения (инсульт и сердечный приступ) у пациентов, находящихся на гемодиализе, могут быть предотвращены или отсрочены с помощью такого безобидного питья [39]. Причем по активности и результатам анализов употребление щелочной воды у этой группы пациентов сравнимо с действием инъекционного витамина С, но, в отличие от последнего, без риска образования оксалатов [40]. В этой же статье отмечено, что шестимесячный прием щелочной воды увеличил гематокрит и уменьшил количество цитокинов, обеспечивающих мобилизацию воспалительного ответа.

Известно, что именно свободнорадикальное окисление приводит к развитию многих возрастных болезней, поэтому антиоксиданты могут быть полезными для смягчения разрушительного действия старения и, возможно, для его замедления. G. Fernandes из Университета Техаса сообщил, что различные виды лабораторных мышей, получавших щелочную воду с рождения, живут на 20–50% дольше контрольной группы, употреблявшей водопроводную воду. Он также обнаружил снижение уровня пероксида в сыворотке опытных мышей по сравнению с контрольными [41]. Исследование, проведенное на нематодах, у которых в качестве водной среды использовалась щелочная вода, показало, что она значительно продлила продолжительность жизни червей, что было интерпретировано как проявление поглощающего действия активных форм кислорода [42].

Оздоровительный эффект при приеме щелочной воды зарегистрирован и описан у людей в исследовании Н. В. Воробьевой (МГУ им. М. В. Ломоносова) при изучении микрофлоры кишечника. Отмечалась стимуляция роста нормальной анаэробной флоры. Положительное воздействие трактовалось автором как улучшение среды обитания и благоприятного микроэкологического фона для роста аутомикро­флоры [43].

Исследование, проведенное в Китае в 2001 г. с людьми, продемонстрировало, что прием щелочной воды на протяжении от 3 до 6 месяцев снижал вплоть до нормальных значений гиперлипидемию, уровень глюкозы крови при сахарном диабете 2 типа легкой степени и регулировал уровень артериального давления [44]. Аналогичные результаты с регуляцией сахара крови были получены и в других исследованиях. Другое исследование 2006 г., проведенное на лабораторных крысах с экспериментальным диабетом, подтвердило данные результаты [45]. Через 12 недель употребления щелочной воды снижались уровни холестерина, триглицеридов и сахара в крови.

Поскольку сахарный диабет 2 типа является достаточно актуальной проблемой в современном обществе, ему уделяется много внимания различными исследователеми. Интересные результаты были получены на людях, больных диабетом 2 типа, которые были разбиты на группы и получали воду с различным pH (7,0; 8,0; 9,5 и 11,5) в течение 14 дней. Было обнаружено, что сахароснижающее свойство проявляет вода с pH 9,5 и 11,5, тогда как более низкие значения не оказывают статистически достоверного влияния на глюкозу в крови [46]. Авторы также отмечают, что наряду с сахароснижающим эффектом щелочная вода проявляет выраженное антиоксидантное действие, которое необходимо больным сахарным диабетом, а также выраженный детоксикационный эффект, проявляющийся в учащенном мочеиспускании. Корейское исследование, проведенное на мышах с диабетом, подтвердило, что питье щелочной воды значительно снижало концентрацию глюкозы в крови и улучшало толерантность к глюкозе [47]. Однако не было выявлено воздействия на уровень инсулина. Еще два исследования подтвердили не только способствование снижению глюкозы в крови и нормализации толерантности к глюкозе, но и лучшее сохранение β-клеток поджелудочной железы, активно разрушающихся при прогрессировании данного заболевания [48, 49].

Исследования, посвященные действию щелочной воды на организм, были также проведены среди спортсменов и среди людей, получавших интенсивные физические нагрузки. Предполагается, что интенсивные физические нагрузки провоцируют окислительный стресс в организме [50]. Дегидратация после тренировок также провоцирует повышение уровня малонового альдегида, являющегося одним из маркеров окислительного стресса [51]. К окислению весьма чувствительны эритроциты. Насыщенный железом гемоглобин разлагается, выделяя супероксид [49, 52]. Когда активные формы кислорода инициируют перекисное окисление липидных мембран, белки клеточных мембран часто становятся сшитыми, а эритроциты становятся более жесткими с меньшей подвижностью [53]. Эти механизмы изменяют свойства эритроцитов, в том числе снижают текучесть крови и повышают агрегацию ее клеток, что приводит к увеличению вязкости крови и нарушению кровотока [54]. Аналогичные изменения под действием окислителей происходят и с тромбоцитами [55]. Агрегацию тромбоцитов усиливает и финибриноген, испытывающий действие окислительного стресса [56]. Поэтому одним из показателей выраженного окислительного стресса у спортсменов можно рассматривать повышение вязкости крови, которую усугубляет дегидратация после интенсивных тренировок.

Быстрое восстановление после интенсивных физических нагрузок является актуальной проблемой в спортивной медицине. J. Weidman и соавт. провели двойное слепое рандомизированное исследование для сравнения эффективности регидратации после тренировок с применением стандартной питьевой и щелочной воды (pH 9,5), полученной электролизом, в котором изучали показатели вязкости крови [57]. В этом исследовании была обнаружена значительная разница в вязкости цельной крови при оценке употребления воды с высоким pH по сравнению со стандартной очищенной водой во время фазы восстановления (120 мин) после интенсивной дегидратации, вызванной физической нагрузкой. Авторы объясняют полученные результаты нейтрализацией окислительных процессов, выявленных после интенсивных физических нагрузок в организме спортсменов. Исследование, проведенное с тремя видами воды: минеральной (pH 6,1), щелочной с низким содержанием минералов (pH 8) и обычной питьевой водой, также выявило лучшую регидратацию после высокоинтенсивных интервальных тренировок с улучшением утилизации лактата при употреблении после нагрузок щелочной воды с низким содержанием минералов [58].

В другом исследовании D. P. Heil продемонстрировал более быструю и лучшую регидратацию с бутылочной щелочной водой (pH 10), чем со стандартной питьевой водой у десяти велосипедистов мужского пола. Маркерами регидратации были удельный вес мочи, диурез, концентрация сывороточного белка и восстановление водного баланса [59]. Бикарбонатная бутылочная щелочная вода с микроэлементами (pH 9,1) показала также лучшие восстановительные свойства по сравнению с питьевой водой и у спортсменов боевых искусств после ограничения воды для быстрой потери веса перед соревнованиями [60]. Перечисленные исследования демонстрируют, что лучшие восстановительные свойства показывает вода со щелочным pH по сравнению с нейтральной питьевой водой, независимо от того, получена она электролизом или это бутылочный вариант.

Выводы

Таким образом, вода с pH 9–10 может рассматриваться как дополнительный фактор оздоровления. Растущий объем научных исследований не выявил негативных отрицательных воздействий на организм. Из рассмотренных публикаций очевидно, что употребление щелочной воды может быть дополнительной антиоксидантной поддержкой, благоприятно сказывается на состоянии здоровья при диабете и гиперлипидемии и может улучшать реологию крови в случае, когда она нарушена из-за интенсивных физических нагрузок. Применение щелочной воды в спорте для более активного восстановления после тренировок может дать дополнительный безопасный инструмент сохранения здоровья спортсменов.

Литературные данные, приведенные в обзоре, также могут помочь выработать рекомендации по приему щелочной воды для максимального сохранения ее полезных свойств. Особенности эвакуаторной функции желудка при употреблении пищи объемом до 250 мл позволяют большей ее части не смешиваться с его содержимым. Однако это касается не всего объема выпитой воды. Часть ее все-таки смешивается, особенно если пища является гомогенной и полужидкой. Наиболее полно сохранение свойств с наибольшей вероятностью произойдет при употреблении щелочной воды натощак или между приемами пищи. Следует также принимать во внимание, что исследования касались объема жидкости до 250 мл. Каким образом эвакуируются из желудка большие объемы воды, на сегодняшний день остается не изученным.

В заключение следует отметить, что сохраняется высокая актуальность исследований воздействия щелочной воды на здоровье, поскольку есть перспективы дополнительного безопасного алиментарного фактора питания, благотворно влияющего на организм и доступного для широких кругов населения.

Литература

Е. А. Хохлова, доктор медицинских наук

ООО «Медицинский центр «Август», Чебоксары

Питьевая щелочная вода – насколько благотворно ее влияние на организм? Обзор литературы/ Е. А. Хохлова
Для цитирования: Лечащий врач № 6/2019; Номера страниц в выпуске: 44-49
Теги: физические нагрузки, кислотно-щелочной баланс, диабет

Источник