Применение натрий-бикарбонатного буфера для лечения острого метаболического ацидоза: что известно на данный момент, а что покрыто тайной
Метаболический ацидоз — состояние, часто наблюдающееся у пациентов в критическом состоянии и являющееся совокупностью патофизиологических процессов. Для лечения широко используется внутривенное введение гидрокарбоната натрия, однако его эффективность и безопасность остаются дискуссионными [1].
Физиологический механизм
При метаболическом ацидозе, например, лактат-ацидозе (рис. 1А), непосредственным защитным механизмом является буферизация системы. Это сопровождается компенсаторными реакциями дыхательной системы и почек [2]. Увеличение альвеолярной вентиляции снижает парциальное давление углекислого газа в артериальной крови (PaCO2), в то время как почки усиливают непосредственно выведение кислоты, главным образом за счет усиления метаболизма глутамина, аммониогенеза и выведения хлорид-анионов [3, 4]. С физико-химической точки зрения это приводит к увеличению разницы сильных ионов в плазме (от англ. SID — strong ion difference) и к эффекту ощелачивания, в основном за счет снижения [концентрации] сильных анионов, при сохранении концентрации натрия в плазме и осмоляльности (рис. 1B). В бикарбонат-центрированной модели аналогичный физиологический механизм проявляется в виде увеличения концентрации бикарбоната в плазме при стабильном или даже сниженном PaCO2, что приводит к увеличению соотношения HCO3−/PaCO2 и, как следствие, повышению pH [5].
Когда компенсация недостаточна или необходима быстрая коррекция кислотно-основного состояния, в клинической практике часто назначают внутривенное введение гидрокарбоната натрия [1]. Несмотря на широкое применение, бикарбонатная терапия остается спорным методом лечения. В данной работе рассматриваются механизмы действия бикарбоната, актуальные клинические данные, а также потенциальные польза и опасности для пациентов, находящихся в критическом состоянии.
Механизмы терапевтического действия гидрокарбоната натрия
При внутривенном введении гидрокарбонат натрия диссоциирует на Na⁺ и HCO₃⁻, увеличивая концентрацию бикарбоната в плазме за счет добавления сильного катиона (Na⁺) без соответствующего сильного аниона. Параллельно с этим повышение концентрации HCO₃⁻ обусловливает ощелачивание при традиционном подходе, основанном на применении гидрокарбоната.
Действие гидрокарбоната натрия зависит от формы его выпуска, а таковых доступны две: гипертонический и изотонический растворы.
С одной стороны, в гипертонических растворах (4,2 %, 7,5 %, 8,4 %) содержатся очень высокие концентрации натрия (до ~ 1000 мэкв/л), и они оказывают сильное ощелачивающее действие, повышая концентрацию натрия в плазме и, следовательно, SID плазмы (рис. 1С). Это результат значительной нагрузки натрием и повышения осмоляльности плазмы [6]. Поскольку NaHCO₃ распадается на Na⁺ и HCO₃⁻ в эквимолярных количествах, концентрация бикарбоната в плазме повышается параллельно, сохраняя электронейтральность.
А — Лактат-ацидоз. Накопление Lac⁻ снижает SID, что приводит к снижению pH и развитию метаболического ацидоза.
В — Почечная компенсация. В качестве физиологической реакции почки выводят кислоту, в основном в виде хлорида аммония. Селективное выведение сильных анионов (например, Cl⁻) без потери Na⁺ увеличивает SID, оказывая ощелачивающее действие без влияния на осмоляльность.
C — Гипертоническая терапия бикарбонатом. Введение гипертонического раствора бикарбоната натрия увеличивает концентрацию Na⁺ в плазме и SID (за счет увеличения Na⁺ без соответствующего увеличения Cl⁻), что приводит к ощелачиванию, а также повышает осмоляльность и концентрацию Na⁺.
С другой стороны, изотонический бикарбонат натрия (обычно 1,3 %, ~ 154 мэкв/л Na⁺) также повышает pH за счет увеличения SID [7]. Однако в этом случае основным фактором является разбавление хлорид-анионами, в то время как концентрация натрия в плазме остается относительно стабильной. При этом может наблюдаться сопутствующее увеличение концентрации бикарбоната. Однако, поскольку изотонические препараты содержат более низкие концентрации Na⁺ и HCO₃⁻, для достижения значимого ощелачивающего эффекта требуются бОльшие объемы жидкости, что увеличивает риск повышения объема циркулирующей крови.
Еще одним важным и часто недооцениваемым следствием введения бикарбоната натрия является образование углекислого газа (CO2). Бикарбонат натрия буферизует ионы водорода, что приводит к образованию угольной кислоты и смещению равновесия в сторону образования CO2 [8].
NaHCO3 + H+ → Na+ + H2CO3 → Na+ + H2O + CO2
Эффективное удаление этого дополнительного CO₂ возможно лишь в случае кратковременного усиления альвеолярной вентиляции во избежание гиперкапнии.
Клинические данные
Лечение метаболического ацидоза должно в первую очередь быть направлено на устранение основной причины. Хотя тяжелый ацидоз может ухудшить сократительную способность миокарда и снизить чувствительность к катехоламинам, согласно актуальным данным исследований улучшение гемодинамики после введения бикарбоната натрия наблюдается не всегда [9]. Соответственно, повышение pH артериальной крови путем введения бикарбоната натрия не обязательно приводит к улучшению перфузии или клеточной функции.
В отдельных случаях метаболического ацидоза, таких как лактат-ацидоз или диабетический кетоацидоз, фармакологические буферы не способны заменить преимущества этиотропной терапии [10]. Согласно современным рекомендациям, также не рекомендуется использовать бикарбонат натрия при остановке сердца, когда крайне низкий сердечный выброс и недостаточная вентиляция затрудняют эффективное выведение CO₂ [11].
Роль бикарбоната натрия остается спорной при метаболическом ацидозе, связанном с острым повреждением почек (ОПП), и при полифакторном метаболическом ацидозе (например, при септическом шоке). Соответственно, этот вопрос изучался в нескольких клинических исследованиях: в ходе исследования BICAR-ICU не было продемонстрировано общего снижения смертности при применении бикарбоната натрия при всех причинах метаболического ацидоза. Однако у заранее определенной когорты пациентов с ОПП наблюдалось положительное влияние такой терапии: у них снизилась потребность в заместительной почечной терапии (ЗПТ) [12]. Эти результаты впоследствии были подтверждены в ходе анализа наблюдательных данных, имитирующем гипотетическое РКИ: у пациентов с ОПП результаты улучшились [13]. Исследование BICARICU-2, сосредоточенное исключительно на пациентах с ОПП, подтвердило снижение использования ЗПТ, хотя и не показало повышения выживаемости [14]. В целом, наиболее последовательным сигналом является снижение использования ЗПТ, в то время как положительное влияние на смертность остается недоказанным. У пациентов с острым повреждением почек, которые особенно подвержены тяжелому метаболическому ацидозу из-за нарушения компенсаторной функции почек, гидрокарбонат натрия может использоваться в качестве промежуточного средства для стабилизации состояния до восстановления функции почек или начала заместительной почечной терапии, конечно же, с учетом баланса между потенциальной пользой и предсказуемыми рисками.
Практические соображения
Перед назначением бикарбоната натрия крайне важно оценить компенсаторные возможности пациента. В это понятие входят:
— способность усиления альвеолярной вентиляции с целью устранения избытка CO₂, образующегося в результате буферизации;
— функция почек, которая влияет как на тяжесть, так и на длительность метаболического ацидоза, а также на временность применения бикарбоната.
Клинические решения должны приниматься индивидуально, исходя из тяжести ацидоза, сопутствующих заболеваний и риска осложнений. У пациентов с очень тяжелым ацидозом (например, pH ≤ 7,1) и гемодинамической нестабильностью или шоком осторожное назначение бикарбоната натрия может рассматриваться как прагматичная, временная мера для смягчения пагубных последствий выраженного ацидоза, пока проводится этиотропное лечение.
Дозирование на практике значительно различается: согласно данным обсервационных исследований, медианной дозой является 110 мэкв, вводимая в течение 24 часов [1], тогда как в рандомизированных исследованиях использовались значительно более высокие средние суточные дозы (≈ 250–375 мэкв/день) [12, 14]. В идеале любое решение о лечении должно основываться на заранее определенной клинической цели и сопровождаться тщательным мониторингом предсказуемых побочных эффектов, включая натриевую/объемную нагрузку и гиперосмолярность, а также гиперкапнию при ограниченной вентиляционной функции легких.
Альтернативные буферы (например, трометамин) и экстракорпоральные подходы, такие как селективное удаление хлорида с помощью электродиализа, все еще изучаются, а их практическое применение невозможно без новых данных [15].
При лечении метаболического ацидоза приоритет следует отдавать устранению основной причины, а не симптоматической ощелачивающей терапии. Имеющиеся данные свидетельствуют о снижении потребности в заместительной почечной терапии при применении бикарбоната натрия у отдельных пациентов с острым повреждением почек, в то время как польза для выживаемости остается недоказанной. При применении следует ожидать и тщательно контролировать предсказуемые побочные эффекты, такие как натриевая нагрузка и увеличение ОЦК, гиперосмолярность и образование CO2, особенно у пациентов с ограниченной вентиляционной функцией легких, гиперкапнией или остановкой сердца.
