Jonizuotas kalcis. Jonizuotas kalcis

JONIZUOTAS KALCIS, ŠIRDIES IR HEMODINAMINĖS FUNKCIJOS

Kalcio jonai yra būtini normaliam miokardo susitraukimo procesui. Tai prieš daugiau nei 100 metų nustatė Ringeris, o McLeanas ir Hastingsas kruopščiai ištyrė 1934 m., kai jie parodė, kad kalcis padidino izoliuotos varliagyvių širdies susitraukimą. Klinikoje kalcio papildų vartojimas yra plačiai paplitęs: Masačusetso bendrojoje ligoninėje kasmet sunaudojama daugiau nei 30 000 kalcio dozių, atitinkančių vieną ampulę. Kalcio druskos turi teigiamą inotropinį poveikį, taip pat veikia kraujagyslių lygiųjų raumenų tonusą. Dėl to, kad kalcio jonas yra būtinas kraujagyslių lygiųjų raumenų susitraukimui, jis dalyvauja reguliuojant kraujospūdį, veikdamas periferines kraujagysles, o tai lemia tiek naudingus, tiek žalingus kalcio vartojimo aspektus. Tai gali būti labai svarbu, jei pacientas serga hiperkalemija ir hiperkalcemija.
Šio leidinio tikslas – apžvelgti dabartinį požiūrį į jonizuoto kraujo kalcio kiekį, jo matavimus ir jų interpretaciją, kalcio poveikį širdžiai ir periferinėms kraujagyslėms, taip pat kalcio apribojimus ir pritaikymą terapijoje. Nors šiuo metu kalcio kanalų blokatoriai yra nuodugniai tiriami dėl svarbaus farmakodinaminio poveikio gydant daugelį širdies ir kraujagyslių ligų, ši problema nėra šios apžvalgos objektas.

Bendra kalcio koncentracija ir jonizuoto kalcio koncentracija.

Kalcis kraujyje yra ekstraląstelinio kalcio šaltinis, galintis sąveikauti su ląstelėmis. Kalcis kraujyje yra kelių formų: surištas (arba kompleksinis) ir laisvas (arba jonizuotas). Šis skirstymas yra ypač svarbus fiziologiškai, nes tik jonizuota forma yra fiziologiškai aktyvi, kaip pirmą kartą parodė McLeanas ir Hustingsas 1934 m. Šie autoriai padarė išvadą, kad izoliuotos, perfuzuotos varlės širdies ritminiam mechaniniam aktyvumui reikalingas jonizuotas kalcis. Po keturių dešimtmečių tai buvo patvirtinta izoliuotoje šuns širdyje, kai buvo įrodyta, kad nors vienu metu infuzuojant kalcio gliukonatą ir natrio citratą padidėjo bendra kalcio koncentracija serume, lygiagrečiai mažėjo jonizuoto kalcio ir miokardo susitraukimo lygis.
Dėl šio darbo taip pat buvo sukurta nomograma, kuri tapo kertiniu akmeniu vertinant jonizuoto kalcio koncentraciją serume. Šioje nomogramoje pateikiamos jonizuoto kalcio koncentracijos esant žinomoms bendrojo kalcio ir bendrųjų baltymų koncentracijoms, darant prielaidą, kad pH yra 7,35, o albumino ir globulino santykis yra 1,8. Šiuo metu dėl to, kad tiesioginis kalcio jonų koncentracijos matavimas yra ne visur, tokios ar panašios nomogramos gali padėti įvertinti jonizuoto kalcio koncentraciją tiek gydomiems, tiek chirurginiams pacientams. Šis metodas vis dar naudojamas kalcio homeostazei įvertinti. Tačiau dėl galimų kalcio balanso nukrypimų galimi netikslumai. Norint suprasti hiper- arba hipokalcemijos hemodinaminį poveikį, būtina išmatuoti jonizuoto kalcio koncentraciją.

Klinikinis jonizuoto kalcio nustatymas kraujyje

Jonizuotą plazmos kalcį galima nustatyti dviem būdais: netiesiogiai, kaip koreliaciją arba su bendra kalcio koncentracija naudojant nomogramą, arba su EKG P-Q intervalo trukme, arba tiesiogiai, naudojant selektyvų elektrodų sistemą.
Netiesioginiai metodai duoda labai apytikslius rezultatus, kurie gali arba negali teisingai atspindėti kalcio jonų kiekį šiame konkrečiame paciente. Naudojant nomogramas, atsižvelgiama į ryšį tarp jonizuotų ir nejonizuotų kalcio formų organizme. Tačiau keliose pacientų grupėse buvo įrodyta, kad šie rodikliai gali kisti nepriklausomai vienas nuo kito, o tai lemia skirtumą tarp kalcio apskaičiavimo iš nomogramų ir tiesioginio jo matavimo rezultato. Nors jau dešimtmečius EKG ST segmento trukmės ir kalcio koncentracijos paciento kraujyje koreliacija buvo patvirtinta tiriant pacientus, kuriems yra lėtinių kalcio apykaitos sutrikimų, ūmūs kalcio koncentracijos pokyčiai pacientų kraujyje negali būti nustatyti. tiksliai nustatomas pagal Q-T intervalo pokyčius, kaip buvo įrodyta klinikoje ir eksperimentu. Tik tiesioginis kalcio jonų koncentracijos matavimas gali susidaryti vaizdą apie paciento joninę būklę, o tai labai dažnai būtina gydant pacientą.

Kalcio elektrodų sistema

Kaip ir kitų dažnai tikrinamų elektrolitų (natrio, kalio ir vandenilio jonų), kalcio jonų aktyvumas visame kraujyje, plazmoje, serume ir vandeniniuose tirpaluose gali būti matuojamas naudojant elektrodų sistemą, kuri yra labai specifinė ir jautri tam jonui. Išsamus jonams selektyvių elektrodų aprašymas nepatenka į šios apžvalgos sritį, tačiau čia bus aptariami bendrieji elektrodų projektavimo ir jų funkcijos klausimai.
Selektyvių kalcio jonų elektrodų sistemą sudaro jonams selektyvi membrana ir išorinis standartinis elektrodas, abu prijungti prie didelės varžos voltmetro. Kadangi abu elektrodai taip pat liečiasi su tirpalu, kuriame yra elektrolitų, sistema yra elektros grandinė.
Bet kuri jonams selektyvi membrana sukuria membranos potencialą. Difuzinis potencialas, susidarantis dėl nevienodo įkrautų elektrolitų dalelių difuzijos greičio, buvo aprašytas daugiau nei prieš šimtą metų. Membranų elektrocheminės savybės buvo atrastos 1890 m., naudojant pusiau pralaidžios membranos, tai yra membranos, pralaidžios tam tikro tipo jonams, sąvoką, o ne jokiems kitiems. Ląstelių ir audinių elektrochemijos membranų teorija buvo sukurta šimtmečio pradžioje ir iki šiol išlieka bioelektrinių potencialų sampratos pagrindu. Kompaktiškų kietų membranų tyrinėjimai 1920-aisiais paskatino vandenilio jonų selektyvaus stiklo išradimą ir vandenilio elektrodo išradimą. Šiuo metu šio elektrodo taikymo ir praktinio panaudojimo teoriniai aspektai yra gerai išnagrinėti ir išplėtoti. Kalcio elektrodas buvo išrastas 1898 m., o per pastaruosius penkiasdešimt metų buvo sukurti keli kiti elektrodų tipai. Šie elektrodai praktiškai nenaudojami dėl mažo selektyvumo ir mažo stabilumo baltymų turinčiuose tirpaluose. Biomedicininiams tyrimams tinkamas kalcio elektrodas buvo išrastas 1967 m.
Kalcio elektrodo veikimo mechanizmas yra toks pat kaip ir pH matavimo elektrodo – tai jonų mainų mechanizmas, apimantis laisvos jonų frakcijos patekimą per membraną į plovimo tirpalą.
Kalcio selektyvinė membrana atskiria du neorganinius tirpalus, kuriuose yra kalcio: vienas iš jų, žinomos ir pastovios sudėties kalcio chlorido tirpalas, vadinamas vidiniu užpildymo tirpalu, į kurį panardinamas sidabruotas sidabro chlorido elektrodas (vidinis kalibravimo elementas) ir kitas tirpalas – mėginys, kuriame būtina išmatuoti kalcio jono aktyvumą esant kitiems jonams. Kalcio elektrodas buvo išrastas 1967 metais ir puikiai tinka įvairių skysčių klinikiniam tyrimui, tai yra selektyvus kalcis yra tinkamas tiriant klampius organinius skysčius. Organiniai skysčiai, turintys kalcio, ištirpinami specialiame organiniame tirpiklyje. Kiti didelės molekulinės masės organiniai kalcio dariniai ištirpsta polivinilo matricoje, o tai žymiai padidina elektrodų jautrumą. Taip pat patobulinta elektrodų konstrukcija.
Kiekvienoje fazėje, vandeniniame tirpale ir membranoje, yra elektrinis neutralumas, tai yra tiek pat teigiamai ir neigiamai įkrautų dalelių. Priešingai, esant organinei membranai ir neorganiniam elektrolito tirpalui, krūvio lygtis pasislenka, nes kalcio jonai ant membranos ir kalcio jonai vandeninėje terpės fazėje gali laisvai keistis, organofiliniai fosfato jonai turi afinitetą membranai. , nes jie netirpūs ir nejudantys vandenyje. Membranos storis yra ypač svarbus, nes nuo jo priklausys riba tarp dviejų terpių ir kalcio jonų pernešimas iš vandeninės fazės į membraną, kur kalcio jonai praranda savo hidrofilinį apvalkalą ir sudaro kompleksus su organiniai fosfatai. Tačiau bendras pernešamų kalcio jonų kiekis priklauso nuo kiekio net praskiestame tirpale. Kalcio jonai sudaro kompleksą su membranos organiniais fosforo junginiais ir sudaro koncentracijos gradientą tarp išorinių ir vidinių tirpalų, dėl to ant membranos susidaro potencialų skirtumas ir atsiranda elektros srovė. Kalcio jonų kompleksų judėjimas per membraną vyksta tol, kol ant membranos nelieka nė vieno laisvo organinio fosforo junginio kalcio jonams. Dėl šio proceso elektrode atsiranda negrįžtamų pakitimų, todėl jį reikia pakeisti.
Nors potencialų skirtumą lemia kalciui selektyvi membrana elektrode, šio potencialo skirtumo negalima išmatuoti be išorinio kalibravimo elektrodo. Tai gyvsidabrio chloridas, padengtas gyvsidabriu ir dedamas į labai koncentruotą kalcio chlorido tirpalą, po kurio jis pradeda generuoti potencialą. Dėl to atsiranda galimybė registruoti matavimo elektrodo potencialą.

Jonų selektyvumas

Idealiu atveju kalcio elektrodas turėtų reaguoti tik į kalcio jonų aktyvumą mėginyje, tai yra, šis elektrodas turėtų būti specifinis kalciui. Tačiau kitų katijonų buvimas tirpale riboja elektrodo jautrumą kalcio jonams. Ši problema iškyla tiriant kraują, kuris yra mišrus elektrolitų tirpalas, kuriame taip pat yra baltymų ir natrio jonų, kurie yra apie 150 kartų aktyvesni už kalcio jonus. Elektrodo selektyvumą lemia selektyvumo konstanta. Kai elektrodo selektyvumas kitų katijonų atžvilgiu yra didelis, tai elektrodo atsakas į šiuos katijonus yra minimalus. Pagrindinė problema šiuo atveju yra natrio jonų buvimas analizuojamame tirpale.
Vandenilio jonai sukelia problemų tik tuo atveju, jei tiriamo tirpalo pH yra mažesnis nei 5,5 arba mažesnis nei 6,0, tačiau klinikoje atliekant biologinių substratų analizę su šiomis pH vertėmis beveik niekada nesusiduriama. Tačiau net ir esant fiziologinėms pH vertėms, jo pokytis sukelia ir kalcio jonų koncentracijos pokytį, galbūt dėl ​​to, kad pasikeitus pH, pasikeičia kalcio jonų giminingumas baltymų struktūroms. Todėl idealiu atveju kalcio jonų matavimai turėtų būti atliekami taip, kad anglies dioksidas nepatektų iš analizuojamo tirpalo, nes tai gali sukelti antrinius pH pokyčius. Magnio jonų koncentracijos pokyčių įtaka kalcio jonų koncentracijai praktiškai sumažinama iki nulio, kadangi elektrodų specifiškumas šiandien yra gana didelis, o šių jonų koncentracija tirpale maža.

Aktyvumas ir koncentracija

Labai praskiestuose tirpaluose esantys jonai turėtų būti laikomi dujų molekulėmis, tačiau esant didesnėms koncentracijoms ši taisyklė negalioja, nes tarpjoninė elektrostatinė sąveika riboja jų mobilumą. Skysčio garų slėgio, laidumo ir užšalimo temperatūros nustatymas patvirtino mintį, kad tam tikras laisvųjų jonų skaičius (aktyvumas) tirpaluose yra mažesnis nei nustatytas iš teorinių molinės koncentracijos skaičiavimų, jei laikysime, kad druskų disociacija yra baigta. Tikslus neprisijungusių jonų kiekis apibrėžiamas kaip joninis aktyvumas, susietas su koncentracija pagal šią formulę:

kur A yra aktyvumas, y yra aktyvumo koeficientas ir C yra molinė koncentracija.
Jonams selektyvūs elektrodai labiau priklauso nuo jono aktyvumo nei nuo jo koncentracijos. Todėl norint kalibruoti elektrodus, reikia laikytis tam tikrų veiklos standartų. Norint sukurti tokius standartus, reikia žinoti kalcio jonų aktyvumo koeficientą tirpale. Tačiau šioje srityje yra dvi rimtos problemos. Pirma, vieno jono aktyvumas tirpale negali būti nustatytas, jei nėra atitinkamo anijono. Kalcio jonų aktyvumas paprastai apskaičiuojamas analizuojant kalcio chlorido tirpalą. Antra, jonų aktyvumą daugiausia įtakoja tirpalo joninė jėga. Paprastai į kalibravimo tirpalą pridedamas natrio chlorido tirpalas, kad kalibravimo tirpalo joninė jėga būtų sulyginta su kraujo plazmos jonine jėga, tačiau natrio jonų vidinis aktyvumas ir jo įtaka tirpalo joninei sudėčiai. negalima atmesti. Todėl kalibravimo tirpalai ruošiami iš labai išgryninto kristalinio kalcio chlorido distiliuotame vandenyje. Kalcio koncentracija šiuose tirpaluose išreiškiama milimoliais.
Kalcio elektrodų sistemos analitiniame cikle per elektrodą juda etaloninis tirpalas ir analizuojama kraujo plazma, po kurios kalcio jonų koncentracija šiuose tirpaluose išlyginama. Kalibravimo tirpalo jonų stiprumo reguliavimas taip, kad jis atitiktų kraujo plazmos joninę stiprumą naudojant natrio chlorido tirpalą, atsiranda papildomas nežinomos galios potencialas ir iškreipiami tyrimo rezultatai. Šiuo atžvilgiu naudojant šią elektrodų sistemą kalcio negalima nustatyti šlapime.
Tirpalo jonų stiprumo pokyčiai skirtinguose plazmos mėginiuose praktiškai nežymūs, išskyrus gana retą sunkią hipernatremiją ir hiponatremiją.

Kalcio elektrodų naudojimas laboratorijoje.

Klinikinėje laboratorijoje elektrodas kalibruojamas skirtingais tirpalais, kurių kalcio jonų koncentracija skiriasi. Tiriant mėginius, elektrodas sukuria potencialą, kuris vėliau, naudojant kalibravimo kreivę, paverčiamas rezultatu milimoliais. Šis metodas yra gana tikslus ir leidžia nustatyti net minimalias kalcio jonų koncentracijos tirpale vertes.

Gautų rezultatų interpretavimas.

Norint interpretuoti rezultatus, reikia žinoti vidutinius kalcio koncentracijos svyravimus žmonėms. Tačiau ši vertė yra gana kintama (vidutinė vertė, remiantis įvairiais šaltiniais, yra nuo 0,96 iki 1,27 mmol). Toks platus pasiskirstymas gali lemti klaidingą rezultatų interpretavimą.
Naujausi tyrimai rodo, kad daugiau dėmesio reikėtų skirti kalcio matavimo proceso detalėms ir proceso standartizavimui.
Vertinant kalcio koncentraciją pacientų kraujyje, reikia turėti omenyje kai kurias paties matavimo proceso detales, nes jos gali šiek tiek pakeisti analizės rezultatus. Svarbus veiksnys yra pati elektrodų sistema kalcio koncentracijai matuoti. Nors elektrodų gamybos technologija visur yra beveik vienoda, naudojant dviejų skirtingų gamintojų instrumentus, pastebėtas reikšmingas rezultatų skirtumas. Įvairių tyrinėtojų teigimu, tarp skirtingų gamintojų instrumentų dažniausiai būna iki 15% skirtumas.
Kitas veiksnys, lemiantis rezultatą, yra pH. Kadangi pH poslinkiai sukelia baltymų turinčių tirpalų pokyčius, būtina, kad kalcio analizė būtų atliekama anaerobinėmis sąlygomis, kad būtų išvengta anglies dioksido praradimo ir antrinių pH pokyčių. Pokyčius taip pat gali sukelti konkurencija tarp kalcio jonų ir vandenilio jonų dėl prisitvirtinimo prie kraujo plazmos baltymų vietos.
Trečia, labai svarbi plazmos baltymų koncentracija, nes plazmos baltymai yra pagrindinė kalcio jonų fiksavimo vieta. Skirtumas tarp bendros kalcio koncentracijos ir jonizuoto kalcio koncentracijos pirmiausia atsiranda dėl kalcio susiejimo su baltymais. Baltymų afiniteto kraujo plazmai klinikinę reikšmę iliustruoja faktas, kad recipientams, kuriems greitai suleidžiami albumino tirpalai, stebimas laikinas jonizuoto kalcio kiekio sumažėjimas.
Heparino, kuris gali sumažinti kalcio koncentraciją tiek pridedant kalcio jonų į heparino molekulę, tiek skiedžiant mėginį heparino tirpalu, iš esmės galima nepaisyti, jei jo koncentracija yra mažesnė nei 10 vienetų vienam mililitre viso kraujo. Taigi kalcio koncentraciją galima matuoti serume, plazmoje ir visame kraujyje. Kraujo paėmimo vieta (arterija ar vena) iš esmės neturi reikšmės, nes kalcio koncentracijos skirtumas skirtinguose kraujagyslėse praktiškai yra labai nereikšmingas, kad būtų galima į tai atkreipti dėmesį klinikoje.

kalcio ir širdies

Širdies stimuliatoriaus ląstelių veikla

Visos širdies ląstelės turi fosfolipidinę membraną, kuri atskiria citoplazmą nuo tarpląstelinės aplinkos. Pagal šiuolaikines koncepcijas membranoje yra specifinių baltymų kompleksų, kurie veikia kaip jonų selektyvūs kanalai. Kiekvienas kanalas su skirtingu specifiškumu kontroliuoja natrio, kalio ir kalcio jonų praėjimą. Taigi kontroliuojamas jonų pasiskirstymas ląstelės viduje ir išorėje. Dėl to susidaro potencialų skirtumas, kuris matuojamas kaip membranos potencialas tarp citoplazmos ir tarpląstelinio skysčio. Jonų selektyvių kanalų atidarymo ir uždarymo ciklas lemia jonų judėjimą ląstelės membranos atžvilgiu, o tai baigiasi depoliarizacija ir elektriniu aktyvavimu. Jonų judėjimas į ląstelę ir iš jos, įskaitant natrio išsiskyrimą iš ląstelės, grąžina membranos potencialą į pradinį lygį. Transmembraninės jonų srovės charakteristikos yra šios: kryptis (į ląstelę arba iš jos) ir pernešamieji jonai (natrio, kalio, kalcio arba chlorido jonai). Elektra priklausomi transmembraninio transportavimo pokyčiai vyksta membranos depoliarizacijos ir repoliarizacijos metu ir gali būti registruojami kaip širdies veikimo potencialai, kurie skiriasi priklausomai nuo širdies srities, kurioje buvo įrašytas. Todėl skirtingose ​​širdies dalyse skiriasi jų forma, amplitudė ir trukmė. Pavyzdžiui, sinoatrialiniame ir atrioventrikuliniame regionuose veikimo potencialas atrodo kaip plokščia mažos amplitudės kreivė su plokščiakalniu, kuris pirmiausia priklauso nuo kalcio (lėti kalcio kanalai). Taigi, norint palaikyti širdies automatizmą, kalcio jonas yra būtinas. Purkinje skaidulose ir miokardo skaidulose bendrosios veikimo potencialo charakteristikos yra tokios: greita depoliarizacija, kurią lydi ilgas plokščiakalnis. Šis plokščiakalnis yra lėto kalio, kuris lemia depoliarizaciją, rezultatas.
Yra dvi hipotezės, paaiškinančios skirtingą potencialo formą skirtingose ​​širdies dalyse. Pirmoji yra greitos srovės hipotezė, pagal kurią natris greitai pašalinamas iš ląstelės ir dėl to atsiranda pradinis veikimo potencialo šuolis. Antroji – hipotezė apie lėtą jonų srovę į ląstelę, kuriai iš esmės būdinga lėta kalcio srovė į ląstelę veikimo potencialo plokščiakalnio fazės metu. Taigi, kalcio jonai yra būtini širdies raumens sužadinimui ir susitraukimui. Jei tarpląstelinio kalcio lygis nukris iki nulio, lėtos repoliarizacijos fazė bus vykdoma natrio jonų sąskaita. Kalcio išsiskyrimą iš ląstelės lydi du pagrindiniai mechanizmai: kalcio pakeitimas natriu ir kalcio siurblio veikimas. Abu mechanizmai priklauso nuo energijos ir reikalauja ATP, kad kalcio jonai būtų nukreipti prieš 10 000 kartų didesnį transmembraninį gradientą.

Sužadinimo ir susitraukimo konjugacija

Kalcio jonų patekimas plokščiakalnio fazės metu yra fazinis momentas sužadinimo ir susitraukimo procesų konjugacijos procese darbinio miokardo ląstelėse. Taigi, kalcio jonas yra svarbus ryšys tarp įvykių, tokių kaip kas vyksta ląstelės paviršiuje (depoliarizacija) ir to, kas vyksta viduje (susitraukiamojo aparato darbas). Sužadinimo ir susitraukimo konjugacija širdies raumenyje priklauso nuo greitai besikeičiančio tarpląstelinio kalcio telkinio, todėl kardiomiocitų skaidulų susitraukimas visiškai priklauso nuo ekstraląstelinio kalcio. Šį reiškinį pirmasis aprašė Ringeris, kuris nustatė, kad izoliuotos varlės širdies susitraukimai nutrūko praėjus kelioms minutėms nuo jos perfuzijos su tirpalu be kalcio jonų pradžios.
Kalcis yra universalus veiksnys, užtikrinantis sužadinimo konjugacijos ir atsako į jį procesą įvairių tipų ląstelėse. Taigi, kalcis yra pagrindinis veiksnys, siejant, pavyzdžiui, tarp membranos depoliarizacijos ir antrųjų pasiuntinių bei ląstelių hormonų ir fermentų sintezės ir išskyrimo. Taip reguliuojama insulino, aldosterono, vazopresino, prostaglandinų, renino ir neurotransmiterių sekrecija ir išsiskyrimas. Pavyzdžiui, sumažėjus kalcio kiekiui kraujyje, sulėtėja insulino sintezė. Kalcis taip pat aktyvina fermentus kraujo krešėjimo kaskadoje ir atlieka pagrindinį vaidmenį hormonų ir daugelio vaistų veikimo mechanizme.

Tarpląstelinė kalcio ir baltymų sąveika

Yra keturios pagrindinės baltymų grupės, dalyvaujančios raumenų susitraukime: susitraukiantys baltymai aktinas ir miozinas bei reguliuojantys baltymai troponinas ir tropomiozinas. Troponinas susideda iš trijų subvienetų: troponino T, troponino I ir troponino C. Pagal kalcio sąveikos su kontraktiliniu aparatu modelį kalcis prisijungia prie troponino C, kuris yra kalcio receptorių baltymas ant miofibrilių ir miozino prisitvirtinimo taško. į aktiną atsiveria. Naudodamas ATP hidrolizės energiją, aktinas palieka miozino siūlą, o sarkomeras susitraukia arba susitraukia.
Kalcio kiekis citoplazmoje yra pagrindinis veiksnys, lemiantis kalcio jonų tiekimo į susitraukiančius baltymus pakankamumą, šis veiksnys taip pat lemia raumenų skaidulų įtempimo greitį. Šis ryšys taip pat buvo įrodytas širdies miofibrilėms, kuriose sarkolema buvo pašalinta, todėl sarkoplazminis tinklas liko nepažeistas ir buvo veikiamas tiesioginio kalcio jonų, patenkančių iš išorės. Tokiame preparate susitraukimas neįvyko, tai yra, nebuvo ryšio tarp aktino ir miozino, kai kalcio jonų koncentracija yra nuo 10 iki minus septintosios galios, o didžiausias pluošto įtempimas įvyko esant kalcio jonų koncentracijai nuo 10 iki minuso. penktoji galia. Tačiau kalcio koncentracija kraujyje (ir atitinkamai intersticiniame skystyje) yra maždaug nuo 10 iki minus trečiosios galios. Taigi buvo nustatyta, kad kalcio transmembraninis gradientas svyruoja nuo 100 iki 10 000, priklausomai nuo elektrinio aktyvavimo stadijos.
Kalcio koncentraciją citozolyje, reikalingą susitraukimo aparato stimuliavimui ir jos padidėjimui, užtikrina trys pagrindiniai mechanizmai: kalcio jonų įvedimas iš ekstraląstelinių šaltinių veikimo potencialo plato fazės metu, kalcio išsiskyrimas iš intracelulinių kalcio atsargų ir kalcio ir natrio mainai.
Iš visų šių mechanizmų svarbiausias yra kalcio išsiskyrimas iš intraląstelinių atsargų, nes susitraukimo metu transmembraninė srovė yra per maža, kad būtų užtikrintas visiškas susitraukimas. Transmembraninė srovė yra būtina norint nuolat papildyti ląstelių atsargas, kurios daugiausia yra sarkoplazminio tinklo cisternose.

Raumenų atsipalaidavimas.

Kalcio prisirišimas prie troponino C yra grįžtamas, todėl atsipalaiduoja raumenys, kai troponino-C-kalcio kompleksas atsiskiria. Ši disociacija atsiranda, kai kalcio koncentracija ląstelėje sumažėja dėl išorinių nuostolių ir kanalų uždarymo cisternose. Kalcio pašalinimas iš jo prisitvirtinimo taškų yra nuo energijos priklausomas procesas, todėl reikalingas ATP buvimas. Trūkstant ATP, pablogėja raumenų atsipalaidavimo procesas.

Ciklinio adenozino monofosfato vaidmuo sužadinimo ir susitraukimo procesų konjugacijoje.

Be kalcio jonų, sužadinimo ir susitraukimo procesams susieti reikia ciklinio nukleotido adenozino 3-5 monofosfato (cAMP). Tai yra antrinis redukcijos proceso pasiuntinys. Kalcis ir cAMP yra susiję vienas su kitu. Kalcis reguliuoja cAMP sintezės ir skilimo greitį, o cAMP – kalcio jonų patekimą į ląstelę. cAMP taip pat kontroliuoja tarpląstelinius kalcio surišimo ir sukaupto kalcio išsiskyrimo procesus, todėl cAMP yra raumenų susitraukimo ir atsipalaidavimo ciklo reguliatorius.
Dabartiniai tyrimai rodo, kad širdies raumuo susitraukia ir kad šiam susitraukimui reikalingas oksidacinis fosforilinimas, siekiant užtikrinti lėtų kalcio kanalų aktyvavimą ir kalcio tekėjimą. Tada per fosforilinimo procesą, kuriame dalyvauja keletas ląstelių organelių, kalcis užtikrina susitraukimo procesą. Šiuos procesus taip pat reguliuoja tokios medžiagos kaip adenilato ciklazė, cAMP ir proteinkinazės. Lėtųjų kalcio kanalų aktyvumo slopinimas dėl nepakankamo energijos tiekimo gali paaiškinti, kodėl miokardo susitraukiamumas mažėja ne tik dėl išemijos dėl vainikinės arterijos užsikimšimo, bet ir dėl kalcio trūkumo.

Kalcis kaip vaistų ir hormonų veikimo tarpininkas

Labai svarbus kalcio vaidmuo užtikrinant ritmingą širdies raumens ir lygiųjų raumenų susitraukimą išryškėja, kai hipokalcemija sumažina tiek miokardo, tiek periferinių lygiųjų raumenų susitraukiamumą. Priešingai, lėti kalcio kanalų blokatoriai sulėtina kalcio tekėjimą plokščiakalnio fazės metu ir taip sumažina skaidulų įtempimą bei stiprumą, todėl sumažėja miokardo deguonies poreikis. Pavyzdžiui, nifedipinas mažina miokardo ir kraujagyslių lygiųjų raumenų susitraukimą, o miokardo susitraukimo sumažėjimą labai sunku palaikyti vartojant lidoflaziną gydomosiomis dozėmis.
Kiti vaistai, kurių veikimas priklauso nuo kalcio srauto, yra labai įvairūs: tai rusmenės grupės širdies glikozidai, simpatomimetiniai aminai ir anestetikai. Šiuolaikinė rusmenės veikimo mechanizmo koncepcija sieja jos veikimą arba su fermentu, reikalingu natrio siurblio veikimui, arba su kalcio išsiskyrimo iš ląstelės sumažėjimu dėl šio proceso, arba su natrio-kalcio homeostazė ląstelėje. Abu mechanizmai padidina tarpląstelinį kalcio telkinį ir pagerina kalcio sąveiką su susitraukiančiais elementais. Beta agonistai padidina veikiančių kalcio kanalų skaičių. Alfa agonistai (pavyzdžiui, norepinefrinas) sukelia periferinių kraujagyslių susiaurėjimą dėl to, kad į kraujagyslių lygiųjų raumenų ląsteles patenka daugiau kalcio, taip pat padidėja kalcio mobilizacija iš endoplazminio tinklo cisternų. Inhaliaciniai anestetikai slopina miokardą. Pavyzdžiui, halotanas slopina kairiojo skilvelio siurbimo funkciją, todėl širdies indeksas mažėja esant bet kokiam galutiniam diastoliniam slėgiui. Panašus poveikis buvo pastebėtas naudojant enfluraną, metoksifluraną ir azoto oksidą.
Buvo pasiūlytos kelios hipotezės, paaiškinančios, kodėl halotanas slopina miokardą. Pirma, halotanas kliniškai naudojamomis koncentracijomis sumažina kalcio srovę, nes slopina kalcio transportavimą lėtais kalcio kanalais. Antra, halotanas taip pat gali paveikti kalcio išsiskyrimą iš citoplazminio tinklo cisternų, jo perteklius taip pat gali paveikti ATP lygį ląstelės viduje. Abu šie mechanizmai veikia kalcio tiekimą į susitraukiančius elementus. Atsižvelgiant į idėją, kad anestetikai sąveikauja su kalcio patekimu į susitraukiančius baltymus, yra toks pastebėjimas: kalcio boliuso vartojimas, kuris padidina ekstraląstelinio kalcio kiekį, pašalina anestetikų slopinamąjį poveikį susitraukimo aparatui. Tai turi tam tikrą klinikinę reikšmę, nes naudojant galingus inhaliacinius anestetikus, miokardas slopinamas, todėl šį poveikį galima neutralizuoti arba susilpninti skiriant kalcio preparatų.

Kalcio jonai ir širdies veikla.

Kalcio druskų panaudojimas anesteziologijoje gana platus. Pateikiame Masačusetso bendrosios ligoninės statistiką, kurioje per vienerius metus chirurginių operacijų metu buvo sunaudota apie 7500 kalcio (kalcio chlorido ir kalcio gliukonato mišinio) ampulių, iš kurių apie 2500 buvo suleistos pacientams širdies operacijos metu (iš jų apytiksliai kasmet atliekama 1200) ir 5 000 pacientų, kuriems atliekamos kitos operacijos (kasmet atliekama apie 20 000).
Nors reikia atsižvelgti į bendruosius eksperimentinių duomenų ekstrapoliavimo žmonėms apribojimus, kalcio sukelti šunų hemodinamikos ir širdies veiklos pokyčiai gana gerai sutampa su žmonėmis.
Jau seniai žinoma, kad kalcio boliuso vartojimas kartu padidina miokardo susitraukimą. Tačiau klinikinis šios išvados panaudojimas yra ribotas dėl dviejų priežasčių: pirma, žmonėms miokardo susitraukimo negalima tiesiogiai įvertinti tiesioginiu metodu. Priešingai, beveik visų pacientų širdies siurbimo funkciją, ty širdies veiklos aspektą, tiesiogiai susijusį su širdies išstūmimu, taigi ir su gyvybiškai svarbių organų perfuzija, galima įvertinti naudojant specialų balioninį kateterį, įdėtą į plaučius. arterija. Operacinėje ir intensyviosios terapijos skyriuje kairiojo skilvelio siurbimo funkcija vertinama nustatant širdies tūrį, atsižvelgiant į kairiojo skilvelio galutinį diastolinį spaudimą. Antrasis skilvelio sienelės virpesių verčių darinys yra miokardo susitraukimo rodiklis pagal miokardo skaidulų susitraukimo greitį sistolės izovoleminėje fazėje. Šios vertės smailės pokyčiai gali rodyti širdies siurbimo funkcijos pasikeitimą, ypač jei jis vertinamas kartu su išstūmimo frakcija. Pavyzdžiui, naudojant inotropines atramas (t. y. katecholaminus) ir susidarius situacijai, kai vyrauja neigiamas inotropinis poveikis (pavyzdžiui, ištikus miokardo infarktui), atsiranda disproporcija tarp raumenų skaidulų susitraukimo greičio ir jėgos. Tokia disproporcija gali atsirasti ir įvedus kalcio. Tačiau klinikoje toks širdies darbo padidėjimas pacientams, sergantiems koronarine liga, yra kupinas staigaus miokardo deguonies poreikio ir dekompensacijos padidėjimo.
Dabar aišku, kad tiek širdis, tiek periferinių kraujagyslių lygieji raumenys reaguoja su hemodinamikos pokyčiais ir į hiperkalcemiją, ir į hipokalcemiją. Nepažeistoje kraujotakos sistemoje, jei kalcio vartojimas padidina širdies tūrį, kraujagyslių atsakas į kalcio vartojimą gali neišsivystyti. Ir atvirkščiai, jei širdies tūris nekinta, kalcio vartojimas gali padidinti periferinių kraujagyslių pasipriešinimą. Tai būtina žinoti norint suprasti prieštaringą hipokalcemijos ir hiperkalcemijos hemodinaminį poveikį.

Hiperkalcemija

Operacinėje gali pasireikšti ūmi hipokalcemija pacientams, kurių prieskydinių liaukų funkcija yra hiperfunkcija ir greitai į veną suleidžiama kalcio. Būtent ši hiperkalcemijos forma yra tolesnių diskusijų objektas.

Kalcio jonų kinetika skiriant kalcio druskų tirpalus boliusu.

Kliniškai naudojamos ir rekomenduojamos kalcio chlorido dozės boliuso injekcijoms išreiškiamos kalcio druskos, o ne gryno kalcio miligramais ir svyruoja nuo 3 iki 15 mg/kg per minutę, o tai yra gana platus diapazonas. Suaugusiesiems į veną suleidus 5-7 mg/kg kalcio chlorido, jonizuoto kalcio koncentracija kraujyje padidėja 0,1-0,2 mmol maždaug 3-15 minučių, po to sumažėja, bet ne iki pradinio lygio. . Tai, kad kalcio koncentracija kraujyje po intraveninio boliuso vartojimo padidėja tik trumpam, turi didelę klinikinę reikšmę, ypač esant greitam kalcio mainams ant ląstelės susitraukiančių elementų membranos, širdies ir kraujagyslių reakcijų. kraujagyslės šiuo atveju taip pat yra trumpalaikio pobūdžio, kaip parodyta eksperimente ir klinikoje. Vartojant 15 mg/kg kalcio chlorido dozę, didžiausia kalcio koncentracija kraujyje stebima po dviejų minučių, tačiau jo koncentracija tokiu atveju taip pat kris greičiau.
Kalcio jonų koncentracijos plazmoje didėjimo ir mažėjimo greitį įtakoja keli veiksniai. Pirma, kalcio jonų biologinio prieinamumo lygis (taigi ir kalcio druskos jonizacija) preparate, taip pat dozė ir vartojimo laikas yra svarbiausi lemiantys veiksniai. Tiek chloridas, tiek kalcio gliukonatas yra 10% atitinkamų druskų tirpalai, gaminami 10 ml ampulėse. Tačiau nepaisant tos pačios druskos tirpalų koncentracijos ir to paties tūrio, chloride bus daugiau kalcio nei gliukonate, nes elementinio kalcio kiekis chloride yra 27%, o gliukonate - 9%. Be to, kalcio chloridas tirpale yra visiškai jonizuotas. Taigi reakcija į tokio paties kiekio tokių tirpalų įvedimą skirsis dėl nevienodo kalcio kiekio juose. Išskyrus skirtingą kalcio kiekį šiose druskose ir šiek tiek rūgštines kalcio chlorido savybes, vienos druskos pranašumai prieš kitą nebuvo užfiksuoti. Tačiau tiksli lyginamoji informacija apie šias dvi kalcio druskas dar nepaskelbta.
Antrasis kalcio jonų koncentracijos padidėjimą plazmoje lemiantis veiksnys, suleidus kalcio preparatų į veną, yra jo pasiskirstymo, persiskirstymo ir surinkimo iš kraujo greitis. Nors neturime duomenų apie kalcio pasiskirstymą organizme po jo suleidimo į veną, manome, kad klinikinėje praktikoje mažas širdies išstumiamasis tūris (dėl kurio sumažėja pasiskirstymo greitis) turėtų būti vartojamos mažos kalcio papildų dozės. vengti per didelio kalcio koncentracijos padidėjimo, kad nebūtų sutrikęs širdies ritmas ir laidumas, ypač esant gydomosioms rusmenės dozėms.

Veiksmas širdžiai.

Nesant išemijos, kairiojo skilvelio funkcijos kreivės, užfiksuotos esant skirtingam hiperkalcemijos lygiui, praktiškai nesiskiria nuo normalios. Net jei kalcio jonų koncentracija yra 1,7 mmol/l, tai yra viršutinė klinikoje išmatuotos kalcio koncentracijos riba, reikšmingų širdies siurbimo funkcijos pokyčių nebūna. Taigi, vartojant klinikoje įprastai vartojamas kalcio dozes, kairiojo skilvelio siurbimo funkcijos reikšmingų pokyčių nebūna.
Esant miokardo išemijai, kalcio jonų koncentracijos kraujyje padidėjimas iki 1,7 mmol pagerina visos širdies funkciją, o tai rodo 20 % padidėjęs šoko darbas esant tam tikram galutiniam diastoliniam slėgiui. Nors kalcio sukeltas išeminės širdies funkcijos pagerėjimas yra susijęs ne tik su paties kalcio kiekio padidėjimu, bet ir su sąveika tarp skirtingų širdies dalių (t. y. su kairiojo skilvelio geometrijos pokyčiais), regioninės mechaninės funkcijos. pagerėja būtent dėl ​​hiperkalcemijos kaip ir normaliose, ir išeminėse srityse. Kai insulto tūris, širdies susitraukimų dažnis ir vidutinis arterinis slėgis išlieka pastovūs, hiperkalcemija bus derinama su galutinio diastolinio ir galinio sistolinio raumenų skaidulų ilgio sumažėjimu tiek kontrolinėje, tiek išeminėje zonoje bei sistolinė disociacija, kuri apibūdina segmentinė miokardo disfunkcija yra daug mažiau išreikšta esant hiperkalcemijai nei su normokalcemija. Padidėja regioninis sistolinis sutrumpėjimas, todėl padidėja širdies darbas.
Kalcio infuzijos trūkumas yra padidėjęs miokardo deguonies poreikis, nepadidėjus vainikinių arterijų kraujotakai, nepaisant padidėjusio susitraukimo. Nepaisant to, kairiojo skilvelio funkcijos pagerėjimas pradėjus vartoti kalcį leidžia vartoti kalcio preparatus pacientams, sergantiems koronarine širdies liga, nors būtina atsižvelgti į tai, kad neįmanoma tiesiogiai ekstrapoliuoti eksperimentinių duomenų į kliniką, ypač kai kraujotakos sistema yra nepažeista, o kraujospūdžio ir širdies atsakas į intraveninį kalcio preparatų skyrimą yra labai įvairus. Reikia atsiminti, kad kalcio preparatų skyrimas turi savo trūkumų, tačiau iš esmės tos pačios problemos neišvengiamos naudojant kitas inotropines atramas. Sprendžiant, ar naudoti kalcį širdžiai stimuliuoti, ar ne, reikia atsižvelgti į jo poveikio širdžiai raidos greitį ir pobūdį (ypač ryškų, kai pradinis kalcio kiekis yra žemas, kaip aptarta toliau), ekstrakardinį poveikį, ir aukščiau paminėti kalcio vartojimo trūkumai. Taigi būtina įvertinti, kas nusveria: naudą ar žalą, taip pat įvertinti kitų inotropinių atramų panaudojimo perspektyvą. Pavyzdžiui, palyginamieji duomenys (kalcio chloridas ir katecholaminai), gauti atliekant eksperimentą su šunimis kontroliuojamomis hemodinamikos sąlygomis, parodė, kad tokiu pat būdu padidėjus kairiojo skilvelio siurbimo funkcijai, miokardo deguonies poreikio padidėjimas dėl izoproterenolio vartojimo viršija vartojant kalcį maždaug tris kartus.

hipokalcemija

Nors terminas „hipokalcemija“ paprastai apibrėžiamas kaip bendras bendros kalcio koncentracijos kraujyje sumažėjimas, nesant rimtų bendros kalcio koncentracijos pokyčių, gali atsirasti rimtų jonizuoto kalcio homeostazės sutrikimų. Tai įrodo būtinybę tiesiogiai išmatuoti kalcio jonų koncentraciją plazmoje klinikinėje aplinkoje, kai tikimasi hipokalcemija ir pakaitinės terapijos poreikį. Operacinėje hipokalcemija gali atsirasti po šviežiai citrato kraujo perpylimo arba perpylus gamykloje pagamintų albumino tirpalų po širdies ir plaučių šuntavimo. Intensyviosios terapijos skyriuje hipokalcemija gali pasireikšti pacientams, sergantiems pankreatitu, sepsiu, sąlygomis, kurias lydi ilgalaikis mažas širdies tūris, po rentgeno tyrimų, naudojant kontrastines medžiagas į veną, ir tiems pacientams, kuriems reikalinga hemodializė.

Kalcio jonų kinetika citrato infuzijos metu.

Kai pacientui perpilamas natrio citratu stabilizuotas kraujas, kalcio jonų koncentracijos kraujyje ir hemodinamikos pokyčiai yra minimalūs. Tačiau greitas perpylimas 1,5 ml/kg/min greičiu gali sukelti jau užregistruotus, bet laikinus hipokalcemijos ir hemodinamikos sutrikimus.

Veiksmas širdžiai.

Sumažėjus kalcio jonų koncentracijai serume iki 50% pradinės, širdies smūgio darbas smarkiai pablogėja esant bet kokiam galutiniam diastoliniam slėgiui, kai galutinis diastolinis slėgis kairiajame skilvelyje yra 10 mm Hg. Art. šis sumažėjimas yra apie 55%.
Esant regioninei išemijai, hipokalcemijos sukeltas slopinimas atrodo lengviau sukeliamas nei neišeminio miokardo, o esant neišeminiam miokardui, kompensacija palaikoma tol, kol kalcio jonų koncentracija kraujyje nukrenta iki 50 % pradinio lygio, ir esant regioninei išemijai, kompensacija išlieka tik sumažėjus kalcio jonų koncentracijai kraujyje iki 70% pradinės. Kairiojo skilvelio darbo kreivės pasislenka į kairę, kuriai būdingas jo darbo slopinimo lygis. Sergant hipokalcemija, tiek normaliame, tiek išeminiame miokarde, smarkiai slopinamos visos funkcijos: padidėja tiek galutinis sistolinis, tiek ir diastolinis miokardo skaidulų ilgis, kairiajame skilvelyje stebima sistolinė disociacija, mažėja sistolinis sutrumpėjimas, regioninių funkcijų kreivės. maišykite į dešinę ir žemyn. Hipokalcemiją taip pat lydi vainikinių arterijų išsiplėtimas.
Širdies funkcijos pokyčiai, atsiradę dėl sunkios hipokalcemijos (kalcio kiekio sumažėjimas 30-50 % nuo pradinio), kaip parodyta eksperimente, patvirtina būtinybę vartoti kalcio preparatus gydant pacientus, sergančius miokardo išemija ir vidutinio sunkumo ar sunkia hipokalcemija. . Tokia situacija gali atsirasti iškart pasibaigus kardiopulmoniniam šuntavimui, o kalcio vartojimas tokiomis sąlygomis aptariamas toliau, tačiau tokia taktika taikoma ne visose ligoninėse.
Taip pat reikia atsižvelgti į tai, kad pakartotinai vartojant kalcį išsivysto atsparumas, šie stebėjimai pirmą kartą atlikti prieš 50 metų. Tačiau tikrasis šio reiškinio mechanizmas dar nėra išaiškintas.

Prieštaringi širdies reakcijos į hipokalcemiją ir hiperkalcemiją aspektai.

Hiperkalcemija

Buvo keli pranešimai apie kalcio infuzijas kliniškai vartojamomis dozėmis, kuriose buvo aptariamas kalcio papildų vartojimo poreikis, kai negalima išmatuoti širdies tūrio. Pabandysime paaiškinti jų atsiradimo priežastį. Vienas tyrimas nepateikė palyginamos statistikos apie kairiojo skilvelio funkciją esant hipokalcemijai (t. y. prieš kalcio papildymą) ir po kalcio infuzijos. Kito tyrimo metu širdies tūris ir kraujospūdis padidėjo per vieną minutę po kalcio infuzijos, o tai atitinka laikiną kalcio infuzijos boliuso poveikį. Jei kalcio jonų koncentracija prieš kalcio preparato infuziją buvo normali, tai širdies tūrio pokyčiai yra ne tokie ryškūs nei esant iš pradžių mažai kalcio koncentracijai. Daugelis tyrimų neteisingai įvertino kalcio jonų koncentraciją kraujo plazmoje arba neišsamų hemodinaminio profilio įvertinimą. Kalcio poveikis esant galingiems inhaliaciniams anestetikams labai skiriasi nuo rezultatų, gautų gydant pacientus, sergančius neuroleptoanalgezija. Galiausiai, klinikiniai duomenys rodo, kad dėl vainikinių arterijų patologijos prieš tai buvusios širdies depresijos buvimas, vartojant kalcio, padidina širdies tūrį, o pacientams, kuriems nėra širdies patologijų, kalcio infuzija yra susijusi su periferinių sisteminių kraujagyslių pasipriešinimo padidėjimu.

hipokalcemija

Maždaug prieš trisdešimt metų buvo pradėti kurti metodai širdies tūrio matavimui citrato infuzijos metu ir atsirado terminas „citrato intoksikacija“. Buvo atlikta daug eksperimentinių ir klinikinių tyrimų, kurie patvirtino idėją, kad citrato vartojimas sukelia hipokalcemiją ir širdies ir kraujagyslių depresiją. Nors buvo kalbama apie apsinuodijimo citratu intensyvumą, bet apie sunkios, nors ir trumpalaikės hipokalcemijos atsiradimą greitai infuzuojant šviežiai citratinį kraują, niekur nebuvo kalbama.
Kai kurie tyrėjai teigia, kad kraujospūdžio ir širdies funkcijos pokyčiai dėl citrato kraujo infuzijos yra minimalūs ir nėra kliniškai svarbūs. Norint paaiškinti šį požiūrį, lemiamu veiksniu šioje problemoje turėtų būti laikomas ne bendras perpilto kraujo kiekis, o infuzijos greitis. Taip pat hipokalcemija slopina širdies veiklą, o tai įvyksta daug greičiau esant kitiems slopinamiesiems veiksniams, pavyzdžiui, vartojant beta adrenoblokatorius, esant miokardo išemijai, širdies denervacijai ar esant hipovolemijai prieš vartojant citratą. Šiuo atžvilgiu nieko nežinoma apie inhaliacinius anestetikus.
Nors citrato sukeltos hipokalcemijos vienu metu buvo išvengta infuzuojant dekstrozės rūgšties fosfatu stabilizuotą kraują, jo hemodinaminis poveikis buvo neigiamas ir sunkesnis nei natrio citrato stabilizuoto kraujo.

Kalcis ir periferinių kraujagyslių lygieji raumenys.

Nors kalcio vaidmuo reguliuojant periferinių kraujagyslių lygiųjų raumenų funkciją buvo ištirtas prieš dešimtmečius, pranešimuose apie kalcio hemodinaminį poveikį jis nebuvo aptartas. Kalcio jonas yra būtinas periferinių kraujagyslių lygiųjų raumenų sužadinimo ir susitraukimo konjugacijos procesui, todėl periferinės kraujagyslės reaguoja į kalcio jonų koncentracijos pokyčius kraujyje.

Periferinių kraujagyslių atsakas į ūminę hipo- ir hiperkalcemiją.

Kadangi kalcio jonų koncentracijos kraujyje padidėjimas yra susijęs su lygiųjų raumenų susitraukimo padidėjimu, hiperkalcemija padidina periferinių arterijų, inkstų, vainikinių ir smegenų kraujagyslių atsparumą kraujotakai. Mažojo apskritimo induose tokia reakcija nebuvo užfiksuota. Hipokalcemija yra susijusi su periferinių kraujagyslių pasipriešinimo sumažėjimu, kuris yra svarbus patogenetinis veiksnys hipokalcemijos hipotenzijai išsivystyti.
Du pagrindiniai mechanizmai yra susiję su kraujagyslių atsaku į kalcio vartojimą. Pirma: tai tiesioginis kalcio preparatų poveikis kraujagyslių lygiiesiems raumenims ir jų tonusui. Tai patvirtina pastebėjimas, kad vartojant kalcio kanalų blokatorius, sumažėja periferinių kraujagyslių tonusas.
Antra, poveikis atsiranda per simpatinę nervų sistemą, išsiskiriant katecholaminams arba stimuliuojant adrenerginius receptorius. Katecholaminų išsiskyrimas, susijęs su kalcio įvedimu, atsiranda dėl to, kad kalcio jonai yra susiję su sužadinimo ir sekrecijos procesų konjugacija. Hiperkalcemija skatina katecholaminų išsiskyrimą iš antinksčių šerdies ir periferinių autonominių nervų galūnių. Pavyzdžiui, naujausi eksperimentai su šunimis parodė, kad kalcio sukeltas periferinių kraujagyslių pasipriešinimo padidėjimas smarkiai sumažėja po adrenalektomijos. Eksperimentiniai duomenys rodo, kad hiperkalcemija taip pat gali stimuliuoti alfa ir beta adrenoreceptorius. Po beta adrenoblokatorių vartojimo OPSS padidėjimas yra ryškesnis nei įprastomis sąlygomis. Kai alfa ir beta adrenoblokatoriai vartojami vienu metu, periferinių kraujagyslių pasipriešinimo pokyčiai hiperkalcemijos metu skiriasi. Šie radiniai gali paaiškinti skirtingą širdies ir kraujagyslių sistemos atsaką į hiperkalcemiją skirtingomis aplinkybėmis.

Prieštaringi periferinių kraujagyslių lygiųjų raumenų atsako į hiper- ir hipokalcemiją aspektai.

Hiperkalcemija

Kadangi hiperkalcemija gali padidinti širdies ir periferinių kraujagyslių lygiųjų raumenų susitraukimą, kraujospūdžio padidėjimas dažniausiai stebimas po kalcio papildų vartojimo. Tačiau tekste minimas nepublikuotas stebėjimas apie kraujospūdžio sumažėjimą vartojant kalcio papildus. Kai kurie eksperimentiniai ir klinikiniai duomenys parodė, kad TPVR padidėja su kalcio infuzija, kiti parodė, kad jis, priešingai, mažėja. Akivaizdu, kad kalcis gali sukelti pokyčius tiek širdyje, tiek kraujagyslėse. Kas nutinka, kai skiriamas kalcis, priklauso nuo pradinės kalcio jonų koncentracijos kraujyje, miokardo susitraukimo ir pradinės simpatinės nervų sistemos veiklos. Be to, atkreipiant dėmesį į smulkmenas – skirtingų hemodinamikos parametrų registravimą skirtinguose tyrimuose, tampa aišku, kodėl gaunami tokie prieštaringi rezultatai. Galiausiai, kaip aptarta aukščiau, adrenerginės sistemos būklė turi įtakos hemodinaminei reakcijai į kalcį.

hipokalcemija

Buvo pranešta apie kraujospūdžio sumažėjimą hipokalcemijos metu pacientams prieš daugiau nei dvidešimt metų. Tačiau svarbus didžiųjų kraujagyslių vaidmuo hipokalceminės hipotenzijos vystymuisi buvo dokumentuotas, bet nepripažintas. Šie tyrėjai užfiksavo staigų širdies tūrio ir širdies darbo sumažėjimą, taip pat kraujospūdžio sumažėjimą, tačiau jie nenurodė, kad sisteminio arterinio slėgio sumažėjimas gali būti susijęs su didžiųjų kraujagyslių tonuso sumažėjimu. Kadangi kraujospūdis įtrauktas kaip vienas iš kintamųjų į širdies darbo skaičiavimo lygtį, širdies darbas sumažėjo. Taigi, širdies darbo hipotenzijos sąlygomis neįmanoma laikyti tiksliu širdies išstumiamo kiekio rodikliu, be to, neįmanoma išaiškinti širdies funkcijos ir periferinių kraujagyslių funkcijos vaidmens hipokalceminės hipotenzijos metu, jei matuojama kraujo siurbimo funkcija. kairiojo skilvelio ir svarbiausių jį lemiančių veiksnių nėra, arba jei pacientas taip pat serga hipovolemija (pagrindinė kraujo perpylimo indikacija) ir hipokalcemija kartu.

Terapinis kalcio vartojimas.

Operacinėje ir intensyviosios terapijos skyriuje hemodinamikos palaikymas atliekamas katecholaminų ir kalcio druskų pagalba. Simpatomimetiniai aminai, kurių eksploatavimo trukmė labai trumpa, skiriami ilgalaikėmis infuzijomis, tai yra, jų vartojimo greitis gali būti parenkamas kiekvienam pacientui individualiai, kad būtų palaikoma stabili hemodinamika. Priešingai, kalcio druskos dažniausiai naudojamos kaip boliuso injekcijos. Jie neskiriami nuolatinėmis infuzijomis, nes tam reikėtų sistemos, nustatančios kalcio jonų koncentraciją kraujyje prie pat paciento lovos – taip dažnai tai tektų daryti, nes jei kalcio preparato infuzijos greitis yra pastovus. o širdies tūris dėl kažkokių priežasčių nereaguoja į kalcio įvedimą, kraujyje gali susidaryti pavojingai didelė kalcio jonų koncentracija, dėl kurios gali atsirasti rimtų širdies ritmo sutrikimų.

Indikacijos ir dozės

suaugusieji

Kadangi hipokalcemija citrato kraujo infuzijos metu skirtingiems pacientams skiriasi, paprastai būna maža ir greitai išnyksta, taikant įprastą kraujo perpylimą kalcio nereikia skirti. Tačiau, kai perpylimas vyksta greitai ir ilgą laiką (t. y. 1,5 ml/kg/min per 5 minutes ar ilgiau), reikia leisti į veną kalcio. Miokardo susitraukimo slopinimas kartu su hipokalcemija ir beta adrenoblokatoriais yra stipresnis nei esant tik hipokalcemijai, todėl pacientams, vartojantiems beta adrenoblokatorius, kalcio vartojimas yra pagrįstas ir vidutiniu tempu perpilant kraują. Kalcio dozė priklauso nuo hipokalcemijos laipsnio, dažniausiai pradinė dozė yra 5-7 mg/kg kalcio chlorido, kuri prireikus kartojama po kelių minučių, patvirtinama išmatavus kalcio jonų koncentraciją kraujyje.
Jei AIK oksigenatoriui užpildyti naudojamas citratinis kraujas, tuomet į tirpalą galima įpilti kalcio chlorido (maždaug 500 mg/l dozės), siekiant sumažinti hemodinamikos sutrikimus dėl hipokalcemijos kardiopulmoninio šuntavimo pradžioje. Šiuo atveju taip pat reikalingas heparinas.
Kai kuriuose medicinos centruose kalcio chloridas vartojamas pacientams, kuriems atlikta širdies operacija, pasibaigus kardiopulmoniniam šuntavimui. Apytikslė dozė šiuo atveju svyruoja nuo 7 iki 15 mg / kg 30-60 sekundžių, o tada, jei reikia, kartojama. Manome, kad tokiu atveju būtina stebėti kalcio jonų koncentraciją kraujyje, kad būtų galima organizuoti racionalų terapinį kalcio vartojimą. Kalcio chloridas taip pat dažnai vartojamas pacientams, sergantiems asistolija arba širdies sustojimu, skiriant 5–12 mg/kg dozę. Nors lyginamųjų duomenų neturime, kalcio gliukonato dozė turi būti 2,5-3 kartus didesnė už kalcio chlorido dozę, kad kalcio jonų koncentracija kraujyje padidėtų vienodai.

Naujagimiai ir vaikai.

Remiantis tarptautiniu susitarimu, vaikų praktikoje naudojamas tik kalcio gliukonatas, nes jis yra saugesnis už kalcio chloridą, sukeliantis širdies aritmijas. Tačiau kalcio preparato vartojimo saugumas priklauso nuo jo kiekio ir vartojimo greičio, kalcio jonų biologinio prieinamumo šiame preparate ir nuo pradinio jo pasiskirstymo tūrio. Antroji priežastis, kodėl vaikų praktikoje naudojamas vienas kalcio gliukonatas, yra ta, kad vartojant jį mažiau rūgščių ir šarmų sutrikdoma, nei vartojant kalcio chloridą, tačiau tai nėra problema, kai kalcio preparatai vartojami trumpai.
Kalcio preparatų naudojimas yra skirtas didelėms chirurginėms intervencijoms vaikams, netekusiems daug kraujo, kai kraujo netekimas ir pakaitinis tūris yra apytikslis šio vaiko BCC. Kalcio gliukonato dozė yra maždaug 100 mg kiekvienam 100 ml infuzuoto kraujo, tačiau būtina dažnai nustatyti kalcio jonų koncentraciją kraujyje, nes tokiu kalcio vartojimo greičiu galima hipokalcemija. Taigi reikia griežtai nustatyti kalcio preparato dozę ir pageidaujamą vartojimo laiką.
Kalcis taip pat naudojamas keičiant perpylimus naujagimiams. Nors rekomenduojama dozė yra 100 mg kalcio gliukonato 100-150 ml suleisto kraujo, jos gali nepakakti hipokalcemijos profilaktikai. Todėl vėlgi būtina atidžiai stebėti kalcio jonų koncentraciją naujagimio kraujyje. Naujagimių hipokalcemijos atveju kalcio gliukonato 200 mg / kg dozė rekomenduojama tik tada, kai dėl staigaus kalcio kiekio kraujyje sumažėjimo atsiranda tetanija ar traukuliai. Vaiko širdies sustojimo atveju kalcio gliukonatas vartojamas 10 mg / kg dozėmis.

Kalcio vartojimo komplikacijos

Dramatiškiausias kalcio infuzijos komplikacijų aprašymas buvo paskelbtas prieš 60 metų. Šio pranešimo autoriui buvo suteikta kalcio chlorido boliuso dozė ir jis patyrė pykinimą, diskomfortą, traukulius, apalpimą ir kvėpavimo sutrikimus. Ataskaitoje nėra tikslių duomenų, tačiau EKG rodo sinoatrialinę blokadą ir ryškią bradikardiją. Širdies masažas per pilvo sieną buvo efektyvus (eksperimentas buvo atliktas su savanoriu).
Net jei hipokalcemija yra fiksuota, kalcio vartojimas gydomosiomis dozėmis gali sukelti rimtų sutrikimų: sinusinę aritmiją, bradikardiją, A-B disociaciją ir negimdinių židinių atsiradimą. Galima kalcio boliuso vartojimo rizika taip pat yra pacientams, gydomiems rusmenės preparatais, kaip aptarta aukščiau.
Kalcio vartojimo komplikacija, kuri nekelia pavojaus gyvybei, tačiau yra nemaloni pacientui, yra kraujagyslės sienelės sudirginimas ir poodinio audinio nekrozė atsitiktinai pro veną patekus kalcio chlorido ar kalcio gliukonato. Todėl kalcio preparatai suleidžiami į kuo didesnio skersmens venas, atsargiai pritvirtinant adatą. Ar saugu leisti kalcio į aortą naujagimiams? Šis klausimas reikalauja tolesnių diskusijų.

Anestezija ir analgezija
1985,64, 432-51
Lambertus J. Drop, MD, PhD