Кристалоїди: історія та сучасність

Споглядання кристалів
загострює розум і звеличує душу.
Й.В. Гете

Від редакції. Ми продовжуємо публікацію серії матеріалів, об’єднаних тематикою «Академії інфузійної терапії». Як і в попередніх випусках «Академії…», перший матеріал присвячений розгляду теоретичних проблем інфузійної терапії, а другий – практичним можливостям застосування цього методу лікування при окремих патологічних станах. У цьому випуску ми обговорюємо можливості застосування кристалоїдних розчинів, а в «практичному» розділі – питання інтенсивної терапії станів дегідратації.

Перші наукові дослідження, які обґрунтовували доцільність використання розчинів кристалоїдів у медичній практиці, з’явилися у ХІХ столітті. Так, в 1831 році лікар В.Б. О’Шонессі (W.B. O’Shaughnessy), який активно досліджував проблему епідемії холери, відправив редактору журналу «Ланцет» лист такого змісту:

«Шановний пане!

Оскільки я закінчив деякі досліди, якими деякий час був зайнятий в місті Ньюкасл-епон-Тайн, прошу Вас виявити милість та опублікувати такі мої результати:

1. Анатомічна і глобулярна структура крові в найтяжчих випадках холери не змінена.

2. Вона втратила значну частину вмісту води: 1000 частин сироватки хворих на холеру містять в середньому тільки 860 частин води.

3. Кров втратила, крім того, значну частину своїх нейтральних солей.

4. Вільного лугу, що міститься в сироватці здорових людей, у окремих хворих на холеру немає жодної частки, а у деяких є ледь помітні сліди.

5. У тих випадках, коли затримка сечі була провідним симптомом, вміст сечовини був підвищеним.

6. Всі солі, вміст яких в крові зменшено, в особливості вуглекислий натрій, містяться у великій кількості в своєрідних білуватих випорожненнях.

Ваш покірний слуга, В.Б. О’Шонессі, доктор медицини.
Лондон, 29 грудня 1831 року».

Згодом цей лист було опубліковано в журналі «Ланцет», який передплачував Томас Латта (T. Latta). І звичайно, така цікава публікація не пройшла повз увагу заповзятливого англійського лікаря. Та він пішов далі простої констатації фактів. Так, вже у 1832 році T. Latta під час епідемії холери для боротьби зі зневодненням застосував внутрішньовенні вливання хворим розчинів кухарської солі та бікарбонату. Він дуже цікаво описує сцену лікування хворої, що помирала від холери. В міру того, як їй у вену починали вводити все більше рідини, хвора почала дихати «менш напружено», поступово з’явився пульс, «обличчя Гіппократа» пожвавилося, і нарешті хвора опритомніла [1].

У 1864 році відомий фізіолог Ф.Л. Гольц (F.L. Goltz) представив експериментальне обґрунтування залежності режиму кровообігу від ступеня наповнення судинного русла. Виходячи з цієї залежності, він сформулював положення про необхідність «волемічної» терапії крововтрати, усунути основні наслідки якої можливо, якщо заповнити судинне русло не тільки кров’ю, але й іншими рідинами [2]. У подальші роки Г. Кронекер і Ю. Сандер (H. Kronecker, J. Sander, 1879) в Німеччині та Д.О. Отт (1884) в Росії докладно вивчили можливість лікування масивних крововтрат переливанням великих об’ємів розчину натрію хлориду.

Саме розчини натрію хлориду стали базовими для створення так званих «сольових» розчинів, які стали основними в найпоширенішій і найпопулярнішій групі розчинів для інфузійної терапії – групі розчинів кристалоїдів.

Група кристалоїдів отримала свою назву через те, що речовини, які використовуються для їх створення, в сухому вигляді мають кристалічну структуру.

До таких речовин належать солі неорганічних та органічних кислот, вуглеводні, спирти, амінокислоти та деякі інші. Всі вони мають невеликі розміри молекул, малі молекулярні маси (від 58,5 у NaCl до 203 у триптофану) і при розчиненні у воді дисоціюються або на іони, або на окремі молекули, утворюючи відповідно істинні розчини або молекулярні дисперсії. За допомогою цих розчинів забезпечують базисні (фізіологічні потреби) в воді та електролітах і корекцію порушень водного, електролітного і кислотно-основного гомеостазу.

Сучасну класифікацію кристалоїдів наведено в таблиці 1.

Основним компонентом кристалоїдних розчинів є натрію хлорид. Натрій – головний позаклітинний катіон – локалізований переважно в позаклітинному просторі. Як згадувалося вже в попередніх публікаціях «Академії інфузійної терапії», 75-80% позаклітинної рідини припадає на інтерстиціальний сектор. Введений ззовні натрій розподіляється в такій самій пропорції, тобто акумулюється переважно в міжклітинному (інтерстиційному) просторі. Таким чином, введення кристалоїдів призводить до збільшення об’єму позаклітинної рідини.

Натрій є основним компонентом так званих сольових розчинів. До складу сольових розчинів можуть входити й інші електроліти. Ці електроліти визначають їх основні властивості: осмолярність, ізотонічність, іонність, резервну лужність. Залежно від числа іонів розрізняють розчини прості (розчин натрію хлориду, розчин калію хлориду та інші) та полііонні (до складу розчинів входять декілька катіонів).

Залежно від концентрації електролітів розчини можуть бути:

• ізотонічні (розчин натрію хлориду 0,9%),
• гіпотонічні (дисоль, ацесоль)
• гіпертонічні (розчин калію хлориду 4%, розчин натрію хлориду 10%, розчин натрію гідрокарбонату 4,2% і 8,4%).
• По відношенню до крові сольові розчини з різною концентрацією електролітів мають такі ефекти:
• ізоосмолярний ефект – вода, введена з ізоосмолярним розчином, розподіляється між внутрішньосудинним і позасудинним просторами у співвідношенні 25 : 75; розчини показані при лікуванні ізотонічної дегідратації;
• гіпоосмолярний ефект – більше 75% води, яка вводиться з електролітним розчином, переходить у позасудинний простір; розчини використовуються при гіпертонічній дегідратації;
• гіперосмолярний ефект – вода, яка надходить із позасудинного простору в судинне русло до вирівнювання гіперосмолярності розчину і осмолярності крові; такі розчини показані при гіпотонічній дегідратації і гіпергідратації.

В таблиці 2 надаємо склад і осмолярність найбільш поширених кристалоїдних розчинів.

Ізотонічний розчин натрію хлориду

вверх

Ізотонічний (0,9%) розчин натрію хлориду є родоначальником інфузійних препаратів. Уперше його застосував А. Ландерер (А. Landerer) у 1881 р.

Друга назва цього розчину, що склалася історично і міцно прижилася, – «фізіологічний розчин» – не зовсім точна, бо розчин містить лише іони натрію та хлору (по 154 ммоль/л). Натомість, в плазмі крові є ще іони калію, кальцію, магнію, інших мікроелементів. Тож вміст ізотонічного (0,9%) розчину натрію хлориду не відповідає вмісту плазми крові (табл. 3). За образним висловом академіка А.М. Філатова, «його (0,9% розчину NaCl – авт.) дійсна цінність є значно меншою, ніж вважають більшість лікарів, тому його слід було б іменувати «антифізіологічним розчином» [2].

Крім того, з таблиці 3 видно, що 0,9% розчин натрію хлориду містить більш високі концентрації натрію та хлору, має більш низький рівень рН (5,7 проти 7,4) та дещо збільшену осмолярність.

При переливанні 1 л цього розчину 275 мл залишається в плазмі, а 725 мл переходить в інтерстиціальний простір. На практиці при переливанні 1 л 0,9% NaCl загальний об’єм позаклітинної рідини збільшується на 1100 мл за рахунок виходу внутрішньоклітинної води, оскільки цей розчин є дещо гіпертонічним по відношенню до внутрішньоклітинної рідини [4].

Слід пам’ятати, що через надмірний вміст хлору (в 1,5 разу більший, ніж у плазмі крові) при переливанні великих об’ємів ізотонічного розчину є ризик розвитку метаболічного (гіперхлоремічного) ацидозу, хоча на практиці цей стан розвивається рідко. В одному з досліджень було показано, що переливання «фізіологічного розчину» зі швидкістю 30 мл/кг/год протягом 2 годин супроводжувалося падінням рН з 7,41 до 7,28 [5]. Слід пам’ятати також, що препарат швидко виводиться із судинного русла до інтерстиціального сектора та всередину клітин. Через 1 годину в судинах залишається лише близько половини введенного розчину.

Таким чином, 0,9% розчин NaCl є неадекватним за іонним складом, не має резервної лужності, не утримується в судинному руслі, поглиблює гіперосмолярні зміни, збільшує ацидоз і тому для монотерапії в щоденній практиці не застосовується.

Застосування і дози. В сучасній інфузійній терапії 0,9% розчин натрію хлориду переважно застосовується як розчинник для різних лікарських засобів, концентрованих медикаментів та для нормалізації деяких порушень водно-електролітного балансу. Доза визначається залежно від втрат організмом рідини, в середньому становить 1 л/добу; при дегідратації та інтоксикаціях може бути збільшена до 3 л/добу. Швидкість введення – до 540 мл/год.

У всіх випадках, коли вводяться значні об’єми 0,9% розчину NaCl, потрібно контролювати рівень електролітів плазми та показники кислотно-лужної рівноваги.

Розчин Рінгера

вверх

У зв’язку з численними недоліками ізотонічного розчину натрію хлориду одразу після його першого застосування почалися пошуки нових, більш досконалих препаратів. Важливий внесок у розробку нових кровозамінників внесли відомі фізіологи та фармакологи того часу (Ф. Ціон, М.П. Кравков, С. Рінгер (S. Ringer)) у зв’язку з розробкою та удосконаленням методики перфузії ізольованих органів. Саме в цих умовах виявилися недоліки «фізіологічного» розчину кухонної солі, який не містив необхідного набору електролітів для підтримання сталості іонного складу плазми та інших секторів внутрішнього середовища організму.

Уже в 1882 році (всього лише через рік після першого використання ізотонічного розчину натрію хлориду) британський лікар Сідней Рінгер запропонував для клінічного застосування новий за хімічним складом електролітний розчин, у якому, разом із іонами натрію та хлору, з’явилися також іони К⁺ та Са²⁺ у вигляді хлориду калію (КСl, 300 мг/л) та хлориду кальцію (CaCl₂, 330 мг/л) [6]. З того часу цей розчин носить ім’я свого винахідника і широко застосовується в клінічній практиці.

Слід також зазначити, що винахід розчину Рінгера вперше дав можливість клініцистам проводити корекцію порушень рівня електролітів, зокрема лікувати гіпокаліємію чи гіпокальціємію, які часто виникають у хворих.

При аналізі вмісту розчину Рінгера в порівнянні з 0,9% розчином натрію хлориду (табл. 3) неважко помітити, що, не зважаючи на деяке зниження концентрації іонів Na⁺ (147 проти 154 ммоль/л), у розчині Рінгера зберігається висока (і навіть ще більша – 160 проти 154 ммоль/л) концентрація іонів Cl^–.

Застосування та дози. Розчин Рінгера вводять внутрішньовенно крапельно в дозі від 500 до 1000 мл/добу, середня швидкість уведення – 3,0 мл/кг маси тіла за годину, або 70 крапель/хв, або 250 мл/год. Загальна добова доза не повинна перевищувати 2-6% маси тіла.

Розчин Рінгера – Локка

вверх

Розчин, розроблений С. Рінгером в 1882 році, став базовим для створення багатьох інших інфузійних засобів. Дещо пізніше англійський фізіолог Ф.С. Локк (F.S. Locke, 1871-1949) змінив склад розчину Рінгера, зменшивши в ньому вміст КCl та CaCl₂ до 200 мг/л, при цьому додавши глюкозу (1 г/л). Крім того, для створення резервної лужності був доданий натрію гідрокарбонат у дозі 0,2 г/л (табл. 4).

Таким чином, був отриманий інфузійний розчин з більш широким хімічним складом, ніж у розчині Рінгера [7]. Цей інфузійний засіб отримав назву розчина Рінгера – Локка.

Розчин став менш кислим (рН 6,5). Крім того, в ньому було розширено палітру аніонів за рахунок додавання бікарбонату. Це дало змогу дещо знизити вміст хлору (з 160 у розчині Рінгера до 143 у розчині Рінгера – Локка).

Спосіб застосування та дози. Внутрішньовенно розчин Рінгера – Локка застосовують при вираженій дегідратації різного походження (інфекційні захворювання, що супроводжуються тривалою діареєю і нестримним блюванням), гострі масивні крововтрати, шок, обширні опіки, тяжкий перебіг післяопераційного періоду, токсичні отруєння різної етіології.

Розчин призначають краплинно, зі швидкістю 4-8 мл/кг/год, в об’ємі від 50 мл до 3 літрів, залежно від тяжкості захворювання й ефективності здійснюваної регідратаційної та дезінтоксикаційної терапії.

Розчин Рінгера лактат (Хартмана)

вверх

Наступним удосконаленням розчину Рінгера став розчин Рінгера лактат. У 1930 році американський педіатр Алексис Хартман (А. Hartman) запропонував додавати у розчин Рінгера лактат із метою корекції метаболічного ацидозу. З тих часів розчин Рінгера лактат відомий також як розчин Хартмана.

У порівнянні з 0,9% NaCl цей розчин містить меншу кількість іонів натрію та кальцію (табл. 5). Замість частини іонів хлору до складу препарату введено органічний аніон лактат. Це дало змогу зменшити рівень хлору в препараті (з 160 до 109 ммоль/л) до майже фізіологічної концентрації (103 ммоль/л в плазмі крові). Цим усувається ризик виникнення гіперхлоремічного ацидозу при застосуванні великих доз препарату.

Інші особливості розчину Рінгера:

• розчин Рінгера лактат є гіпоосмолярним (273-254 мосмоль/л). Тому використання цього препарату у великих дозах може призвести до внутрішньоклітинного набряку внутрішніх органів і, головним чином, до набряку головного мозку та підвищення внутрішньочерепного тиску;
• введення в електролітні суміші лактату, ацетату або фумарату – носіїв резервної лужності – збільшує буферну ємність крові та дає змогу корегувати порушення кислотно-основного стану (метаболічний ацидоз). Розчини, що містять ацетат і лактат, мають відтерміновану здатність компенсувати метаболічний ацидоз, тому що для їх повної метаболізації з перетворенням на бікарбонат потрібно 1,5-2 години.
• Позитивні властивості цих іонів як коректорів водно-електролітних порушень реалізуються тільки в умовах аеробного гліколізу. У разі тяжкої кисневої недостатності розчин Рінгера лактат здатен погіршити лактат-ацидоз, що розвивається.
• В умовах порушення функції печінки і нирок сольові розчини, що містять лактат, можуть посилити лактат-ацидоз тому, що саме ці органи відповідають за метаболізм лактату [8].

Спосіб застосування та дози. Розчин Рінгера лактат призначають для корекції порушень водно-електролітного балансу при дегідратації внаслідок втрати рідини при діареї, недостатньому надходженні рідини в організм, жовчних і кишкових свищах, а також для відновлення водно-електролітного балансу при підготовці хворих до оперативного втручання; при станах, що супроводжуються розвитком метаболічного ацидозу.

Об’єм інфузії розчину Рінгера лактату та терміни лікування залежать від стану хворого. Зазвичай протягом доби вводять до 1-2 л розчину. Середня швидкість введення становить 60 крапель на годину, або 2,5 мл/кг маси тіла на годину.

Недоліком є те, що іони кальцію зв’язують деякі лікарські речовини. Крім того, існує ряд лікарських препаратів, з якими розчини Рінгера та Рінгера лактат несумісні (табл. 6).

Враховуючи, що цей перелік постійно оновлюється та доповнюється, вважаємо за потрібне рекомендувати лікарям у практичній діяльності не використовувати розчини Рінгера та Рінгера лактат як розчинники для інших лікарських речовин (антибіотиків тощо). З цією метою кращим і незамінним залишається ізотонічний розчин натрію хлориду як універсальний розчинник. У деяких випадках доцільно використовувати й інші розчини, якщо про це попереджено в анотації до препарату (наприклад, аміодарон потрібно розчиняти у розчині 5% глюкози).

Гіпертонічний розчин натрію хлориду

вверх

Використання гіпертонічних розчинів NaCl було вперше запропоновано в 1944 році для лікування тяжких стадій шоку. Встановлено, що інфузія 250 мл гіпертонічного розчину натрію хлориду сприяє надходженню 1750 мл внутрішньоклітинної рідини у кровоносне русло [8]. І. Веласко (І. Velasco) в 1980 році оприлюднив дані експериментів із оживлення собак, у яких був змодельований тяжкий геморагічний шок. Дослідження показали, що навіть за наявності крововтрати, що дорівнює 50% об’єму циркулюючої крові, інфузії 4 мл/кг 7,5% натрію хлориду достатньо для відновлення серцевого викиду та регіонального кровотоку [10].

Ці роботи послугували поштовхом до подальших досліджень та виникнення поняття «малооб’ємне оживлення» (small-volume resuscitation) як одного з методів екстреної терапії різних стадій шоку та термінальних станів.

У сучасній інфузіології гіпертонічні розчини натрію хлориду в чистому вигляді не використовуються. Їм на зміну прийшли збалансовані багатокомпонентні розчини, які крім основної дії – мобілізації рідини з інтерстицію – виконують також низку інших функцій. Серед таких розчинів слід назвати реосорбілакт, сорбілакт, глюксил, ксилат. Окремої розмови вартий новий препарат гекотон, який містить гіпертонічний натрій та розчин гідроксиетильованого крохмалю. Застосування всіх цих багатокомпонентних розчинів поліфункціональної дії привело до того, що поняття «малооб’ємне оживлення», в основі якого лежали роботи І. Velasco, заграло новими барвами. Сьогодні це не тільки метод реанімації хворих, які перебувають у стані тяжкого шоку. Новим сучасним різновидом цього методу стала «малооб’ємна інфузійна терапія», суть якої полягає в тому, що в судинне русло вводяться препарати з гіперосмолярними властивостями. Принцип дії малооб’ємної інфузійної терапії може бути представлений таким чином:

• уведений внутрішньовенно гіперосмолярний розчин викликає надходження рідини з міжклітинного простору в судинне русло, що сприяє посиленню мікроциркуляції та перфузії тканин;
• переміщення рідини з міжклітинного сектора у внутрішньосудинний простір приводить до збільшення об’єму циркулюючої крові за рахунок збільшення об’єму плазми без перевищення фізіологічних значень, стимулює діурез, сприяє виведенню з організму токсичних речовин та метаболітів;
• для досягнення оптимального ефекту ма­ло­об’ємної терапії бажано використовувати препарати з максимально збалансованим складом електролітів та можливістю відновлення кислотно-лужного балансу крові [11].

Часто для малооб’ємної терапії використовують препарати багатоатомних спиртів – реосорбілакт і ксилат. Докладну інформацію про ці препарати буде викладено в наступному випуску «Академії інфузійної терапії».

Список літератури

1. Керпель-Фрониус Э. Патология и клиника водно-солевого обмена. – Будапешт: изд-во Академии наук Венгрии, 1964. – С. 212-214.

2. Филатов А.Н. (ред.). Кровезаменители. – Ленинград: Ме­ди­цина, 1975. – 200 с.

3. Гуменюк Н.И., Киркилевский С.И. Инфузионная терапия. Теория и практика. – К.: Книга плюс, 2004. – 208 с.

4. Трещинский А.И. (ред). Руководство по интенсивной терапии / А.В. Беляев, М.В. Бондарь, А.М. Дубов и др. – К.: Вища школа, 2004. – 582 с.

5. Choi P.T., Yip G., Quinonez L.G., Cook D.J. Crystalloids vs. colloids in fluid resuscitation: a systematic review. Crit Care Med. 1999 Jan; 27 (1): 200-10.

6. Ringer S. Concerning the influence exerted by each of the constituents of the blood on the contraction of the ventricle // Journal of Physiology, Cambridge, 1883-1884, 4: 29-42, 222-225.

7. Свиридов С.В. Сбалансированные и специальные растворы электролитов // Трудный пациент. – 2007. – № 8.

8. Гельфанд Б.Р., Салтанов А.И. (ред.). Интенсивная терапия: национальное руководство: в 2-х т. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009. – Т. I. – 960 с.; Т. II. – 784 с.

9. Марино П. Интенсивная терапия (пер. с англ.). – М.: ГЭОТАР Медицина, 1998. – 640 с.

10. Бутров А.В., Галенко С.В. Комбинированные гипертонические растворы в интенсивной терапии критических состояний // Укр. журнал екстремальної медицини імені Г.О. Можаєва. – 2008. – т. 9, № 4. – С. 18-21.

11. Лишневская В.Ю. Малообъемная инфузионная терапия в практике врача кардиолога // Укр. хіміотерапевтич. журнал. – 2012. – № 3 (26). – С. 108-110.