5.3. О влиянии внутриполостных диффузионных потенциалов (скачков потенциала) на границах слизистой оболочки верхних отделов ЖКТ на точность измерения рН в желудке и пищеводе

Из приведенных выше экспериментальных данных ряда исследователей базального рН в желудке и других отделах ЖКТ (пищеводе, двенадцатиперстной кишке) следует, что величины рН в этих отделах могут отличаться на единицы рН.

Так, у большей части здоровых людей натощак показатели рН в теле желудка и антральном отделе желудка могут изменяться соответственно в интервалах от 0,9 до 2,0 и от 1,3 до 5,2 рН, а в луковице ДПК и ее постбульбарном отделе – от 4,5±1,4 до 6,5±0,25 и от 3,0 – 4,0 до 6,7±0,56 соответственно. В нижней трети пищевода здоровых людей рН составляет около 6,0.

Andersson S. и Grossman M.I. (1965 г.) установили, что в тех случаях, когда кислотность соответствует 3 рН и меньше, рН луковицы ДПК был всегда более кислым по сравнению с рН двенадцатиперстной кишки (таблица 22). В этом случае между луковицей и постбульбарным отделом ДПК имеет место скачок потенциалов. В случае,если рН антрума более 3, то рН луковицы был обычно нейтральным. При переходе из двенадцатиперстной кишки в желудок разность потенциалов составляла в среднем 28 мВ.　

Таблица 22. Интервалы величин рН и средняя величина рН в луковице ДПК и постбульбарном отделе ДПК соответственно для рН антрального отдела

Маев И.В., Самсонов А.А. (2005 г.) считают, что величина кислотности в антральном отделе желудка не отличается постоянностью и связана с постоянным поступлением кислого содержимого из тела желудка, а также периодическими щелочными забросами из ДПК. В работе Пиманова С.И. (2000 г.) отмечается, что у 20% здоровых людей париетальные клетки, вырабатывающие соляную кислоту, располагаются не только в фундальном отделе (дне и теле желудка), но и в пилорическом отделе.

У больных ЯБДК натощак средние величины рН в теле желудка и его антральном отделе обычно находятся в интервалах от 0,9 до 1,2 и от 1,1 до 1,7 рН соответственно, а в двенадцатиперстной кишке могут волнообразно изменяться в интервале от 7,0-6,0 до 2,0-1,0.

Из данных таблицы 3 видно, что активность ионов водорода в желудочном соке (табл.3) снижается с 0,080 до 0,0082 моль/л, т.е. примерно в 10 раз, при увеличении величины рН с 1,1 до 2,09 и примерно в 10000 раз с изменением рН от 2,0 до 6,0. На границе между телом и антральным отделом желудка величина рН может изменяться на 1 - 4 единицы, а на границах пищевод - желудок, желудок – двенадцатиперстная кишка на 1÷6 единиц рН.

Очевидно, что такие перепады рН на границах верхних отделов ЖКТ могут приводить к возникновению скачков потенциалов как на поверхности слизистой оболочки ЖКТ, так и в слое желудочного сока между сближенными стенками пустого желудка.

Из основ теоретической электрохимии известно [Ротинян А.Л., Тихонов К.И., Шошина И.А., 1981г.] что, если привести в соприкосновение растворы соляной кислоты разных активностей, то раствор с меньшей активностью соляной кислоты зарядится положительно, а раствор с большей активностью – отрицательно. На границе раздела двух растворов установится скачок потенциала, т.е. диффузионный потенциал.

Исследование внутриполостных потенциалов в верхних отделах ЖКТ проводилось в ряде работ. Так, в работе Rovelstad R.A., Owen C.A. and Magath T.B., (1952г.) на основе исследования 14 здоровых молодых людей было установлено, что потенциал на внутриполостной поверхности пищевода в основном положительный (от +3 до +25 мВ), на поверхности слизистой оболочки желудка отрицательный (от -7,3 до -37 мВ) и на поверхности слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки положительный (от +4,4 до +30,8 мВ).

Разность средних величин потенциалов между желудком и пищеводом изменяются для различных людей от -58 до -12 мВ, а между двенадцатиперстной кишкой и желудком от +37 до +59 мВ. Средняя величина разности потенциалов между двенадцатиперстной кишкой и желудком составляет 44±7 мВ.

Archambault A.P., Rovelstad R.A., Carlson H.C., (1967г.) установили, что в среднем разность потенциалов между двенадцатиперстной кишкой и антральным отделом составляет 26,9±9,5 мВ, а между пищеводом и желудком – 24,9±11,6 мВ.

Мы уже отмечали выше, что на поверхности слизистой оболочки желудка большей части здоровых людей, преимущественно его кислотообразующей зоны – тела желудка, находится в основном сильнокислая (1,2÷1,9 рН) среда и реже среднекислая (2,0÷2,2 рН), в антральном отделе – сильно – (1,3÷1,9), средне – (2,0÷2,9), умеренно- (3,0÷4,9 рН) или слабокислая среда (5,0÷5,2 рН), а в луковице и постбульбарном отделе двенадцатиперстной кишки в основном слабокислая (4,5÷6,5 рН) среда, вплоть до нейтральной (7 рН) и щелочной (до 7,5 рН).

Если ртутнокаломельный электрод сравнения вместе с первым сурьмяным электродом находится, например, в антральном отделе желудка здорового человека натощак (рис. 27а), то величина истинного базального рН в теле желудка, измеряемая вторым («корпусным») электродом, будет завышена на величину, эквивалентную диффузионному потенциалу, определяемую разницей рН тела желудка и антрального отдела.

Например, если измеренный рН в антральном отделе превышает 6,0, а в теле желудка равен ~2,2, то истинный рН будет равен ~1,4. Очевидно, что в случае, когда внутриполостной электрод сравнения рН-зонда находится в ДПК, а сурьмяной электрод в теле желудка, то величина ЭДС, измеряемая, например, с помощью ионометра типа «Экотест-2000» или цифрового мультиметра с входным сопротивлением 10 мОм, также включает в себя и величину диффузионного потенциала. Поэтому измеряемая рН-датчиком ацидогастрометра величина рН возрастает в среднем на 0,8 единиц рН.

Рис. 27 Кривые рН антрального отдела (С₁) и тела (С₂) желудка здорового человека (а) и больного ЯБДК (б) натощак и после стимуляции [Панцырев Ю.М., Агейчев В.А., Климинский И.В., 1972г.]

Эту ошибку измерения, обусловленную конструкцией двухэлектродного рН-зонда с общим ВЭС (зонда Е.Ю. Линара), мы впервые установили и описали в ряде работ по исследованию влияния местоположения ВЭС двух- или трехэлектродного рН-зонда в верхних отделах ЖКТ.

Установлено, что в теле желудка больных ЯБДК базальный фактический рН составляет около 1,1 ед. рН, если ВЭС и сурьмяной электрод находятся вместе в теле желудка. Напротив, если ВЭС находится в пилороантральном отделе (рис. 27) или в луковице ДПК, или в постбульбарном отделе ДПК, то рН в теле желудка больных ЯБДК мог возрастать на величину, эквивалентную диффузионному потенциалу. Соответственно истинная кислотность, то есть концентрация положительных ионов водорода, будет уменьшаться.

Понятно что, если трехэлектродный рН-зонд с ВЭС используется для измерения рН одновременно в теле, антральном отделе желудка и двенадцатиперстной кишке, то измеряемые величины рН в теле и антральном отделе желудка могут быть выше фактических величин рН в этих отделах на величину, эквивалентную диффузионным потенциалам.

Показано [Яковлев Г.А., 2003г.], что при нахождении ВЭС рН-зонда в теле желудка, т.е. в сильнокислой среде, а сурьмяного электрода в пищеводе величина измеряемого этим электродом базального рН в пищеводе уменьшается на величину, эквивалентную диффузионному потенциалу между пищеводом и телом желудка.

Нами впервые был применен для измерения внутриполостных диффузионных потенциалов в просвете верхних отделов ЖКТ метод, при котором в разные отделы ЖКТ вводят одновременно два ВЭС.

Данный метод позволяет значительно повысить точность измерения скачков потенциалов на границе разных отделов ЖКТ. Этим методом нами была определена, в частности, величина диффузионного потенциала между пищеводом и телом желудка. Было установлено in vivo [Яковлев Г.А., 2003г.], что величина диффузионного потенциала может достигать 40 мВ и более, что эквивалентно 0,8 ед.рН.

Таким образом, применявшиеся в XX веке метод рН-метрии и рН-зонды Е.Ю. Линара с двумя (и более) сурьмяными электродами и общим для них внутриполостным каломельным электродом сравнения, закрепленным на конце рН-зонда, не обеспечивали необходимую точность методики одновременного измерения рН кислотообразующей и нейтрализующей зон желудка.

Двухэлектродные рН-зонды с внутриполостным хлорсеребряным электродом типа «Zinetics 24 M», которые предлагали в XXΙ веке различные зарубежные фирмы для суточной рН-метрии одновременно в пищеводе и желудке, также не могли обеспечивать необходимую декларируемую точность измерения рН в пищеводе. Измеряемая вторым сурьмяным электродом такого рН-зонда величина рН в пищеводе может быть занижена по сравнению с истинной величиной на 0,5÷0,8 ед. рН.