Кислотно-лужна рівновага крові та механізми, що забезпечують його сталість
Кислотно-лужна рівновага (синонім: кислотно-основна рівновага, кислотно-лужний баланс, рівновага кислот і основ) - відносна сталість концентрації водневих іонів у внутрішніх середовищах організму, що забезпечує повноцінність метаболічних процесів, що протікають у клітинах та тканинах.
Для організму найважливіше значення має підтримка сталості реакції внутрішнього середовища. Це необхідно для нормального перебігу ферментативних процесів у клітинах та позаклітинному середовищі, синтезу та гідролізу різних речовин, підтримки іонних градієнтів у клітинах, транспорту газів тощо. Активна реакція середовища визначається співвідношенням водневих та гідроксильних іонів. Постійність кислотно-лужної рівноваги внутрішнього середовища підтримується буферними системами крові та фізіологічними механізмами. Буферні системи - це комплекс слабких кислот і основи, який здатний перешкоджати зсуву реакції в той чи інший бік. Кров містить такі буферні системи:
I. Бікарбонатна чи гідрокарбонатна. Вона складається з вільної вугільної кислоти та гідрокарбонатів натрію та калію (NaHСОз та КНСОз). При накопиченні в крові лугів вони взаємодіють з вугільною кислотою. Утворюються гідрокарбонат та вода. Якщо кислотність крові зростає, то кислоти з'єднуються з гідрокарбонат. Утворюються нейтральні солі та вугільна кислота. У легенях вона розпадається на вуглекислий газ та воду, що видихаються.
2.Фосфатна буферна система. 0на є комплексом гідрофосфату та дигідрофосфату натрію (Nа2НРО4), і NаН2РО4). Перший виявляє властивості основи, другий слабкої кислоти. Кислоти утворюють з гідрофосфатом натрію нейтральну сіль та дигідрофосфат натрію (Nа2НРО4+H2CO3=NaHCO3+NaH2PO4)
3. білкова буферна система. Білки є буфером завдяки своїй амфотерності. Тобто. Залежно від реакції середовища вони виявляють або лужні або кислотні властивості. Лужні властивості їм надають кінцеві аміногрупи білків, а кислотні карбоксильні. Хоча буферна ємність білкової системи невелика, вона відіграє у міжклітинної рідини.
4. Гемоглобінова буферна система еритроцитів. Найпотужніша буферна система. Складається з відновленого гемоглобіну та калієвої солі оксигемоглобіну. Амінокислота гістидин, що веде до структури гемоглобіну, має карбоксильні та амідні угруповання. Перші забезпечують гемоглобіну властивості слабкої кислоти, другі слабкої основи. При дисоціації оксигемоглобіну в капілярах тканин на кисень і гемоглобін, останній набуває здатності ховатися з катіонами водню. Вони утворюються в результаті дисоціації, яка утворилася з вуглекислого газу вугільної кислоти. Вугільна кислота утворюється з вуглекислого газу та води під дією ферменту карбоангідрази, що є в еритроцитах (формула). Аніони вугільної кислоти зв'язуються з катіонами калію, що знаходяться в еритроцитах та катіонами натрію у плазмі крові. Утворюються гідрокарбонати калію та натрію, що зберігають буферну ємність крові. Крім того, відновлений гемоглобін може безпосередньо зв'язуватися з вуглекислим газом з утворенням карбогемоглобіну. Це також перешкоджає зсуву реакції крові в кислий бік фізіологічні механізми підтримки кислотно-лужної рівноваги забезпечуються легкими нирками. ЖКГ, печінкою допомогою легень із крові видаляється вугільна кислота. В організмі щохвилини утворюється 10 моль кутової кислоти. Закислення крові немає тому, що з неї утворюються бікарбонати. У капілярах легень заніонів вугільної кислоти та протонів знову утворюється вугільна кислота, яка під впливом ферменту карбоангідрази розщеплюється на вуглекислий газ та воду. Вони видихаються.
Через нирки з крові виділяються нелеткі органічні та неорганічні кислоти. Вони виводяться як у вільному стані, і у вигляді солей. У фізіологічних умовах нирки сеча має кислу реакцію (рН=5-7). Нирки беруть участь у регуляції кислотно-лужного гомеостазу за допомогою наступних механізмів:
1. Секреція епітелієм канальців водневих іонів, що утворилися з вугільної кислоти, у сечу.
2. Утворення в клітинах епітелію гідрокарбонатів, які надходять у кров та збільшують її лужний резерв:
вони утворюються з вугільної кислоти та катіонів натрію та калію. Перші. 2 процеси обумовлені наявністю в цих клітинах карбоангідрази.
3. Синтез аміаку, катіон якого може зв'язуватися з катіоном, водню.
4. Зворотне всмоктування в канальцях із первинної сечі в кров гідрокарбонатів.
5. Фільтрація в сечу надлишку кислих та лужних сполук.
1. Актуальний рН. Це фактична величина рН крові. У нормі артеріальна кров має рН 735-745.
2. Парціальна напруга С02 (РС02). Доя артеріальної крові 36-44 мм. рт. ст.
3. Стандартний бікарбонат крові (SB). Зміст бікарбонат (гідрокарбонат) аніонів за стандартних умов: тобто. нормальному насиченні гемоглобіну киснем. Розмір 21,3 - 24,3 моль/л.
4. Актуальний бікарбонат крові (АВ). Справжня концентрація бікарбонату аніонів. У нормі практично не відрізняється від стандартного, але можливі фізіологічні коливання від 19 до 25 моль/л. Раніше цей показник називали лужним резервом. Він визначає здатність крові нейтралізувати кислоти.
5. Буферніоснови (ВВ). Загальна сума всіх аніонів, які мають буферні властивості, в стандартних умовах. 40-60 моль/л.
За певних умов реакція крові може бути змінена. Зсув реакції крові в кислу сторону, називається ацидозом, в лужну, алкалоз. Ці зміни рН можуть бути дихальними і недихальними або метаболічними. Дихальні зміни реакції крові обумовлені змінами вмісту вуглекислого газу. Недихальний бікарбонат аніонів. У здоровому організмі, наприклад, при зниженому атмосферному тиску або посиленому диханні (гіпервентиляції) знижується концентрація С02 у крові. Виникає дихальний алкалоз. Недихальний розвивається при тривалому прийомі рослинної пиші або води, що містить гідрокарбонати. Пси затримки дихання розвивається дихальний, а тяжкій фізичній роботі, недихальний ацидоз. Зміни рН можуть бути компенсованими та некомпенсованими. Якщо реакція крові не змінюється, це компенсовані алкалоз і ацидоз. Зрушення компенсуються буферними системами, в першу чергу бікарбонатною. Тому вони спостерігаються у здоровому організмі. При нестачі чи надлишку буферних компонентів має місце частково компенсовані ацидоз та алкалоз, але рН не виходить за межі норми. Якщо ж реакція крові менша за 7,29 або більше 7,56 спостерігається некомпенсований ацидоз та алкалоз. Найгрізнішим станом у клініці є некомпенсований метаболічний ацидоз. Він виникає внаслідок порушень кровообігу та гіпоксії тканин, а як наслідок, посиленого анаеробного розщеплення жирів та білків тощо. При рН нижче 7,0 відбуваються глибокі зміни функцій ЦНС (кома), виникає фібриляція серця, падає артеріальний тиск, пригнічується дихання та може настати смерть. Метаболічний ацидоз усувається корекцією електролітногоскладу, штучною вентиляцією тощо.