Механізми підтримки кислотно-лужної рівноваги крові
Механізми підтримки кислотно-лужної рівноваги крові - розділ Філософія, Фізіологія, як наука Для Організму Найважливіше значення має підтримка сталості реакції всередині.
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 кислоти і основи, який здатний перешкоджати зсуву реакції в той чи інший бік.
Кров містить такібуферні системи:
1.Бікарбонатна (гідрокарбонатна). Вона складається з вільної вугільної кислоти та гідрокарбонатів натрію та калію (NaHCO3 та КНСО3). При накопиченні в крові лугів вони взаємодіють із вугільною кислотою. Утворюються гідрокарбонат та вода. Якщо кислотність крові зростає, то кислоти поєднуються з гідрокарбонатами. Утворюються нейтральні солі та вугільна кислота. У легких вона розпадається на вуглекислий газ і воду, які видихаються.
2.Фосфатнабуферна система. Вона є комплексом гідрофосфату та дигідрофосфату натрію (Na2HPО4 та NaH2PО4). Перший виявляє властивості основи, другий слабкої кислоти. Кислоти утворюють з гідрофосфатом натрію нейтральну сіль і дигідрофосфат натрію (Na2HPО4+H2CO3= NaHCО3+NaH2PО4).
3.Білковабуферна система. Білки є буфером завдяки своїй амфотерності. в залежності від реакції середовища вони виявляють аболужні, чи кислотні характеристики. Лужні властивості їм надають кінцеві аміногрупи білків, а кислотні карбоксильні. Хоча буферна ємність білкової системи невелика, вона відіграє у міжклітинної рідини.
4.Гемоглобіновабуферна система еритроцитів. Найпотужніша буферна система. Складається звідновленого гемоглобінуікалієвої солі оксигемоглобіну. Амінокислота гістидин, що входить 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 зв'язуватися 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 карбгемоглобіну. Це також перешкоджає зсуву реакції крові у кислу сторону.
Фізіологічні механізми підтримки кислотно-лужної рівноваги забезпечуютьсялегкими, нирками, ШКТ, печінкою. За допомогою легень із крові видаляється вугільна кислота. В організмі щохвилини утворюється 10 ммоль вугільної кислоти. Закислення крові немає тому, що з неї утворюються бікарбонати. У капілярах легень з аніонів вугільної кислоти та протонів знову утворюється вугільна кислота, яка під впливом ферменту карбоангідрази розщеплюєтьсяна вуглекислий газ та воду, що 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).Нірки 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 у 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 клітинахкарбоангідрази;
3. синтез аміаку, катіон якого може зв'язуватися з катіонами водню;
4. зворотне всмоктування в канальцях із первинної сечі в кров гідрокарбонатів;
5. фільтрація в сечі надлишку кислих та лужних сполук.
Значення органів травлення підтримки кислотно-лужної рівноваги невелике. Зокрема, ушлункуу вигляді соляної кислоти виділяються протони. Підшлунковою залозою та залозами тонкого кишечника гідрокарбонати. Але в той же час і протони і гідрокарбонати всмоктуються назад в кров. Внаслідок цього реакція крові не змінюється. У печінці із молочної кислоти утворюється глікоген. Однак порушення функцій травного каналу супроводжується зсувом реакції крові. Так, стійке підвищення кислотності шлункового соку призводить до збільшення лужного резерву крові. Це ж виникає при частому блюванні через втрату катіонів водню та хлоридів.
Кислотно-лужний баланс кровіхарактеризується кількома показниками:
1.актуальний рН. Це фактична величина рН крові. У нормі артеріальнакров має рН = 7,34-7,36;
2.парціальна напруга СО2(РСО2). Для артеріальної крові 36-44 мм рт.
3.стандартний бікарбонат крові(SB). Зміст бікарбонат (гідрокарбонат) аніонів за стандартних умов, тобто. нормальному насиченні гемоглобіну киснем. Розмір 21,3 – 24,8 ммоль/л;
4.актуальний бікарбонат крові(АВ). Справжня концентрація бікарбонату аніонів. У нормі мало відрізняється від стандартного, але можливі фізіологічні коливання від 19 до 25 ммоль/л. Раніше цей показник називали лужним резервом. Він визначає здатність крові нейтралізувати кислоти;
5.буферні основи(ВВ). Загальна сума всіх аніонів, що мають буферні властивості, в стандартних умовах, 40-60 ммоль/л.
За певних умов реакція крові може бути змінена. Зсув реакції крові в кислу сторону називається ацидозом, в лужну - алкалозом. Ці зміни рН можуть бутидихальнимитанедихальними(метаболічними). Дихальні зміни реакції крові обумовлені змінами вмісту вуглекислого газу. Недихальні – змінами бікарбонат-аніонів. У здоровому організмі, наприклад, при зниженому атмосферному тиску або посиленому диханні (гіпервентиляції) знижується концентрація СО2 у крові, виникає дихальний алкалоз.Недихальний алкалозрозвивається при тривалому прийомі рослинної їжі або води, що містить гідрокарбонати. При затримці дихання розвивається дихальний ацидоз, а важкій фізичній роботі - недихальний ацидоз.
Зміни рН можуть бути компенсованими та некомпенсованими. Якщо реакція крові не змінюється, то це компенсовані алкалоз і ацидоз. Зрушення компенсуються буферними системами, насамперед бікарбонатною. Томувони 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 менше 7,29 або більше 7,56 спостерігається некомпенсовані ацидоз і алкалоз. Найгрізнішим станом у клініці єнекомпенсований 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 електролітного складу, штучною вентиляцією тощо.