, Доктор медичних наук, Бруквудський баптистський заклад охорони здоров’я та Святого Вінсента, Бірмінгем

кислотна

  • Аудіо (0)
  • Калькулятори (1)
  • Зображення (0)
  • 3D-моделі (0)
  • Столи (0)
  • Відео (0)

Метаболічні процеси постійно виробляють кислоти, а також генерують основи, хоча і в меншій мірі. Іон водню (Н +) дуже реактивний; він може зв’язуватися з негативно зарядженими білками і, перебуваючи у високій концентрації, може змінювати їх заряд, конфігурацію та функцію. Для підтримання функції клітин організм має складні механізми, які підтримують концентрацію Н + у крові у вузькому діапазоні - зазвичай від 37 до 43 нмоль/л (pH 7,43-7,37, де pH = - log [H +]), хоча його ідеальне значення має становити 40 нмоль/л (рН = 7,40). Зміни цих механізмів можуть спричинити серйозні клінічні наслідки.

Кислотно-лужний баланс тісно пов’язаний з водним обміном та електролітним балансом, і порушення однієї з цих систем часто впливає на іншу.

Фізіологія кислотно-лужного балансу

більшість кислот прийти з

Ліпідний та вуглеводний обмін

Метаболізм вуглеводів і ліпідів, який утворює від 15000 до 20000 ммоль вуглекислого газу (CO2) на день. CO2 сам по собі не є кислотою, але в присутності члена сімейства ферментів карбоангідрази CO2 поєднується з водою (H2O) у крові, утворюючи вугільну кислоту (H2CO3), яка дисоціює на іон водню (H +) і бікарбонат (HCO3 -). Н + зв'язується з гемоглобіном в еритроцитах і виділяється під час оксигенації в альвеолах, і в цей час реакція зворотна іншою формою вуглекислої ангідрази і утворюється вода (H2O), яка виводиться через нирки, і СО2, що видихається під час кожного закінчення.

A незначна частка органічних кислот походить із таких джерел:

Неповний метаболізм глюкози та жирних кислот у молочну та кетокислоти

Метаболізм амінокислот із сіркою (цистеїн, метіонін) у сірчаній кислоті

Катіонний метаболізм амінокислот (аргінін, лізин)

Гідроліз харчового фосфату

Це "фіксоване" або "метаболічне" навантаження кислоти не може бути видихом, а тому її потрібно нейтралізувати або вивести через нирки.

Більшість основ походить від метаболізму аніонних амінокислот (глутамат і аспартат), а також від окислення та споживання органічних аніонів, таких як лактат і цитрат, які виробляють HCO3 - .

Кислотно-лужний баланс

Кислотно-лужний баланс підтримується завдяки наявності хімічних буферів та активності легенів та нирок.

Хімічні буфери

Хімічні буфери - це розчини, які протистоять змінам pH. Внутрішньоклітинний та позаклітинний буфери негайно реагують на дисбаланс кислотно-лужного стану. Кістка також має важливу буферну функцію, особливо проти кислотних навантажень.

Буфер складається з слабкої кислоти та її кон'югованої основи. Кон'югована основа може приймати Н +, а слабка кислота може виділяти його, таким чином мінімізуючи зміни в концентрації вільного Н +. Буферна система служить насамперед для мінімізації змін рН поблизу його константи рівноваги (pKa); таким чином, хоча в організмі потенційно багато пар буферів, лише деякі з них є фізіологічно важливими.

Зв'язок між рН буферної системи та концентрацією її компонентів описується рівнянням Хендерсона-Хассельбальха:

де pKa - постійна дисоціації слабкої кислоти

найважливіший позаклітинний буфер - система HCO3 -/CO2, яка описується наступним рівнянням:

Збільшення концентрації Н + зміщує рівняння вправо і утворює CO2.

Ця важлива система демпфування суворо регламентована; Зі збільшенням концентрації CO2 виконуються точні корективи, відповідальні за альвеолярну вентиляцію, а ниркова екскреція відповідає за суворий контроль концентрацій H + та HCO3 -. .

Зв'язок між рН, HCO3 - та CO2 у системі, як описано у рівнянні Хендерсона-Хассельбальха, є наступним:

Або так само, за рівнянням Кассірера-Блейха, отриманим з рівняння Хендерсона-Хассельбальха:

Примітка: для перетворення артеріального рН у [H +] використовуйте:

Обидва рівняння ілюструють, що кислотно-лужний баланс залежить від співвідношення між Pco 2 (тиском вуглекислого газу) та концентрацією HCO3 - а не від ізольованого абсолютного значення будь-якого з них. За допомогою цих формул будь-яку з двох змінних можна використовувати для обчислення третьої.

Інші фізіологічні буфери Важливими є внутрішньоклітинні органічні та неорганічні фосфати та внутрішньоклітинні білки, такі як гемоглобін в еритроцитах. Позаклітинний фосфат і білки плазми менш важливі. Кістка стає важливим амортизатором після споживання кислотного навантаження. Спочатку кістка виділяє бікарбонат натрію (NaHCO3) та бікарбонат кальцію (Ca (HCO3) 2) в обмін на H +. Коли кислотні навантаження накопичуються протягом тривалого періоду, кістка виділяє карбонат кальцію (CaCO3) і фосфат кальцію (CaPO4). Отже, тривала ацидемія сприяє демінералізації та розвитку остеопорозу.

Регулювання рН легенів

Концентрація CO2 тісно регулюється зміною дихального об’єму та частоти дихання (хвилинна вентиляція). Артеріальні хеморецептори реєструють зниження рН і, у відповідь, збільшують дихальний об'єм або частоту дихання зі збільшенням закінчення СО2 і рН крові. На відміну від хімічного демпфування, яке відбувається негайно, регуляція роботи легенів займає кілька хвилин або годин. Ця система має ефективність від 50 до 75% і не повністю нормалізує рН.

Ниркова регуляція рН

Нирки контролюють рН шляхом регулювання кількості HCO3 - який виводиться або реабсорбується. Реабсорбція HCO3 - еквівалентна виведенню вільного Н +. Відповіді на лікування розладів кислотно-лужного балансу розвиваються через кілька днів після змін у кислотно-лужному балансі.

Весь вміст HCO3 - у сироватці крові фільтрується під час проходження через клубочок. Реабсорбція HCO3 - відбувається переважно в проксимальних канальцях і, меншою мірою, в збірних канальцях. H2O всередині дистальної трубчастої клітини дисоціює на H + та гідроксил (OH -); У присутності вуглекислої ангідрази OH - поєднується з CO2, утворюючи HCO3 -, який повертається в перитубулярний капіляр, тоді як H + виділяється в просвіт трубки і зв’язується з HCO3 - вільно фільтруються, утворюючи CO2 і H2O, які також реабсорбуються. Отже, дистально реабсорбовані іони HCO3 - ресинтезуються і не є однаковими з фільтрованими.

Зменшення ефективного циркулюючого об'єму (як під час діуретичної терапії) збільшує реабсорбцію HCO3 -, тоді як підвищення концентрації паратиреоїдного гормону у відповідь на кислотне навантаження зменшує реабсорбцію HCO3 -. Так само збільшення Pco 2 збільшує реабсорбцію HCO3 -, тоді як виснаження хлорид-іона (Cl -) (як правило, внаслідок виснаження об’єму) стимулює реабсорбцію іона натрію (Na +) та генерування HCO3 - в проксимальних канальця.

Кислоти активно секретуються в проксимальних та дистальних канальцях, де вони поєднуються з сечовими буферами, зокрема фосфатом (HPO4-2) (який вільно фільтрується), креатиніном, сечовою кислотою та аміаком, щоб тим самим виводитися з організму. Основне значення буферної системи аміаку полягає в тому, що інші буфери фільтруються з фіксованою концентрацією і можуть виснажуватися при великих кислотних навантаженнях, тоді як клітини трубки активно регулюють вироблення аміаку у відповідь на зміни кислотного навантаження. Артеріальний рН є основним фактором, що визначає секрецію кислоти, але екскреція також залежить від концентрації калію (K +), Cl - та альдостерону. Внутрішньоклітинна концентрація K + і секреція H + взаємозв’язані: виснаження K + збільшує секрецію H + і, отже, посилює метаболічний алкалоз.