Механізми підтримки кислотно-лужної рівноваги крові

Для організму найважливіше значення має підтримання сталості реакції внутрішнього середовища. Це необхідно для нормального протікання ферментативних процесів в клітинах і позаклітинному середовищі, синтезу і гідролізу різних речовин, підтримки іонних градієнтів в клітинах, транспорту газів тощо Активна реакція середовища визначається співвідношенням водневих і гідроксильних іонів. Сталість кислотно-лужної рівноваги внутрішнього середовища підтримується буферними системами крові та фізіологічними механізмами. Буферні системи – це комплекс слабких кислоти і підстави, який здатний перешкоджати зрушення реакції в ту чи іншу сторону.
Кров містить наступні буферні системи:
1.Бікарбонатная або гідрокарбонатна. Вона складається з вільної вуглекислоти і гідрокарбонатів натрію і калію (NaHCO3 і KHCO3). При накопиченні в крові лугів, вони взаємодіють з вугільною кислотою. Утворюються гідрокарбонат і вода. Якщо кислотність крові зростає, то кислоти з’єднуються з гідрокарбонатами. Утворюються нейтральні солі і вугільна кислота. У легких вона розпадається на вуглекислий газ і воду, які видихаються.
2.Фосфатная буферна система. Вона є комплексом гидрофосфата і дигидрофосфата натрію (Na2HPO4 і NaH2PO4). Перший проявляє властивості основи, другий слабкої кислоти. Кислоти утворюють з Гідрофосфат натрію нейтральну сіль і дигідрофосфат натрію (Na2HPO4 + H2CO3 = NaHCO3 + NaH2PO4).
3.Белковая буферна система. Білки є буфером завдяки своїй амфотерности. Тобто залежно від реакції середовища вони проявляють або лужні, або кислотні властивості. Лужні властивості їм надають кінцеві аміногрупи білків, а кислотні карбоксильні. Хоча буферна ємність білкової системи невелика, вона відіграє важливу роль в міжклітинної рідини.
4.Гемоглобіновая буферна система еритроцитів. Найпотужніша буферна система. Складається з відновленого гемоглобіну і калієвої солі оксигемоглобіну. Амінокислота гістидин, що входить в структуру гемоглобіну, має карбоксильні і амідні угруповання. Перші забезпечують гемоглобину властивості слабкої кислоти, другі – слабкої основи. При дисоціації оксигемоглобіну в капілярах тканин на кисень і гемоглобін, останній набуває здатність зв’язуватися з катіонами водню. Вони утворюються в результаті дисоціації, що утворилася з вуглекислого газу вугільної кислоти. Вугільна кислота утворюється з вуглекислого газу і води під дією ферменту карбоангідрази, наявної в еритроцитах (формула). Аніони вугільної кислоти зв’язуються з катіонами калію, що знаходяться в еритроцитах і катіонами натрію в плазмі крові. Утворюються гідрокарбонати калію і натрію, що зберігають буферну ємність крові. Крім того, відновлений гемоглобін може безпосередньо зв’язуватися з вуглекислим газом з утворенням карбгемоглобина. Це також перешкоджає зрушенню реакції крові в кислу сторону.
Фізіологічні механізми підтримки кислотно-лужної рівноваги забезпечуються легкими, нирками, ШКТ, печінкою. За допомогою легких з крові видаляється вугільна кислота. В організмі щохвилини утворюється 10 ммоль вугільної кислоти. Закисление крові не відбувається тому, що з неї утворюються бікарбонати. У капілярах легенів з аніонів вугільної кислоти і протонів знову утворюється вугільна кислота, яка під впливом ферменту карбоангідрази розщеплюється на вуглекислий газ і воду. Вони видихаються. Через нирки з крові виділяються нелеткі органічні і неорганічні кислоти. Вони виводяться як у вільному стані, так 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. Секреції епітелієм канальців водневих іонів, що утворилися з вугільної кислоти, в сечу.
2. Освіти у клітинах епітелію гідрокарбонатів, що надходять у кров і збільшують її лужний резерв. Вони утворюються з вугільної кислоти і катіонів натрію і калію. Перші 2 процесу обумовлені наявністю в цих клітинах карбоангідрази.
3. Синтезу аміаку, катіон якого може зв’язуватися з катіонів водню з утворенням амонію.
4. Зворотного всмоктування в канальцях з первинної сечі в кров гідрокарбонатів.
5. Фільтрація в сечу надлишку кислих і лужних сполук.
Значення органів травлення для підтримки кислотно-лужної рівноваги невелике. Зокрема, в шлунку у вигляді соляної кислоти виділяються протони. Підшлунковою залозою і залозами тонкого кишечника гідрокарбонати. Але в той же час і протони і гідрокарбонати назад всмоктуються в кров. У результаті реакція крові не змінюється. У печінці з молочної кислоти утворюється глікоген. Однак порушення функцій травного каналу супроводжується зрушенням реакції крові. Так стійке підвищення кислотності шлункового соку призводить до збільшення лужного резерву крові. Це ж виникає при частій блювоті через втрату катіонів водню і хлоридів.
Кислотно-лужний баланс крові характеризується кількома показниками:
1. Актуальний рН. Це фактична величина рН крові. У нормі артеріальна кров має рН 7,35-7,45.
2. Парціальний напруга СО2 (РСО2). Для артеріальної крові 36-44 мм.рт.ст.
3. Стандартний бікарбонат крові (SB). Зміст бікарбонат (гідрокарбонат) аніонів при стандартних умовах, тобто нормальному насиченні гемоглобіну киснем. Величина 21,3 – 24,8 ммоль / л.
4. Актуальний бікарбонат крові (АВ). Істинна концентрація бікарбонат аніонів. У нормі практично не 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 володіють буферними властивостями, в стандартних умовах. 40-60 ммоль / л.
За певних умов реакція крові може змінюватися. Зрушення реакції крові в кислу сторону, називається ацидозом, в лужну, алкалозом. Ці зміни рН можуть бути дихальними і недихальному або метаболічними. Дихальні зміни реакції крові обумовлені змінами вмісту вуглекислого газу. Недихальні – бікарбонат аніонів. У здоровому організмі, наприклад при зниженому атмосферному тиску або посиленому диханні (гіпервентиляції) знижується концентрація СО2 в крові. Виникає дихальний алкалоз. Недихальному розвивається при тривалому прийомі рослинної їжі або води, що містить гідрокарбонати. При затримці дихання розвивається дихальний, а важкій фізичній роботі, недихальному ацидоз. Зміни рН можуть бути компенсованими і некомпенсованими. Якщо реакція крові не змінюється, то це компенсовані алкалоз і ацидоз. Зрушення компенсуються буферними системами, в першу чергу бикарбонатной. Тому вони спостерігаються в здоровому організмі. При нестачі або надлишку буферних компонентів має місце частково компенсовані ацидоз і алкалоз, але рН не виходить за межі норми. Якщо ж реакція крові менше 7,29 або більше 7,56 спостерігається некомпенсовані ацидоз і алкалоз. Самим грізним станом в клініці є некомпенсований метаболічний ацидоз. Він виникає внаслідок порушень кровообігу і гіпоксії тканин, а як наслідок, посиленого анаеробного розщеплення жирів і білків і т.д. При рН нижче 7,0 відбуваються глибокі зміни функцій ЦНС (кома), виникає фібриляція серця, падає артеріального тиску, пригнічується дихання і може настати смерть. Метаболічний ацидоз усувається корекцією електролітного складу, штучною вентиляцією і т.д.

Посилання на основну публікацію