Нарушения на киселинно-алкалното състояние

Една от основните константи на организма е постоянството на концентрацията на водородни йони (H ⁺ ) в извънклетъчната течност, която при здрави индивиди е 40±5 nmol/l. За удобство, концентрацията на H ⁺ най-често се изразява като отрицателен логаритъм (pH). Обикновено pH стойността на извънклетъчната течност е 7,4. Регулирането на pH е необходимо за нормалното функциониране на клетките на организма.

Киселинно-алкалният баланс на тялото включва три основни механизма:

• функциониране на екстра- и вътреклетъчни буферни системи;
• механизми за дихателна регулация;
• бъбречен механизъм.

Киселинно-алкалните дисбаланси са патологични реакции, свързани с киселинно-алкални дисбаланси. Разграничават се ацидоза и алкалоза.

Буферни системи на тялото

Буферните системи са органични и неорганични вещества, които предотвратяват рязка промяна в концентрацията на H ⁺ и съответно в pH стойността при добавяне на киселина или основа. Те включват протеини, фосфати и бикарбонати. Тези системи са както вътре, така и извън клетките на тялото. Основните вътреклетъчни буферни системи са протеини, неорганични и органични фосфати. Вътреклетъчните буфери компенсират почти цялото натоварване от въглеродна киселина (H2CO3 _{), повече от 50% от натоварването от други неорганични киселини (фосфорна, солна, сярнаи} др.). Основният извънклетъчен буфер на тялото е бикарбонатът.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ]

Дихателни механизми на регулиране на pH

Те зависят от работата на белите дробове, които са способни да поддържат парциалното налягане на въглеродния диоксид (CO2 ₎ в кръвта на необходимото ниво, въпреки големите колебания в образуването на въглеродна киселина. Регулирането на отделянето на CO2 _се дължи на промени в скоростта и обема на белодробната вентилация. Увеличаването на минутния обем на дишане води до намаляване на парциалното налягане на въглеродния диоксид в артериалната кръв и обратно. Белите дробове се считат за първа линия в поддържането на киселинно-алкалния баланс, тъй като осигуряват механизъм за незабавна регулация на _{отделянето} на CO2.

Бъбречни механизми за поддържане на киселинно-алкалния баланс

Бъбреците участват в поддържането на киселинно-алкалния баланс, отделянето на излишните киселини с урината и запазването на основите за организма. Това се постига чрез редица механизми, основните от които са:

• реабсорбция на бикарбонати от бъбреците;
• образуване на титруеми киселини;
• образуване на амоняк в бъбречните тубулни клетки.

Реабсорбция на бикарбонат от бъбреците

В проксималните тубули на бъбреците почти 90% от HCO3 се абсорбира не чрез директен транспорт на HCO3 през мембраната, а чрез сложни обменни механизми, най-важният от които се счита за секрецията на H ⁺ в лумена на нефрона.

В клетките на проксималните тубули, под въздействието на ензима карбоанхидраза, който бързо се разлага на H ⁺ и HCO3 _". Образуваните в тубулните клетки водородни йони навлизат в луминалната мембрана на тубулите, където се обменят с Na ⁺, в резултат на което H ⁺ навлиза в лумена на тубулите, а натриевият катион навлиза в клетката и след това в кръвта. Обменът се осъществява с помощта на специален протеин-носител - Na ⁺ -H ^{+-обменник. Попадането на водородни йони в лумена на нефрона активира реабсорбцията на HCO3}_~ в кръвта. В същото време, в лумена на тубулите, водородният йон бързо се свързва с постоянно филтрираната HCO3, _за да образува карбонова киселина. С участието на карбоанхидраза, действаща от луминалната страна на четковата граница, H2C03 _се превръща в H2O _и CO2 _. В този случай въглеродният диоксид дифундира обратно в клетките на проксималните тубули, където се свързва с H2O _до... образуват въглеродна киселина, като по този начин цикълът се завършва.

По този начин, секрецията на H ⁺ йон осигурява реабсорбция на бикарбонат в еквивалентно количество натрий.

В бримката на Хенле приблизително 5% от филтрирания бикарбонат се реабсорбира, а в събирателната тръба - още 5%, също поради активната секреция на H ⁺.

Образуване на титруеми киселини

Някои слаби киселини, присъстващи в плазмата, се филтрират и служат като буферни системи в урината. Техният буферен капацитет се нарича „титруема киселинност“. Основният компонент на тези буфери в урината е HPO4 _{~, който след добавяне на водороден йон се превръща в}^{дизаместен} фосфорнокисел йон (HPO42 ₊ H ⁺ = H2PO _~ ), който има по-ниска киселинност.

[ 5 ], [ 6 ]

Образуване на амоняк в бъбречните тубулни клетки

Амонякът се образува в клетките на бъбречните каналчета по време на метаболизма на кетокиселините, особено глутамина.

При неутрални и особено при ниски стойности на pH на тубулната течност, амонякът дифундира от тубулните клетки в нейния лумен, където се свързва с H ⁺, за да образува амониев анион (NH3 ₊ H ⁺ = NH4 ₊⁾. Във възходящия край на бримката на Хенле, NH4 ₊^{катионите} се реабсорбират, които се натрупват в бъбречната медула. Малко количество амониеви аниони се дисоциират на NH3 и водородни йони, които се реабсорбират. NH3 _може да дифундира в събирателните каналчета, където служи като буфер за H ^+, секретиран от тази част на нефрона.

Способността за увеличаване на образуването на NH3 _и отделянето на NH4 ₊^се счита за основна адаптивна реакция на бъбреците към повишаване на киселинността, което позволява отделянето на водородни йони от бъбреците.

[ 7 ], [ 8 ], [ 9 ]

Киселинно-алкални дисбаланси

При различни клинични състояния концентрацията на водородни йони в кръвта може да се отклонява от нормата. Съществуват две основни патологични реакции, свързани с нарушение на киселинно-алкалния баланс - ацидоза и алкалоза.

Ацидозата се характеризира с ниско pH на кръвта (висока концентрация на H ⁺ ) и ниска концентрация на бикарбонат в кръвта;

Алкалозата се характеризира с високо pH на кръвта (ниска концентрация на H ⁺ ) и висока концентрация на бикарбонати в кръвта.

Съществуват прости и смесени варианти на киселинно-алкален дисбаланс. При първичните или прости форми се наблюдава само един дисбаланс.

Прости варианти на киселинно-алкален дисбаланс

• Първична респираторна ацидоза. Свързана с повишаване на p _a CO2 _.
• Първична респираторна алкалоза. Възниква в резултат на намаляване
• Метаболитна ацидоза. Причинява се от намаляване на концентрацията на HCO3 _.
• Метаболитна алкалоза. Възниква, когато концентрацията на HCO3 _{се увеличи}.

Доста често гореспоменатите разстройства могат да се комбинират при един пациент и те се обозначават като смесени. В този учебник ще се съсредоточим върху прости метаболитни форми на тези разстройства.