Порушення кислотно-основного стану

Однією з основних констант організму є сталість концентрації іонів водню (H ⁺ ) у позаклітинній рідині, яка у здорових людей становить 40±5 нмоль/л. Для зручності концентрацію H ⁺ найчастіше виражають у вигляді негативного логарифма (pH). У нормі значення pH позаклітинної рідини становить 7,4. Регуляція pH необхідна для нормального функціонування клітин організму.

Кислотно-лужний баланс організму включає три основні механізми:

• функціонування поза- та внутрішньоклітинних буферних систем;
• механізми регуляції дихання;
• нирковий механізм.

Кислотно-лужний баланс – це патологічні реакції, пов’язані з порушенням кислотно-лужного балансу. Розрізняють ацидоз та алкалоз.

Буферні системи організму

Буферні системи – це органічні та неорганічні речовини, що запобігають різкій зміні концентрації H ⁺ і, відповідно, значення pH при додаванні кислоти або лугу. До них належать білки, фосфати та бікарбонати. Ці системи знаходяться як всередині, так і зовні клітин організму. Основними внутрішньоклітинними буферними системами є білки, неорганічні та органічні фосфати. Внутрішньоклітинні буфери компенсують майже все навантаження вугільної кислоти (H2CO3 ) _,понад 50% навантаження інших неорганічних кислот (фосфорної, соляної, сірчаної тощо). Основним позаклітинним буфером організму є бікарбонат.

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

Дихальні механізми регуляції pH

Вони залежать від роботи легень, які здатні підтримувати парціальний тиск вуглекислого газу (CO2 ₎ у крові на необхідному рівні, незважаючи на великі коливання утворення вугільної кислоти. Регуляція виділення CO2 _{відбувається} за рахунок зміни швидкості та об'єму легеневої вентиляції. Збільшення хвилинного об'єму дихання призводить до зниження парціального тиску вуглекислого газу в артеріальній крові і навпаки. Легені вважаються першою лінією у підтримці кислотно-лужного балансу, оскільки вони забезпечують механізм негайної регуляції виділення _CO2.

Ниркові механізми підтримки кислотно-лужного балансу

Нирки беруть участь у підтримці кислотно-лужного балансу, виведенні надлишку кислот із сечею та збереженні лугів для організму. Це досягається за допомогою низки механізмів, основними з яких є:

• реабсорбція бікарбонатів нирками;
• утворення титрованих кислот;
• утворення аміаку в клітинах ниркових канальців.

Реабсорбція бікарбонату нирками

У проксимальних канальцях нирок майже 90% HCO3 абсорбується не шляхом прямого транспорту HCO3 через мембрану, а за допомогою складних механізмів обміну, найважливішим з яких вважається секреція H ⁺ у просвіт нефрону.

У клітинах проксимальних канальців з води та вуглекислого газу утворюється нестабільна вугільна кислота під впливом ферменту карбоангідрази, яка швидко розкладається на H ⁺ та HCO3 _". Іони водню, що утворюються в клітинах канальців, потрапляють у просвітну мембрану канальців, де обмінюються на Na ⁺, в результаті чого H ⁺ потрапляє в просвіт канальців, а катіон натрію потрапляє в клітину, а потім у кров. Обмін відбувається за допомогою спеціального білка-переносника - Na ⁺ -H ^{+-обмінника. Поступлення іонів водню в просвіт нефрону активує реабсорбцію HCO3}_~ у кров. Одночасно в просвіті канальця іон водню швидко з'єднується з постійно фільтрованою HCO3, _{утворюючи} вугільну кислоту. За участю карбоангідрази, що діє на просвітну сторону щіткової облямівки, H2C03 _{перетворюється} на H2O _та CO2 _. При цьому вуглекислий газ дифундує назад у клітини проксимальних канальців, де з'єднується з H2O _з... утворюють вугільну кислоту, таким чином завершуючи цикл.

Таким чином, секреція іона H ⁺ забезпечує реабсорбцію бікарбонату в еквівалентній кількості натрію.

У петлі Генле реабсорбується приблизно 5% фільтрованого бікарбонату, а в збірній трубці — ще 5%, також завдяки активній секреції H ⁺.

Утворення титруваних кислот

Деякі слабкі кислоти, присутні в плазмі, фільтруються та служать буферними системами в сечі. Їхня буферна ємність називається «титрованою кислотністю». Основним компонентом цих буферів сечі є HPO4 _{~, який після додавання іона водню перетворюється на}^{дизаміщений} іон фосфорної кислоти (HPO42 ₊ H ⁺ = H2PO _~ ), що має нижчу кислотність.

[ 5 ], [ 6 ]

Утворення аміаку в клітинах ниркових канальців

Аміак утворюється в клітинах ниркових канальців під час метаболізму кетокислот, особливо глутаміну.

За нейтральних і особливо за низьких значень pH канальцевої рідини аміак дифундує з клітин канальців у їх просвіт, де він з'єднується з H ⁺, утворюючи аніон амонію (NH3 ₊ H ⁺ = NH4 ₊⁾. У висхідній гілці петлі Генле катіони NH4 ₊^{реабсорбуються}, які накопичуються в мозковій речовині нирок. Невелика кількість аніонів амонію дисоціює на NH3 та іони водню, які реабсорбуються. NH3 _може дифундувати у збірні протоки, де він служить буфером для H ^+, що секретується цією частиною нефрона.

Здатність збільшувати утворення NH3 _та виведення NH4 ₊^{вважається} основною адаптивною реакцією нирок на підвищення кислотності, що дозволяє виводити іони водню нирками.

[ 7 ], [ 8 ], [ 9 ]

Кислотно-лужний дисбаланс

За різних клінічних станів концентрація іонів водню в крові може відхилятися від норми. Існує дві основні патологічні реакції, пов'язані з порушенням кислотно-лужного балансу, - ацидоз та алкалоз.

Ацидоз характеризується низьким pH крові (високою концентрацією H ⁺ ) та низькою концентрацією бікарбонату в крові;

Алкалоз характеризується високим pH крові (низькою концентрацією H ⁺ ) та високою концентрацією бікарбонату в крові.

Існують прості та змішані варіанти кислотно-лужного дисбалансу. При первинних, або простих, формах спостерігається лише один дисбаланс.

Прості варіанти кислотно-лужного дисбалансу

• Первинний респіраторний ацидоз. Пов'язаний зі збільшенням рівня _CO2.
• Первинний респіраторний алкалоз. Виникає в результаті зниження
• Метаболічний ацидоз. Викликаний зниженням концентрації HCO3 _.
• _{Метаболічний алкалоз. Виникає при підвищенні} концентрації HCO3.

Досить часто вищезгадані розлади можуть поєднуватися у пацієнта, і їх позначають як змішані. У цьому підручнику ми зосередимося на простих метаболічних формах цих розладів.