Homeostazia acido-bazică. Jurnalul Internațional de Cercetare Aplicată și de bază

Toate sistemele tampon ale organismului sunt implicate în menținerea homeostaziei acido-bazice (echilibrul concentrațiilor optime de componente acide și bazice ale sistemelor fiziologice). Acțiunile lor sunt interconectate și sunt într-o stare de echilibru. Tamponul cu hidrocarbonat este cel mai asociat cu toate sistemele tampon. Tulburările în orice sistem tampon afectează concentrațiile componentelor sale, astfel încât modificările parametrilor sistemului tampon cu hidrocarbonat pot caracteriza destul de precis CBS-ul organismului.

CBS sanguin este în mod normal caracterizat prin următorii parametri metabolici:

pH-ul plasmatic 7,4±0,05;

[НСО 3 - ]=(24,4±3) mol/l - rezervă alcalină;

pCO 2 =40 mm Hg - presiunea parțială a CO 2 deasupra sângelui.

Din ecuația Henderson-Hasselbach pentru un tampon de bicarbonat, este evident că atunci când concentrația sau presiunea parțială a CO2 se modifică, CBS din sânge se modifică.

Menținerea valorii optime a reacției mediului în diferite părți ale corpului se realizează prin munca coordonată a sistemelor tampon și a organelor excretoare. Se numește o schimbare în reacția mediului la partea acidă acidoza, și practic - alcaloza. Valorile critice pentru conservarea vieții sunt: trecerea la partea acidă în sus 6,8 , și practic - 8,0 . Acidoza și alcaloza pot fi de origine respiratorie sau metabolică.

Acidoza metabolica se dezvolta datorita:

a) creșterea producției de acizi metabolici;

b) ca urmare a pierderii de bicarbonati.

Creșterea producției de acizi metabolici apare atunci când:

1. diabet zaharat tip I, post prelungit, complet sau o reducere bruscă a proporției de carbohidrați din alimentație;

2. acidoză lactică (șoc, hipoxie, diabet zaharat tip II, insuficiență cardiacă, infecții, intoxicații cu alcool).

Pierderi crescute de bicarbonați posibil cu urina (acidoza renala), sau cu unele sucuri digestive (pancreatice, intestinale).

Acidoza respiratorie se dezvoltă cu hipoventilație a plămânilor, care, indiferent de cauza care a provocat-o, duce la o creștere a presiunii parțiale a CO 2 cu peste 40 mm Hg. Artă. ( hipercapnie). Acest lucru se întâmplă cu boli ale sistemului respirator, hipoventilație a plămânilor, deprimare a centrului respirator cu anumite medicamente, de exemplu, barbiturice.

Alcaloză metabolică observat cu pierderi semnificative de suc gastric din cauza vărsăturilor repetate, precum și ca urmare a pierderii de protoni în urină în timpul hipokaliemiei, constipație (atunci când produsele alcaline se acumulează în intestine; la urma urmei, sursa de anioni de bicarbonat este pancreasul, ale căror canale se deschid în duoden), precum și cu aportul pe termen lung de alimente alcaline și apă minerală, ale căror săruri sunt supuse hidrolizei la anion.

Alcaloza respiratorie se dezvoltă ca urmare a hiperventilației plămânilor, ducând la eliminarea excesivă a CO 2 din organism și la o scădere a presiunii parțiale a acestuia în sânge la mai puțin de 40 mm. rt. Artă. ( hipocapnie). Acest lucru se întâmplă la inhalarea aerului rarefiat, hiperventilația plămânilor, dezvoltarea dificultății termice a respirației, excitarea excesivă a centrului respirator din cauza leziunilor cerebrale.

La acidoza ca măsură de urgență se folosește perfuzia intravenoasă de bicarbonat de sodiu 4 - 8%, soluție de trizamină H 2 NC (CH 2 OH) 3 3,66% sau lactat de sodiu 11%. Acesta din urmă, în timp ce neutralizează acizii, nu emite CO 2, ceea ce îi mărește eficacitatea.

Alcaloze sunt mai greu de corectat, în special cele metabolice (asociate cu tulburări ale sistemului digestiv și excretor). Uneori se folosește o soluție de acid ascorbic 5%, neutralizată cu bicarbonat de sodiu la pH 6 - 7.

Rezervă alcalină- aceasta este cantitatea de bicarbonat (NaHCO 3) (mai precis, volumul de CO 2 care poate fi legat de plasma sanguina). Această valoare poate fi considerată doar condiționat ca un indicator al echilibrului acido-bazic, deoarece, în ciuda conținutului crescut sau scăzut de bicarbonat, în prezența modificărilor corespunzătoare în H 2 CO 3, pH-ul poate rămâne complet normal.

Întrucât capacitățile compensatorii prin respirație utilizate inițial de organism sunt limitate, rolul decisiv în menținerea constanței trece la rinichi. Una dintre sarcinile principale ale rinichilor este eliminarea ionilor de H + din organism în cazurile în care, din anumite motive, în plasmă are loc o schimbare către acidoză.
Acidoza nu poate fi corectată decât dacă este îndepărtată cantitatea adecvată de ioni H+. Rinichii folosesc 3 mecanisme:

1. Schimb de ioni de hidrogen cu ioni de sodiu, care, combinându-se cu anionii HCO 3 formați în celulele tubulare, sunt complet reabsorbiți sub formă de NaHCO 3,

Condiția prealabilă pentru eliberarea ionilor de H + folosind acest mecanism este reacția activată de anhidraz carbonică CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3, iar H 2 CO 3 se descompune în ioni H + și HCO 3 -. În timpul acestui schimb de ioni de hidrogen cu ioni de sodiu, tot bicarbonatul de sodiu filtrat în glomeruli este reabsorbit.

2. Excreția ionilor de hidrogen în urină și reabsorbția ionilor de sodiu are loc și prin transformarea sării alcaline a fosfatului de sodiu (Na 2 HPO 4) în sarea acidă a difosfatului de sodiu (NaHaPO 4) în tubii distali.

3. Formarea sărurilor de amoniu: amoniacul, format în părțile distale ale tubilor renali din glutamina și alți aminoacizi, favorizează eliberarea ionilor H + și reabsorbția ionilor de sodiu; NH4Cl se formează datorită combinației amoniacului cu HCl.
Intensitatea formării amoniacului, necesară neutralizării HCl puternic, este mai mare, cu cât aciditatea urinei este mai mare.

Parametrii de bază ai CBS

pH	N ≈ 7,4	(valoarea medie a sângelui arterial)
pCO2	40 mm. rt. Artă. (presiune parțială a CO 2 în plasma sanguină)	Această componentă reflectă direct componenta respiratorie în reglementarea CBS (CAR).
(hipercapnia) se observă cu hipoventilație, care este caracteristică acidozei respiratorii.	↓ (hipocapnie) se observă în timpul hiperventilației, care este caracteristică alcalozei respiratorii. Cu toate acestea, modificările pCO2 pot fi, de asemenea, o consecință a compensării de la tulburările metabolice ale CBS. Pentru a distinge aceste situații unele de altele, este necesar să se ia în considerare pH-ul și [HCO 3 -]
pO 2	95 mm. rt. Artă. (presiune parțială în plasma sanguină)	SB sau SB

24 meq/l

SB – bicarbonat de plasmă standard, adică [НСО 3 - ] ↓ - cu acidoză metabolică sau cu compensarea alcalozei respiratorii.

- cu alcaloză metabolică sau compensare a acidozei respiratorii.

CBS sanguin este în mod normal caracterizat prin următorii parametri metabolici:

pH-ul plasmatic 7,4±0,05;

Indici suplimentari

În mod normal, relativ vorbind, nu există nici o deficiență, nici un exces de baze (nici DO, nici IO). De fapt, acest lucru se exprimă prin faptul că diferența dintre BO așteptat și real este în condiții normale în ±2,3 meq/l. Abaterea acestui indicator din intervalul normal este tipică pentru tulburările metabolice ale CBS. Valorile anormal de mari sunt caracteristice alcalozei metabolice. Anormal de scăzut – pentru acidoză metabolică.

Din ecuația Henderson-Hasselbach pentru un tampon de bicarbonat, este evident că atunci când concentrația sau presiunea parțială a CO2 se modifică, CBS din sânge se modifică.

Menținerea valorii optime a reacției mediului în diferite părți ale corpului se realizează prin munca coordonată a sistemelor tampon și a organelor excretoare. Se numește o schimbare în reacția mediului la partea acidă acidoza, și practic - alcaloza. Valorile critice pentru conservarea vieții sunt: o trecere la partea acidă la 6,8 și la partea de bază - 8,0. Acidoza și alcaloza pot fi de origine respiratorie sau metabolică.

Acidoza metabolica se dezvolta datorita:

a) creșterea producției de acizi metabolici;

b) ca urmare a pierderii de bicarbonati.

Creșterea producției de acizi metabolici apare cu: 1) diabet zaharat de tip I, post prelungit, complet sau o reducere bruscă a proporției de carbohidrați din dietă;

2) acidoză lactică (șoc, hipoxie, diabet zaharat tip II, insuficiență cardiacă, infecții, intoxicații cu alcool).

Pierderea crescută de bicarbonați este posibilă în urină (acidoză renală), sau cu unele sucuri digestive (pancreatice, intestinale).

Acidoza respiratorie se dezvoltă cu hipoventilaţie exaltarea plămânilor, care, indiferent de cauza care a provocat-o, duce la o creștere a presiunii parțiale a CO2 la mai mult de 40 mm Hg. Artă. (hipercapnie). Acest lucru se întâmplă cu boli ale sistemului respirator, hipoventilație a plămânilor, deprimare a centrului respirator cu anumite medicamente, de exemplu, barbiturice.

Alcaloză metabolică observate cu pierderi semnificative suc gastric din cauza vărsăturilor repetate, precum și ca urmare a pierderii de protoni în urină în timpul hipokaliemiei, constipație (atunci când produsele alcaline se acumulează în intestine; la urma urmei, sursa de anioni de bicarbonat este pancreasul, ale cărui canale deschis în duoden), precum și în timpul consumului prelungit de alimente alcaline și apă minerală, ale căror săruri sunt supuse hidrolizei prin anion.

respirator (respirator) alcaloza se dezvoltă ca urmare a hipervelocității Ntilarea plămânilor, ducând la eliminarea excesivă a CO2 din organism și la o scădere a presiunii parțiale a acestuia în sânge la mai puțin de 40 mm. rt. Artă. (hipocapnie). Acest lucru se întâmplă la inhalarea aerului rarefiat, hiperventilația plămânilor, dezvoltarea dificultății termice a respirației, excitarea excesivă a centrului respirator din cauza leziunilor cerebrale.

Pentru acidoză ca măsură de urgență utilizați perfuzie intravenoasă de bicarbonat de sodiu 4–8%, soluție de trizamină H2NC(CH2OH)3 3,66% sau lactat de sodiu 11%. Acesta din urmă, deși neutralizează acizii, nu emite CO2, ceea ce îi crește eficacitatea.

Alcalozele sunt mai greu de corectat, în special cele metabolice (asociate cu perturbarea sistemului digestiv și excretor). Uneori se folosește o soluție de acid ascorbic 5%, neutralizată cu bicarbonat de sodiu la pH 6 - 7.

Rezervă alcalină- aceasta este cantitatea de bicarbonat (NaHC03) (mai exact, volumul de CO2 care poate fi legat de plasma sanguina). Această valoare poate fi considerată doar condiționat ca un indicator al echilibrului acido-bazic, deoarece, în ciuda conținutului crescut sau scăzut de bicarbonat, în prezența unor modificări adecvate ale H2CO3, pH-ul poate rămâne complet normal.

Întrucât posibilităţile compensatorii prin respiraţie, utilizate inițial de organism, sunt limitate, rolul decisiv în menținerea constanței trece la rinichi. Una dintre sarcinile principale ale rinichilor este eliminarea ionilor de H+ din organism în cazurile în care, dintr-un motiv oarecare, are loc o schimbare spre acidoză în plasmă. Acidoza nu poate fi corectată decât dacă este îndepărtată cantitatea adecvată de ioni de H. Rinichii folosesc 3 mecanisme:

1. Schimb de ioni de hidrogenîn ionii de sodiu, care, combinându-se cu anionii HCO3 formați în celulele tubulare, sunt complet reabsorbiți sub formă de NaHCO,

Condiția prealabilă pentru eliberarea ionilor de H folosind acest mecanism este reacția activată de anhidraz carbonică CO2 + H20 = H2CO3, iar H2CO3 se descompune în ioni H și HCO3. În acest schimb ioni de hidrogen la ioni sodiu, are loc reabsorbția întregului bicarbonat de sodiu filtrat în glomeruli.

2. Excreția ionilor de hidrogen în urină iar reabsorbția ionilor de sodiu are loc și prin transformarea sării alcaline a fosfatului de sodiu (Na2HP04) în sarea acidă a difosfatului de sodiu (NaHaPO4) în tubii distali.

3. Formarea sărurilor de amoniu: amoniacul, format în părțile distale ale tubilor renali din glutamina și alți aminoacizi, favorizează eliberarea ionilor H și reabsorbția ionilor de sodiu; NH4Cl se formează datorită combinației amoniacului cu HCl. Intensitatea formării amoniacului, necesară neutralizării HCl puternic, este mai mare, cu cât aciditatea urinei este mai mare.

Tabelul 3

Parametrii de bază ai CBS

(valoarea medie a sângelui arterial)

40 mm. rt. Artă.

(presiune parțială a CO2 în plasma sanguină)

Această componentă reflectă direct componenta respiratorie în reglementarea CBS (CAR).

(hipercapnia) se observă cu hipoventilație, care este caracteristică acidozei respiratorii.

↓ (hipocapnie) se observă în timpul hiperventilației, care este caracteristică alcalozei respiratorii. Cu toate acestea, modificările pCO2 pot fi, de asemenea, o consecință a compensării de la tulburările metabolice ale CBS. Pentru a distinge aceste situații unele de altele, este necesar să se ia în considerare pH-ul și [HCO3-]

95 mm. rt. Artă. (presiune parțială în plasma sanguină)

SB sau SB

SB – bicarbonat de plasmă standard, adică [НСО3-] ↓ - cu acidoză metabolică sau cu compensarea alcalozei respiratorii.

Pentru alcaloza metabolică sau compensarea acidozei respiratorii.

Indici suplimentari

BO sau BB

(tampoane de bază)

Baze tampon. Aceasta este suma tuturor anionilor din sângele integral care aparțin sistemelor tampon.

ÎNAINTE sau BD

(deficit de bază)

Deficiență de bază. Aceasta este diferența dintre valoarea practică și corectă a BO în acidoza metabolică. Definit ca numărul de baze care trebuie adăugate în sânge pentru a-și aduce pH-ul la normal (la pCO2 = 40 mmHg la = 38°C)

IO sau BE

(exces de bază)

Exces de bază. Aceasta este diferența dintre valorile reale și așteptate ale BO în alcaloza metabolică.

În mod normal, relativ vorbind, nu există nici o deficiență, nici un exces de baze (nici DO, nici IO). De fapt, acest lucru se exprimă prin faptul că diferența dintre BO așteptat și real este în condiții normale în ±2,3 meq/l. Abaterea acestui indicator din intervalul normal este tipică pentru tulburările metabolice ale CBS. Valorile anormal de ridicate sunt tipice pentru alcaloza metabolica. Anormal de scăzut – pentru acidoza metabolica.

Lucrări de laborator și practice

Experiența 1. Comparația capacității tampon a serului sanguin și a fosfatului BS

Măsurați ml

balon N

Ser de sânge (diluție 1:10)

Fosfat BS (diluție 1:10), pH = 7,4

Fenolftaleină (indicator)

Starea acido-bazică este unul dintre cei mai importanți parametri fizici și chimici ai mediului intern al organismului. În corpul unei persoane sănătoase, acizii se formează în mod constant zilnic în timpul procesului metabolic - aproximativ 20.000 mmol de acid carbonic (H 2 C0 3) și 80 mmol de acizi tari, dar concentrația de H + fluctuează într-un interval relativ îngust. În mod normal, pH-ul lichidului extracelular este de 7,35-7,45 (45-35 nmol/l), iar pH-ul fluidului intracelular este în medie de 6,9. În același timp, trebuie menționat că concentrația de H+ în interiorul celulei este eterogenă: este diferită în organelele aceleiași celule.

H+ sunt reactivi într-o asemenea măsură încât chiar și o schimbare pe termen scurt a concentrației lor în celulă poate afecta semnificativ activitatea sistemelor enzimatice și a proceselor fiziologice, totuși, în mod normal, sistemele tampon pornesc instantaneu, protejând celula de fluctuațiile nefavorabile ale pH-ului; Sistemul tampon se poate lega sau, dimpotrivă, eliberează H+ imediat ca răspuns la modificările acidității fluidului intracelular. Sistemele tampon funcționează și la nivelul corpului în ansamblu, dar în cele din urmă reglarea pH-ului organismului este determinată de funcționarea plămânilor și a rinichilor.

Deci, care este starea acido-bazică (sin.: echilibru acido-bazic; stare acido-bazică; echilibru acido-bazic; homeostazia acido-bazică)? Aceasta este constanta relativă a valorii pH-ului mediului intern al corpului, datorită acțiunii combinate a tamponului și a unor sisteme fiziologice ale corpului.

Echilibrul acido-bazic este constanța relativă a indicelui de hidrogen (pH) al țării interne a corpului, datorită acțiunii combinate a tamponului și a unor sisteme fiziologice, ceea ce determină utilitatea transformărilor metabolice în celulele corpului (Big Enciclopedia medicală, vol. 10, p. 336).

Raportul dintre hidrogen și ionii hidroxil din mediul intern al corpului depinde de:

1) activitatea enzimatică și intensitatea reacțiilor redox;

2) procese de hidroliză și sinteza proteinelor, glicoliză și oxidare a glucidelor și grăsimilor;

3) sensibilitatea receptorilor la mediatori;

4) permeabilitatea membranei;

5) capacitatea hemoglobinei de a lega oxigenul și de a-l elibera în țesuturi;

6) caracteristicile fizico-chimice ale coloizilor și structurilor intercelulare: gradul de dispersie a acestora, hidrofilie, capacitatea de adsorbție;

7) funcțiile diferitelor organe și sisteme.

Raportul dintre H+ și OH- în mediile biologice depinde de conținutul de acizi (donatori de protoni) și baze tampon (acceptori de protoni) din fluidele corporale. Reacția activă a mediului este apreciată de unul dintre ioni (H+ sau OH-), cel mai adesea de H+. Conținutul de H+ din organism depinde de formarea acestora în timpul metabolismului proteinelor, grăsimilor și carbohidraților, precum și de intrarea lor în organism sau de îndepărtarea lor sub formă de acizi nevolatili sau dioxid de carbon.

Valoarea pH-ului, care caracterizează starea CBS, este unul dintre cei mai „duri” parametri ai sângelui și variază la om în limite foarte înguste: de la 7,35 la 7,45. O schimbare a pH-ului cu 0,1 peste limitele specificate cauzează tulburări pronunțate ale sistemului respirator, cardiovascular etc., o scădere a pH-ului cu 0,3 provoacă comă acidotică, iar o schimbare a pH-ului de 0,4 este adesea incompatibilă cu viața.

Schimbul de acizi și baze în organism este strâns legat de schimbul de apă și electroliți. Toate aceste tipuri de metabolism sunt unite de legea neutralității electrice, izomolarității și mecanismele fiziologice homeosgatice.

Cantitatea totală de cationi plasmatici este de 155 mmol/l (Na+ -142 mmol/l; K+ - 5 mmol/l; Ca2+ - 2,5 mmol/l; Mg2+ - 0,5 mmol/l; alte elemente - 1,5 mmol/l ) și se contine aceeasi cantitate de anioni (103 mmol/l - baza slaba Cl-; 27 mmol/l - baza tare HC03-; 7,5-9 mmol/l - anioni proteici; 1,5 mmol/l - anioni fosfat; 0,5 mmol/ l - sulfatanioni 5 mmol/l - acizi organici). Deoarece conținutul de H+ în plasmă nu depășește 40x106 mmol/l, iar bazele tampon principale ale HCO3- și anionii proteici din plasmă sunt de aproximativ 42 mmol/l, sângele este considerat un mediu bine tamponat și are o reacție ușor alcalină.

Proteinele și anionii HCO3- sunt strâns legate de metabolismul electroliților și CBS. În acest sens, interpretarea corectă a modificărilor concentrației acestora este de o importanță decisivă pentru evaluarea proceselor care au loc în schimbul de electroliți, apă și H+. CBS este susținută de sisteme tampon de sânge și țesut și mecanisme de reglare fiziologice, care implică plămânii, rinichii, ficatul și tractul gastrointestinal.

Mecanisme homeostatice fizico-chimice

Mecanismele homeostatice fizico-chimice includ sisteme tampon de sânge și țesuturi și, în special, sistemul tampon de carbonat. Atunci când organismul este expus unor factori perturbatori (acizi, alcaline), menținerea homeostaziei acido-bazice este asigurată, în primul rând, de un sistem tampon carbonat format din acid carbonic slab (H 2 CO3) și sarea de sodiu a anionului său. (NaHCO3) într-un raport de 1:20. Când acest tampon intră în contact cu acizii, aceștia din urmă sunt neutralizați de componenta alcalină a tamponului pentru a forma acid carbonic slab: NaHC03 + HCl > NaCl + H2C03

Acidul carbonic se disociază în CO2 și H20. CO2 rezultat excită centrul respirator, iar excesul de dioxid de carbon este îndepărtat din sânge cu aerul expirat. Tamponul carbonat este, de asemenea, capabil să neutralizeze bazele în exces prin legarea cu acidul carbonic pentru a forma NaHCO3 și excreția sa ulterioară de către rinichi:

NaOH + H2C03 > NaHCO + H20.

Greutatea specifică a tamponului carbonat este mică și se ridică la 7-9% din capacitatea totală de tampon a sângelui, totuși, acest tampon ocupă un loc central în importanța sa în sistemul tampon de sânge, deoarece este primul care intră în contact cu factori perturbatori și este strâns legată de alte sisteme tampon și mecanisme de reglare fiziologice. Prin urmare, sistemul tampon carbonat este un indicator sensibil al CBS, iar determinarea componentelor sale este utilizată pe scară largă pentru a diagnostica tulburările CBS.

Al doilea sistem tampon al plasma sanguină este un tampon fosfat format din săruri fosfatice monobazice (acizi slabi) și dibazice (baze tari): NaH2P04 și Na2HP04 în raport de 1:4. Tamponul fosfat acţionează în mod similar cu tamponul carbonat. Rolul stabilizator al tamponului fosfat în sânge este nesemnificativ; joacă un rol mult mai mare în reglarea renală a homeostaziei acido-bazice, precum și în reglarea reacției active a unor țesuturi. Tamponul fosfat din sânge joacă un rol important în menținerea ACR și în reproducerea tamponului bicarbonat:

H2CO3 + Na2HPO4 > NaHC03 + NaH2PO4 adică. excesul de H2C03 este eliminat, iar concentrația de NaHC03 crește, iar raportul H2C03/NaHC03 rămâne constant la 1:20.

Al treilea sistem tampon de sânge sunt proteinele, ale căror proprietăți de tamponare sunt determinate de amfoteritatea lor. Ele se pot disocia pentru a forma atât H+ cât și OH-. Cu toate acestea, capacitatea de tamponare a proteinelor plasmatice în comparație cu bicarbonații este mică. Cea mai mare capacitate de tamponare a sângelui (până la 75%) este hemoglobina. Histidina, care face parte din hemoglobină, conține atât grupări acide (COOH) cât și bazice (NH2).

Proprietățile de tamponare ale hemoglobinei se datorează posibilității de interacțiune a acizilor cu sarea de potasiu a hemoglobinei pentru a forma o cantitate echivalentă din sare de potasiu corespunzătoare și hemoglobină liberă, care are proprietățile unui acid organic foarte slab. Cantități mari de H+ pot fi legate în acest fel. Capacitatea de a lega H+ în sărurile de Hb este mai pronunțată decât în sărurile de oxihemoglobină (HbO2). Cu alte cuvinte, hemoglobina este un acid organic mai slab decât oxihemoglobina. În acest sens, în timpul disocierii HbO, în capilarele tisulare de pe O2 și Hb apare o cantitate suplimentară de baze (săruri de Hb), capabile să lege dioxidul de carbon, contracarând scăderea pH-ului, și invers, oxigenarea conductoarelor de Hb. la deplasarea H2CO3 din bicarbonat. Aceste mecanisme funcționează în timpul conversiei sângelui arterial în sânge venos și invers, precum și atunci când pCO2 se modifică.

Hemoglobina este capabilă să lege dioxidul de carbon folosind grupări amino libere, formând carbohemoglobina

R-NH2 + CO2 - R-NHCOOH

Astfel, NHC03 din sistemul tampon carbonat în timpul „agresiunii” acizilor este compensat de proteine alcaline, fosfați și săruri de hemoglobină.

Schimbul de Cl și HCO3 între eritrocite și plasmă este extrem de important în menținerea CBS. Odată cu creșterea concentrației de dioxid de carbon în plasmă, concentrația de Cl în aceasta scade, deoarece ionii de clor trec în celulele roșii din sânge. Principala sursă de Cl în plasmă este NaCl. Pe măsură ce concentrația de H2CO3 crește, legătura dintre Na+ și Cl- se rupe și are loc separarea lor, ionii de clor pătrunzând în eritrocite, iar ionii de sodiu rămânând în plasmă, întrucât membrana eritrocitară este practic impermeabilă la acestea. În același timp, excesul de Na+ rezultat se combină cu excesul de HCO3-, formând bicarbonat de sodiu și completând pierderea acestuia în timpul acidificării sângelui și menținând astfel un pH constant al sângelui.

O scădere a pCO2 în sânge determină procesul invers: ionii de clor părăsesc globulele roșii și se combină cu ioni de sodiu în exces eliberați din NaHC03, ceea ce previne alcalinizarea sângelui.

Un rol important în menținerea CBS aparține sistemelor tampon ale țesuturilor - acestea conțin sisteme tampon carbonat și fosfat. Cu toate acestea, un rol deosebit îl au proteinele tisulare, care au capacitatea de a lega cantități foarte mari de acizi și alcalii.

Un rol la fel de important în reglarea CBS este jucat de procesele metabolice homeostatice care apar în țesuturi, în special în ficat, rinichi și mușchi. Acizii organici, de exemplu, pot fi oxidați pentru a forma acizi volatili care sunt ușor eliberați din organism (în principal sub formă de dioxid de carbon), sau se pot combina cu produsele metabolismului proteic, pierzându-și complet sau parțial proprietățile acide.

Acidul lactic, format în cantități mari în timpul muncii musculare intense, poate fi resintetizat în glicogen, iar corpii cetonici în acizi grași superiori, apoi în grăsimi etc. Acizii anorganici pot fi neutralizați prin săruri de potasiu și sodiu, eliberate atunci când aminoacizii sunt dezaminați cu amoniac pentru a forma săruri de amoniu.

Alcaliile pot fi neutralizate de lactat, care se formează intens din glicogen atunci când pH-ul țesuturilor se modifică. CBS se menține datorită dizolvării acizilor și alcalinelor puternice în lipide, legării acestora de diferite substanțe organice în săruri nedisociabile și insolubile și schimbului de ioni între celulele diferitelor țesuturi și sânge.

În cele din urmă, legătura determinantă în menținerea homeostaziei acido-bazice este metabolismul celular, deoarece fluxul transmembranar de anioni și cationi și distribuția lor între sectoarele extracelulare și intracelulare este rezultatul activității celulare și este supus nevoilor acestei activități.

Mecanisme homeostatice fiziologice

Un rol la fel de important în menținerea homeostaziei acido-bazice este jucat de mecanismele homeostatice fiziologice, printre care rolul principal revine plămânilor și rinichilor.” Acizii organici formați în timpul procesului metabolic, sau acizii care pătrund în organism din exterior, datorită sistemelor tampon ale sângelui, înlocuiesc dioxidul de carbon din compușii săi cu baze, iar excesul de CO2 rezultat este excretat de plămâni.

Dioxidul de carbon difuzează de aproximativ 20 de ori mai intens decât oxigenul. Acest proces este facilitat de două mecanisme:

trecerea hemoglobinei la oxihemoglobină (oxihemoglobina, ca acid mai puternic, înlocuiește CO2 din sânge);

Acțiunea anhidrazei carbonice pulmonare anhidrazei carbonice

n2co3 - co2+ n2o.

Cantitatea de dioxid de carbon eliminată din organism de către plămâni depinde de frecvența și amplitudinea respirației și este determinată de conținutul de dioxid de carbon din organism.

Participarea rinichilor la menținerea CBS este determinată în principal de funcția lor de excreție a acidului. În condiții normale, rinichii produc urină al cărei pH variază de la 5,0 la 7,0. Valoarea pH-ului urinei poate ajunge la 4,5, ceea ce indică un exces de H+ de 800 de ori în ea în comparație cu plasma sanguină. Acidificarea urinei în tubii renali proximali și distali este o consecință a secreției de H+ (acidogeneza). Un rol important în acest proces îl joacă anhidraza carbonică a epiteliului tubilor renali. Această enzimă accelerează atingerea echilibrului între reacția lentă de hidratare și deshidratare a acidului carbonic:

anhidrază carbonică

n2co3 - n2o + co2

Pe măsură ce pH-ul scade, viteza H2CO3 necatalizată > H2 + HCO3- crește. Datorită acidogenezei, componentele acide ale tamponului fosfat (H + + HP04 2- > H2PO4-) și acizii organici slabi (lactic, citric, β-hidroxibutiric etc.) sunt îndepărtați din organism. Eliberarea de H+ de către epiteliul tubilor renali are loc împotriva unui gradient electrochimic cu costuri energetice și, în același timp, are loc reabsorbția unei cantități echivalente de Na+ (o scădere a reabsorbției Na+ este însoțită de o scădere a acidogenezei). Reabsorbit din cauza acidogenezei, în sânge se formează Na+, împreună cu HCO3-, secretat de epiteliul tubilor renali, bicarbonat de sodiu

Na + + HC03 - > NaHC03

Ionii H+ secretați de epiteliul tubilor renali interacționează cu anionii compușilor tampon. Acidogeneza asigură eliberarea predominant de anioni de tampon carbonat și fosfat și anioni de acizi organici slabi.

Anionii acizilor organici și anorganici puternici (CI-, S0 4 2-) sunt îndepărtați din organism de către rinichi datorită amoniogenezei, care asigură excreția acizilor și protejează pH-ul urinei de scăderea sub nivelul critic al tubilor distali și conducte colectoare. NH3, format în epiteliul tubilor renali în timpul dezaminării glutaminei (60%) și a altor aminoacizi (40%), care intră în lumenul tubilor, se combină cu H+ format în timpul acidogenezei. Astfel, amoniacul leagă ionii de hidrogen și elimină anionii acizilor puternici sub formă de săruri de amoniu.

Ammoniogeneza este strâns legată de acidogeneză, prin urmare concentrația de amoniu în urină este direct dependentă de concentrația de H+ din aceasta: acidificarea sângelui, însoțită de o scădere a pH-ului fluidului tubular, favorizează difuzia amoniacului din celule. Excreția de amoniu este determinată și de rata producției sale și de rata fluxului de urină.

Clorurile joacă un rol important în reglarea excreției acide de către rinichi - o creștere a reabsorbției HCO3- este însoțită de o creștere a reabsorbției clorurilor. Ionul clorură urmează pasiv cationul de sodiu. Modificarea transportului clorurilor este o consecință a modificării primare a secreției de ioni de H+ și a reabsorbției HCO3 și se datorează necesității menținerii neutralității electrice a urinei tubulare.

Pe lângă acidoză și amoniogeneză, un rol semnificativ în conservarea Na+ în timpul acidificării sângelui revine secreției de potasiu, eliberat din celule atunci când pH-ul sângelui scade, este excretat intens de epiteliul tubilor renali. în timp ce crește simultan reabsorbția Na+ - aceasta afectează efectul reglator al mineralocorticoizilor: aldosteron și deoxicorticosteron. In mod normal, rinichii secreta produse metabolice predominant acide, dar cu un aport crescut de baze in organism, reactia urinara devine mai alcalina datorita secretiei crescute de bicarbonat si fosfat bazic.

Tractul gastrointestinal joacă un rol important în reglarea excretoare a CBS. Acidul clorhidric se formează în stomac: H+ este secretat de epiteliul gastric, iar CI- provine din sânge. În schimbul clorurilor, bicarbonatul intră în sânge în timpul secreției gastrice, dar alcalinizarea sângelui nu are loc, deoarece sucul gastric CI- este reabsorbit în sânge în intestin, epiteliul mucoasei intestinale secretă suc alcalin bogat în bicarbonați . În acest caz, H+ trece în sânge sub formă de HCl. O schimbare pe termen scurt a reacției este imediat echilibrată de reabsorbția NaHC03 în intestin. Tractul intestinal, spre deosebire de rinichii, care concentrează și excretă în principal K+ și cationi monovalenți din organism, concentrează și elimină ionii alcalini divalenți din organism dieta alcalină, eliberarea tuturor cationilor crește.

Homeostazia este una dintre principalele proprietăți ale viețuitoarelor de a menține dinamica relativă

constanța mediului intern, adică compoziție chimică, osmotică

presiunea, stabilitatea funcțiilor fiziologice de bază.

Aceasta este capacitatea organismului de a menține o relativă constanță a mediului intern (sânge, limfa, fluid intercelular).

Corpul uman se adaptează la condițiile de mediu în continuă schimbare, dar mediul intern rămâne constant și indicatorii săi fluctuează în limite foarte înguste. Prin urmare, o persoană poate trăi în diferite condiții de mediu. Unii parametri fiziologici sunt reglați deosebit de atent și subtil, de exemplu, temperatura corpului, tensiunea arterială, glucoza, gazele, sărurile, ionii de calciu din sânge, echilibrul acido-bazic, volumul sanguin, presiunea osmotică a acestuia, apetitul și multe altele. Reglementarea se realizează pe principiul feedback-ului negativ între receptori care detectează modificări ale acestor indicatori și sisteme de control. Astfel, o scădere a unuia dintre parametri este surprinsă de receptorul corespunzător, de la care impulsurile sunt trimise către una sau alta structură a creierului, la comanda căreia sistemul nervos autonom pornește mecanisme complexe de egalizare a modificărilor care au avut loc. . Creierul folosește două sisteme principale pentru a menține homeostazia: autonom și endocrin.

Unul dintre cei mai importanți parametri fizico-chimici ai mediului intern este echilibrul acido-bazic .

Reacția cantitativă a sângelui caracterizează indicele de hidrogen (pH) - logaritmul zecimal negativ al concentrației de hidrogen și ioni.

Cele mai multe soluții din organism sunt soluții tampon,în care pH-ul nu se modifică atunci când li se adaugă cantităţi mici de acid sau alcali puternic.

Lichidul tisular, sângele, urina și alte lichide sunt soluții tampon.

Indicatorul de pH al fluidelor corporale demonstrează clar cât de mult Na, Mg, Ca, K este absorbit Aceste 4 componente reglează aciditatea organismului. Dacă aciditatea este mare, substanțele încep să fie împrumutate de la alte organe și cavități. Pentru a îndeplini toate funcțiile structurilor vii la toate nivelurile, de la sistemele moleculare la organe, este necesar un mediu ușor alcalin (pH 7,4).

Chiar și cea mai mică abatere de la valoarea normală poate provoca patologie.

Modificări ale pH-ului: la acid – acidoză

la alcalin – alcaloză

O schimbare de 0,1 poate duce la perturbarea mediului, iar o schimbare de 0,3 poate pune viața în pericol.

pH-ul sângelui și al altor fluide interne. Metabolism și metaboliți.

Standarde pentru fluidele interne:

Sânge arterial 7,35 – 7,45

Sânge venos 7,26 – 7,36

Limfa 7,35 – 7,40

Lichidul intercelular 7,26 – 7,38

pH-ul urinei 5-7 (aciditatea se modifică în funcție de aportul alimentar și de activitatea fizică. Alcalinitatea urinei – alimente vegetale; aciditatea urinei – carne, activitate fizică).

Abateri si norme:

Reacție lichidă acidă

Post, creșterea temperaturii corpului, diabet, insuficiență renală, muncă fizică grea.

Reacție alcalină

Inflamație a vezicii urinare, dietă săracă în produse din carne, exces de apă minerală, sânge în urină.

Orice organism se caracterizează printr-un set de indicatori prin care se evaluează proprietățile fizico-chimice ale mediului intern, cu excepția pH-ului, care este estimat prin logaritmul zecimal invers p și p, precum și volumul inimii, ritmul cardiac, sângele. presiunea, viteza fluxului sanguin, rezistența vasculară periferică, volumul minute al respirației etc. Totalitatea acestor indicatori caracterizează nivelul funcțional al organismului.

Metabolismul este un set de reacții chimice care au loc în celulele vii și

asigurand organismului substante si energie pentru metabolismul de baza.

Metaboliții sunt produse ale metabolismului intracelular care sunt supuși eliminării finale din organism.

Conceptul de homeostazie acido-bazică, principalii săi parametri. Rolul de stabilizare a pH-ului mediului intern pentru organism. Sistem funcțional pentru menținerea constantei parametrilor homeostaziei acido-bazice. Importanta mentinerii unui pH constant in viata. Rolul respirației externe, al rinichilor și al sistemelor tampon de sânge în stabilizarea pH-ului.

Conceptul de pH, rolul de constanță a pH-ului mediului intern pentru implementarea metabolismului intracelular.

Homeostazia acido-bazică

Echilibrul acido-bazic este unul dintre cei mai importanți parametri fizici și chimici ai mediului intern al organismului. Raportul dintre hidrogen și ionii hidroxil din mediul intern al corpului determină în mare măsură activitatea enzimelor, direcția și intensitatea reacțiilor redox, procesele de descompunere și sinteza proteinelor, glicoliza și oxidarea carbohidraților și grăsimilor, funcțiile unui numărul de organe, sensibilitatea receptorilor la mediatori, permeabilitatea membranelor etc. Activitatea de reacție a mediului determină capacitatea hemoglobinei de a lega oxigenul și de a-l elibera în țesuturi. Când reacția mediului se modifică, caracteristicile fizico-chimice ale coloizilor celulari și structurile intercelulare se modifică - gradul de dispersie a acestora, hidrofilie, capacitatea de adsorbție și alte proprietăți importante.

Raportul dintre masele active de hidrogen și ionii hidroxil din mediile biologice depinde de conținutul de acizi (donatori de protoni) și baze tampon (acceptori de protoni) din fluidele corporale. Se obișnuiește să se evalueze reacția activă a mediului de către unul dintre ionii (H +) sau (OH -), mai des de către ionul H +. Conținutul de H+ din organism este determinat, pe de o parte, de formarea lor directă sau indirectă prin dioxid de carbon în timpul metabolismului proteinelor, grăsimilor și carbohidraților, iar pe de altă parte, de intrarea lor în organism sau îndepărtarea lor în organism. formă de acizi nevolatili sau dioxid de carbon. Chiar și modificările relativ mici ale CH + duc inevitabil la perturbarea proceselor fiziologice și, cu schimbări dincolo de anumite limite, la moartea organismului. În acest sens, valoarea pH-ului, care caracterizează starea echilibrului acido-bazic, este unul dintre cei mai „duri” parametri ai sângelui și variază într-un interval îngust la om - de la 7,32 la 7,45. O modificare a pH-ului cu 0,1 peste limitele specificate provoacă tulburări pronunțate ale sistemului respirator, cardiovascular etc.; o scădere a pH-ului cu 0,3 provoacă o comă acidotică, iar o schimbare a pH-ului cu 0,4 este adesea incompatibilă cu viața.

Schimbul de acizi și baze în organism este strâns legat de schimbul de apă și electroliți. Toate aceste tipuri de schimburi sunt unite de legile electroneutralității, izomolarității și mecanismelor fiziologice homestatice. Pentru plasmă, legea neutralității electrice poate fi ilustrată prin datele din tabel. 20.

Cantitatea totală de cationi plasmatici este de 155 mmol/l, din care 142 mmol/l este sodiu. Cantitatea totală de anioni este de asemenea de 155 mmol/l, din care 103 mmol/l este baza slabă C1 - iar 27 mmol/l este ponderea HCO - 3 (bază puternică). G. Ruth (1978) consideră că HCO - 3 și anionii proteici (aproximativ 42 mmol/l) constituie principalele baze tampon ale plasmei. Datorită faptului că concentrația ionilor de hidrogen în plasmă este de numai 40·10 -6 mmol/l, sângele este o soluție bine tamponată și are o reacție ușor alcalină. Anionii proteici, în special ionul HCO - 3, sunt strâns legați, pe de o parte, de schimbul de electroliți și, pe de altă parte, de echilibrul acido-bazic, prin urmare interpretarea corectă a modificărilor concentrației lor este importantă pentru înțelegere. procesele care au loc în schimbul de electroliți, apă și H + .