Zaburzenia stanu kwasowo-zasadowego

Jedną z głównych stałych organizmu jest stałość stężenia jonów wodorowych (H ⁺ ) w płynie pozakomórkowym, które u zdrowych osób wynosi 40±5 nmol/l. Dla wygody stężenie H ⁺ najczęściej wyraża się jako ujemny logarytm (pH). Normalnie wartość pH płynu pozakomórkowego wynosi 7,4. Regulacja pH jest konieczna do prawidłowego funkcjonowania komórek organizmu.

Równowaga kwasowo-zasadowa organizmu obejmuje trzy główne mechanizmy:

• funkcjonowanie układów buforowych zewnątrz- i wewnątrzkomórkowych;
• mechanizmy regulacji oddychania;
• mechanizm nerkowy.

Nierównowaga kwasowo-zasadowa to patologiczne reakcje związane z nierównowagą kwasowo-zasadową. Wyróżnia się kwasicę i zasadowicę.

Układy buforowe organizmu

Układy buforowe to substancje organiczne i nieorganiczne, które zapobiegają gwałtownej zmianie stężenia H ⁺ i odpowiednio wartości pH podczas dodawania kwasu lub zasady. Należą do nich białka, fosforany i wodorowęglany. Układy te znajdują się zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz komórek organizmu. Głównymi układami buforowymi wewnątrzkomórkowymi są białka, fosforany nieorganiczne i organiczne. Bufory wewnątrzkomórkowe kompensują prawie cały ładunek kwasu węglowego (H ₂ CO ₃ ), ponad 50% ładunku innych kwasów nieorganicznych (fosforowego, solnego, siarkowego itp.). Głównym buforem zewnątrzkomórkowym organizmu jest wodorowęglan.

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

Mechanizmy oddechowe regulacji pH

Zależą one od pracy płuc, które są w stanie utrzymać parcjalne ciśnienie dwutlenku węgla (CO2 ₎ we krwi na wymaganym poziomie, pomimo dużych wahań w tworzeniu kwasu węglowego. Regulacja uwalniania CO2 _następuje dzięki zmianom w tempie i objętości wentylacji płucnej. Wzrost objętości minutowej oddechu prowadzi do spadku parcjalnego ciśnienia dwutlenku węgla we krwi tętniczej i odwrotnie. Płuca są uważane za pierwszą linię w utrzymywaniu równowagi kwasowo-zasadowej, ponieważ zapewniają mechanizm natychmiastowej regulacji _uwalniania CO2.

Mechanizmy nerkowe utrzymania równowagi kwasowo-zasadowej

Nerki biorą udział w utrzymaniu równowagi kwasowo-zasadowej, wydalaniu nadmiaru kwasów z moczem i zachowywaniu zasad dla organizmu. Jest to osiągane poprzez szereg mechanizmów, z których najważniejsze to:

• wchłanianie zwrotne wodorowęglanów przez nerki;
• tworzenie kwasów miareczkowalnych;
• powstawanie amoniaku w komórkach kanalików nerkowych.

Wchłanianie zwrotne wodorowęglanów przez nerki

W kanalikach proksymalnych nerek około 90% HCO3 wchłania się nie poprzez bezpośredni transport HCO3 przez błonę, lecz poprzez złożone mechanizmy wymiany, z których za najważniejszy uważa się wydzielanie H ⁺ do światła nefronu.

W komórkach kanalików proksymalnych z wody i dwutlenku węgla pod wpływem enzymu anhydrazy węglanowej powstaje niestabilny kwas węglowy, który szybko rozkłada się na H ⁺ i HCO3 _". Jony wodoru powstające w komórkach kanalikowych przedostają się do błony naczyniowej kanalików, gdzie są wymieniane na Na ⁺, w wyniku czego H ⁺ przedostaje się do światła kanalików, a kation sodu przedostaje się do komórki, a następnie do krwi. Wymiana następuje za pomocą specjalnego białka nośnikowego - wymiennika Na ⁺ -H ^{+. Przedostanie się jonów wodoru do światła nefronu aktywuje wchłanianie zwrotne HCO3}_~ do krwi. Jednocześnie w świetle kanalika jon wodoru szybko łączy się z stale filtrowanym HCO3, _tworząc kwas węglowy. Przy udziale anhydrazy węglanowej, działającej po stronie światła rąbka szczoteczkowego, H2C03 _{przekształca} się w H2O _i CO2 _. W tym przypadku dwutlenek węgla dyfunduje z powrotem do komórek kanalików proksymalnych, gdzie łączy się z H2O, _tworząc kwas węglowy, co zamyka cykl.

W ten sposób wydzielanie jonów H ⁺ zapewnia resorpcję wodorowęglanu w równoważnej ilości sodu.

W pętli Henlego następuje resorpcja około 5% przefiltrowanego wodorowęglanu, a w rurce zbiorczej kolejne 5%, również na skutek aktywnego wydzielania H ⁺.

Tworzenie kwasów miareczkowalnych

Niektóre słabe kwasy obecne w osoczu są filtrowane i służą jako systemy buforowe w moczu. Ich pojemność buforowa nazywana jest „kwasowością miareczkową”. Głównym składnikiem tych buforów moczowych jest HPO4 _{~, który po dodaniu jonu wodorowego przekształca się w}^{dwupodstawiony} jon kwasu fosforowego (HPO42 ₊ H ⁺ = H2PO _~ ), który ma niższą kwasowość.

[ 5 ], [ 6 ]

Powstawanie amoniaku w komórkach kanalików nerkowych

Amoniak powstaje w komórkach kanalików nerkowych podczas metabolizmu ketokwasów, szczególnie glutaminy.

Przy obojętnym i szczególnie niskim pH płynu cewkowego amoniak dyfunduje z komórek cewkowych do jego światła, gdzie łączy się z H ⁺ tworząc anion amonowy (NH ₃ + H ⁺ = NH ₄⁺ ). W ramieniu wstępującym pętli Henlego kationy NH ₄⁺ są wchłaniane ponownie, a następnie gromadzą się w rdzeniu nerkowym. Niewielka ilość anionów amonowych dysocjuje na jony NH i wodorowe, które są wchłaniane ponownie. NH ₃ może dyfundować do kanalików zbiorczych, gdzie pełni funkcję bufora dla H ⁺ wydzielanego przez tę część nefronu.

Zdolność nerek do zwiększania wytwarzania NH3 _i wydalania NH4 ₊^uważa się za główną reakcję adaptacyjną nerek na wzrost kwasowości, co umożliwia wydalanie jonów wodorowych przez nerki.

[ 7 ], [ 8 ], [ 9 ]

Nierównowaga kwasowo-zasadowa

W różnych stanach klinicznych stężenie jonów wodorowych we krwi może odbiegać od normy. Istnieją dwie główne reakcje patologiczne związane z zaburzeniem równowagi kwasowo-zasadowej - kwasica i zasadowica.

Kwasica charakteryzuje się niskim pH krwi (wysokim stężeniem jonów H ⁺ ) i niskim stężeniem wodorowęglanów we krwi;

Alkaloza charakteryzuje się wysokim pH krwi (niskim stężeniem jonów H ⁺ ) i wysokim stężeniem wodorowęglanów we krwi.

Istnieją proste i mieszane warianty nierównowagi kwasowo-zasadowej. W formach pierwotnych, czyli prostych, obserwuje się tylko jedną nierównowagę.

Proste warianty zaburzeń równowagi kwasowo-zasadowej

• Pierwotna kwasica oddechowa. Związana ze wzrostem p _a CO ₂.
• Pierwotna zasadowica oddechowa. Występuje w wyniku spadku
• Kwasica metaboliczna. Spowodowana spadkiem stężenia HCO3 _~.
• _{Alkaloza metaboliczna. Występuje, gdy wzrasta} stężenie HCO3.

Dość często u jednego pacjenta mogą występować łącznie wymienione zaburzenia, dlatego określa się je jako mieszane. W tym podręczniku skupimy się na prostych metabolicznych formach tych zaburzeń.