Кислотно-щелочное равновесие (кщр)

Концентрация водородных ионов, которая выражается отрицательным логарифмом мо­лярной концентрации ионов водорода — рН (например, рН=1 означает, что концентрация равна 10' моль/л; рН=7 означает, что концентрация составляет 10⁷ моль/л, или 100 нмоль), Существенно влияет на ферментативную деятельность, на физико-химические свойства био­молекул и надмолекулярных структур. Норма рН: внутри клетки—рН=7,0 или 100 нмоль/л,

Внеклеточная жидкость — рН 7,4, или 40 нмоль/л, артериальная кровь — рН 7,4, или 40 нмоль/л, венозная кровь — рН 7,35, или 44 нмоль/л. Крайние пределы колебаний рН крови, совместимые с жизнью, — 7,0—7,8, или от 16 до 100 нмоль/л.

Поддержание рН крови является важнейшей физиологической задачей — если бы не существовало механизма поддержания рН, то огромное количество кислых продуктов, образующихся в результате метаболических процессов вызывало бы закисление (ацидоз). В обычных условиях образуется летучая угольная кислота, в сутки около 20—25 моль, или 550 л, которая удаляется через легкие, а также нелетучие кислоты, в том числе молочная, серная, общее число которых достигает 100 ммоль/сутки и удаление которых осуществля­ется с участием почек и печени. В меньшей степени в организме накапливаются в процессе метаболизма щелочи, которые могут снизить содержание водорода (сместить рН среды в щелочную сторону — алкалоз).

Можно выделить 4 основных механизма поддержания КЩР: 1. буферирование; 2. удале­ние углекислого газа при внешнем дыхании; 3. регуляция реабсорбции бикарбонатов в поч­ках; 4. удаление нелетучих кислот с мочой (регуляция секреции и связывания ионов водо­рода в почках).

Буферные системы крови представлены 4 системами.

1. Гемоглобиновый буфер находится в эритроцитах. Он представлен системой «дезок-
сигемоглобин-оксигемоглобин». При накоплении в эритроцитах избытка водородных ио­
нов дезоксигемоглобин, теряя ион калия, присоединяет к себе Н⁺ (связывает ионы водоро­
да). Этот процесс происходит в период прохождения эритроцита по тканевым капиллярам,
благодаря чему не возникает закисления среды, несмотря на поступление в кровь большого
количества угольной кислоты. В легочных капиллярах в результате повышения парциаль­
ного напряжения кислорода гемоглобин присоединяет кислород, отдавая ионы водорода,
которые используются для образования угольной кислоты и в дальнейшем выделяется че­
рез легкие в составе воды.

2. Карбонатный буфер представлен бикарбонатом (гидрокарбонатом) натрия и уголь­
ной кислотой (NaHCO]/H₂CO]). В норме соотношение этих компонентов должно быть 20:1,
а уровень бикарбонатов — в пределах 24 ммоль/л. При появлении в крови избытка ионов
водорода в реакцию вступает бикарбонат натрия, в результате чего образуется нейтральная
соль и угольная кислота, происходит замена сильной кислоты (хорошо диссоциирующей на
анион и ионы водорода) на более слабую кислоту (она слабее диссоциирует на анион и ион
водорода), какой является угольная кислота. Избыток угольной кислоты выделяется легки*
ми. При появлении в крови избытка щелочи или щелочного продукта в реакцию вступает
второй компонент бикарбонатного буфера — угольная кислота, в результате чего образу­
ется бикарбонат натрия и вода. Избыток бикарбоната натрия удаляется через почки. Таким
образом, благодаря легким и почкам соотношение между бикарбонатом и угольной кисло­
той поддерживается на постоянном уровне, равном 20:1. Кстати, это соотношение свиде­
тельствует о том, что щелочной компонент буфера (или щелочной резерв) должен быть
больше кислотного резерва, так как вероятность образования в организме кислых продух*
тов намного выше, чем образование щелочных продуктов. В клинической практике бикар-
бонатный буфер широко используется для коррекции нарушения КЩР.

3. Фосфатный буфер представлен солями фосфорной кислоты, двух- и однозамещен-
ным натрием (Na_;HPO₄ и NaH₂PO₄) в соотношении 4:1. При появлении в среде кислого
продукта образуется однозамешенный фосфат NaH₂PO₄ — менее кислый продукт, а при
защелачивании образуется двузамещенный фосфат Na_:HPO₄. Избыток каждого компонен­
та фосфатного буфера выводится с мочой.

4. Белковый буфер. За счет наличия в составе белков плазмы щелочных и кислых ами­
нокислот белок связывает свободные ионы водорода, т.е. препятствует закислению среды;
одновременно он способен сохранить рН среды при ее защелачнвании.

В эритроцитах действуют все четыре буферные системы, в плазме — три (отсутствует гемоглобиновая система), а в клетках различных тканей основная роль в поддержании рН принадлежит белковой (точнее имидазол-протеиновой) и фосфатной системам.

Физиология человека

Таблица 6. Лабораторные показатели КЩР

ПОКАЗАТЕЛИ
Международная символика	Отечественная символика	Норма
рН крови	РН	7,4
рСОг крови	рСОг	40 мм рт.ст.
концентрация Нв	концентрация Нв	160 г/л
ВВ (Bufer base)	БО — буферные основания, ще­лочной резерв	48—49 ммоль/л*
ВО (Base deficite)	ДО — дефицит буферных оснований	0—2 ммоль/л**
BE (Base excess)	ИО — избыток буферных оснований	0—2 ммоль/л**
SB (Standart bicar­bonate)	СБ — стандартные бикарбонаты	при рН 7, 4 и рСОг = 40 мм рт.ст. СБ = 24 ммоль/л***
AB (Actual bicar­bonate)	АБ — актуальные,или истинные, бикарбонаты	без приведения к стандартным усло­виям, 23 ммоль/л

Пояснения к таблице:

* БО — буферные основания включают следующие показатели:

бикарбонатный буфер — 24 ммоль/л; протеиновый буфер — 17 ммоль/л (при условии, что концентрация белка в крови 70 г/л), гемоглобиновый буфер — 6,7 ммоль/л (приусловии, что концентрация гемоглоби­на — 160 г/л), фосфатный — 2 ммоль/л; общая сумма БО — 48—49 ммоль/л.

** При анализе показателей КЩР рассчитывают разницу между нормальными величинами БО и реаль­ными (актуальными) Разница между ними указывает на наличие дефицита оснований ДО, или избытка оснований ИО соответственно. ДО измеряется в ммоль/л и означает количество оснований (в ммоль/л), необходимое для приведения рН к 7,4. ЙО — избыток оснований — означает количество кислоты, необходимой для приведения рН к 7,4 (в ммоль/л).

*** Стандартные бикарбонаты определяют при приведении образца крови к стандартным условиям, т. е. рН 7.4 и рСО_г — 40 мм ртст. Актуальные (истинные) бикарбонаты определяют в образце крови, не приводя его к стандартным условиям.