Глава 4. кислотно-щелочное состояние

Кислотно-щелочное состояние (КЩС) рассматривают как совокуп­ность физико-химических, биологических, биохимических и других про­цессов, поддерживающих относительное постоянство активной реакции внутренней среды организма.

Иначе КЩС можно характеризовать как величину, определяющую отношение катионов Н⁺ к различным анионам.

Поддержание оптимального уровня КЩС жидкостей организ­ма — необходимое условие для нормального обмена веществ и со­хранения активности ферментных систем.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ КЩС

Организм на 50—60% состоит из воды.

Вода, даже в нормаль­ных условиях, диссоциирует на Н⁺и ОН-.

Интегральным показате­лем КЩС является рН(potentia hydrogenii — сила водорода).

Под­считано, что в одном литре химически чистой воды содержится 0,0000007 г Н⁺.

В логарифме с отрицательным знаком эта величина будет равна 7 (нейтральная реакция).

Сама вода оказывает опреде­ленное буферное действие, т. е. обладает способностью сопротив­ляться изменениям концентрации водородных ионов.

По Бронстеду (Bronsted), кислота определяется как донатор про­тонов Н⁺, а основание — как их акцептор.

При обычном режиме пи­тания в организме накапливается некоторый избыток Н⁺ ионов, об­разующихся в процессе обмена органических и неорганических ки­слот (молочной, пировиноградной, фосфорной, серной).

Кроме того, в условиях нормального обмена в сутки образуется до 20000 ммоль СО2.

Приблизительно 0,001 часть от этого количества, превращаясь в угольную кислоту и диссоциируя, образует ионы Н⁺.

В соответст­вии с этим, в процессе эволюции в организме выработались доста­точно эффективные механизмы для борьбы с ацидозом.

В отноше­нии алкалоза организм защищен гораздо меньше.

Нарушения КЩС, возникающие в связи с накоплением кислот или с недостатком оснований, называют ацидозом; избыток основа­ний или снижение содержания кислот — алкалозом.

Иначе можно сказать, что ацидоз — это сдвиг рН в кислую, а алкалоз — сдвиг рН в щелочную сторону.

Если ацидоз или алкалоз вызываются наруше­ниями вентиляции, сопровождающимися увеличением или умень­шением углекислого газа, их называют дыхательными, во всех дру­гих случаях — метаболическими.

Примечание. 1. рН 1 нормального раствора кислоты равно единице, а нормального раствора щелочи равно 14. 2. 1 н. раствор = 1 г экв/л.

В норме реакция крови несколько смещена в щелочную сторо­ну и рН находится в пределах 7,35-7,45 (7,4).

О рН внеклеточной жидкости судят по концентрации Н⁺ в плазме.

Внутриклеточные жидкости изучены в этом отношении гораздо меньше.

Предполага­ют, что они менее щелочные (рН ниже на 0,1-0,3), больше зависят от электролитных сдвигов, и что при одних и тех же условиях реак­ция внутри- и внеклеточной жидкости может меняться в противо­положном направлении.

Доступных методов определения рН внут­риклеточных жидкостей нет, а на данном уровне наших знаний и практических возможностей реакция внеклеточных жидкостей пред­ставляет фон для суждения о внутриклеточных процессах.

МЕХАНИЗМЫ ПОДДЕРЖАНИЯ КЩС

Выделяют два основных механизма, обеспечивающих уравно­вешивание кислых ионов:

Химические буферные системы крови и тканей.

Физиологические буферные системы.

Химические буферные системы крови и тканей

Буферная система представляет собой сопряженную кислотно-основную пару, состоящую из донатора и акцептора водородных ионов (протонов).

Примечание.Буферными свойствами обладают смеси, состоящие из сла­бой кислоты (донатор ионов Н⁺) и соли этой кислоты с сильным основанием (акцептор ионов Н+), или слабого основания с солью сильной кислоты.

Буферные системы крови многообразны и неравноценны по мощности и управляемости.

Для клинициста наибольший интерес представляют четыре наиболее главных буфера, играющих ведущую роль в гомеостатических механизмах регуляции рН крови:

• гидрокарбонатный (карбонатный) буфер — 53%,

• гемоглобин-оксигемоглобиновый (гемоглобиновый) буфер — 35%,

• протеиновый (белковый) буфер — 7%,

• фосфатная система буферов (фосфатный буфер) — 5%.

В качестве примера целесообразно рассмотреть гидрокарбонат­ный буфер, представляющий собой сопряженную кислотно-основ­ную пару, состоящую из молекулы слабой угольной кислоты, вы­полняющей роль донатора протона и бикарбонат-иона НСО₃-, вы­полняющего роль акцептора протона.

Примечание.

Гидрокарбонаты во внеклеточной жидкости находятся в виде натриевой соли (NaHCO₃), внутри клеток — в виде калиевой соли (КНСО₃), имеющих общий анион НСО₃^-.

Химическая формула данного буфера: NaHCO₃/H₂CO₃, а меха­низм действия следующий: при ацидозе анионы угольной кислоты (НСО3-) связывают катионы Н⁺, при алкалозе — угольная кислота диссоциирует, образуя ионы Н⁺, необходимые для буферирования избытка основания.

Буферные системы в организме распределены неравномерно: гидрокарбонатный буфер располагается преимущественно в крови и во всех отделах внеклеточной жидкости; в плазме преимущественно представлены гидрокарбонатный, фосфатный ипротеиновый буфе­ры; в эритроцитах, помимо гидрокарбонатного, протеинового и фосфатного, решающая роль принадлежит гемоглобин-оксигемоглобиновому буферу, в моче — фосфатному.