Механизмы устранения сдвигов кислотно-основного состояния организма
Учитывая важность поддержания [H+] в сравнительно узком диапазоне для оптимальной реализации процессов жизнедеятельности, в эволюции сформировались системные, хорошо интегрированные механизмы регуляции этого параметра в организме в норме и устранения его сдвигов при развитии патологии.
В норме в организме образуются почти в 20 раз больше кислых продуктов, чем основных (щелочных). В связи с этим в нем доминируют системы, обеспечивающие нейтрализацию, экскрецию и секрецию избытка соединений с кислыми свойствами. К этим системам относятся химические буферные системы и физиологические механизмы регуляции КЩР.
Химические буферные системы
Химические буферные системы представлены в основном бикарбонатным, фосфатным, белковым и гемоглобиновым буферами.
Буферные системы начинают действовать сразу же при увеличении или снижении [H+], а следовательно, представляют собой первую мобильную и действенную систему компенсации сдвигов рН. Например, буферы крови способны устранить умеренные сдвиги КОС в течение 10–40 с. Ёмкость и эффективность буферных систем крови весьма высока (табл. 14–2).
Ы Вёрстка. ТАБЛИЦА
Ы Вёрстка К Таблице 14‑2 имеется примечание, не отрывать от таблицы
Таблица 14–2.Относительная ёмкость буферов крови (%)
| Плазма крови | Эритроциты | |
| Гидрокарбонатный | ||
| Гемоглобиновый | ||
| Белковый | ||
| Фосфатный | ||
| Общая ёмкость |
по Б.И. Ткаченко, 1994
Принцип действия химических буферных систем заключается в трансформации сильных кислот и сильных оснований в слабые. Эти реакции реализуются как внутри‑ так и внеклеточно (в крови, межклеточной, спинномозговой и других жидких средах), но в наибольшем масштабе — в клетках.
Гидрокарбонатная буферная система
Гидрокарбонатная буферная система — основной буфер крови и межклеточной жидкости. Она составляет около половины буферной ёмкости крови и более 90% — плазмы и интерстициальной жидкости. Гидрокарбонатный буфер внеклеточной жидкости состоит из смеси угольной кислоты — H2ÑO3 и гидрокарбоната натрия — NaHCO3. В клетках в состав соли угольной кислоты входят калий и магний.
Гидрокарбонатный буфер — система открытого типа, она ассоциирована с функцией внешнего дыхания и почек. Система внешнего дыхания поддерживает оптимальный уровень рCO2 крови (и как следствие — концентрацию H2CO3), а почки — содержание аниона HCO3–. Именно это обеспечивает функционирование системы HCO3–/H2CO3 в качестве эффективного и ёмкого буфера внеклеточной среды даже в условиях образования большого количества нелетучих кислот (табл. 14–3).
Ы Вёрстка. ТАБЛИЦА
Таблица 14–3.Начальные сдвиги и компенсаторные реакции при нарушениях кислотно-щелочного равновесия
| Нарушение КЩР | Начальный сдвиг КЩР | Реакция компенсации |
| Дыхательный ацидоз | | |
| Дыхательный алкалоз | | |
| Негазовый ацидоз | | |
| Негазовый алкалоз | | |
Гидрокарбонатная буферная система используется как важный диагностический показатель состояния КЩР организма в целом.
Фосфатная буферная система
Фосфатная буферная система играет существенную роль в регуляции КЩР внутри клеток, особенно — канальцев почек. Это обусловлено более высокой концентрацией фосфатов в клетках в сравнении с внеклеточной жидкостью (около 8% общей буферной ёмкости). Фосфатный буфер состоит из двух компонентов: щелочного — (Na2HPO4) и кислого — (NaH2PO4).
Эпителий канальцев почек содержит компоненты буфера в максимальной концентрации, что обеспечивает его высокую мощность. В крови фосфатный буфер способствует поддержанию («регенерации») гидрокарбонатной буферной системы. При увеличении уровня кислот в плазме крови (содержащей и гидрокарбонатный, и фосфатный буфер) увеличивается концентрация H2CO3 и уменьшается содержание NaHCO3:
H2CO3 + Na2HPO4 NaHCO3 + NaH2PO4
В результате избыток угольной кислоты устраняется, а уровень NaHCO3 возрастает.
Белковая буферная система
Белковая буферная система — главный внутриклеточный буфер. Он составляетпримерно три четверти буферной емкости внутриклеточной жидкости.
Компонентами белкового буфера являются слабодиссоциирующий белок с кислыми свойствами (белок‑COOH) и соли сильного основания (белок‑COONa). При нарастании уровня кислот они взаимодействуют с солью белка с образованием нейтральной соли и слабой кислоты. При увеличении концентрации оснований реакция их происходит с белком с кислыми свойствами. В результате вместо сильного основания образуется слабоосновная соль.