Лекция 6 Нарушения кислотнощелочного равновесия ацидозы, алкалозы

УБЕДИТЕЛЬНАЯ ПРОСЬБА!

КЛЮЧЕВЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ #1
1. Метаболическая активность организма зависит от регуляции кислотно-
щелочного равновесия, что соответствует величине pH ВнеКлЖидк
2. Возбудимость клеток, активность ферментов, протекание биохими-
ческих реакций зависят от величины pH. Диапазон pH - ничтожен
3. Величина pH меняется при многих патологических состояниях
4. Стабильность pH крови поддерживается активностью буферных систем крови, лёгких и почек
5. Регуляция количества кислот и оснований в организме обеспечи-
вает слабо щелочную (7.35-7.45) величину pH ВнеКлЖидк, что соответствует примерному содержанию H+ в 40 нмоль/л
6. Регуляция КЩР обеспечивается точными механизмами синтеза, поддержания активности и распада кислот и оснований
7. Существенные отклонения от нормальных величин pH нарушают метаболизм, функции клеточных мембран, концентрации ионов
8. Поддержание КЩР жизненно важно для человека. Величина pH крови ниже 7.0 и выше 7.8 несовместима с жизнью!

КЛЮЧЕВЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ #2
1. Концентрация водородных ионов – это число полярных группировок в макромолекулах, прежде всего белковых, а значит:
Активность всех ферментов
Емкость транспортных белков, в т.ч. Hb
Работа трансмембранных насосов
Функция ионных и других каналов
2. H+ и ОН- влияют на обмен других ионов:
Обмен протонов на К+
Иммобилизация Са2+ избытком ОН-

ХИМИЯ кислот и оснований #1
1. Кислота – молекула, которая может высвобождать свободные ионы H+,
основание – молекула, которая в состоянии присоединить или обменять H+
2. Большинство кислот и оснований в организме– химически слабые;
угольная к-та (H2CO3) – слабая к-та, образованная из CO2 и бикар-
бонат иона (HCO3−), который является слабым основанием
3. Концентрация H+ в жидкостных средах организма низкая относи-
тельно других ионов. Концентрация ионов Na+ в 1миллион раз превышает таковую концентрацию ионов H+
4. По причине малой концентрации в жидкостях организма величину
pH рассчитывают с учетом концентрации H+ ионов
5. Величина pH – это отрицательный логарифм концентрации ионов
H+, выраженная в мЭкв/л.
6. Величина pH=7.0 означает концентрацию H+ в 10−7 степени
(0.0000001 мЭкв/л)
7. Вследствие обратной зависимости низкая величина pH означает
высокий уровень H+, а высокая величина pH – незначительную
концентрацию H+

КИСЛОТЫ
и образование
бикарбонат
-ионов

Образование (биосинтез) кислот
1. В процессе окисления серо-содержащих аминокислот (метионина, цистеина, цистина) синтезируется серная кислота
Основные источники оснований – процессы метаболизма
аминокислот (аспартат и глутамат) и некоторых органи-
ческих анионов (цитрат, лактат, ацетат)
2. Лактат образуется при анаэробном окислении глюкозы (гликогена)
3. Фосфорная кислота, синтезирующаяся при метаболизме фосфоли-
пидов, является основным источником H+
4. Мочевая кислота синтезируется при метаболизме нуклеопротеинов
5. Aцетоуксусная и β-гидроксимасляная кислоты синтезируются в ре-
зультате метаболизма триглицеридов
6. Уксусная кислота существует краткосрочно, поскольку в организме
быстро распадается с образованием CO2 и H2O

Оксид углерода (CО2) и образование бикарбоната

Отсюда:
NH3 – основание
NH4Cl – кислота
NaHCO3 – основание
ХИМИЯ кислот и оснований #2
J.N. Brønsted (1879-1947)
1. Кислота – донор протонов (Н+)
2. Основание – акцептор протонов
3. Сила кислоты или основания равна
степени их диссоциации в растворе
Сильные
кислоты
Слабые
кислоты

Расчет величины pH
1. H+ ионы. Поступление с пищей (уксус) либо в результате метаболизма, элиминация – при помощи почек
2. OH– ионы. Поступление с пищей (солевые или слабо-
кислые растворы). В особенности – при вегетарианской диете
3. CO2. Концентрация может изменяться вследствие нару-
шений метаболизма CO2 или выделения лёгкими CO2
4. HCO3- ионы. Элиминируются из организма кровью при помощи почек или ЖКТ (диарея)
Величина pH рассчитывается
при помощи уравнения
Хендерсона-Хассельбаха
(Henderson-Hasselbalch equation)

Уравнение Хендерсона-Хассельбаха
Henderson-Hasselbalch equation
pH=7.4

Диапазон изменений pH
«Физиологическая
шкала» –
четыре диапазона:

ФАКТОРЫ, изменяющие pH крови
Пища и
метаболизм

Факторы, изменяющие pH
Дыхание
Почки
Печень

Буферные системы организма
1. Стабильность (поддержание) pH преимущественно обеспечивается активностью буферных систем
3. Оперативная регуляция pH зависит от работы буферных
систем во вне- и внутриклеточной средах организма
2. Буферная система – химически активная единица, которая
минимализует сдвиг pH при добавлении кислоты или основания
4. Важно: буферные системы не предотвращают изменения pH
1-я линия регуляции pH – вне- и внутрикл. буферные системы
Величина pH жидкостных сред
организма регулируется 3 механизмами
2-я линия регуляции pH – лёгкие (контроль выделения CO2)
3-я линия регуляции pH – почки (контроль выделения H+ и регуляция выделения HCO3−

Как работает буфер?
1. Смесь слабой кислоты и ее соли с сильным основанием или слабого основания и его соли с сильной кислотой
2. Цель – связать поступающие извне Н+ и ОН-

БФ в крови
Tканевые БС
Буферные системы организма
HCO3-
гемоглобин
белковая
фосфатная
Mышцы
Кости

Респираторные механизмы поддержания pH
1. Пр каждом выдохе организм выделяет CO2 и H2O
3. Изменения параметров частоты и глубины дыхания могут
частично скорректировать метаболические нарушения
2. Гиповентиляция вызывает дыхательный ацидоз, при
гипервентиляции развивается дыхательный алкалоз. Респираторные нейроны при этом регулируют частоту и
глубину дыхания (дыхательный объём)
4. Повышенный уровень напряжения CO2 в крови – мощ-
ный стимул для гипервентиляции; при этом в большей
степени активируются центральные, в меньшей – пери-
ферические хеморецепторы
Респираторный механизм регулирует колебания CO2

Легкие: выделение СО2

Почечные механизмы поддержания pH
1. Почки – наиболее эффективный регулятор pH крови
2. Почки экскретируют большее кол-во кислот , чем лёгкие.
При необходимости могут экскретировать основания,
что лёгкие делать вообще не могут
Почечные механизмы – мощнейший источник
компенсации изменений pH.
Медленно активирующийся, но длительно действующий
Почки фильтруют HCO3-
2 мощнейшие внутри-
канальцевые БС
Фосфатная буферная с-ма
Аммиачная буферная с-ма
Уровень K+ в плазме
детерминирует
выделение почками H+
Альдостерон!
Консервация или эли-
минация HCO3− ионов
Выделение мочевой к-ты

Почки : регуляция pH мочи
Ацидогенез
Аммониогенез

Нарушения кислотно-щелочного равновесия
1. Понятия aцидоз и aлкалоз описывают клинические состояния, возникающие в результате изменения концентрация CO2 и HCO3−
2. Aлкалоз развивается при повышении pH крови выше нормальных
показателей (pH>7.45)
3. Aцидоз развивается при снижении pH крови ниже нормы (pH<7.35)

ВОПРОС?

ОТВЕТ!

ПОМОЩЬ!

Aцидоз и\или Aлкалоз #1
Первоначально
Компенсация

Aцидоз и\или Aлкалоз #2

Aцидоз и\или Aлкалоз #3
9 состояний Ван-Слайка

Д О Л Г О В Р Е М Е Н Н Ы Е
С Р О Ч Н Ы Е
УВЕЛИЧЕНИЕ
ВЫВЕДЕНИЯ
ПОЧКАМИ
ИЗБЫТКА HCO3_
МЕХАНИЗМЫ КОМПЕНСАЦИИ МЕТАБОЛИЧЕСКОГО АЛКАЛОЗА

* накопление
в организме кислот
* потеря организмом
оснований
* потеря организмом
оснований
* потеря им оснований
∙почечная
недостаточность
∙интоксикация
сульфаниламидами
∙”обессоливающий” нефрит
∙гипоксия
ткани почек
ПРИМЕРЫ ПАТОЛОГИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЙ И ВОЗДЕЙСТВИЙ, ВЫЗЫВАЮЩИХ ВЫДЕЛИТЕЛЬНЫЙ АЦИДОЗ:
∙диарея
∙фистула тонкого
кишечника
∙открытая рана
тонкого кишечника
∙ рвота кишечным содержимым
∙стоматиты
∙отравление никотином,
препаратами ртути
∙токсикоз
беременных
∙ гельминтоз
ВИДЫ ВЫДЕЛИТЕЛЬНОГО АЦИДОЗА

*потеря HCl
желудочного
сока
*увеличение реаб-сорбции оснований
*увеличение выве-дения К+ через кишечник
*повышение выведе-ния хлоридов, К+
*усиление экскреции Н+ в почках
ПРИМЕРЫ ПАТОЛОГИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЙ И ВОЗДЕЙСТВИЙ,
ВЫЗЫВАЮЩИХ ВЫДЕЛИТЕЛЬНЫЙ АЛКАЛОЗ
∙ токсикоз беременных
∙ пилороспазм
∙ пилоростеноз
∙ кишечная непроходимость.
Сопровождается повторной
рвотой желуд. содержимым
∙ длительное
применение
диуретиков,
антибиотиков,
нитратов
∙ злоупотребление
слабительными
∙повторное
применение
клизм
длительное интенсивное потовыделение
ВИДЫ ВЫДЕЛИТЕЛЬНОГО АЛКАЛОЗА