Кислотно-лужний баланс - FETeV

Регулювання значення рН у позаклітинному просторі (поза клітиною) регулюється різними буферними системами. Це дуже важливо, оскільки рН повинен підтримуватися у вузькому діапазоні, а саме між 7,36-7,44. Якщо значення нижче цієї межі, говорять про ацидоз або ацидоз. Це може спричинити серйозні проблеми зі здоров'ям для організму. Вирішальним критерієм є рівень концентрації кислоти порівняно з часткою основ. Співвідношення вуглекислого газу (CO2) до бікарбонату (HCO3-) у крові використовується як параметр.

Діоксид вуглецю частково знаходиться у формі вугільної кислоти в результаті реакції з водою тіла. Це може виділяти його іони водню, що виділяє його як кислоту. Бікарбонат здатний поглинати водень і тому його називають основою. Концентрації кислот і основ регулюються різними буферними системами, так що в фізіологічних умовах дисбаланс кислотно-лужного співвідношення негайно врівноважується.

Важливість буферних систем

Буферні розчини - це рідини, які майже не змінюють значення рН, незважаючи на додавання кислот або основ. Вони складаються з буферних кислот, які вивільняють протони (Н +), і буферних основ, які можуть приймати протони. Буферні системи мають вирішальне значення для організму, оскільки ферменти залежать від рН, і багато метаболічні процеси відбуваються лише у вузькому діапазоні рН.

Вуглекислотно-бікарбонатний буфер є найважливішою буферною системою в організмі людини. Він складається з вугільної кислоти (H2CO 3) як буферної кислоти та бікарбонату (HCO3 -) як буферної основи. Регулювання відбувається шляхом видиху буферної кислоти у вигляді СО2 або шляхом ниркової екскреції буферної основи HCO 3-.

Ацидоз (ацидоз): основний бікарбонат поглинає протони (Н +) з навколишнього середовища і сам стає вугільною кислотою. Це розпадається на воду і вуглекислий газ, який видихається. Якщо ви занадто кислі, ви дихаєте інтенсивніше, щоб вивести з організму більше вуглекислого газу. У меншій мірі протони також можуть виводитися через нирки.

Основне середовище (алкалоз): вугільна кислота виділяє протон до основних іонів гідридів (OH-), які реагують на утворення води. Це перетворює вугільну кислоту на бікарбонат, який більшою мірою виводиться через нирки. Уповільнюючи дихання, вуглекислий газ може також утримуватися в організмі.

Регуляція в крові

Після викиду СО2 з тканини в кров, він в основному поглинається еритроцитами (еритроцитами) і там за допомогою реакції з водою утворює вугільну кислоту (H2CO3). Вугільна кислота може виділяти іони водню (Н +), що виділяє її як кислоту. Цей викид Н + призводить до утворення бікарбонату, який потім залишає клітину крові і рухається з кровотоком до легенів.

HCO3- здатний сприймати іон водню і тому називається основою. Цей процес необхідний для видиху вуглекислого газу через легені. Вільний бікарбонат знову поглинається в еритроцити і знову потрапляє через утворення вуглекислоти до вуглекислого газу, який потім видихається.

Незначна частина вуглекислого газу залишається в еритроцитах, точніше зв’язана з гемоглобіном, під час транспортування в легені. Решта молекули вуглекислого газу вивільняються у розчиненому вигляді до місця призначення.

Оскільки відбувається зв’язування з гемоглобіном і перетворення в протони HCO3, у крові також необхідна буферна система, щоб запобігти падінню значення pH. Головну роль у цьому відіграє гемоглобін. Виділення кисню в тканини створює дезоксигемоглобін, який легко поглинає надлишки іонів водню. У легенях гемоглобін зв’язується з киснем, внаслідок чого виділяються іони водню. Це практично, оскільки тут іони водню необхідні для утворення вуглекислого газу та води. Бікарбонат, альбуміни та фосфат - інші буфери в крові.

Регуляція в органах

Для того, щоб зрозуміти, як можуть виникати різні форми ацидозу, необхідно пояснити окремі механізми регулювання кислотно-лужного балансу в органах.

Легені

Легені представляють важливу регуляторну систему для кислотно-лужного балансу. Вони вважаються відкритою буферною системою, яка виділяє найбільшу кількість кислоти за допомогою дихання. Вуглекислий газ утворюється у великих кількостях при метаболізмі поживних речовин. Завдяки високій розчинності ліпідів, з одного боку, та високому градієнту концентрації, з іншого боку, сприяє швидкому викиду СО2 у зовнішнє повітря, доки він не відповідає внутрішньоклітинному утворенню СО2. Це означає, що необхідне співвідношення H2CO3 до HCO3- підтримується, а значення pH є стабільним.

Нирки

Дві найважливіші функції нирок - це реабсорбція та вироблення бікарбонату та виведення протонів. Утворення бікарбонату відбувається за рахунок поєднання вуглекислого газу та води. Перш за все, утворюється вугільна кислота і, відщеплюючи протон, утворюється бікарбонат, який реабсорбується. Протон виводиться із сечею за допомогою буферних іонів (NH3, HPO42-). З іншого боку, вже утворений бікарбонат може поглинати протон шляхом утворення вугільної кислоти і транспортувати його до нирки, де Н + або знову виділяється і зв’язується з іншими іонами, або залишається на бікарбонаті і виводиться таким чином. Реабсорбції бікарбонату сприяють різні механізми:

Наявність гормону ангіотензину II
підвищена концентрація СО2 у крові
концентрація бікарбонату в сечі та швидкість його потоку.

Після всмоктування в канальці HCO3- виділяється в кров в обмін на Cl-. Виділення Н + - із сечею відбувається активно за допомогою Na/K-АТФаз. АТФази стимулюються безпосередньо ангіотензином. Але існує також непрямий механізм регулювання, який гарантує, що більше Н + дифундує в просвіт, змінюючи мембранний потенціал.

Щоб значення рН сечі не падало надзвичайно, протони негайно зв’язуються з буферними іонами, такими як фосфати водню. Якщо певна кількість фосфатів водню вже насичена протонами, спрацьовує резервний механізм: виведення амонію. З цією метою амінокислота глутамін, присутня в організмі, дезамінується в глутамат, який виділяє аміак і перетворюється в іон амонію (NH4 +) з протоном. Для цієї реакції потрібен АДФ, який забезпечується Na/K-АТФазою, натрій транспортується з трубчастої клітини у позаклітинний простір, а калій потрапляє в клітину, вивільняючи тим самим АДФ. З цього випливає: чим більше виділяється NH4 +, тим більше Na + реабсорбується АТФазою. Оскільки іони амонію кислі, вони виводяться з сечею, як тільки вони насичуються дигідрофосфатами, і знекислення фосфатом водню вже неможливе. Тому надлишок NH4 + може свідчити про системний ацидоз.

печінка

Цей орган виробляє кислоти та основи, але може також перетворювати їх. Це робить печінку найважливішим регулятором кислотно-лужного балансу. Деякі важливі процеси пояснюються тут:

Синтез білка

Альбумін виробляється найбільше і є важливим кислотним буфером, який пов'язує вуглекислий газ і протони, як тільки виникає надлишок цих речовин. Сам білок є слабокислим.

Окислення субстрату

Окислення субстрату вимагає 1/5 загальної добової потреби в кисні для виробництва CO 2. У здорових людей вуглеводи та жири повністю розщеплюються на СО2. Однак хвороба печінки, яка певним чином впливає на цей розпад, може спричинити метаболічний ацидоз (див .: Метаболічний ацидоз.) Залежно від своїх характеристик, амінокислоти або призводять до підкислення тканини, як це відбувається з основними амінокислотами, такими як аргінін, лізин та гістидин. або підлуження, наприклад, розщепленням глутамінової кислоти та аспарагінової кислоти. Оскільки тут зазвичай виробляється більше кислот, ніж основ, це призводить до щоденного вмісту речовин, які необхідно усунути.

Обмін амонію

Оскільки надлишкові амінокислоти не можуть зберігатися, їх доводиться перетворювати, розщеплювати або виводити. У процесі утворюється іон амонію, який переважно виводиться з організму за допомогою циклу карбаміду, у невеликих кількостях - також за допомогою циклу глутамату. (Амінокислоти розщеплюються на альфа-кетокислоти, одночасно альфа-кетоглутарат перетворюється в глутамат, переносячи аміногрупу, що виділилася в першій реакції.) Оскільки цикл сечовини вимагає бікарбонату, цей шлях замінюється утворенням глутаміну у разі метаболічного ацидозу.

Кісткова система

Найбільше сховище корисних копалин складається з 2/3 неорганічного гідроксиапатиту (Ca 10 [PO4] 6 [OH] 2) та 1/3 органічного матеріалу. Перший являє собою велику кислотну буферну систему, оскільки його активна поверхня в кістковій речовині значно збільшується утворенням дуже дрібних кристалів. Крім того, фосфат та гідроксильна група в гідроксиапатиті можуть бути замінені карбонатом, що значно збільшує запас бікарбонату в організмі.

Компенсація гострого ацидозу: надлишкові протони, що циркулюють, обмінюються на катіони, що зберігаються, такі як натрій, калій і деяка кількість кальцію. Цілі молекули з гідратної оболонки гідроксиапатиту, Na/KHCO3- та Na/KHPO4, також можуть бути мобілізовані.

Компенсація хронічного метаболічного ацидозу: збільшення активності остеокластів. Цьому сприяють такі гормони, як гормон паращитовидної залози та вітамін D3, і стимулюється кислим значенням рН.

Травна система

Швидкість і кількість травлення залежить від кислотно-лужного балансу. Необхідні тут ферменти вимагають певного значення рН, щоб мати можливість діяти належним чином. Основне середовище необхідне для розщеплення вуглеводів і жиру, тоді як білки віддають перевагу кислому співвідношенню.

шлунку

Для підтримки надзвичайної кислотності в шлунку необхідний високий вміст протона. Це контролюється парієтальними клітинами (секретуючими клітини шлунку), необхідні діоксид вуглецю з цитоту мітохондріального цитрату та Н/К-АТФаза. За допомогою насоса калій, який раніше виділявся як KCl, потрапляє назад у клітини і виділяється в обмін на Н +. Цей іон водню може бути забезпечений вугільною кислотою, утвореною з води та вуглекислого газу. Це залишає бікарбонат, який зв’язується з натрієм і потрапляє в кров. Це збільшує значення рН у крові і, отже, буферну ємність. Це відповідає процесу після їжі. Цей циркулюючий бікарбонат необхідний іншим органам травлення, щоб знекислити рН хімусу, який знову створює вугільну кислоту. Потім він зневоднюється і, всмоктуючись у кров, видихається через легені.

Функція кислоти в шлунку, серед іншого, полягає в активації ферменту пепсину, який стає активним лише при дуже низькому рН і забезпечує розщеплення білків. Підкислений вміст шлунку також має антисептичну дію, так що ніякі сторонні мікроби не можуть проникнути в організм під час подальшого перетравлення. Завдяки цьому кислотному шару неможлива резорбція, оскільки слизова оболонка покрита захисним захисним шаром.

Тонка кишка

У цій ділянці травного тракту переважають лужні умови. Причиною цього є той факт, що жовчні кислоти та панкреатичний сік мають високий вміст HCO3-. Ці соки забезпечують розщеплення їжі на дрібні частинки, які забезпечують засвоєння поживних речовин.

Товста кишка

Бактерії в цьому розділі роблять середовище злегка кислим. Вони використовують неперетравлювані харчові компоненти. Крім того, кишковий вміст тут потовщений.

Вплив дієти

Коли вуглеводи та жири повністю розщеплюються, утворюються вода та вуглекислий газ, які видихаються і, отже, лише незначно впливають на кислотно-лужний баланс. Однак у випадку захворювань органів або певних обмінних ситуацій ці поживні речовини розщеплюються лише частково, а кислоти, які неможливо розщепити, накопичуються. Однак коли метаболізуються білки або амінокислоти, завжди утворюються кислоти та основи, які доводиться елімінувати. Особливо заслуговують на увагу сірковмісні амінокислоти цистеїн та метіонін, розпад яких призводить до сульфатних та Н + - іонів. Вони повинні транспортуватися з організму за допомогою існуючих буферних систем. Якщо організм більше не може розщеплювати надлишок кислот, вони залишаються в організмі і викликають зміну значення рН (ацидоз/ацидоз).

Обставини, які можуть призвести до недостатньої деградації поживних речовин або недостатньої екскреції, пояснюються нижче.

Метаболічний ацидоз

Цей термін означає дисбаланс між кислотами та основами, що призводить до збільшення відносної концентрації кислоти. Ця форма ацидозу є метаболічною. Основні причини можна розділити по-різному.

На Додатковий ацидоз якщо утворюється або всмоктується занадто багато кислот, вони накопичуються в організмі. Причини цього включають

розвиток кетоацидозу (через цукровий діабет, голод, алкоголь, лихоманку, гіперметаболізм, певні метаболічні захворювання)
розвиток лактоацидозу (внаслідок гіпоксії, хірургічного втручання, неврологічних захворювань, цирозу печінки)
стрес
Інтоксикації (від саліцилової кислоти, хлориду амонію, метилового спирту, гліколю)
Забруднювачі навколишнього середовища
надмірне кишкове бродіння
Проковтування через їжу

Втрата ацидозу характеризується зниженим вмістом основи, що обумовлено збільшенням втрат або недостатнім виробленням (діарея, кишкова непрохідність, запалення кишечника, свищі кишечника, жовчі, підшлункової залози, зменшення виведення бікарбонату тім’яних клітин)

На Затримка або нирковий ацидоз це стосується недостатньої екскреції іонів Н + через порушення функції нирок.

Надлишок позаклітинного калію призводить до надходження калію в клітини, після чого іони водню виділяються і з часом потрапляють у кров. Тоді ми говоримо про одне Розподільний або гіперкаліємічний ацидоз.

A Розбавляючий ацидоз виникає в результаті зниження вмісту HCO3- через надмірне надходження нейтральних розчинів.

A Трансфузійний ацидоз в свою чергу може відбутися через переливання крові з упакованими еритроцитами.

Дихання Куссмауля для збільшення виведення СО2
підвищена реабсорбція бікарбонату в нирках
посилений цикл глутамату
нижній цикл сечовини

У довгостроковій перспективі може також відбутися втрата кісткової маси, оскільки тут можна мобілізувати великі лужні запаси.

Респіраторний ацидоз

Респіраторний ацидоз трапляється рідко, оскільки коли рівень вуглекислоти підвищений, він просто видихається. Серйозні захворювання легенів або грудної клітки, отруєння, порушення вентиляції, злочинні дії або нещасні випадки можуть призвести до цієї форми ацидозу.

Всмоктування CO2 в клітини
Утворення вугільної кислоти, яку доводиться знову нейтралізувати (для цього використовуються всі речовини)
підвищена реабсорбція бікарбонату в нирках
підвищене виведення хлориду
метаболізм амонію в основному регулюється через глутаматний шлях, тоді як цикл сечовини в основному зупиняється

Думки різняться щодо ролі дієти у розвитку ацидозу. Оскільки сеча захищена від надмірного закислення нирками, відхилення рівня кислоти в цій рідині не дає жодної інформації про фактичне навантаження кислоти в організмі. Однак цей параметр широко використовується, коли говорять про кислу їжу. Більш чутливою змінною є кров, де відхилення можна реєструвати безпосередньо. Крім того, слід враховувати ці фактори:

хімічний склад їжі (Mg, Ca, P, Na, Cl, вміст білка)
різна швидкість поглинання різних поживних речовин

Загалом можна сказати, що збалансоване харчування не може викликати ацидоз у здорових людей. У разі певних захворювань органів, які регулюють кислотно-лужний баланс, надлишок кислот може більше не буферизуватися. Потім ацидогенна дієта додатково навантажує організм. Цим людям корисно знати, які продукти харчування вважаються основними, а які кислими. У наступній таблиці слід вказати найважливіші групи продуктів харчування та їх належність:

Кислотоутворювачі та основи серед продуктів харчування
Генератор кислоти	Базовий будівельник
тваринна їжа (м'ясо, молочні продукти, яйця, риба)	Картопля
цільнозернові продукти	овочі
Напої кола	Трави
фрукти
Негазована мінеральна вода

Кількість споживання тут відіграє вирішальну роль. Кислотоутворюючі продукти також слід вживати згідно з чинними рекомендаціями. Вони забезпечують організм необхідними речовинами, які відсутні або недостатньо доступні в інших продуктах харчування.