kub
Островок  здоровья

----
  
записная книжка врача акушера-гинеколога Маркун Татьяны Андреевны
----
 
 
 
Физиологические механизмы регуляции кислотно-основного состояния

Физиологические механизмы регуляции кислотно-основного состояния связаны с транспортом газов, кислых и основных эквивалентов кровью в легкие и почки, функциональной активностью легких, направленной на удаление избытка СO2, и почек, обеспечивающих реабсорбцию бикарбоната, удаление избытка ионов водорода и формирование бикарбонатного резерва крови.

Функциональная активность дыхательной системы и кислотно-основное состояние

Дыхательная система выступает в роли физиологического гомеостатического регулятора, результатом функциональной активности которого является удаление избытка углекислоты и восстановление кислотонейтрализующей емкости буферных систем, в первую очередь - бикарбонатной и гемоглобиновой.

На рис. 20.4 представлена последовательность реакций буферной нейтрализации избытка углекислоты. Источником СO2 для синтеза угольной кислоты являются реакции аэробного метаболизма. Образующийся в них СO2 распределяется в крови следующим образом:

  • 5-6% общего количества поступающего в кровь СO2 находится в растворенном состоянии;
  • 8-10% общего количества поступающего в кровь СO2 переносится в виде карбаминосоединений;
  • остальная часть поступающего в кровь СO2 идет на образование угольной кислоты.

Активное участие в образовании угольной кислоты принимает карбоангидраза эритроцитов, катализирующая равновесную реакцию синтеза угольной кислоты из углекислого газа и воды (рис. 20.4).

Удаление избыточных количеств СO2, регенерация бикарбонатной и гемоглобиновой буферных систем осуществляются легкими.

Процессы, происходящие в легких и регулирующие кислотно-основное состояние, представлены на рис. 20.5.

Удаление избытка СO2 и оксигенация гемоглобина в легких восстанавливают физиологически оптимальное соотношение в бикарбонатной буферной системе и емкость гемоглобиновой буферной системы. Израсходованное количество бикарбоната восполняется в почечных процессах стабилизации рН.

Регуляция альвеолярной вентляции концентрацией ионов водорода [Н+]

Увеличение концентрации ионов водорода за пределы физиологического оптимума при метаболических нарушениях оказывает прямое действие на дыхательный центр головного мозга, что увеличивает альвеолярную вентиляцию в 4-5 раз, напротив, уменьшение концентрации ионов водорода за пределы нормального уровня при метаболических нарушениях снижает функциональную активность легких на 50-75% в течение 1-2 мин.

Альвеолярная гипервентиляция при избытке ионов водорода метаболического происхождения снижает напряжение СO2 в крови вплоть до минимальных значений РСO2 - 10-15 мм рт. ст. Снижение бикарбоната на 1 ммоль сопровождается уменьшением РСO2 в крови на 1,2 мм. рт. ст.

Альвеолярная гиповентиляцня при недостаточной концентрации ионов водорода метаболического происхождения способствует увеличению количества СO2 вплоть до предельных значений избытка РСO2 - 60 мм рт. ст. Прирост концентрации бикарбоната на 1 ммоль сопровождается увеличением РСO2 крови на 0,6-0,7 мм. рт. ст. Реакция дыхательной системы на изменение концентрации ионов водорода начинается через несколько минут достигает максимального эффекта через 12-24 ч.

Функциональная активность почек и кислотно-основное состояние

Участие почек в поддержании кислотно-основного равновесия заключается в удалении из организма ионов водорода, реабсорбции бикарбоната из канальцевой жидкости, синтезе бикарбоната при его недостатке и удалении - при избытке.

Обмен бикарбоната в почках

Концентрация бикарбоната (НСО3 ) в первичной моче соответствует его содержанию в крови. Способность канальцев к реабсорбции бикарбоната обеспечивает при сбалансированном метаболизме и нормальной функции почек задержку более 99% фильтруемого количества НСО3.

В табл.20.1 [показать] представлены сравнительные данные между фильтруемым, реабсорбируемым и выделяемым количеством бикарбоната и удаляемых через почки кислот.

90% фильтруемого бикарбоната реабсорбируется из канальцевой жидкости в проксимальном канальце. Энергетические потребности процесса реабсорбции бикарбоната обеспечиваются за счет энергии АТФ, освобождаемой при реабсорбцпи натрия (Nа+). В частности, Na+, К+-АТФаза освобождает энергию АТФ для обмена трех внутриклеточных ионов натрия на два иона калия из интерстициального пространства. Подобный характер обмена приводит к формированию электрохимического и концентрационного градиентов натрия и калия между канальцевай жидкостью цитозолем нефроцита интерстицием. Электрохимический и концентрационный градиенты в свою очередь используются различными транспортерами для сопряжения ионных потоков. Сопряжение транспорта бикарбоната и натрия; водорода и натрия - обеспечивает определенное направление последовательности реакций цикла извлечения бикарбоната из канальцевой жидкости, структуру которого проанализируем, начиная с реакции в клетках эпителия канальцев (рис. 20.6):

Карбоангидраза
Н20+СО2 Н2СО3
(реакция в нефроцитах)

Образующаяся в этой реакции из воды (Н2О) и углекислого газа (СO2) угольная кислота (Н2СО3) быстро диссоциирует на ионы водорода (Н+) и бикарбоната (НСО3 ):

Н2СО3 НСО3+ Н+
(реакция в нефроцитах)

Бикарбонат выводится из клетки через базолатеральную мембрану в интерстициальное пространство системой котранспорта с Nа+ в соотношении 3: 1 (сопряженный транспорт НСО3 и Na+), Н+ перемещается из цитозоля нефроцитов через Nа+, Н+-антипорт в канальцевую жидкость в обмен на натрий (сопряженный транспорт Н+ и Nа+). Секретируемый Н+ взаимодействует с профильтрованным из крови в канальцевую жидкость бикарбонатом с образованием угольной кислоты, которая разлагается карбоангидразой щеточной каемки проксимального канальца на углекислый газ и воду:

  Карбоангидраза  
НСО3 + H+ Н2СО3 Н20 + СO2
(реакция в канальцевой жидкости)

Углекисый газ диффундирует в клетки канальцевого эпителия, вступает в реакцию с водой и образует угольную кислоту в карбоангндразной реакции, завершая/начиная цикл реабсорбиии бикарбоната (рис. 20.6).

Анализируемый процесс реабсорбции бикарбоната получил название карбоангидразного механизма. Особенностью структуры стенки проксимального канальца является наличие межклеточных шунтов, через которые часть бикарбоната (примерно вдвое меньше, чем количество поступающего в интерстиций Сl) путем пассивной диффузии просачивается в канальцевую жидкость из интерстиция. Постоянное обратное просачивание бикарбоната способствует поддержанию его относительно стабильной концентрации - 20 ммоль/л в канальцевой жидкости практически по всей длине проксимального канальца, что в целом обеспечивает физиологически оптимальную интенсивность процесса реабсорбции НСО3. Функционирование карбоангидразного механизма реабсорбции бикарбоната в проксимальном отделе канальца обеспечивает реабсорбцию 80% профильтровавшегося НСО3, его концентрация в канальцевой жидкости к концу проксимального канальца падает до 5 ммоль/л (в клубочковом фильтрате в норме концентрация бикарбоната соответствует его содержанию в плазме крови - 24-26 ммоль/л). Около 8-10% фильтруемого в клубочках бикарбоната реабсорбируется в нисходящей части петли Генле. Остальное количество фильтруемого в клубочке бикарбоната реабсорбируется из канальцевой жидкости в последующих отделах канальца, включая и его дистальную извитую часть. Помимо реабсорбции фильтруемого в клубочках бикарбоната, клетки канальцевого эпителия, особенно в проксимальной его части, обеспечивают синтез тех количеств НСО3, которые были израсходованы в плазме крови на нейтрализацию ионов водорода. Бикарбонат образуется в уже рассмотренных нами реакциях:

  Карбоангидраза  
Н20+СО2 Н2СО3 НСО3+ Н+

Углекислый газ для синтеза угольной кислоты поступает из реакций аэробного обмена нефроцитов и из фракции, растворенной в крови. Образующаяся угольная кислота диссоциирует на ион водорода и бикарбонат. Ион водорода, секретируемый через Nа+, Н+-антипорт в канальцевую жидкость в обмен на натрий, связывается в ней дигидрофосфатом и аммиаком. Бикарбонат выводится из клетки канальца через базолатеральную мембрану в интерстициальное пространство системой котранспорта с Nа+ в соотношении 3:1 и идет на восстановление физиологически необходимого уровня НСО3. Секреция иона водорода и бикарбоната имеет свою особенность во вставочных α-клетках собирательных трубок коры и наружного мозгового слоя. Секрецию Н+ из цитозоля вставочных α-клеток в канальцевую жидкость осуществляет Н+-АТФаза, выделение бикарбоната через базолатеральную мембрану в интерстиций происходит через антипорт с Сl (см. "Гомеостаз натрия").

Титруемые кислоты, ацидогенез

"Титруемыми" называются кислоты, экскретируемые в нейтральной форме за счет буферных соединений. Их количество определяют, титруя мочу основанием. Важнейшая буферная система мочи - фосфатная (Н2РО4/НРО42– ). При рН = 7,4 (значение рН крови при сбалансированом метаболизме) 75% фосфатов находится в форме ионов НРО42– (гидрофосфат), который по мере падения рН постепенно превращается в Н2РО4(дигидрофосфат). Процесс замены натрия в гидрофосфате приводит к следующему изменению соотношения гидро/дигидрофосфат: в крови - 1:4, в клубочковом фильтрате - 9:1 и в дистальном канальце - 50:1. 90% фосфатов при рН = 5,8 (значение рН мочи в дистальных канальцах при сбалансированом метаболизме и нормальной функции почек) находится в этой форме.

Ионы водорода, нейтрализуемые в канальцевой жидкости связыванием с гидрофосфатом (НРО42– + Н+ Н2РО4), перемещаются из иитозоля через Nа+, Н+-антипорт в обмен на натрий (Н+ образуется в реакциях синтеза бикарбоната). Энергетическое обеспечение синхронного транспорта Н+ в канальцевую жидкость и Nа+ в цитозоль нeфроцита осуществляется Nа+, К+-АТФазой, которая освобождает энергию АТФ длл обмена трех внутриклеточных ионов натрия на два иона калия из интерстициального пространства. Подобный характер обмена приводит к формированию электрохимического и концентрационного градиентов натрия между канальцевой жидкостью и цитозолем нефроцита (рис. 20.7).

Низкая реабсорбция фосфатов обусловлена функционированием почечных механизмов регуляции их количества в организме. В частности, концентрация фосфатов в канальцевой жидкости находится в пределах их нормального содержания в плазме и соответствует максимальному порогу реабсорбции. Реабсорбция фосфатов осуществляется только в проксимальном канальце путем котранспорта с Na+ в отношении 1:2. В этой связи увеличение скорости клубочковой фильтрации создает условия для удаления фосфатов из организма. Паратгормон (ПГ) стимулирует мобилизацию фосфата из костной ткани и усиливает его выведение почками, угнетая реабсорбцию фосфатов в проксимальном отделе канальцев (снижение порога всасывания). Если учесть, что проксимальный отдел канальца является единственным местом реабсорбции фосфатов, то условия и (или) факторы, увеличивая надпороговую величину фосфатов и (или) снижение порога реабсорбции, будут способствовать их выведению через почки. При сбалансированном метаболизме здоровый человек выделяет 10-30 ммоль титруемых кислот.

Обмен аммония в почках, аммониогeнез

Ион аммония (NН4+) освобождается в клетках эпителия почечных канальцев из глутамина под действием митохондриальной глутаминазы. В этой реакции глутамин вначале превращается в глутамат, а затем в α-кетоглутарат (рис. 20.8).

На каждом из этапов, предшествующих образованию α-кетоглутарата, отщепляется один ион аммония. Часть этих ионов, теряя протон, превращается в аммиак (NН3), который, будучи нейтральным, легко диффундирует через апикальные клеточные мембраны в канальцевую жидкость, где вновь превращается в NН4+, присоединяя ионы водорода (Н+). Ион водорода перемещается из цитозоля нефроцитов через Na+, Н+-антипорт в канальцевую жидкость в обмен на натрий - сопряженный транспорт Н+ и Nа++ образуется в реакциях синтеза бикарбоната). Часть NН4+ может диффундировать через апикальные клеточные мембраны в канальцевую жидкость без превращения в аммиак (рис. 20.9).

Здоровый человек при обычном пищевом и физическом режиме выводит за сутки 30-50 ммоль водорода через аммиачный механизм.

В общем итоге соотношение между концентрацией водородных ионов в моче и концентрацией водородных ионов в крови может составить 800:1, рН мочи колеблется в пределах от 4,5 до 5,5 (рис. 20.10).

Регуляция почечных процессов секреции ионов водорода

Почечные процессы секреций ионов водорода не имеют специфических нейро-гуморальных механизмов регуляции их интенсивности. Регуляторные воздействия на секрецию ионов водорода в канальцевую жидкость осуществляются опосредованно через почечные реакции, связанные с сохранением натрия и перераспределением калия в организме.

Молекулярные реакции реабсорбции натрия в норме соответствуют формуле:

Реабсорбция Nа+ = Реабсорбция (Сl + НСО3) + Секреция (К+ + Н+).

Количество реабсорбируемого хлора является величиной относительно постоянной. Почечные механизмы реабсорбции хлора физиологически детерминированы, как и механизмы реабсорбции натрия. Анион хлора является основным эквивалентом, ответственным за электронейтральность биологических жидкостей. Однако физиологически оптимальное количество анионов хлора не способно обеспечить физиологически необходимую величину реабсорбции катиона натрия и скомпенсировать в биологических растворах суммарный положительный заряд. Почечные процессы поддержания электролитного гомеостаза обеспечивают оптимальный уровень реабсорбции натрия за счет секреции ионов калия и водорода (секреция Н+ = реабсорбции НСО3). Преобразование формулы относительно секреции Н+ дает выражение:

Секреция Н+ = Реабсорбция (Na+ + Сl + НСО3) + Секреция К+


где pеабсорбция Сl - относительно постоянная величина.

Интенсивность реабсорбции натрия зависит от:

  • концентрации натрия в плазме крови и объема внутрисосудистой жидкости;
  • уровня гуморальных регуляторов; определяющих интенсивность натрийуреза (альдостерон, натрийуретический пептид и др.);
  • количества плохо реабсорбируемых анионов (сульфат и др.).

Гиповолемия и (или) гипонатриемия приводят к увеличению количества реабсорбируемого натрия. Для сохранение электронейтральности должна быть повышена на определенную величину реабсорбция бикарбоната, что, соответственно, связано с равнозначной секрецией дополнительных количеств иона водорода. Вследствие этого гиповолемия и (или) гипонатриемия увеличивают почечную экскрецию ионов водорода. Системным проявлением со стороны кислотно-основного состояния при гиповолемии и(или)гипонатриемии является возможное развитие метаболического алкалоза.

Гипернатриемия и (или) увеличение объема вызывают снижение почечной реабсорбции натрия и, соответственно, снижение количества секретируемого иона водорода, что сопровождается потерей с мочой бикарбоната.

Регуляторное влияние альдостерона на интенсивность процессов почечной секреции ионов водорода реализуется через реакции реабсорбции натрия. В случае избытка альдостерона в крови возрастает реабсорбция натрия. Интенсивность канальцевой секреции водорода в этом случае увеличивается, соответственно, возрастает количество образовавшегося в клетках почечного эпителия бикарбоната. Итоговым системным проявлением регуляторного воздействия избытка альдостерона является алкалоз. Дефицит альдостерона сопровождается снижением канальцевой реабсорбции натрия, соответственно, падением количества секретируемого иона водорода и образованием избытка бикарбоната в моче. Гипоальдостеронизм сопутствует метаболическому ацидозу.

Секрецию ионов водорода стимулируют плохо реабсорбируемые анионы, которые увеличивают натриевую нагрузку на почки. Прирост в крови количества плохо реабсорбируемых анионов, например, сульфата, увеличивает его количество и количество ионов натрия в канальцевой жидкости. Для нейтрализации сульфата и реабсорбции связанного с ним иона натрия потребуется большее количество ионов водорода, чем для реабсорбции бикарбоната. Клетки почечного эпителия способны обеспечить дополнительную секрецию ионов водорода. Их источником в этих условиях служит угольная кислота, синтезируемая в нефроцитах из воды и углекислого газа. Углекислый газ образуется в процессе аэробного метаболизма нефроцитов и (или) поступает из крови (рис.20.7 и 20.8).

Влияние ионов калия на интенсивность почечной секреции ионов водорода обусловлено наличием внутриклеточных механизмов компенсации дисбаланса концентрации ионов калия во внеклеточной жидкости с участием иона водорода. Физиологически низкий уровень ионов калия в крови (гипокалиемия) индуцирует механизм его выделения из клеток. Клетки, в их числе и клетки почечного эпителия, обменивают внутриклеточный ион калия на внеклеточные ионы натрия и водорода. Подобный характер перераспределения иона калия между вне- и внутриклеточной жидкостью приводит к формированию избытка ионов водорода в клетках почечного эпителия, которые увеличивают его секрецию в клнальцевую жидкость, повышая количество реабсорбируемых ионов бикарбоната. Гиперкалиемия действует противоположным образом на интенсивность почечной секреции ионов водорода. Клетки почечного эпителия при гиперкалиемии обменивают внутриклеточный ион водорода на внеклеточный ион калия, в последующем секретируют его в канальцевую жидкость в обмен на ионы натрия. Удельное количество реабсорбируемого бикарбоната, а, соответственно, и секреция ионов водорода при гиперкалиемии падают.

Страница 1 2 3 4 5 6 7 всего страниц: 7

ЛИТЕРАТУРА [показать] .

Источник: Медицинская лабораторная диагностика, программы и алгоритмы. Под ред. проф. Карпищенко А.И., СПб, Интермедика, 2001




 
 

Куда пойти учиться



 

Виртуальные консультации

На нашем форуме вы можете задать вопросы о проблемах своего здоровья, получить поддержку и бесплатную профессиональную рекомендацию специалиста, найти новых знакомых и поговорить на волнующие вас темы. Это позволит вам сделать собственный выбор на основании полученных фактов.

Медицинский форум КОМПАС ЗДОРОВЬЯ

Обратите внимание! Диагностика и лечение виртуально не проводятся! Обсуждаются только возможные пути сохранения вашего здоровья.

Подробнее см. Правила форума  

Последние сообщения



Реальные консультации


Реальный консультативный прием ограничен.

Ранее обращавшиеся пациенты могут найти меня по известным им реквизитам.

Заметки на полях


навязывание услуг компании Билайн, воровство компании Билайн

Нажми на картинку -
узнай подробности!

Новости сайта

Ссылки на внешние страницы

20.05.12

Уважаемые пользователи!

Просьба сообщать о неработающих ссылках на внешние страницы, включая ссылки, не выводящие прямо на нужный материал, запрашивающие оплату, требующие личные данные и т.д. Для оперативности вы можете сделать это через форму отзыва, размещенную на каждой странице.
Ссылки будут заменены на рабочие или удалены.

Тема от 05.09.08 актуальна!

Остался неоцифрованным 3-й том МКБ. Желающие оказать помощь могут заявить об этом на нашем форуме

05.09.08
В настоящее время на сайте готовится полная HTML-версия МКБ-10 - Международной классификации болезней, 10-я редакция.

Желающие принять участие могут заявить об этом на нашем форуме

25.04.08
Уведомления об изменениях на сайте можно получить через раздел форума "Компас здоровья" - Библиотека сайта "Островок здоровья"

Островок здоровья

 
----
Чтобы сообщить об ошибке на данной странице, выделите текст мышью и нажмите Ctrl+Enter.
Выделенный текст будет отправлен редактору сайта.
----
 
Информация, представленная на данном сайте, предназначена исключительно для образовательных и научных целей,
не должна использоваться для самостоятельной диагностики и лечения, и не может служить заменой очной консультации врача.
Администрация сайта не несёт ответственности за результаты, полученные в ходе самолечения с использованием справочного материала сайта
Перепечатка материалов сайта разрешается при условии размещения активной ссылки на оригинальный материал.
© 2008 blizzard. Все права защищены и охраняются законом.



 
----