Изследвания и процедури

АКР (алкално-киселинно равновесие)

Синоними: киселинно-алкално равновесие, алкално-киселинен баланс, киселинно-алкален баланс, алкално-киселинно състояние, киселинно-алкално състояние
На английски език: acid-base balance, acid-base homeostasis

В резултат на обменните процеси в човешкия организъм ежедневно се образуват около 20 mol въглероден диоксид (двуокис) (CO2) и до 60 mmol водородни йони (H+). Напускащият клетката СО2 преминава по посока на концентрационния си градиент в интерстициалната течност и оттам в кръвта. Разтваря се с образуване на въглеродна (въглена) киселина (Н2СО3):

CO2 + H2O <- (карбоанхидраза) -> H2CO3 <--> H+ + HCO3- <--> H+ + CO32-

(Молекулите на въглеродната киселина са нетрайни и във воден разтвор се разпадат до хидрогенкарбонатни (бикарбонатни, кисели карбонатни) йони (HCO3-) – при отделяне на по един водороден йон, или до карбонатни йони (CO32-) – при отделяне на по два водородни йона. Вторият водороден йон се отстранява около хиляда пъти по-трудно от първия. В клетките, интерстициалната течност и кръвта на човек се намират (разтворен) въглероден диоксид, въглеродна киселина и бикарбонатни йони, но не и карбонатни йони.)

Този процес спонтанно протича с много малка скорост, за да могат да бъдат преработени непрекъснато постъпващите количества СО2 в Н2СО3. B еритроцитите обаче ензимът карбоанхидраза рязко повишава скоростта на реакцията. Образуващите се по този начин бикарбонатни йони преминават в плазмата (като се обменят за хлоридни йони (Cl-)), където се свързват с натриеви йони (Na+) в натриев хидрогенкарбонат (NaHCO3), докато образуващите се в еквимоларно съотношение водородни йони се свързват с хемоглобина.

B капилярите на белия дроб тези реакции протичат в обратна посока.

Хидрогенкарбонатът е най-важната транспортна форма на СO2 в кръвта:

  • плазмен НСО3- – 45%,
  • еритроцитен НСО3- – 25%,
  • карбаминохемоглобин (= СO2 + хемоглобин) – 20%,
  • разтворен СO2 – 10%.

Отделените от клетките водородни йони от нелетливи киселини (сярна, фосфорна, пикочна, млечна и др.) преминават в извънклетъчните течности и кръвната плазма, където се поемат от различни буферни системи:

  • хидрогенкарбонатна (Н+ + НСО3- <--> Н2СО3),
  • белтъчна (Н+ + белтък- <--> Н-белтък),
  • фосфатна (Н+ + НРО42- <--> Н2РО4-).

Здравият организъм е в състояние безпроблемно да отстранява образуваните количества СО2 и Н+. Това става през белите дробове (СО2) и бъбреците (Н+ и НСО3-). Буферната система въглеродна киселина – хидрогенкарбонат свързва тези два транспортни и очистващи механизма. Специалното ѝ значение се състои в това, че тя се явява отворена система. С алвеоларния въздух СО2 може да се отстранява много бързо, така че буферният капацитет на отворената система Н2СО3 – НСО3- надвишава многократно капацитета на затворените системи, каквито са например белтъчната и фосфатната.

Промените в концентрацията на Н+ водят до промени на съотношенията в буферната система. В зависимост от величината на стойността на рКа и наличното количество акцептори, съответно донори на Н+, буферната система е в състояние въпреки въвеждането или извличането на Н+ да поддържа относително постоянни стойности на рН.

Повишаването концентрацията на Н+ води до изместване на равновесието в посока Н2СО3. В резултат на това, с оглед поддържане на постоянно рСО2, се ускорява дишането и повишеното количество на СО2 се извлича от системата. Намалява концентрацията на НСО3-.

Намаляването концентрацията на Н+ причинява изместване на равновесието към НСО3-.

Концентрацията на HCO3- при постоянно рСО2 отразява на първо място концентрацията на Н+-йоните от нелетливите киселини, т.е. метаболитната съставка на алкално-киселинното състояние.

От друга страна, концентрацията на Н2СО3, съответно стойността на рСО2, представлява респираторния компонент.

Двата компонента не са независими един от друг. Това осигурява на организма предимството на по-ефективна регулация на алкално-киселинното състояние, но и неудобството, че невинаги може да бъде определено само чрез измерване на концентрацията на хидрогенкарбоната и стойността на рСО2 какво е естеството на наличното нарушение – респираторно или метаболитно. Често се налага провеждането на допълнителни изследвания и винаги – необходимостта от съобразяване с клиничната симптоматика.

При пренасяне на закона за действие на масите спрямо буферната система Н2СО3 – НСО3- се получава уравнението на Хендерсон – Хаселбах (Henderson – Hasselbalch):

рН = рКа + log10([СHCO3-] / [СН2CO3]) = рКа + log10([СHCO3-] / [αСО2 x рСО2])

Стойностите на рКа и αСО2 са константи, равни съответно на 6.1 и 0.03. Останалите величини, включени в уравнението, са променливи. Съотношенията между буферните системи могат да бъдат определени точно, когато се определят две от величините, а третата бъде изчислена. При това трябва винаги да се има предвид зависимостта на титрационната крива Н2СО3 – НСО3- от другите буферни системи на кръвта. Наклонът на кривата зависи от концентрацията на хемоглобина в изследваната кръв. Значение има и актуалното насищане на хемоглобина с кислород, тъй като хемоглобинът (Нb-) е по-слаба киселина от оксихемоглобина (НbО2-):

Hb- + Н+ <--> HНb

HbО2- + Н+ <--> HНbО2

HНb + О2 <--> HНbО2

Не пропускайте

Коментари