Механизмы поддержания кислотно-основного состояния организма

Одним из важнейших условий сохранения гомеостаза организма является поддержание в его жидких средах КОС, т.е соотношения между активными массами водородных и гидроксильных ионов. От КОС зависит проницаемость мембран, активность ферментов, а, соответственно, интенсивность и направленность метаболических процессов, физико-химических свойств коллоидов, клеток и межклеточных структур, нервно-мышечная возбудимость и проводимость и др. процессы. В связи с этим рН (отрицательный десятичный логарифм концентрации водородных ионов), характеризуя состояние КОС, является одной из самых жестких констант. рН артериальной крови у здорового человека колеблется в пределах 7,35 - 7,45. Сдвиг рН на 0,1 по сравнению с физиологической нормой приводит к расстройству дыхания и кровообращения, на 0,3 – к потере сознания, а в диапазоне 0,4 – к гибели организма.

В процессе жизнедеятельности организма образуются как кислые, так и щелочные продукты метаболизма, причем первых образуется почти в 20 раз больше, чем вторых. Поэтому механизмы обеспечивающие поддержание КОС организма, направлены на нейтрализацию и выведение, прежде всего кислых продуктов метаболизма. Механизмы регуляции КОС организма весьма эффективны и способны компенсировать значительные сдвиги рН. Поддержание КОС организма обеспечивается буферными системами крови и тканей и функционированием физиологических механизмов компенсации: легких, почек, печени, ЖКТ, костной ткани, кожи. Буферы, присутствующие во всех жидких средах организма, при изменении рН действуют немедленно (нескольких секунд или минут). Они соединяются с избытком кислот или оснований и образуют вещества, которые в меньшей степени влияют на рН. Однако эффективность их ограничена величиной их емкости.

Гидрокарбонатная буферная система (Н₂СО₃/NaНСО₃, составляет 10 % от буферной емкости крови) – основной буфер межклеточной жидкости и крови, который тесно связан с легочным механизмом регуляции КОС. Эффективно действует при рН около 7,4. Используется как важнейший диагностический показатель нарушений КОС организма.

Фосфатная буферная система (NaН₂PО₄/Na₂НPО₄ – составляет около 1% буферной емкости крови). Основная роль состоит в регуляции КОС внутри клеток (особенно почек) в диапазоне рН от 6,1 до 7,7; наиболее эффективена при рН 7,2; облегчает экскрецию Н⁺ в канальцах почек; поддерживает в крови «регенерацию» гидрокарбонатной системы.

Карбонаты кости функционируют как депо для буферных систем организма. В костях содержится большое количество солей угольной кислоты: карбонаты Ca⁺⁺, Na⁺, K⁺ и Mg⁺⁺. При быстром увеличении содержания кислот в жидких средах организма (при острой сердечной, дыхательной или почечной недостаточности; шоке, коме и др. состояниях) костная ткань может обеспечить до 30-40% буферной емкости.

Белковая буферная система – главный внутриклеточный буфер, составляет ¾ буферной емкости внутриклеточной жидкости. Наиболее эффективна в области значения рН от 7,2 до 7,4. В кислой среде она связывает ионы водорода, в щелочной среде – отдает.

Гемоглобиновая буферная система – внеклеточный буфер, составляет около 70 % буферной емкости крови, играет основную роль в транспорте СО₂ от тканей к легким и доставке О₂ в ткани. Участие гемоглобиновой буферной системы в регуляции КОС связано с кислородтранспортной функцией Hb. Освобождение протона при оксигенировании Hb компенсирует подщелачивание крови в капиллярах легких, обусловленное снижением концентрации СО₂. Дезоксигенированный Hb в капиллярах тканей связывает протоны и предотвращает понижение рН крови.