Wykład 14 Równowaga kwasowo-zasadowa

CO TO JEST RÓWNOWAGA KWASOWO-ZASADOWA?

• Równowaga kwasowo-zasadowa jest określona przez stężenie jonów wodorowych.

• W celu osiągnięcia homeostazy, musi istnieć równowaga między wchłanianiem lub wytwarzaniem i usuwaniem netto jonów wodorowych z organizmu.

KWAS

• Cząsteczki zawierające atomy wodoru, które mogą uwalniać jony wodorowe w roztworach są nazywane kwasem.

• Przykładem jest kwas solny (HCl)

ZASADA

• Zasada jest jonem, który może przyjmować jon wodoru.

• Przykładem jest podstawą jest jon wodorowęglanowy (HCO₃^-).

JAK RÓWNOWAGA KWASOWO-ZASADOWA JEST MIERZONA?

• Stężenie jonów wodorowych jest wyrażone w skali logarytmicznej za pomocą jednostki pH (część/zawartość procentowa wodoru) (?)

• 7.0 to pH neutralne

• Układy organizmu dokładnie kontrolują pH ciała w zakresie od 7,35-7,45.

pH

• Niskie pH odpowiada wysokiemu stężeniu jonów wodorowych

• Określenie "Kwasica" odnosi się do pobrania nadmiaru jonów wodorowych i organizmu, którego wartość pH spadnie poniżej 7,35

• Wysoka wartość pH odpowiada niskiemu stężeniu wodoru

• Określenie "zasadowica" odnosi się do usuwania nadmiaru jonów wodorowych z ciała i wartość pH wzrasta ponad 7,45

JAK ORGANIZM BRONI SIĘ PRZED ZMIANAMI pH

• Trzy mechanizmy ustrojowe:

1. Bufory krwi

2. Oddychanie przez płuca

3. Wydalanie przez nerki

BUFORY KRWI

• Bufory są to substancje, które neutralizują kwasy lub zasady

• Dwuwęglan, które jest zasadą i kwas węglowy w płynach ustrojowych chronią organizm przed zmianami kwasowości

• Te układy buforowe służą jako pierwszej linii obrony przed zmianami równowagi kwasowo-zasadowej

ODDYCHANIE PRZEZ PŁUCA

• Dwutlenek węgla, który uwalnia się w czasie metabolizmu komórkowego tworząc kwas węglowy we krwi obniżenia pH

• Gdy pH spada częstość oddechów zwiększa się, to zwiększa hiperwentylację i ilość wydychanego CO₂, co powoduje zmniejszenie stężenia kwasu węglowego i przywrócenia homeostazy

WYDALANIE PRZEZ NERKI

• Nerki odgrywają podstawową rolę w utrzymaniu długoterminowej kontroli równowagi kwasowo-zasadowej

• Nerki robią to przez wybór które jony zachować, a które wydalać

• Nerki dostosowują równowagę kwasowo-zasadową ciała

ZNACZENIE UKŁADÓW BUFORUJĄCYCH ORGANIZMU

• Może być szybko zrealizowane, jeśli weźmie się pod uwagę niskie stężenie jonów wodorowych w płynach ustrojowych i stosunkowo duże ilości kwasów produkowanych przez organizm każdego dnia

• Przykład: 80 milliekwiwalenty wodoru jest albo wchłonięte albo produkowane każdego dnia przez metabolizm.

• Przy czym stężenie jonów wodoru w płynach ustrojowych zwykle tylko około 0,0004 meq / L

SĄ 4 RODZAJE ZABURZEŃ RÓWNOWAGI KWASOWO-ZASADOWEJ

• Zasadowica oddechowa

• Kwasica oddechowa

• Zasadowica metaboliczna

• Kwasica metaboliczna

ZASADOWICA ODDECHOWA

• Jest to spadek CO₂, spadek H⁺ (jonów wodoru) i wzrostu pH

• Stan ten może być spowodowane ciężkim wysiłkiem lub reakcją na niepokój

• Organizm kompensuje to płucami spowolniając szybkość oddychania, natomiast nerki wydalają więcej wodorowęglanu

KWASICA ODDECHOWA

• Jest to wzrost CO₂, wzrost H⁺ i spadek pH

• Stan ten może być spowodowany przez rozedmę płuc, restrykcyjne lub obturacyjne choroby płuc

• Organizm kompensuje to przez zwiększenie szybkości oddychania, a nerki, poprzez zatrzymywanie i zwiększenie jonów dwuwęglanowych i zwiększanie wydalania czystego kwasu (Net Acid Excretion¹)

ZASADOWICA METABOLICZNA

• Jest to wzrost CO₂, wzrost H⁺, a spadek wartości pH

• Stan ten może być spowodowany cukrzycą, biegunka, utratą zasad, nadprodukcją lub nadmiernym wchłanianiem kwasu

• Organizm kompensuje to przez zwiększenie szybkości oddychania, a nerki zwiększają wydalanie netto kwasu

JAK DIETA WPŁYWA NA RÓWNOWAGĘ KWASOWO ZASADOWĄ

• Po metabolizowaniu w komórce składników odżywczych z pożywienia, mogą one przyczynić się do nadmiar składników mineralnych, które są potencjalnie kwasowe lub zasadowe

• Zależy to od tego czy spożyta żywności zawiera więcej kationów lub anionów

SKŁADNIKI ŻYWIENIA

• Kationy

• Mają ładunek dodatni

• Na⁺

• K⁺

• Ca²⁺

• Mg²⁺

• Aniony

• Mają ładunek ujemny

• Cl^-

• HCO₃^-

• S^2-

• P^-

• Kwasy organiczne

• Białka

CO SIĘ STANIE JEŚLI BĘDZIE NADMIAR KWASÓW

• Frassetto (1998) twierdził: “U normalnych dorosłych spożywających przeciętną dietę amerykańską (jak donosi National Health and Nutrition Examination Survey) charakterystyczna jest chroniczna, niska kwasica metaboliczna”.

„KWASICA METABOLICZNA”

• Ten utrzymujący się rozstrój równowagi kwasowo-zasadowej organizmu występuje z powodu uwalniania podczas metabolizowania pożywienia kwasy niewęglowe do obiegu materii pomiędzy układami (np. kwas siarkowy z metabolizmu białek) w ilościach, która przekraczają uwalnianie zasad (np. wodorowęglan z metabolizmu potasu w diecie warzywnej)

• Wielkość różnicy między produkcją kwasów i zasad określa ładunek kwasu netto (net acid load) z diety

KWASICA METABOLICZNA

• Stan ten przeciąża systemy buforujące organizmu, nie mogą one nadążyć z niezbędnym wydalaniem kwasów z organizmu.

CZTERY SPOSOBY NA MIERZENIE RÓWNOWAGI KWASOWO-ZASADOWEJ ORGANIZMU

1. pH krwi

2. pH moczu

3. Nerkowe wydalanie kwasu netto (Renal net acid excretion)

4. Ładunek kwasu netto (Net acid load)

BADANIA POŚIWĘCONE DIECIE I RÓWNOWADZE KWASOWO-ZASADOWEJ

PACJENCI I METODY

• 141 pacjentów w przedziale wieku od 17-73

• 20 różnych diet pełnowartościowych przez okres jednego tygodnia (wcześniej wykazano, że są wystarczające do ustalenia stabilnego stanu równowagi kwasowo-zasadowej)

• Diety: wartości dla białka, potasu zostały sprawdzone dla 20 diet

DIETY	REZULTATY
Zawartość białka wahała się od 39-193g/d Zawartość potasu wahała się od 40-133mEq/d Nerkowe wydalanie kwasu netto wahało się więc od 12-136 mEq/d	Zawartość białka i potasu były niezależnymi czynnikami ryzyka nerkowego wydalania kwasu netto Nerkowe wydalanie kwasu netto Dla białka = 0.94 Dla potasu = -0.61

SKUTKI

• To sugeruje, że zwiększenie zawartości białka zwiększa nerkowe wydalanie kwasu netto, a zwiększenie zawartości potasu zmniejsza je.

• Wyniki wskazują, że w zdrowych stabilny poziom nerkowego wydalania kwasu netto jest silnie skorelowany ze stosunkiem całkowitej zawartości białka w diecie do potasu.

• Informacje o 2 składnikach, białku i potasie, stosowanych w tej diecie jest powszechnie dostępne w standardowych tabelach składu żywności

• Biorąc pod uwagę, że stan równowagi nerkowego wydalania kwasu netto u osób zdrowych odpowiada ściśle zależnemu od diety stopniowi produkcji kwasu, wyniki te zapewniają w stosunkowo prosty i niezawodny sposób określanie i kontrolowanie łądunku netto kwasu w diecie.

PACJENICI I METODY

• 6 osób dorosłych

• Podawano im 3 diety, które zawierały niskie stężenie białka – 49 (g / d), średnie białka – 95 (g / d) i wysokie - 120 g / d.

• Dieta składa się z produktów spożywczych, dla których pobrano i przeanalizowano zawartość składników pokarmowych.

DIETY

• Badania przeprowadzono w 4 następujących po sobie okresach diet, były powtarzane według wzoru, w którym wszyscy pacjenci otrzymywali powyższe diety w takim samym porządku chronologicznym.

• Każdy okres trwania diety wynosił 5 dni

• W każdym 5-dniowym okresie odpowiednia dieta była utrzymywana bez zmian

SKUTKI

• W ciągu ostatnich 2 dni każdego okresu dietowego przeprowadzano 24-godzinną zbiórkę moczu

• Określano kwasowo-zasadowy stan organizmu

• Średnia pH moczu przy diecie ubogobiałkowej wynosiła 6.7, w umiarkowanej diecie było pH 5,4, a w bogatobiałkowej pH 5,5

WNIOSKI

• Te badania pokazały, że wartość pH moczu potwierdza, że skład diety ma znaczący wpływ na równowagę kwasowo-zasadową

CO DZIEJE SIĘ W ORGANIZMIE PODCZAS ZABURZEŃ RÓWNOWAGI KWASOWO-ZASADOWEJ

• Badacze Barzel i Massey (1998) stwierdzili, że "Przeciętna Amerykańska dieta, która jest bogata w białko, a uboga w owoce i warzywa generuje dużą ilość kwasu i ten rodzaj diety może mieć negatywny wpływ kości."

• Kluczem w tym oświadczeniu jest "duża ilość kwasu"

• Nerki mogą to zrekompensować we własnym zakresie, ale gdy jest zbyt dużo kwasu w organizmie nerki nie mogą nadążyć, wtedy inne układy organizmu są uruchamiane celu neutralizacji nadmiaru kwasu

• Jednym z takich układów jest uwalnianie wapnia (Ca²⁺) z naszych kości. To pomaga działając jako bufor w zobojętnianiu nadmiaru kwasu w organizmie

• Wapń z moczem jest bezpośrednio związany wydalaniem kwasu netto

• Dieta bogata w żywności kwasem powoduje nadmiernej utracie wapnia

• Ponadto to bilans kwasów i zasad w diecie określa równowagę wapnia

WAPŃ

• Badający kości i sole mineralne powinni zwrócić uwagę na efekty kwasowo-zasadowe diety i stosować odpowiednie metody do pomiaru tych oddziaływań. 24-godzinna zbiórka moczu jako część pomiaru bilansu wapnia całkowitego jest złotym standardem wśród badań nad równowagą kwasowo-zasadową."

BADANIA

• Todd (2000) stwierdziła w swoich badaniach, że złamania szyjki kości udowej są ważnym problemem zdrowotnym u osób starszych i są bezpośrednio związane spożyciem białka zwierzęcego.

• Analizowano zgłaszane przypadki złamania szyjki kości udowej u kobiet w różnych krajach, w wieku 50 lat i starszych w stosunku do ich spożycia warzyw i żywności i pokarmu odzwierzęcego.

• Częstość występowania złamań szyjki kości udowej korelowała bezpośrednio ze stosunkiem spożycia warzyw i białka zwierzęcego i stanowiły 70% całkowitej zmienności w częstości złamań biodra

• Wnioski wysunięto w oparciu o dane sugerujące, że decydującym wyznacznikiem ryzyka złamania szyjki kości udowej w odniesieniu do alkacymetrycznych skutków diety jest ciężar kwasu zawartego w diecie

• Kerstetter, Brien i Insogna (2003) stwierdzili w swoich badaniach, że "prawie 30 milionów Amerykanów jest dotkniętych osteoporozą i kobiety są 4 razy bardziej narażone na tę chorobę niż mężczyźni”.

• Problem zdrowotny prawie osiągnął rozmiary epidemii w Stanach Zjednoczonych i na całym świecie. Mniej niż 30-50% dorosłych Amerykanów spożywa ilość, która może być uznana za umiarkowaną

• Biorąc pod uwagę wzrastającą częstość występowania osteoporozy i wyraźny wpływ na białka diety na metabolizm wapnia konieczne jest, aby lepiej zrozumieć złożone współdziałania między białkami pokarmowymi a zdrowiem układu kostnego."

SKUTKI DLA ORGANIZMU W KWASICY METABOLICZNEJ

• Naczyniowo-sercowe

1. Serce: bradykardia, zaburzenia rytmu serca, zaburzenia kurczliwości

2. Naczynia: rozszerzenie tętnic, zwiększone napięcie żylne

• Układ pokarmowy: wzdęcia żołądka, dolegliwości ze strony jelit

• Nerki: utrata sodu/potasu; zatrzymanie kwasu moczowego, hiperkalciuria

• Elektrolity: potas, wapń, magnez, fosfor

• Metaboliczne/Hormonalne

1. Utrata białek

2. Synteza kwasów organicznych

3. Możliwy wzrost wydzielania aldosteronu

4. Hormon przytarczyc;

5. Zwiększenie oddziaływania na kości;

6. Upośledzona aktywacja witaminy D

STANDARD LECZENIA

• Zasadowica oddechowa – spowolnienie tempa oddychania i zwiększenie produkcji CO₂

• Kwasica oddechowa – zwiększenie wentylacji minutowej oraz zmniejszenie produkcji CO₂

• Zasadowica metaboliczna - uzupełnienie straconego potasu, staranie się o wyrównanie zaburzenia równowagi elektrolitowej

• Kwasica metaboliczna – wentylacja musi być zwiększona, zmniejszenie produkcji kwasu lub wchłaniania go i próba podwyższenia pH ustroju

REKOMENDOWANY SPOSÓB LECZENIA

• Konsultacja z pacjentem

• Historia diety

• Wyniki badań laboratoryjnych

• Zmierzenie pH w celu sprawdzenia czy równowaga kwasowo-zasadowa jest zachowana

• Stworzenie zindywidualizowanego planu żywieniowego dla twojego pacjenta

• Przejście pacjenta na dietę, która pomoże utrzymać równowagę kwasowo-zasadową w organizmie

• Jako dietetycy mamy dostępne źródła informacji. Jednym z nich jest z USDA Nutrient Data Laboratory, które posiada listy tabel składu żywności

• Wymienione są tysiące rodzaje produktów żywnościowych i zawartość składników odżywczych w nich

• Strona internetowa - www.nal.usda.gov/fnic/foodcomp/

---

1. http://en.wikipedia.org/wiki/Net_acid_excretion↩