Równowaga

kwasowo -

zasadowa

Równowaga kwasowo-

zasadowa

Jest to zdolność organizmu do

utrzymywania stałego stężenia

(aktywności) jonów wodorowych

w środowisku wewnętrznym.

Naruszenie równowagi kwasowo-zasadowej

prowadzi do kwasicy

(oddechowej/metabolicznej) lub zasadowicy

(oddechowej/metabolicznej).

Laboratoryjna ocena równowagi
kwasowo-zasadowej polega na
analizie następujących
parametrów krwi tętniczej:

- pH: 7,35 – 7,45
- pCO

2

: 35 – 45 mmHg

(pCO

2

wzrasta w

kwasicach oddechowych, a maleje w zasadowicach
oddechowych)

- stężenia jonów wodorowęglanowych:
22 – 27 nmol/l

(HCO

3

‾ wzrasta w zasadowicach

metabolicznych i kwasicach oddechowych, a maleje w
kwasicach metabolicznych)

- nadmiaru lub niedoboru zasad
buforujących
(BE): -2,5 do +2,5

W wyniku przemian biochemicznych

dochodzi

w organizmie do ↑ stężenia jonów

wodorowych, które zakwaszają środowisko.

W związku z tym istnieje konieczność

zobojętniania tych substancji.

Za utrzymanie stałego pH krwi (7,35 –

7,45) odpowiadają układy buforowe.

Bufory są to roztwory, które nie

zmieniają pH pomimo wprowadzenia

do nich pewnych ilości jonów H+ lub

OH‾ (roztwór buforowy może być

mieszaniną słabego kwasu

z mocną zasadą lub mocnego kwasu

ze słabą zasadą).

Składniki równowagi kwasowo-

zasadowej

Zgodnie z teorią Brönsteda kwasem jest

związek, który w roztworze wodnym

oddysocjowuje jon H+ (jest donorem

jonów wodoru), zasadą natomiast jest

związek, który przyłącza jony wodoru (jest

ich akceptorem).

H

2

CO

3

↔ H+ + HCO

3

‾

kwas zasada

protonodawca protonobiorca

W utrzymaniu stałego pH krwi
i płynów ustrojowych biorą
udział:

- układy buforowe krwi i tkanek
- płuca
- nerki
- przewód pokarmowy
- kości

Układy buforowe organizmu

człowieka

• wodorowęglanowy (70%) –

składa się z kwasu węglowego i

soli tego kwasu z mocną zasadą HCO

3

‾/H

2

CO

3

=20/1

• hemoglobinowy (20%) –

składa się z hemoglobiny i

hemoglobiny utlenowanej

• fosforanowy (3%) –

składa się z fosforanu I i II rzędowego

• białczanowy (6%) –

składa się z białka i jego anionu

Regulacja równowagi kwasowo-

zasadowej jest ściśle związana z

regeneracją zasad buforujących oraz

transportem gazów przez krew. W

utrzymaniu tej równowagi

zaangażowane są głównie płuca i

nerki.

Regulacja oddechowa równowagi

kwasowo-zasadowej

Płuca wydalają CO

2

na zasadzie biernej dyfuzji (zgodnie z

gradientem stężeń). Ilość wydalanego CO

2

zależy od

wentylacji płuc regulowanej przez ośrodek oddechowy

znajdujący się na dnie komory IV mózgu (w rdzeniu

przedłużonym). Stan napięcia tego ośrodka zależy od

chemoreceptorów centralnych (dno komory IV blisko

ośrodka oddechowego) i obwodowych (kłębki szyjne,

łuk aorty). Pobudzenie osmoreceptorów obwodowych

jest zależne od pCO

2

w osoczu i stężenia jonów H+

(↑pCO

2

i ↑H+ pobudza, a ↓pCO

2

i ↓H+ hamuje osmoreceptory i zwalnia

rytm oddechowy).

Osmoreceptory centralne reagują tylko na

stężenie jonów H+ (

↑H+ w płynie mózgowo-rdzeniowym pobudza

je, a ↓H+ hamuje).

Regulacja oddechowa

równowagi kwasowo-

zasadowej

W płucach krew ulega utlenowaniu.
pCO

2

we krwi żylnej wynosi 45mmHg, a pO

2

40mmHg.

pCO

2

we krwi tętniczej w wyniku dyfuzji do pęcherzyków płucnych

zmniejsza się do 40mmHg, zaś pO

2

(wskutek utlenowania) z 40

wzrasta do 100mmHg.

98% tlenu jest transportowane z płuc w postaci oksyhemoglobiny, a 2%

w postaci rozpuszczonej w osoczu.

CO

2

we krwi jest transportowany w 5% w postaci rozpuszczonej w

osoczu,
w 15% wiąże się z hemoglobiną tworząc połączenie karbaminianowe,
a w 80% w reakcji katalizowanej przez dehydratazę węglanową
tworzy kwas węglowy dysocjujący na H+ i HCO

3

‾. Jon H+ ulega

następnie zbuforowaniu przez odtlenowaną hemoglobinę, a jon HCO

3

‾

jest wymieniany na pozakomórkowy jon Cl‾.

Przyczyną oddechowych zaburzeń

równowagi kwasowo-zasadowej są

głównie zmiany wentylacji

pęcherzyków płucnych:

hipowentylacja powoduje

kwasicę,

a hiperwentylacja zasadowicę.

Regulacja metaboliczna

równowagi kwasowo-

zasadowej

Sprowadza się głównie do nerkowej

eliminacji H+ oraz do zapewnienia

prawidłowego zasobu podstawowej

zasady buforującej HCO

3

‾.

Regulacja metaboliczna

równowagi kwasowo-

zasadowej

Zachodzące w kanalikach nerkowych wchłanianie wodorowęglanów

przesączalnych do moczu pierwotnego chroni przed ich utratą
z moczem i zachodzi w dwojaki sposób:

1.

ok. 20% HCO

3

‾ ultraprzesączu osocza wchłania się w kanaliku

proksymalnym łącznie z jonem Na+

2.

pozostałe wodorowęglany z jonem H+, wymienianym na jon Na+,
tworzą H

2

CO

3

, rozkładany następnie przy udziale anhydrazy

węglanowej na CO

2

i H

2

O (w kanaliku dystalnym reakcja ta

zachodzi samorzutnie
w wyniku niskiego pH moczu). CO

2

zgodnie z gradientem stężeń,

swobodnie dyfunduje do komórek kanalikowych, gdzie pod
wpływem anhydrazy węglanowej odtwarza kwas węglowy,
dysocjujący następnie do H+ i HCO

3

‾. Jon H+ wraca ponownie do

światła kanalika, a jon HCO

3

‾ (w równowadze z jonem Na+)

dyfunduje do płynu pozakomórkowego.

Mechanizm ten sprawia, że mocz prawidłowy nie zawiera

wodorowęglanów.

Regulacja metaboliczna

równowagi kwasowo-

zasadowej

Jony H+ na tym etapie są wykorzystywane

w procesie wchłaniania HCO

3

‾. Z chwilą, gdy

stężenie HCO

3

‾ ↓ w płynie cewkowym (w

wyniku ich całkowitego wchłonięcia), jony H+

są wydzielane do światła cewki, aby następnie

zostać związane przez bufor fosforanowy lub

w procesie amoniogenezy z jonem NH

4

+

(w kanaliku dalszym) i usunięte z organizmu.

Rola wątroby w równowadze

kwasowo-zasadowej

W katabolizmie białek powstają

równoważne ilości NH

4

+ i HCO

3

‾,

które ulegają przekształceniu w

mocznik. W zależności od nasilenia

wytwarzania mocznika przemiana

aminokwasów może być źródłem

HCO

3

‾.

Rola kości w równowadze

kwasowo-zasadowej

W układzie kostnym dorosłego

człowieka jest zdeponowane 7 - 8

moli zasad pod postacią węglanów i

fosforanów wapnia. Uruchomienie

tych zasad zachodzi

z reguły tylko w przewlekłych

kwasicach.

Rola przewodu pokarmowego

w równowadze kwasowo-

zasadowej

W stanach fizjologicznych przewód pokarmowy

nie odgrywa istotnej roli w bilansie jonów H+.

W stanach chorobowych, w następstwie np.

utraty soku żołądkowego przez wymioty

mogą rozwinąć się ciężkie zaburzenia

równowagi kwasowo-zasadowej pod postacią

zasadowicy metabolicznej (u wymiotujących)

lub kwasicy metabolicznej (przy biegunce).

Spożywane w ciągu doby pokarmy zawierają

ok. 35 mmoli zasad, które w tych

okolicznościach mają istotny wpływ na

przebieg zaburzeń.

Podział zaburzeń równowagi

kwasowo-zasadowej

Zmiana H+ uwarunkowana pierwotną zmianą pCO

2

:

- Kwasica oddechowa - ↑pCO

2

,↑H+, ↓pH

- Zasadowica oddechowa - ↓pCO

2

, ↓H+, ↑pH

Zmiana H+ uwarunkowana pierwotną zmianą HCO

3

‾:

- Kwasica metaboliczna - ↑H+, ↓pH, ↓HCO

3

‾

- Zasadowica metaboliczna - ↓H+, ↑pH, ↑HCO

3

‾

Zmiana H+ uwarunkowana zarówno zmianą pCO

2

, jak

i HCO

3

‾:

- Zaburzenie mieszane

Kwasica metaboliczna

• addycyjna –

nadmierne wytwarzanie nielotnych kwasów

(np.

kwasica ketonowa w cukrzycy, głodzeniu)

• subtrakcyjna –

utrata zasad buforujących

(np. biegunki,

niedrożność jelit)

• retencyjna –

zaburzenia nerkowych mechanizmów regulacji

gospodarki kwasowo-zasadowej

(np. kwasica kanalikowa, ciężkie

postacie niewydolności nerek)

Objawy: ↑H+, ↓pH, ↓HCO

3

‾, pCO

2

N/↓

W wyrównaniu kwasicy metabolicznej bierze udział:
- kompensacja oddechowa - hiperwentylacja
- kompensacja komórkowa
- kompensacja nerkowa

Kwasica oddechowa

Powodowana jest przez wszystkie stany upośledzające

wymianę gazową (zaburzenia wentylacji, dyfuzji,
perfuzji).

Objawy: ↑H+, ↓pH, ↑ pCO

2

,↑HCO

3

‾

W wyrównaniu kwasicy oddechowej bierze udział:
- kompensacja nerkowa
- kompensacja komórkowa

Zasadowica metaboliczna

• addycyjna –

nadmierna kumulacja zasad buforujących

(np.

zwykle jatrogenna – podawanie nadmiernej ilości wodorowęglanów

)

• subtrakcyjna –

utrata nielotnych kwasów

(np. wymioty,

podawanie diuretyków)

• dystrybucyjna –

przesunięcie H+ pomiędzy płynem

pozakomórkowym
a wewnątrzkomórkowym

(np. hipokaliemia)

Objawy: ↓ H+, ↑pH, ↑ HCO

3

‾

Wyrównanie zasadowicy metabolicznej jest bardzo trudne, bo:
- kompensacja oddechowa – ograniczona
- kompensacja komórkowa prowadzi do hiperkaliemii
- kompensacja nerkowa – zależy od przesączania kłębuszkowego i

stężenia Cl‾

Zasadowica oddechowa

Przyczyny:
• bezpośrednie,

np. hiperwentylacja emocjonalna, zapalenie

mózgu

• odruchowe,

np. odma, rozedma, zwłóknienie płuc

• mechaniczne,

np. niewłaściwe stosowanie respiratorów

Objawy: ↓pCO

2

, ↓H+, ↑pH, ↓HCO

3

‾

W wyrównaniu zasadowicy oddechowej bierze udział:
- kompensacja nerkowa
- kompensacja komórkowa

Wskaźniki laboratoryjne w

zaburzeniach równowagi kwasowo-

zasadowej

Pytanie 1

Który z poniższych stanów jest charakterystyczny

dla kwasicy metabolicznej?

a) ↑ HCO

3

‾, norma pCO

2

b) ↑ HCO

3

‾, ↑ pCO

2

c) ↓ HCO

3

‾, ↓ pCO

2

d) ↑ HCO

3

‾, ↓ pCO

2

e) ↓ HCO

3

‾, norma pCO

2

Pytanie 2

Który zestaw charakteryzuje

skompensowaną
zasadowicę metaboliczną?

HCO

3

‾

pCO

2

pH

a.

20

25

7,5

b.

40

46 7,56

c.

17

30

7,3

d.

34

10

7,7

e.

17

19

7,9