RÓWNOWAGA KWASOWO-ZASADOWA

DEFINICJA KWASICY I ZASADOWICY - METABOLICZNEJ I ODDECHOWEJ

KWASICA ODDECHOWA: (OBNIŻENIE PH KRWI PONIŻEJ 7.35)

- ilość wydalanego CO₂ jest niedostateczna lub jego produkcja jest nadmierna

- wzrasta stężenie CO₂ i ilość kwasu węglowego = zmniejsza się stosunek jonu wodorowęglanowego do stężenia kwasu węglowego = spada pH

- gł. w stanach zmniejszonej wentylacji płuc (zapalenie płuc, astma oskrzelowa, rozedma, unieruchomienie klatki piersiowej)

Objawy chronicznej kwasicy oddechowej są spowodowane jednoczesnym oddziaływaniem hipoksji, hiperkapni i obniżenia pH.

U części pacjentów chroniczna hiperkapnia może spowodować zahamowanie aktywności ośrodkowych neuronów chemowrażliwych.

Podanie w tej sytuacji tlenu i wyeliminowanie w ten sposób hipoksji , która jest ważnym bodźcem stymulującym chemoreceptory obwodowe może spowodować dalszą depresje wentylacji i dalsze nagromadzenie się CO2 we krwi. Nagły wzrosc PCO2 do wartości 80mmHg może spowodować zaburzenia świadomości i śpiączkę.

KWASICA METABOLICZNA :

- nadmierna produkcja substancji kwaśnych lub nadmierna utrata substancji zasadowych, hipoksja tkankowa prowadząca (w wyniku glikolizy beztlenowej) do nagromadzenia mleczanów

- obniżenie stężenia jonów wodorowęglanowych = obniża się stosunek tych jonów do stężenia kwasu węglowego = spada pH

- gł. w nieleczonej cukrzycy i stanach głodzenia (znaczna ilość ciał ketonowych), w niewydolności nerek, (zaburzenia wydalania jonów wodorowych, znaczna utrata jonów wodorowęglanowych, zatrucia - podanie salicylanów, metanolu , glikolu etylenowego)

w biegunkach - gdy nadmierne wydalanie HCO3- z ukł.pokarmowego

ZASADOWICA ODDECHOWA: (PH KRWI POWYŻEJ 7.42)

- nadmierne wydalanie CO₂ przez płuca

- obniża się stężenie kwasu węglowego = zwiększa się stosunek jonu wodorowęglanowego do kwasu węglowego = do wzrostu pH

- W OSTREJ HIPOKSJI (choroby płuc, astma oskrzelowa) ,

--W CHRONICZNEJ HIPOKSJI (przebywanie na dużych wysokościach, niewydolność serca),

-- W NADREAKTYWNOŚCI OŚRODKÓW ODDECHOWYCH (nerwice, gorączka zatrucie salicylanami, guzy bądź zapalenie mózgu) ,

-- W MARSKOŚCI WĄTROBY (hiperamonemia)

ZASADOWICA METABOLICZNA

- nadmiar jonów wodorowęglanowych lub nadmierna utrata jonów wodorowych

-      nadmierna podaż substancji zasadowych lub utrata substancji kwaśnych, stosowanie leków moczopędnych, zaburzenia endokrynologiczne, wymioty (utrata H+)

-zasadowica hipokalemiczna na jej powstanie składa się wiele czynników (może powstać u pacjentów z hiperaldosteronizmem, który powoduje nadmierną utratę jonów potasu z moczem)

* potas z przestrzeni wewnątrzkomórkowej do zewnątrzkomórkowej

* zamiast niego do komórki wschodzi sód i wodór

* ph wewnątrzkomórkowe spada - wzrasta zewnątrzkomórkowe

* niedobór jonów potasu w komórkach kanalików redukuje działanie pompy sodowo-potasowej przyspieszając jednocześnie działanie wymianę Na+/H+ , co powoduje nadmierną utratę jonów wodorowych

- zasadowica hipochloremiczna podczas biegunek, wymiotów, leków moczopędnych

* zwiększona utrata sodu i jonów wodorowych dodatkowo zwiekszone odzyskiwanie HCO3-

* zmniejszenie objętości płynów organizmu co może aktywować układ renina-angiotensyna-aldosteron i pośrednio powodować utrate jonów potasu i zasadowica metaboliczną hipokalemiczna.

Ważne parametry gazowe:

PO2 - 70-95 mmHg

PCO2 - 36-44 mmHg

STĘŻENIE WODOROWĘGLANÓW - 22-28 mmol/l

STĘŻENIE ZASAD BUFOROWYCH - BB - 48 mEq/l

WYSYCENIE Hb TLENEM - 95-98%

BUFORY

BUFOR to roztwór zawierający słaby kwas i sprzężoną z nim zasadę. Buforowanie umożliwia wyeliminowanie dużych wahań pH.

W procesie buforowanie silny kwas zostaje zastąpiony przez słaby kwas, który uwalnia znacznie mniej jonów wodorowych (słaby kwas ma mniejsza stała dysocjacji) i w związku z tym powoduje znacznie mniejsze obniżenie pH.

Bufory krwi:

1. Bufory osocza

• Bufor wodorowęglanowy

• Bufor fosforanowy

• Bufor białkowy

• Bufor amonowy

2. Bufory pozaosoczowe (krwinkowe)

• Bufor hemoglobinowy

• Bufor wodorowęglanowy

• Bufor fosforanowy organiczny

• Bufor fosforanowy nieorganiczny

Bufory moczu :

• Bufor fosforanowy

• Bufor amonowy

DWA GŁOWNE UKŁADY BUFORUJĄCE USTROJU to hemoglobina i bufor wodorowęglanowy.

BUFOR WODOROWĘGLANOWY

Składa się z H2CO3 I HCO3-

Stężenie tego buforu

• W osoczu - 24 mmol/l osocza

• W krwince - 15 mmol/l erytrocytów

Stężenie CO2 w osoczu zależy od jego ciśnienia parcjalnego

Gdy pH maleje - H2CO3 dysocjuje - a powstały w ten sposób CO2 pobudza neurony oddechowe zwiększając wentylację - to powoduje usunięcie nadmiaru CO2

Efektywność działania buforu wodorowęglanowego zależy od możliwości usunięcia CO2 przez układ oddechowy

WCHŁANIANIE WODOROWĘGLANÓW W KANALIKU NERKOWYM

HCO3 swobodnie filtruje się w kłębuszkach

Utrata HCO3 oznaczałaby śmierć ustroju więc prawie całość HCO3- jest reabsorbowana

1. Kanalik bliższy - 80% - 90% przesączonych HCO3- ulega tu reabsorpcji (bardzo ważna jest zachowana aktywność anhydrazy węglanowej)

Resorpcja zarówno z płynem (67% przesączu pierwotnego wraca powrotem do naczyń)

Dodatkowa resorpcja

2. Pętla nefronu - ok. 10-15%

3. Kanalik dalszy - ok. 5%

Mechanizm odzyskiwania HCO3- nie ma charakteru zwykłej reabsorpcji (przenośnik itd.)

Charakter regeneracji

1. Przesączony HCO3- wiąże się z wydzielonym do światła H+

2. Anhydraza węglanowa - z H2CO3 robi H2O i CO2 one dyfundują powrotem do komórki kanalika

3. Komórkowa anhydraza węglanowa - z H2O i CO2 robi H2CO3 który swobodnie dysocjując dostarcza HCO3- reabsorbowanego z komórki na zasadzie symportu z Na. Natomiast H+ ulega powrotem sekrecji do światła kanalika.

Wazne ze tym sposobem nie dochodzi do wydalanie jonów wodorowych!!!

Część HCO3- wytwarzane:

• przez metabolizm glutaminianu

• przez regenerację

• przez amniogenezę

W warunkach prawidłowych i kwasicy

- jony HCO3- są reabsorbowane na drodze przeciwtransportu Cl-/HCO3- umiejscowionego w błonie podstawno-bocznej

W zasadowicy

- dochodzi do aktywacji przecitransportu CL-/HCO3- w błonie luminalnej niektórych komórek kanalika i wtedy HCO3- jest wydzielany do światła kanalika

A w błonie podstawno-bocznej tych komórek znajduje się ATPaza H+, która transportuje jonu wodoru do płynu śródmiąższowego - aldosteron zwiększa jej aktywność

CZYNNIKI ZWIĘKSZAJĄCE WCHŁANIANIE HCO3-

• kwasica

• wzrost GFR

• Angiotensyna II

• Aldosteron

• Hipokalemia

• Hipowolemia (mała objętość krwi)

CZYNNIKI ZMNIEJSZAJĄCE WCHŁANIANIE HCO3-

• Hiperwolemia

• Zasadowica

• Parahormon

NA AKTYWNOSC TEGO TRANSPOTRU WPŁYWAJĄ RÓWNIEŻ:

• aktywność ATPazy sodowo - potasowej

• aktywność wymiany Na+/H+ (na nią wpływa Angiotensyna II)

WYDALANIE JONÓW H+ W KANALIKU NERKOWYM

Jony wodorowe zostają wydzielane do światła kanalików nerkowych w części bliższej kanalika , w grubej części wstępującej pętli Henlego i w kanaliku dalszym

Mechanizm wydzielania oparty na wtórnie aktywnym transporcie - pompa Na+/H+

Zachodzi jednocześnie kilka procesów

1. NaHCO3 filtrowany do światła kanalika

2. Na+ transportowany do komórek kanalika bliższego - na zasadzie antysportu z H+

3. Jony H+ wydzielone do światła kanalika łączą się z HCO3_ tworząc kwas węglowy

4. H2CO3 dzieki anhydrazie węglanowej - do H2O i CO2 CO2 do komorki, czesc wody również

5. W komórkach kanalika CO2 łączy się z H2O - dajac kwas węglowy dysocjujący do jonu wodorowego i jonu wodorowęglanowego.

6. HCO3- transportowany do krwi razem z sodem na drodze współtransportu 1Na+ , 3HCO3-

7. Część jonów HCO3- jest wchłaniana na drodze wymiany na jony Cl-

INNE METODY WYDALANIA H+ DO ŚWIATŁA KANALIKA

- dzieki pompie H+/K+

- dzieki pompie protonowej - ATPazie H+ znajdującej się w błonie podstawno-bocznej komórek wtrąconych

- dzieki pompie protonowej - ATPazie H+ znajdującej się w błonie luminalnej komórek kanalika

WYDALANIE JONÓW H+ Z MOCZEM

1. Razem z buforem fosforanowym (HPO4 2- / H2PO4-)

25% przesączonego fosforanu dwuzasadowego (HPO4 2-) może akceptować wydzielane do światla protony, reszta jest powrotem reabsorbowana.

W kanaliku bliższym oraz pętli nefronu przeważa zużywanie H+ do regeneracji buforu wodorowęglanowego - te H+ nie wpływają na zmniejszenie pH moczu - bo są reabsorbowane - wbudowywane w kwas węglowy a potem w wodę.

Począwszy od kanalika krętego dalszego jony H+ buforowane są przez HPO4 2- w ten sposób nerki mogą wydalić do 50% nadmiaru protonów.

Mechanizm wydalania H+

1. protony wydzielane do światła kanalika

2. H+ wychwytywany przez HPO4 2- dostarczony przez filtracje

3. Powstaje H2PO4- który jest wydalany z moczem

W ten sposób Powstaje KWAŚNOŚĆ MIARECZKOWA MOCZU

BILANS TEGO PROCESU

- WYTWORZENIE I PRZEKAZANIE DO KRWI HCO3-

- USUNIĘCIE H+

2. W fornie wolnej ale ilościowo bez znaczenia

3. W fornie jonu amonowego - NH4+

Ten proces również wiąże się z wydalaniem jonu wodorowego i przekazywaniem do krwi dodatkowych wodorowęglanów.

Mechanizm wydalania H+

1. glutamina dyfunduje do komórki zarówno z krwi jak i przesączu

2. katabolizm glutaminy dostarcza amoniaku i NH4 - obie formy do swiatla kanalika

oraz HCO3- przenoszony zarówno do śródmiąższu jak i krwi

3. w świetle kanalika NH3 akceptuje jony wodorowe

Amniogeneza zwiększa się znacznie w stanach zakwaszenia ustroju - kwasicy i to ona głównie odpowiada za jej przeciwdziałanie.

WPŁYW KWASICY I ZASADOWICY NA WCHŁANIANIE WODOROWĘGLANÓW.

KWASICA:

- małe stężenie HCO3- w osoczu wzrost sekrecji H+

a) maxymalne buforowanie i wydalanie z fosforanami połączone z dodawaniem nowych wodorowęglanów do krwi.

b) umożliwienie zajścia regeneracji wodorowęglanów wzrost wodorowęglanów we krwi.

- obniżenie pH płynu zewnątrzkomórkowego

a) nasila katabolizm glutaminy

b) nasila wydalanie H+

ALKALOZA:

- wysokie stężenie HCO3- w osoczu zmniejszenie sekrecji H+

a) nie wszystkie filtrowane wodorowęglany są resorbowane

b) protony nie wiążą się z fosforanami więc nie ma syntezy i przekazywania nowych HCO3- do krwi.

- alkalizacja przestrzeni zewnątrzkomórkowej

a) mniejsza wydalanie H+ ,

SKŁADNIKI I WŁAŚCIWOŚCI BUFORU FOSFORANOWEGO

Składa się z H2PO4- / HPO4 2-

Spełnia ważną role w wydalaniu jonów wodorowych z moczem.

Odpowiedzialne za wydalanie kwasoty miareczkowej

WŁAŚCIWOŚCI BUFORU HEMOGLOBINOWEGO.

Buforujące właściwości buforu hemoglobinowego zależą od równowagi między oksyhemoglobina HbO - a hemoglobiną - Hb

Hemoglobina jest mniej kwaśna niż oksyhemoglobina.

Bufor hemoglobinowy uważa się za bufor „zewnątrzkomórkowy”

Zdolność buforowania przez hemoglobinę jest związana głownie z obecnościa grupy imidazolowej w reszcie histydyny,

Im wyższa jest prężność CO2 (i stężenie H+) tym więcej jest Hb i przez to jest większa jej pojemność buforowa. Ma to znaczenie praktyczne, ponieważ dyfuzja CO2 z tkanek do krwi włośniczkowej jest związana z dysocjacją HbO2.

Hb wychwytuje wolne jony wodorowe -

CO2 łączone jest z wodą - powstaje H2CO3 - dysocjuje do HCO3- i H+ H+ do Hb HCO3- do osocza

Buforowanie izohydryczne - reakcja w wyniku ktorej nie dochodzi do zmiany stężenia jonów H+

CO2 dochodzący do krwinki :

1. reaguje z H2O dzieki anhydrazie węglanowej - tworzy się kwas węglowy który dysocjuje do H+ i HCO3-

jon wodorowy jest buforowany dzieki Hemoglobinie

jon HCO3- na zasadzie antyportu wymienia się z chlorem i idzie do osocza

2. łączy się z grupami aminowymi Hb tworząc karbaminohemoglobinę.

SKŁADNIKI I WŁAŚCIWOŚCI BUROFU AMONOWEGO

Składa się z amoniaku i jonu amonowego

Jon amonowy w komórkach kanalika bliższego, części wstępującej pętli Henlego i w kanaliku dalszym w wyniku deaminacji glutaminy 60% oraz z innych aminokwasów. Z jednej cząsteczki glutaminy powstaja po 2 cząsteczki jonu amonowego i jonu wodorowęglanowego

Przedłużająca się kwasica zwiększa tworzenie NH3 z glutaminianu oraz zwieksza aktywność glutaminazy

Do zwiększnego wytwarzania NH3 dochodzi również podczas zmniejszenia zasobów potasu w organizmie.

REGULACJA PH

Pierwsza linia obrony przed kwasica efekt buforujący w komórkach i przestrzeni zewnątrzkomórkowej

Regulacja pH w przypadku kwasicy oddechowej + dzięki buforowaniu wewnątrzkomórkowemu

CO2 dyfunduje do tkanek i łącząc się z wodą tworzy kwas węglowy -dysocjacja jony H+ i HCO3-

Jony H+ buforowane przez białka wewnątrzkomórkowe

Jony HCO3- opuszcza komórki podwyższając stężenie wodorowęglanów w osoczu

Rola tkanki kostnej w utrzymywaniu stałego pH

Kości absorbują znaczną część zasad organizmu , wiele w nich jonów sodu (1/3 całkowitych zasobów sodu) potasu itp.

Znaczna część sodu i innych kationów tkanki kostnej może być wymieniona na jony wodorowe.

Przedłużona kwasica może powodować znaczne odwapnienie kośćca i spadek zasobow wapnia w związku z utratą ich z moczem bo związanie przez tk.kostna 9 jonów wodorowych wiąże się z uwolnieniem przez ta tkanke 10 jonów wapniowych.

Druga linia obrony przed kwasica wzrost wentylacji

- utrzymanie prawidłowego stężenie CO2 we krwi

Zmiany ciśnienia parcjalnego CO2 i pH regulują wentylacje płuc za pośrednictwem chemoreceptorów tętniczych i stref chemowrażliwych mózgu.

Wzrost pH - wzrost wentylacji

Trzecia linia obrony usunięcie nadmiaru H+ przez nerki

1. Odzyskiwanie wodorowęglanow

2. Wydalanie H+

INNE PRZYDATNE INFORMACJE

ZMIANY PH PŁYNU MÓZGOWO - RDZENIOWEGO POJAWIAJĄ SIĘ ZNACZNIE SZYBCIEJ PODCZAS ZMIAN PH KRWI WYNIKAJĄCYCH Z ZABURZEŃ WENTYLACJI NIŻ Z ZABURZEŃ METABOLIZMU

3

---