Гемоглобин участвует в поддержании постоянства рн крови

Автор статьи: Алексеева Мария Юрьевна | Терапевт

Образование:

С 2010 по 2016 гг. практикующий врач терапевтического стационара центральной медико-санитарной части №21, город электросталь. С 2016 года работает в диагностическом центре №3.
Наши авторы

Закон поддержания постоянства рН. Компенсаторные механизмы pH плазмы и эритроцитов

Наиболее мощной в плазме является система угольная кислота/бикарбонат. Только 5 % чистого С02 переносится плазмой в растворенном виде, 20 % — транспортируются в эритроцитах, остальные 75 % CO2 переносятся кровью как бикарбонат.

1. Угольная кислота/бикарбонат (Н+ +НСОэ Н2С03 С02 +Н20);

буферная мощность = 65 %.

При избытке ионов Н указанная реакция сдвигается вправо и, образующийся вследствие диссоциации угольной кислоты, углекислый газ удаляется легкими, при избытки ионов НС03 — реакция сдвигается влево, при этом, усиливается выделение почками бикарбоната и, концентрация ионов Н увеличивается.

2. Белки (Н+ + белок => НБ); буферная мощность = 5%.

Поскольку концентрация белков в плазме невелика, незначительна их буферная мощность и в плазме. Однако в клетках они играют существенную роль при переносе ионов между вне- и внутриклеточным пространством.

3. Фосфаты (Н+ + НР04=> Н2РО4);

буферная мощность = 1%.

Небольшая концентрация фосфатов в плазме определяет их низкую буферную мощность, вместе с тем основная их роль как буферных механизмов проявляется в клетках и в почках.

Эритроциты:

Н+ + Нb-=>ННВ;

буферная мощность = 29 %.

Особой по своей силе является гемоглобиновая буферная система. В эритроцитах при помощи фермента карбангидразы СО, соединяется с водой, образуя углекислоту, которая сразу диссоциирует на ионы Н и НСО3. Ион водорода, как указано выше, соединяется с восстановленным гемоглобином. Ион бикарбоната соединяется с калием, образуя бикарбонатную соль КНС03. Ионы бикарбоната накапливаются в эритроцитах и при снижении их концентрации в плазме переходят туда (эритроциты: КНС03 -» К+ + НС03″ —> в плазму). При этом в эритроциты входят ионы хлора, соединяясь с калием; таким образом, клетка остается нейтральной (плазма: CL- —» эритроциты —» KCL). Кроме того, буферная емкость гемоглобина увеличивается содержащимся в нем белком.

Необходимо отметить буферную роль окисленного и восстановленного гемоглобина. Буферирование осуществляется частью гемоглобиновой молекулы, называемой имидазольной группой, присоединение же кислорода происходит с помощью железосодержащей группы. Каждая из имидазольных групп может отдавать или присоединять ионы водорода, в зависимости от того, присоединяет или отдает другая часть молекулы кислорода.

Гемоглобин можно сравнить с механической игрушкой, в которой добавление кислорода с одной стороны вызывает с другого ее конца «выстреливание» иона водорода и наоборот. Итак, окисленный гемоглобин ведет себя как кислота, увеличивая концентрацию ионов Н, а восстановленный — как основание, нейтрализуя последние. Чем ниже насыщение венозной крови кислородом, тем выше в ней содержание восстановленного гемоглобина, а следовательно, концентрация бикарбоната и значение BE также будут более высокими, чем в артериальной крови.

Время действия механизмов компенсации нарушений КОР крови:

1. Внеклеточное буферирование: 10—15 мин.

2. Внутриклеточное буферирование: 2—4 ч.

3. Респираторная компенсация: 3—5 ч (максимальная: 12—24 ч).

4. Почечная (метаболическая) компенсация: 6—18 ч (максимальная: 5—7 дней).

Учебное видео анализа КЩС в норме и его расшифровки

Скачать данное видео и просмотреть с другого видеохостинга можно на странице: Здесь.

– Также рекомендуем “Почечная регуляция pH. Показатели кислотно-основного состояния”

Оглавление темы “Кислотно-основное состояние. Гомеостаз”:

1. Закон поддержания постоянства рН. Компенсаторные механизмы pH плазмы и эритроцитов

2. Почечная регуляция pH. Показатели кислотно-основного состояния

3. Нормыльные показатели pH. Закон электронейтральности

4. Метаболические нарушения крови. Метаболический ацидоз

5. Диабетический или неадиабетический кетоз. Интоксикация салицилатами

6. Метаболический алкалоз. Причины и примеры метаболического алколоза

7. Осложнения и терапия метаболического алколоза. Респираторный ацидоз

8. Причины респираторного ацидоза. Терапия респираторного ацидоза

9. Респираторный алкалоз. Примеры и причины респираторного алкалоза

10. Терапия респираторного алкалоза. Смешанные нарушения кислотно-основного состояния

Кислотно-щелочное равновесие является важным параметром, который поддерживается в крови человека в определенных пределах. Это необходимо для нормального функционирования различных систем организма, протекания биохимических реакций, оптимального функционирования ферментов.

Кислотами называются вещества, которые могут отдавать ионы водорода, а основаниями (щелочами) вещества, присоединяющие данные ионы. Кислотность и щелочность растворов оценивается по шкале рН от 0 (растворы сильных кислот) до 14 (растворы сильных щелочей). По шкале рН нейтральная кислотность равна 7.

Нормальная кислотность крови составляет 7,35 – 7,45 по шкале рН. Смещение данного показателя ниже 7,35 свидетельствует об ацидозе (смещении кислотно-щелочного баланса крови в сторону увеличения кислотности). При отклонении рН выше 7, 45 возникает алкалоз (избыток веществ со свойствами щелочей в крови).

В процессе обмена веществ в  организме в больших количествах образуются продукты, которые способны вызывать изменение данного параметра. Главную роль в регуляции кислотно-щелочного равновесия принадлежит легким, почкам и буферным системам крови.

Во время дыхания через легкие осуществляется выделение углекислого газа, который образуется в процессе обмена веществ в организме. Углекислый газ при соединении с водой образует углекислоту, поэтому в случае его избытка в крови развивается ацидоз, а при  недостаточной концентрации углекислого газа возникает алкалоз.

Почки  выводят с мочой из организма избыток кислот и щелочей. При этом данные органы  в определенных пределах могут регулировать количество выделяемых и всасываемых обратно кислот и оснований, за счет чего происходит регуляция уровня рН в крови.

Буферными системами крови называют растворы слабых кислот и щелочей, которые соединяясь с избыточными количествами кислот или оснований (в зависимости от наличия ацидоза или алкалоза) осуществляют их нейтрализацию, чем достигается выравнивание уровня рН.

Причиной ацидоза и алкалоза в большинстве случаев является тяжелое течение основного заболевания, при котором возникающие изменения рН крови превышают возможности механизмов регуляции данного параметра. 

Синонимы русские

Нарушения кислотно-щелочного равновесия крови, нарушения кислотно-щелочного гомеостаза.

Синонимы английские

Acid-Base Disorders, Acid–base homeostasis.

Симптомы

Проявления ацидоза и алкалоза часто маскируются проявлениями основного заболевания, которое вызвало изменение кислотно-щелочного баланса крови.

При ацидозе могут быть следующие симптомы:

• тошнота, рвота
• учащение частоты дыхания
• головная боль
• нарушение сознания (вплоть до комы)
• падение артериального давления (при тяжелых формах ацидоза)
• нарушения ритма сердца.

Проявления алкалоза могут включать в себя:

• головные боли
• головокружение
• угнетение сознания (вплоть до комы)
• судороги в различных группах мышц
• нарушения сердечного ритма

Общая информация о заболевании

Кислотно-щелочное равновесие в крови является жизненно важным параметром, нормальные значения которого составляют 7,35 – 7,45 по шкале рН.

Отклонение рН ниже 7,35 свидетельствует об ацидозе. При смещении рН выше 7,45 возникает алкалоз.

В зависимости от причин развития ацидоз и алкалоз делятся на метаболический (обменный) и респираторный (дыхательный).

Респираторный ацидоз развивается в результате накопления в крови большого количества углекислого газа, который соединяясь с водой, образует углекислоту. Это вызывает повышение кислотности крови. Данное состояние может развиваться при нарушениях дыхания, которые вызывают снижение легочной вентиляции.

Это может быть следствием заболеваний легких (например, при бронхиальной астме), поражений нервной системы (например, при травмах головного мозга), заболеваниях, мышц и нервов, которые приводят к потере способности совершать эффективные дыхательные движения (например, при боковом амиотрофическом склерозе).

Противоположным состоянием является респираторный алкалоз, который возникает при избыточном выведении легкими углекислого газа из организма. В основе механизма развития данного вида алкалоза лежит увеличение ритма и глубины дыхания.

Такое нарушение дыхания может возникать при наличии патологии со стороны различных органов и систем (например, при травмах, опухолях головного мозга, заболеваниях легких, сердечно – сосудистой недостаточности).

Метаболический ацидоз может развиваться по следующим причинам:

• повышение продукции кислот в организме. Повышение продукции кислот в организме может наблюдаться при состояниях, сопровождающихся нарушениями процессов обмена веществ. Например, при сахарном диабете нарушается использование глюкозы клетками по причине недостатка гормона инсулина.

При этом организм начинает вырабатывать энергию не из глюкозы, а из жиров – альтернативный путь получения энергии. Расщепление жиров в печени сопровождается образованием больших количеств кетоновых кислот, что приводит к возникновению ацидоза.

• нарушение функционирования почек. Почки выполняют важную роль в регуляции кислотно-щелочного баланса в крови. При заболеваниях почек, приводящих к нарушению их функций, могут нарушаться процессы выделения кислот и всасывания веществ со щелочной реакцией, что может быть причиной ацидоза.
• потеря больших количеств щелочей с пищеварительными соками. Данное состояние может наблюдаться при выраженной диарее, проведении хирургических вмешательств на кишечнике.
• отравление ядами и токсическими веществами. Процессы расщепления данных веществ в организме могут протекать с образованием большого количества кислот, что может стать причиной ацидоза.

Основными причинами метаболического алкалоза являются следующие:

• потеря больших количеств кислого желудочного содержимого. Может наблюдаться при обильной рвоте, аспирации содержимого желудка с помощью специального зонда.
• применение мочегонных препаратов
• усиленное выведение ионов водорода  почками. Такие процессы могут наблюдаться при избытке гормона надпочечников – альдостерона. Альдостерон участвует в регуляции водно-электролитного баланса в организме. Повышение его уровня может быть как при заболеваниях надпочечников, так и при патологии других органов (например, при сердечной недостаточности).

Таким образом, развитие ацидоза или алкалоза часто связано с протеканием патологических процессов, при которых возникающие изменения кислотно-щелочного равновесия превышают компенсационные возможности организма. При этом важную роль в лечении  занимает нормализация состояния пациента по основному заболеванию, вызвавшему отклонение рН крови.

Кто в группе риска?

К группе риска развития нарушений кислотно-щелочного баланса крови относятся:

•          лица, страдающие заболеваниями легких (например, бронхиальной астмой)
•          лица, имеющие заболевания почек с нарушением их функции
•          лица, страдающие сахарным диабетом
•          лица, имеющие поражения нервной системы (например, травмы головного мозга, инсульты)
•          лица, перенесшие большие потери содержимого желудочно – кишечного тракта (например, при обильной рвоте, частом жидком стуле)
•          лица, принимающие некоторые препараты (например, мочегонные, аспирин)
•          лица, злоупотребляющие алкоголем.

Диагностика

Важную роль в диагностике имеют лабораторные методы исследования, которые позволяют установить уровень рН крови, ее газовый состав, параметры водно-электролитного обмена  и другие жизненно важные показатели, мониторинг и коррекция которых необходимы при данных состояниях.

Лабораторные исследования:

•          Определение рН крови, газового состава крови.  Определение данных  параметров может быть проведено с помощью специальных аппаратов – газоанализаторов. Материалом для исследования служит артериальная кровь.
•          Общий анализ крови. Данный анализ позволяет оценить основные характеристики состава крови: количество эритроцитов, гемоглобина, лейкоцитов, тромбоцитов. Данное исследование неспецифично для диагностики ацидоза или алкалоза, но является необходимым для выявления причин изменений рН крови.
•          Общий анализ мочи с микроскопией осадка. Данный анализ показывает основные физико-химические свойства мочи, уровень ее рН, наличие патологических и физиологических продуктов обмена веществ.
•          Глюкоза в плазме крови. Глюкоза является основным источником энергии в организме человека. Повышение уровня глюкозы в крови наблюдается при сахарном диабете. Нарушения обмена веществ, возникающие при этом заболевании, могут приводить развитию ацидоза.
•          Калий, натрий, хлор в сыворотке. Калий, натрий, хлор являются основными электролитами в организме человека, которые выполняют множество функций. Среди них участие в транспорте веществ внутрь клетки и выведение из нее продуктов обмена, поддержание водного и кислотно-щелочного баланса в организме.
•          Аланинаминотрансфераза (АЛТ). Аланинаминотрансфераза фермент, находящийся во многих клетках организма Большая часть его сосредоточена в печени. При поражении печени уровень данного фермента в крови возрастает. Нарушение функционирования печени может приводить к изменениям кислотно-щелочного баланса в крови.
•          Креатинин и мочевина в сыворотке крови. Креатинин и мочевина являются конечными продуктами белкового обмена в организме человека. Они выводятся из организма почками. При нарушении функционирования почек может наблюдаться повышение данных показателей. Поражение почек может приводить к изменениям кислотно-щелочного баланса в организме.

В зависимости от конкретной клинической ситуации может потребоваться проведение других лабораторных анализов для выявления причин ацидоза или алкалоза (например, определение уровня  кетоновых тел в крови и в моче, концентрации лактата в крови и других).

Исследования:

•          Рентгенография. С помощью рентгенографии органов грудной клетки можно выявить патологические изменения в легких (например, воспаление легких), вследствие которых возникли изменения ритма и глубины дыхания.
•          Ультразвуковое исследование (УЗИ). Метод основан на свойствах ультразвука. С помощью УЗИ можно визуализировать внутренние органы, выявить изменения в их структуре наличие объемных образований (например, кист, опухолей), что может быть необходимо для установления причин нарушений кислотно-щелочного баланса в крови.
•          Компьютерная томография (КТ). Метод позволяет получить послойные

высокоинформативные изображения внутренних органов. Это имеет большое значение для выявления заболевания, ставшего причиной возникновения ацидоза или алкалоза (например, нарушение дыхания, возникшие вследствие кровоизлияния в мозг).

Лечение

Лечение расстройств кислотно-щелочного баланса в крови направлено на терапию основного заболевания, которое привело к развитию ацидоза или алкалоза. Для нормализации уровня рН может проводиться внутривенное введение растворов, нейтрализующих кислоты (при ацидозе) или щелочи (при алкалозе).

Лечение респираторного ацидоза направлено на восстановление ритма и глубины дыхания с возможным переводом пациента на искусственную вентиляцию легких (дыхание с помощью специального аппарата в случаях неэффективности деятельности легких).

При респираторном алкалозе может быть использовано вдыхание воздушных смесей, содержащих углекислый газ.

Профилактика

Специфической профилактики изменений кислотно-щелочного баланса в крови не существует. Пациентам, страдающим заболеваниями, которые могут вызывать изменение рН крови (например, сахарным диабетом) следует строго соблюдать рекомендации лечащего врача, регулярно проходить обследования и лечение.

Рекомендуемые анализы

•          Определение рН крови
•          Определение газового состава крови
•          Общий анализ крови
•          Общий анализ мочи с микроскопией осадка
•          Глюкоза в плазме крови
•          Калий, натрий, хлор в  сыворотке
•          Аланинаминотрансфераза (АЛТ)
•          Креатинин в сыворотке
•          Мочевина в сыворотке