Кислотно-основное состояние крови

Кислотно-основное состояние крови (КЩС) представляет собой динамическое равновесие между кислотными и щелочными компонентами плазмы, обеспечивающее стабильность внутренней среды организма. Ключевым параметром КЩС является водородный показатель крови (pH), нормальное значение которого составляет 7,35–7,45. Даже незначительное отклонение от этих границ приводит к нарушению функций клеток и органов, что отражается на метаболизме, сократительной способности миокарда и возбудимости нервной ткани.

Буферные системы крови

Буферные системы обеспечивают сопротивление изменениям pH при внесении кислот или щелочей. Основные буферные системы:

  1. Бикарбонатная система (HCO₃⁻ / H₂CO₃)

    • Основная система внеклеточной жидкости.
    • Регулирует pH при помощи реакции: [ _3^- + H^+ H_2CO_3 CO_2 + H_2O]
    • Лёгкость выделения CO₂ через лёгкие обеспечивает быстрое восстановление равновесия.

  2. Белковые буферы

    • Основная роль принадлежит глобулинам и альбумину, содержащим аминогруппы и карбоксильные группы.
    • Белки способны связывать H⁺ или OH⁻, компенсируя резкие колебания pH.

  3. Фосфатная система (HPO₄²⁻ / H₂PO₄⁻)

    • Активна преимущественно во внутриклеточной среде.
    • Обеспечивает буферизацию H⁺ в клетках и моче.

Роль лёгких и почек в регуляции КЩС

Лёгкие обеспечивают респираторный компонент регуляции: изменение вентиляции лёгких изменяет содержание CO₂, что влияет на концентрацию угольной кислоты и pH крови.

  • Гиповентиляция → накопление CO₂ → респираторный ацидоз.
  • Гипервентиляция → снижение CO₂ → респираторный алкалоз.

Почки реализуют метаболический компонент регуляции:

  • Реабсорбция HCO₃⁻ и экскреция H⁺.
  • При метаболическом ацидозе происходит усиленная секреция H⁺ и образование аммония (NH₄⁺).
  • При метаболическом алкалозе повышается экскреция HCO₃⁻.

Типы нарушений кислотно-основного состояния

  1. Ацидоз – снижение pH ниже 7,35:

    • Метаболический ацидоз: накопление кислот (молочная, кетоновая), потеря HCO₃⁻ при диарее.
    • Респираторный ацидоз: задержка CO₂ при гиповентиляции, хронических заболеваниях лёгких.

  2. Алкалоз – повышение pH выше 7,45:

    • Метаболический алкалоз: потеря H⁺ (рвота, диуретики), накопление HCO₃⁻.
    • Респираторный алкалоз: чрезмерная вентиляция лёгких, гипоксия.

Компенсация нарушений осуществляется через механизмы, противоположные первичному изменению: респираторный ацидоз компенсируется почками, метаболический ацидоз – лёгкими, и наоборот.

Диагностические показатели КЩС

Основные лабораторные параметры:

  • pH крови – прямой показатель кислотно-основного состояния.
  • PaCO₂ – парциальное давление CO₂, отражает респираторную составляющую.
  • HCO₃⁻ – концентрация бикарбоната, показатель метаболической составляющей.
  • BE (Base Excess, избыток основания) – отражает отклонение буферного потенциала крови.

Использование этих показателей позволяет классифицировать типы ацидозов и алкалозов, а также оценить степень компенсации организма.

Молекулярные механизмы поддержания pH

Поддержание pH обеспечивается:

  • Буферными реакциями на молекулярном уровне, связывающими свободные ионы H⁺.
  • Фосфорилированием и депонированием протонов в белках.
  • Обменом ионов через мембраны клеток, особенно Na⁺/H⁺ и Cl⁻/HCO₃⁻ антипортерами.
  • Выделением CO₂ и H⁺ через лёгкие и почки, поддерживающее долгосрочное равновесие.

Физиологическое значение

Стабильность КЩС критична для:

  • Скорости ферментативных реакций, чувствительных к pH.
  • Транспортных функций гемоглобина (Bohr-эффект).
  • Функционирования нервной системы, где сдвиги pH изменяют возбудимость нейронов.
  • Сократительной способности миокарда и тонуса сосудов.

Нарушения КЩС приводят к системным расстройствам метаболизма, кардиоваскулярной и дыхательной функций, нарушению электролитного баланса, что делает понимание и контроль кислотно-основного состояния ключевым элементом медицинской химии.

Оглавление