Φυσιολογία της οξεοβασικής ισορροπίας Σπ. Μιχαήλ
Πηγές οξέων Πτητικό οξύ Η2CO3 CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3- H2O H+ OH- + CO2 HCO3- Μη πτητικά οξέα (προϊόντα μεταβολισμού τροφών) Πρωτεΐνες Αμινοξέα Θειικό οξύ C5H11NO2S +15O2 4H + 2SO4= + CO(NH2)2 + 7H2O + 9CO2 Φωσφορολιπίδια Φωσφορικό οξύ Υδατάνθρακες και λίπη Οργανικά οξέα Αποβολή αλκάλεων στα κόπρανα Μεθειονίνη Ουρία
Ημερήσια προσθήκη οξέων Πτητικά οξέα 13.000 – 20.000 mmoles CO2 Μη πτητικά οξέα 40 – 60 mmoles οργανικών και ανόργανων οξέων Αποβολή αλκαλικών με τα κόπρανα 20 – 40 mmoles
Το πρόβλημα της διατήρησης της οξεοβασικής ισορροπίας Η άμυνα της φυσιολογικής αλκαλικότητας των υγρών του σώματος ενάντια στη σταθερή έφοδο των οξέων pH: σταθερό (7,38- 7,42) [Η+]: σταθερή (0,000038- 0,000042 mEq/L ή 38-42 nmEq/L )
Γραμμές (μηχανισμοί) άμυνας Φυσικοχημική εξουδετέρωση Ταχύτατη Αναπνευστική συμμετοχή Νεφρική συμμετοχή Βραδεία
Φυσικοχημική εξουδετέρωση Πρώτη γραμμή άμυνας Φυσικοχημική εξουδετέρωση Ισχυρό οξύ + Ρυθμιστικό άλας Ουδέτερο άλας + ασθενές οξύ Η+ + Cl- + Na+ + HCO3- Na+ + Cl- + H2CO3
Εξίσωση Henderson-Hasselbach [HCO3-] pH = pK΄ + log pK΄ = 3,1 Ανθρακικό οξύ σε ισορροπία με το CO2 400 μόρια διαλυμένου CO2 για κάθε μόριο H2CO3 pK΄ = 6,1 Το H2CO3 μπορεί να παραλειφθεί [H2CO3 ] [HCO3- ] [διαλ CO2 + H2CO3 ]
[HCO3 -] pH = 6,1 + [Διαλ CO2] To διαλελυμένο CO2 είναι ανάλογο της PCO2 Διαλελ CO2 (mmol/L) = 0,03 x PCO2 - [HCO3 ] pH = 6,1 + 0,03 x PCO2 24 mmol/l pH = 6,1 + log 0,03 x 40 mmHg 24 pH = 6,1 + = 6,1 + log20 1,2 pH = 7,40
12 HCl + 24 NaHCO3 12NaCl + 12 NaHCO3 + 12H2CO3 12H2CO3 12CO2 + 12H2O 24 mmol/l pH = 6,1 + log 1.2 mmol/l 12 mmol/l pH = 6,1 + log (1.2 +12) mmol/l 12 mmol/l pH = 6,1 + log 13,2 mmol/l pH = 6,06
Δεύτερη γραμμή άμυνας Αναπνευστική συμμετοχή 12 mmol/l pH = 6,1 + log Αποβολή του CO2 από τους πνεύμονες 12 mmol/l pH = 6,1 + log 1,2 mmol/l pH = 6,1 + log10 = 7,1 12 mmol/l pH = 6,1 + log 0,03 x 23 mmHg 12 mmol/l pH = 6,1 + log 0,69 mmol/l pH = 7.34
Τρίτη γραμμή άμυνας Νεφρική συμμετοχή Επαναρρόφηση των διηθούμενων HCO3- Επανασύνθεση και αναπλήρωση των συνεχώς εξαντλούμενων αποθηκών HCO3- κατά τη φυσικοχημική εξουδετέρωση Αποβολή H+ Απέκκριση Η+ Σύνθεση NH4+
Επαναρρόφηση των διηθούμενων HCO3-
Έξοδος HCO3- από τα κύτταρα Επαναρρόφηση HCO3- στο παχύ ανιόν σκέλος της αγκύλης του Henle και στα άπω εσπειραμένα σωληνάρια Διαφορές Έξοδος HCO3- από τα κύτταρα Πλειονότητα των HCO3- Ηλεκτροουδέτερος συμμεταφορέας Na+- HCO3- (NBCn1) Μικρή ποσότητα HCO3- Επ’ ανταλλαγή με Cl- (AE-2) Συμμεταφορέας K+- HCO3-
Τύπου Α εμβόλιμα κύτταρα, που εκκρίνουν H+
Παράγοντες που ρυθμίζουν την επαναρρόφηση HCO3- στο εγγύς εσπειραμένο σωληνάριο Συγκέντρωση Η+ στο σωληναριακό υγρό Ενδοκυττάρια συγκέντρωση Η+ Ρυθμός επαναρρόφησης Na+ Αγγειοτενσίνη II Αρτηριακή PCO2 Υπερασβεστιαιμία, χαμηλή PTH Αύξηση έκκρισης Η+
Φυσιολογική κατάσταση Επαναρρόφηση HCO3- HCO3- (mmol/d) Φυσιολογική κατάσταση Μεταβολική οξέωση Διήθηση 4500 1800 Επαναρρόφηση 4495 Εγγύς 4000 1620 Άπω 495 180
Ρυθμός επαναρρόφησης Na+ Ο σημαντικότερος ρυθμιστής της επαναρρόφησης HCO3- είναι η αγγειοτενσίνη ΙΙ Συστολή δραστικού αρτηριακού όγκου αίματος αγγειοτενσίνη ΙΙ επαναρρόφηση Na+ - έκκρισης H+ Διαστολή δραστικού αρτηριακού όγκου αίματος
Ανασύνθεση και προσθήκη HCO3- Αποβολή τιτλοποιήσιμης οξύτητας Σύνθεση και αποβολή NH4+
Ανασύνθεση και προσθήκη νέων διττανθρακικών Η2SO4 + 2NaHCO3 Na2SO4 + 2H2O + 2CO2 H3PO4 + 2NaHCO3 Na2HPO4 + 2H2O + 2CO2 Ουδέτερα άλατα Na2SO4, Na2HPO4 Διηθούνται
Εικόνα 9. Μηχανισμοί παραγωγής Τ.Α. και σχηματισμού «νέων» HCO-3
Εξουδετέρωση του πτητικού «οξέος» CO2 13.000-20.000 mmoles Η μετατροπή του CO2 μπορεί να παράξει Η+ Μεταφορά του CO2 στο αίμα Απειλή για την αλκαλικότητα του πλάσματος Διαφορά στο pH μεταξύ φλεβικού και αρτηριακού αίματος 0,04
Συμπεράσματα Διατήρηση της αλκαλικότητας Μηχανισμοί: Φυσικοχημική εξουδετέρωση Αναπνευστική συμμετοχή Νεφρική συμμετοχή Τελικός σκοπός της νεφρικής συμμετοχής Επαναρρόφηση όλων των διηθούμενων HCO3- Επανασύνθεση και προσθήκη «νέων» HCO3- στο αίμα προς αναπλήρωση των συνεχώς καταναλισκόμενων HCO3- Αποβολή ΤΑ Αποβολή ΝΗ4+ Απέκκριση Η+ Σύνθεση NH4+