Гомеостатический показатель рН плазмы крови

Когда врач при осмотре больного выписывает сдачу анализов, то в направлении значения рН плазмы крови нет. Тем не менее пациентам он известен под названием водородного показателя, так же его могут называть кислотностью крови либо параметром кислотно-щелочного равновесия. Что это такое, какова его норма, что происходит в человеческом организме, если наблюдаются отклонения нормальных значений?

О рН

Принято делить показатели на жесткие и пластичные. Под пластичными понимают показатели, которые способны изменяться в больших интервалах, при этом функциональная деятельность организма не нарушается. Это клеточный состав крови, ее вязкость, объем крови, участвующей в циркуляции, уровень гемоглобина и пр. Под жесткими показателями понимаются показатели, у которых диапазон норм изменяется незначительно, а даже не очень большое отклонение ведет к тяжелому нарушению в организме, опасному для жизни человека. К ним как раз и относится рН, а так же двуокись углерода, парциальное давление кислорода, уровень глюкозы, коллоидно-осмотическое давление плазмы. Что значит параметр кислотно-щелочного равновесия?

Кислотность крови определяет концентрация протонов водорода (Н⁺), изменение которой ведет к изменению степени ионизации белковых молекул. Как результат этого, отклонения в активности ферментов. Кроме этого, будут происходить изменения в расщеплениях органических веществ, в процессах синтеза. Значение рН — это концентрация протонов Н⁺, которая выражается следующей функцией:

pH = -lg ([Н⁺]), где [Н⁺] — концентрация.

К примеру, если взять чистую дистиллированную воду, то водородный показатель ее равен 7, то есть согласно выше приведенного уравнения это обозначает концентрацию ионов Н⁺ равную 10^-7 моль/л. Если рН меньше 7, то это соответствует кислым растворам, то есть концентрация Н⁺ больше 10^-7 моль/л, если рН больше 7, то это щелочной раствор и концентрация Н⁺ будет меньше 10^-7 моль/л.

рН плазмы в крови – это интегральный показатель реакции во внутренней среде человеческого организма. Жестким показателем гомеостаза является уровень рН, колеблющийся в интервале от 7,35 до 7,45. Изменение рН даже на одну десятую часть от указанного диапазона приведет к нарушению деятельности систем кровообращения и дыхания. Если сдвиг составляет 0,3, то человек почувствует изменения в состоянии центральной нервной системы. Если 0,4, то это приведет к смертельному исходу.

О физико-химической регуляции

Гомеостатическая функция крови состоит в поддержке неизменности внутри человеческого организма. Это обеспечивается работой следующих систем:

1. Жидкие среды организма человека, клетки содержат буферные системы, они взаимосвязаны друг с другом. Одной из основных является бикарбонатная, которая обеспечивает постоянство рН и первая реагирует на изменения в этом показателе.

В ее состав входят бикарбонат натрия и угольная кислота. Функциональность ее основана на реакции между этими компонентами и основанием либо кислотой, которая попадает в кровь:

• при поступлении сильной щелочи в кровь произойдет образование бикарбоната натрия, который удалится с помощью почек, не успев оказать никакого действия на организм: NаOH + H2C3 → NаHCO3 + Н2O;
• если в крови обнаружится сильная кислота, то NaHCO3 вступит с нею в реакцию, благодаря которой образуется CO2. С помощью легких организм освободится от того, что образуется в результате реакции: НCl + NaНCO3 → NаCl + Н2CO3.

2. Гемоглобиновая система основывается на Hb — красном пигменте крови. Если рН сдвигается в сторону кислой среды либо в сторону щелочной, то он меняет свое значение на 0,15, то есть роль гемоглобина меняется: или это слабая кислота, или нейтральная соль.

• если в кровь поступает основание, то гемоглобиновая буферная система реагирует следующим образом — HHb + NaOH → NаHb + H2O. При этом рН практически не меняется;
• если в кровь поступает кислота, то Нb реагирует следующей реакцией — НCl + NаHb → NаCl + HНb. Перемены рН так же не заметны.

3. Следующая система практически не принимает участие в поддержке кислотно-основного баланса, так как она зависит от белков, от их концентрации, структуры и пр. Это так называемая буферная система белков.

4. Следующая система, которая называется натрий-фосфатной или фосфатной, перемен в водородном показателе не дает. С ее помощью поддерживается значение рН в моче и жидкостях клетки.

О норме

Кислотно-основная регуляция поддерживает в нормальных значениях рН крови, а значит функционирование всего организма соответствует норме. Следующая таблица демонстрирует норму в значениях плазмы крови:

Есть ли отличие основного параметра в кислотно-щелочном равновесии pH для венозной и артериальной крови? Артериальная кровь содержит в своем составе больше кислорода. Этим объясняется ее стабильность в показателях кислотности. В венозной крови содержится избыточное содержание СO₂, поэтому водородный показатель в ней меньше в норме показателей артериальной от 0, 01 до 0,02.

рН цельной крови в основном соответствует pH плазмы крови.

При кислотно-основном гомеостазе равновесие сохраняется благодаря: образованию ионов Н⁺ и их нормальному выведению через почки. Если человек соблюдает вегетарианскую диету, то это ведет к метаболизму, то есть происходит значительный приток ионов НCO_3. Для компенсации дополнительного притока необходимо эти ионы вывести через мочу, поэтому вегетарианцы имеют склонность к защелачиванию мочи.

Об ацидозе и алкалозе

При сдвиге в показателях рН в сторону кислой среды наступает состояние ацидоза, щелочной – алкалоза. Иначе говоря, если рН больше нормального показателя, то развивается алкалоз, если меньше – то ацидозом. Изменения могут быть компенсированными и некомпенсированными. Сдвиг характеризуется щелочным резервом. Нормальный показатель щелочного резерва колеблется от 50 до 70 мл СO₂ и показывает число миллилитров вытесненного сильной кислотой углекислого газа из 100 миллилитров плазмы. В основном щелочной резерв состоит из бикарбонатов. Если значение меньше 45 миллилитров СO₂, то это некомпенсированный ацидоз, если больше 70 миллилитров, то говорят о некомпенсированном алкалозе.

Ацидоз бывает:

• газовым, когда выведение углекислого газа из легких замедленно. Это состояние называется гиперкапнией;
• негазовым;
• первичным ренальным, когда причиной возникновения ацидоза являются нарушения работы почек, в результате чего происходит большая потеря щелочи.

Алкалоз бывает:

• газовым, случается при повышенной отдаче СO₂ из легких_. Это состояние называется гипокапнией. Оно может возникнуть при высотной болезни, гипервентиляции;
• негазовым, который возникает при поступлении оснований через продукты питания либо из-за изменения обмена веществ.

Причиной развития нераспираторного ацидоза является:

• почечная недостаточность, в результате чего нарушается нормальный вывод ионов Н⁺. В этом случае говорят о почечном ацидозе;
• гиперкалиемия;
• отказ от еды, диабет. В этом случае происходит увеличенное образование кислот;
• гипоксия или большая физическая нагрузка приводят к тому, что в организме образуется повышенное содержание молочной кислоты из глюкозы;
• еда, богатая белками является причиной повышенного метаболического образования Н₂SO₄ и НCI;
• диарея;
• почечная экскреция может привести к потере HCO_3, в этом случае говорят об проксимальном почечно-канальцевом ацидозе.

На первой стадии нереспираторного ацидоза избыток ионов Н⁺ нейтрализуется.

Бикарбонатными и небикарбонатными буферными основаниями совместно компенсируется рост pH, который характеризует метаболический нереспираторный ацидоз.

Вторая стадия нереспираторного ацидоза характеризуется дыхательной компенсацией. При уменьшении рН происходит снижение артериального и альвеолярного давлений. Легкими удаляется больше СO_2. При дальнейшем развитии процесса требуется HCO_3, а значит, идет дальнейшее компенсационное удаление CO₂ легкими.

При сохранении причины ацидоза кроме дыхательной компенсации увеличивается почечная экскреция. Это становится возможным, если ацидоз непочечный.

Причиной нереспираторного или метаболического алкалоза является:

• введение основания, например, инфузия HCO_3;
• увеличение в распаде органических ионов;
• гипокалиемия или рвота может привести к потере ионов Н⁺;
• уменьшение жидкости.

Нейтрализуется метаболический алкалоз аналогично нереспираторному ацидозу. Отличие состоит в том, что из-за дефицита кислорода ограничена компенсация с помощью гиповентиляции.

Удаление легкими большего количества СO_2, чем его образуется в процессе метаболизма, приводит к респираторному или дыхательному алкалозу. Наблюдается гипервентиляция.

Как результат этого, плазма крови содержит меньше РСO₂, что приводит к гипокапнии.

Удаление легкими меньшего количества СO₂ приводит к респираторному ацидозу. Наблюдается гиповентиляция. Плазма крови содержит больше РСO₂, что приводит к гиперкапнии.

Причиной респираторного дыхательного ацидоза является:

• отек легких либо другое заболевание, приводящее к ухудшению в альвеолярном газообмене;
• повреждение тканей легких;
• дыхательная недостаточность;
• паралич в дыхательных мышцах;
• недостаточная подвижность в грудной клетке;

Это неполный перечень.Концентрация углекислого газа плазмы крови увеличивается. Так же происходит рост Н⁺ и НCO_3. Дыхательные нарушения организма компенсируются почками. Через пару дней почками начинает выводиться избыток ионов Н⁺, пока рН не придет в норму.

Тревожное состояние либо беспокойство, нахождение высоко в горах приводит к гипервентиляции и респираторному алкалозу.

Если у человека происходит нарушение кислотно-щелочного равновесия и он находится в остром состоянии, то самому выйти из него будет тяжело. Но контролировать и не давать рН крови выходить за пределы нормы, возможно самому пациенту. Как правило, надо отказаться от вредных продуктов питания, алкогольных напитков и курения, так как это одна из главных причин в нарушении рН крови. Пациент об этих патологиях в своем организме может и не знать, пока не дойдет до острого состояния. Диетой можно привезти в норму рН, но если вернуться к прежней жизни, то опять начнутся нарушения в значении водородного показателя.

Вывод из всего этого состоит в том, что человек для поддержания кислотно-основного равновесия в норме должен постоянно придерживаться рационального питания, режима труда и отдыха.