Добавил:
kiopkiopkiop18@yandex.ru Вовсе не секретарь, но почту проверяю Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
3 курс / Фармакология / Kostyuchenko_S_S_Kislotno_shchelochnoj_balans_v_intensivnoj_terapii.doc
Скачиваний:
2
Добавлен:
24.03.2024
Размер:
3.44 Mб
Скачать

2.1 Бикарбонатный буфер

Бикарбонатный буфер представляет собой пару слабой кислоты H2CO3 и слабого основания - бикарбоната, а точнее его соли - NaHCO3.

Константа диссоциации бикарбонатного буфера (pK) равна 6,1. Это далеко от среднего значения pH, поэтому мощность бикарбонатного буфера не слишком велика. Тем не менее, бикарбонатный буфер является наиболее эффективной буферной системой. Во первых, концентрация бикарбоната во внеклеточной жидкости довольно высока, во-вторых, оба компонента буферной пары легко контролируются дыхательной (CO2) и мочевыделительной (HCO3-) системами. Тонкий баланс pH возможен в основном только благодаря способности легких и почек изменять соотношение H2CO3/NaHCO3 (CO2/HCO3-).

Как говорилось выше, угольная кислота образуется в результате взаимодействия углекислого газа и воды:

CO2 + H2O ↔ H2CO3

Угольная кислота в свою очередь диссоциирует на водород и бикарбонат:

H2CO3 ↔H+ + HCO3-

Эта реакция также является двунаправленной, только диссоциация вправо проходит немного медленнее.

Бикарбонат в организме во внеклеточной жидкости существует в виде натриевой соли - NaHCO3. Бикарбонатная соль быстро диссоциирует на натрий и бикарбонат:

NaHCO3 → Na+ + HCO3-

Объединив все уравнения вместе, получим следующее:

CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔H+ + HCO3-

+

Na+

Так как диссоциация угольной кислоты слабая, концентрация ионов водорода в норме очень мала.

Допустим, в буферную систему попала сильная кислота, например, HCL, которая в водном растворе диссоциирует на H+ и Cl-. Имеющийся в бикарбонатном буфере HCO3- («летучий буфер») присоединяет ионы водорода с образованием H2CO3, который, в свою очередь, диссоциирует на воду и углекислый газ. Натрий из бикарбонатного буфера присоединяет оставшийся ион хлора. В целом данная реакция выглядит так:

1. NaHCO3 → Na+ + HCO3-

2. HCL → H+ + Cl-

3. H+ + HCO3- → H2CO3 → H2O + CO2

4. Na+ + Cl- → NaCl

В результате формируется больше угольной кислоты, что в свою очередь увеличивает продукцию углекислого газа и воды. Физиологический смысл этой реакции заключается в том, что поступившая сильная кислота HCl реагирует с HCO3-, превращаясь в слабую кислоту H2CO3. Угольная кислота диссоциирует на H2O и CO2. Избыток CO2 эффективно выводится легкими, причем снижение уровня HCO3- будет отражать количество добавленной кислоты.

Пример 1.

Если количество соляной кислоты будет равно 5 ммоль/л, то количество оставшегося бикарбоната будет равно разности [HCO3-]норма и N, где N – количество добавленной кислоты, то есть: [HCO3-]остаток = 24 ммоль/л – 5 ммоль/л = 19 ммоль/л.

или

5 ммоль/л H+ + 24 ммоль/л HCO3- → H2CO3 → 5 ммоль/л CO2 + H2O + 19 ммоль/л HCO3-

Образовавшийся в ходе реакции CO2 при не нарушенной функции легких выделяется в атмосферу, так что величина PaCO2 не изменится. Помимо того, развивающаяся при ацидозе гипервентиляция будет приводить к гипокарбии. Следовательно, бикарбонатный буфер эффективен для компенсации метаболического, но не респираторного, ацидоза.

Если во внеклеточную жидкость попадает сильное основание, например, NaOH, реакция будет следующей:

NaOH + H2CO3 → NaHCO3 + H2O

Физиологическая роль этой реакции заключается в образовании слабого основания NaHCO3 из более сильного NaOH.

Уменьшение количества H2CO3 в этом случае приводит к сдвигу реакции диссоциации угольной кислоты вправо:

CO2 + H2O → H2CO3 →H+ + ↑HCO3-

+ +

NaOH Na+

Сдвиг диссоциации H2CO3 вправо приводит к снижению количества CO2 в крови. Углекислый газ здесь расходуется на восстановление прежнего уровня угольной кислоты. Уменьшение CO2 приводит к снижению активности дыхательного центра, что вызывает гиповентиляцию. Гиповентиляция замедляет элиминацию углекислого газа, восстанавливая его прежние значения. Избыток образовавшегося бикарбоната эффективно выводится почками.

Уравнение Гендерсона-Хассельбальха для бикарбонатного буфера можно модифицировать:

[H+] = 24 × PaCO2/[HCO3-]

Нормальное содержание PaCO2 около 40 мм. рт. ст., нормальный уровень бикарбоната – 24 ммоль/л, соответственно, нормальная концентрация ионов водорода будет составлять:

H+ = 24 × 40/24 = 40 нмоль/л.

Данное уравнение (уравнение Касье-Блейка) позволяет также вычислить концентрацию ионов водорода по величине pH:

Таблица 1. Взаимосвязь pH и H+

pH

[H+] нмоль/л

6,80

158

6,90

126

7,00

100

7,10

79

7,20

63

7,30

50

7,36

44

7,37

43

7,38

42

7,39

41

7,40

40

7,41

39

7,42

38

7,43

37

7,44

36

7,50

32

7,60

25

7,70

20

7,80

19

8,00

10

При снижении pH менее 7,40 на каждые 0,01 от заданной величины прирост [H+] будет составлять в среднем 1,25 нмоль/л; при повышении pH на каждые 0,01 от 7,40 снижение [H+] будет составлять 0,8 нмоль/л. Для pH в пределах 7,28-7,45 реальное количество ионов водорода будет соответствовать логарифмически рассчитанному значению по ближайшей 0,01 единице pH. Если pH выходит за указанные пределы, расчетное значение количества H+ будет всегда ниже, чем фактическое, несоответствие будет составлять 11% при pH = 7,1 и 5% при pH = 7,5.

Используя данную таблицу, зная значения pH крови и парциального давления углекислого газа в плазме можно рассчитать концентрацию [HCO3-].

Пример 2. pH = 7,20

PaCO2 = 28 ммоль/л

Сперва рассчитаем должную величину [H+]. Так как присутствует ацидоз, то количество протонов водорода будет повышено; т. к. нормальному значению pH соответствует значение [H+] = 40 нмоль/л, то уравнение будет выглядеть следующим образом:

[H+] = 40 нмоль/л + [(pHнорма – pHбольного) × 1,25] = 40 + [(40 – 20) × 1,25] = 65 нмоль/л, что приблизительно соответствует табличному значению.

Исходя из уравнения Касье-Блейка,

[HCO3-] = 24 × PaCO2/[H+] = 24 × 28/65 = 10,33 ммоль/л.

Зная, что средние значения PaCO2 составляют 40 мм. рт. ст., уравнение Касье-Блейка можно применить и к примеру 1, рассчитав по нему количество протонов водорода и кислотность измененной среды в целом после буферизации раствора кислоты:

[H+] = 24 × PaCO2/[HCO3-] = 24 × 40/19 = 50,5

Применив таблицу, легко выясним, что кислотность будет приблизительно составлять 7,3. Следовательно, ацидоз в данном случае развивается вследствие потерь бикарбоната, израсходовавшегося на нейтрализацию кислоты.