7.2.2. Буферные системы регуляции кос

Буфером называют вещество, которое в кислой среде проявляет свойства оснований, а в основной — свойства кислоты.

Другими словами, при недостатке протонов буфер их освобождает, а при избытке — связывает.

Буферные системы значительно быстрее физиологических реагируют на изменения pH, им требуется всего 30 секунд для коррекции сдвигов КОС. Организм располагает четырьмя буферными системами.

Гидрокарбонатная (бикарбонатная) система.

Гидрокарбонатная система — основная буферная система внеклеточного сектора. Она состоит из H₂CO₃ и HCO . При избытке протонов они связываются ионами HCO с образованием слабо диссоциирующей угольной кислоты, которая затем распадается на CO₂ и H₂O. CO₂ выводится легкими, вода — почками:

H⁺ + B^– + NaHCO₃ → NaB + H₂CO₃ (B^– — анион кислоты) H₂CO₃ → H₂O + CO₂

В этом процессе потребляется HCO , его дефицит покрывают процессы в почках. Анион B^– выводится почками или метаболизируется.

При недостатке протонов оснóвные ионы реагируют с H₂CO₃ с образованием HCO и H₂O. Как уже указывалось, возможности компенсации алкалоза значительно ниже, чем ацидоза, поэтому при алкалозе необходимо напряжение и физиологических систем: легкие задерживают CO₂ благодаря гиповентиляции, а почки усиливают выведение оснований (HCO , Na₂HPO₄) и задерживают H⁺.

Фосфатная система

Фосфатная система — основная буферная система внутриклеточного сектора. Она состоит из Na₂HPO₄ и NaH₂PO₄. HPO может связывать протоны, превращаясь в H₂PO , последний — наоборот, может освобождать протоны, а также реагировать с гидроксильными ионами:

OH^– + H₂PO  → HPO  + H₂O

Белковая система

Белковая система — буферная система обоих водных секторов. Буферные свойства белков обусловлены наличием у них как основной группы (–NH₂), так и кислотной (–COOH):

H₂N–R–COOH ↔ H₂N–R–COO^– + H⁺ HOOC–R–NH₂ + H⁺ ↔ HOOC–R–NH

Гемоглобиновая система

Гемоглобиновая система — буферная система эритроцитов, обеспечивает около половины буферной емкости крови. Буферные свойства этой системы обусловлены тем, что Hb, связанный с кислородом, обладает свойствами кислоты, а восстановленный — свойствами оснований:

HHbO₂ → H⁺ + HbO H⁺ +Hb^– → HHb

7.3. Методы оценки кислотно-основного состояния

Интегральным показателем КОС является pH плазмы крови (другими словами — концентрация ионов водорода в ней). В норме в артериальной крови p_aH = 7,35…7,45, в венозной p_vH = 7,32…7,42. Как видно из этих данных, реакция среды в плазме, да и во всем внеклеточном секторе, несколько сдвинута в оснóвную сторону, тогда как внутри клетки pH ≈ 7, то есть там реакция среды нейтральная. Это состояние выработалось в течение эволюции, поскольку главные жизненные процессы идут в клетках, а в результате этих процессов образуются кислые метаболиты, покидающие клетки. Некоторый сдвиг в оснóвную сторону реакции среды внеклеточного сектора не позволяет закисляться пространству вокруг клетки.

pH, показывая концентрацию протонов во внеклеточной жидкости, не дает представления о механизмах, обеспечивающих эту концентрацию, то есть pH отражает лишь степень компенсации КОС, но не уровень ее напряженности. pH в пределах нормы означает только нормальную концентрацию ионов водорода, а достигнуто это с помощью нормальной или напряженной работы компенсаторных механизмов, по pH определить нельзя. Если p_aH < 7,35, речь идет о декомпенсированном ацидозе, если p_aH > 7,45 — о декомпенсированном алкалозе, но о характере этих изменений (метаболический или респираторный) по pH также судить невозможно. Для более или менее полной оценки КОС требуются еще 2 показателя, один из которых — pCO₂ — отражает респираторный компонент КОС, а другой — BE (base exCess — избыток оснований) — метаболический. Все 3 показателя (pH, pCO₂ и BE) жестко между собой связаны (как вершины треугольника), поэтому, если 2 из них известны, 3-й определяется однозначно. На практике с помощью специальных электродов измеряют pH и pCO₂, а BE определяют, исходя из этих двух показателей, по специальной номограмме. Показатель pCO₂ подробно описан в разделе, посвященном ОДН, в норме в артериальной крови он составляет 35‑45 мм рт. ст. При pCO₂ < 35 мм рт. ст. говорят о респираторном алкалозе, при pCO₂ > 45 мм рт. ст. — о респираторном ацидозе.

BE (base — основание, exCess — избыток) отражает избыток (который может быть и отрицательным, тогда говорят о дефиците) оснований во внеклеточном секторе и в норме составляет ± 2-3 ммоль/л. Таким образом, BE показывает, сколько в каждом литре внеклеточной жидкости не хватает (или каков излишек) всех оснований по сравнению с нормальным их количеством (оно отражается показателем BB, составляющим в норме 40-60 ммоль/л). При BE < –3 ммоль/л речь идет о метаболическом ацидозе, а при BE > 3 ммоль/л — о метаболическом алкалозе.

При развернутой оценке КОС используют еще несколько показателей, среди которых чаще всего следующие:

AB — истинный (актуальный) бикарбонат (19-25 ммоль/л) — действительное содержание HCO в крови больного;

SB — стандартный бикарбонат (20-27 ммоль/л) — бикарбонат той же крови, помещенный в стандартные условия (pCO₂ = 40 мм рт. ст., SO₂ = 100% — то есть полное насыщение гемоглобина кислородом, t = 37 °C.)

BB — сумма оснований (buffer base) всех четырех буферных систем (40-60 ммоль/л).