3.2. Возрастные особенности гомеостаза

Системы гомеостаза постепенно формируются в процессе онтогенеза. Однако, отдельные системы гомеостаза как развиваются, так в последующем при старении и угасают неравномерно. Возрастное совершенствование их определяется в первую очередь генетически запрограммированной этапностью возрастного развития. Индивидуальные возможности системы гомеокинеза зависят как от генетической предрасположенности, так и от внешних условий - «тренированности» каждой из них. От того, как хорошо они будут развиты в период онтогенеза, каков будет уровень функциональных и структурных резервов каждой функции, во многом зависит здоровье и долголетие человека. У новорожденных большинство показателей, характеризующих гомеостаз, нестабильны. Например, у них легко сдвигаются параметры кислотно-основного состояния крови, водно-электролитного баланса. Столь же легко происходят сдвиги и температуры тела, артериального давления.

Совершенствование гомеостатических реакций происходит наиболее активно в первый год жизни. Но окончательное их становление завершается после полового созревания, которое знаменует переход к стабильному состоянию взрослых.

К старости механизмы поддержания гомеостаза постепенно истощаются. В результате, более выраженные отклонения гомеостаза могут наступать при меньшей интенсивности возмущающего воздействия. Пожилые люди хуже переносят практически любые изменения внешней среды, также как и отклонения в процессах жизнедеятельности. Это приводит к тому, что болезни у них протекают тяжелее, а восстановление затягивается.

3.3. Реакция крови и ее регуляция

Одной из важнейшей константой гомеостаза является реакция крови (рН), которая обусловлена соотношением в ней водородных и гидроксильных ионов. В артериальной крови рН 7,4, а в венозной несколько ниже - 7,36. Указанные величины характерны для плазмы крови. Внутри эритроцитов рН колеблется от 7,27 до 7,29, а в клетках большинства тканей – от 6,8 до 7,0. Эти параметры являются одними из наиболее важных гомеостатических параметров, поддержание которых на постоянном уровне обеспечивается многими органами и системами организма. Согласно правилу Гембла плазма крови должна быть электронейтральной, то есть сумма катионов равна сумме анионов.

Описание кислотно-основного состояния основано на уравнении Хендерсона-Хассельберга, в котором рассматривается соотношение трех основных переменных плазмы крови: рН, РСО₂, концентрации НСО₃^-, и двух констант - рK и S.

рН = рK + lg НСО₃^-/ S ^. РСО₂, (3.1)

где: рК – обратный логарифм константы диссоциации угольной уислоты, равный 6,1; S – константа растворимости двуокиси углерода в плазме (0,03 ммоль/л/мм рт.ст.). В норме НСО₃^- в плазме составляет 24 ммоль/л, а РСО₂ в артериальной крови – 40 мм рт.ст. Подставив эти цифры в уравнение, получаем указанную выше норму для плазмы артериа льной крови – 7,4.

Рис. 28. Кривая титрования буферной системы, тражающая рН внеклеточной жидкости при изменении процентного содержания НСО₃^- и СО₂ или Н₂СО₃ в растворе.

Содержание ионов водорода в плазме крови определяется соотношением между парциальным давлением углекислого газа (РСО₂) и концентрацией анионов бикарбоната (НСО₃^-). Это соотношение выражается уравнением:

Н⁺ = 24 РСО₂ / НСО₃^- мэкв/л (3.2)

то тесть содержание Н⁺ прямо пропорционально уровню РСО₂ и обратно пропорционально концентрации НСО₃^-. В норме содержание НСО₃^- в крови равно 22-25 мэкв/л.

Изменение концентрации Н⁺ на 1 мэкв/л приводит к изменению рН на 0,01. Следует особо подчеркнуть, что накопление в крови кислых или основных метаболитов компенсируется буферными системами лишь в плане снижения выраженности сдвига рН, но не предотвращает полностью их развития. Это первый «рубеж обороны». Затем приосходит подключение таких органов, как легкие и почки. Но они подключаются в разное время. Легкие включаются для быстрой компенсации удаления или удержания углекислого газа. Максимум компенсаторной реакции почек, главным образом в виде подавления реабсорбции анионов бикарбоната, развивается постепенно, спустя не менее 6-12 часов или даже нескольких дней. Поэтому почечный компонент обеспечивает лишь хроническое нарушение метаболизма. Исходя из этого, диктуется необходимость оказания врачебной помощи больному, которя должна быть направлена на поступление ионов противоположного типа, появляющимся в крови. (Подробнее об этих механизмах изложено в соответсвующих разделах).

Постоянство рН крови необходимо для обеспечения нормальной функции большинства органов, их внутриклеточных ферментативных процессов. Многие продукты обмена, в том числе и СО₂, поступая в большом количестве в кровь, за счет образования угольной кислоты могут изменять рН. В норме эти отклонения незначительны. Однако, при ряде состояний (интенсивная физическая нагрузка, некоторые виды патологий) они более заметны. Максимально возможные пределы колебания рН от 6,8 до 7,8. Но эти колебания не должны быть продолжительными, так как само по себе отклонение рН от нормы может привести к гибели организма.

Постоянство кислотно-основного cостояния (КОС) крови зависит от взаимодействия нескольких механизмов: активности процессов обмена, буферных свойств крови, газообмена в легких, функции выделительных органов. Так, участие легких обеспечивается выделением или удержанием углекислоты; почки выделяют кислую или щелочную мочу; потовые железы могут выделять некоторые недоокисленные продукты обмена (молочную кислоту); фосфаты могут выделяться через почки и пищеварительный тракт; печень использует молочную кислоту крови для биосинтеза гликогена; сердце использует молочную кислоту в качестве субстрата в окислительных реакциях. В поддержании КОС крови и организма в целом ведущая роль принадлежит хеморецепторам, которые возбуждаются при отклонении рН. В результате запускаются нервно-рефлекторные пути, изменяющие функцию органов. (Подробно участие легких, системы кровообращения и органов выделения в поддержании КОС излагаются в соответствующих разделах).

Буферная емкость крови. Для характеристики КОС крови введено ряд понятий. Буферная емкость - величина, определяемая отношением между количеством ионов Н⁺ или ОН^-, добавленных к раствору, и выраженностью изменения его рН: чем меньше сдвиг рН, тем емкость больше. Сумма анионов всех слабых кислот именуется буферными основаниями (ВВ). Содержание их в крови составляет около 48 ммоль/л. Отклонение концентрации буферных оснований от нормы обозначается понятием избыток оснований (ВЕ). Значит, идеальным является ВЕ около 0. В норме возможны колебания в пределах от -2,3 до +2,3 ммоль/л. Сдвиг в положительную сторону именуется алкалозом, а в отрицательную - ацидозом. При алкалозе рН крови становится выше 7,43, при ацидозе ниже 7,36.

Участие легких и почек в поддержании постоянства рН. Механизм регуляции КОС крови в целостном организме заключается в совместном действии внешнего дыхания, кровообращения, выделения и буферных систем. Так, если в результате повышенного синтеза Н₂СО₃ или других кислот будут образовываться излишки анионов, то вначале они нейтрализуются буферными системами. Параллельно интенсифицируется дыхание и кровообращение, что приведет к увеличению выделения углекислого газа легкими. Дыхательная система способна за несколько минут вывести из организма излишки СО₂.

Нелетучие кислоты в свою очередь выводятся почками или с потом. Напротив, при увеличении содержания в крови щелочей снижается выделение СО₂ легкими (гиповентиляция) и усиливается выделение Н⁺ с мочой. Постоянное поступление кислот или щелочей истощает соответствующую часть буферных систем. Поэтому после прекращения их поступления (например, после прекращения интенсивной физической работы, при которой в кровь выводятся недокисленные продукты обмена) буферная емкость крови спустя какое-то время восстанавливается. По сравнению с другими системами почки действуют медленнее (несколько часов или суток), но эффективность их в поддержание КОС организма значительно выше.

Подключение систем дыхания, кровообращения и выделения к поддержанию КОС обусловлено соответствующими механизмами регуляции функций этих органов. В результате в норме рН крови может измениться лишь на короткое время. Естественно, что при поражении легких или почек функциональные возможности организма, направленные на поддержание должного КОC, понизятся. И теперь в случае появления в крови большего количества кислых или щелочных ионов одни буферные системы, без помощи систем выделения, не удерживают рН на константном уровне, что приведет к ацидозу или алкалозу.