Роль внутриклеточных ионов водорода

Стабильность внутриклеточной концентрации Н⁺ необходима для:

            • оптимальной активности ферментов мембран, цитоплазмы и внутриклеточных органелл,              • формирования электро-химического градиента мембраны митохондрий на должном уровне и достаточную наработку АТФ в клетке.

Сдвиги концентрации ионов Н⁺ приводят к изменению активности внутриклеточных ферментов даже в пределах физиологических значений. Например, ферменты глюконеогенезав печени более активны при закислении цитоплазмы, что актуально при голодании или мышечной нагрузке, ферментыгликолиза – при обычных рН.

Роль внеклеточных ионов водорода

Стабильность внеклеточной концентрации ионов Н⁺ обеспечивает:

• оптимальную функциональную активность белков плазмы крови и межклеточного пространства (ферменты, транспортные белки),

• растворимость неорганических и органических молекул,

• неспецифическую защиту кожного эпителия,

• отрицательный заряд наружной поверхности мембраны эритроцитов.

При изменении концентрации ионов Н⁺ в крови активируется компенсационная деятельность двух крупных систем организма:

1. Система химической компенсации

• действие внеклеточных и внутриклеточных буферных систем,

• интенсивность внутриклеточного образования ионов Н⁺ и НСО₃^–.

2. Система физиологической компенсации

• легочная вентиляция и удаление СО₂,

• почечная экскреция ионов Н⁺ (ацидогенез, аммониегенез), реабсорбция и синтез НСО₃^–.

Показатели кислотно-основного состояния

Кислотно-основное состояние крови является важнейшим показателем для оценки состояния организма в экстремальных ситуациях  в реанимационной практике.

В настоящее время исследование кислотно-основного состояния крови проводится на газовых анализаторах, которые с учетом температуры крови и давления напрямую определяют концентрацию ионов Н⁺ (величину рН) и показатель pCO₂ (количество СО₂). Остальные параметры рассчитываются, исходя из уравнения Гендерсона-Гассельбаха:

где рК' – константа диссоциации угольной кислоты (рК'=6,1)

Водородный показатель

Водородный показатель (рН) – отрицательный десятичный логарифм активности (или концентрации) водородных ионов в растворе. Он является основной количественной характеристикой кислотности водных растворов:

рН = –lg[H⁺]

В случае равенства концентраций ионов H⁺ и ОН^– величина рН среды соответствует 7,0, т.е. среда нейтральная.

В растворах кислот и щелочей концентрация ионов H⁺ не равна концентрации ионов ОН^– и рН соответственно меньше или больше 7. Повышение концентрации ионов Н⁺ вызывает соответствующее уменьшение концентрации ионов ОН^–, и наоборот.

В норме концентрация ионов Н⁺ колеблется от 36 до 45 нмоль/л, в среднем она составляет 40 нмоль/л, что соответствует рН 7,4. Совместимый с жизнью диапазон концентраций ионов Н⁺ 16-160 нмоль/л, что соответствует рН 6,8-7,8.

Снижение величины рН или накопление ионов Н⁺ называется ацидоз, увеличение рН или дефицит ионов Н⁺– алкалоз.

Нормальные величины

Цельная кровь	новорожденные	7,21-7,38
	взрослые
	артериальная кровь	7,37-7,45
	венозная кровь	7,34-7,43

Клинико-диагностическое значение

Водородный показатель является главным и его значение определяет диагноз ацидоза или алкалоза. Изменение показателя происходит при накоплении кислотных или щелочных эквивалентов.

Парциальное давление углекислого газа

Парциальное давление или напряжение углекислого газа (рСО₂) – давление СО₂ в газовой смеси, находящейся в равновесии с плазмой артериальной крови при температуре 38°С. Показатель является критерием концентрации углекислоты в крови.

Нормальные величины

Цельная кровь	новорожденные	27-40 мм рт.ст.
	дети	27-41 мм рт.ст.
	мужчины	35-48 мм рт.ст.  (4,66-6,38 кПа)
	женщины	32-45 мм рт.ст.  (4,26-6,00 кПа)

Клинико-диагностическое значение

Изменение показателя pCO₂ играет ведущую роль при респираторных нарушениях.

• увеличивается при респираторном ацидозе из-за нарушения вентиляции легких, что и вызывает накопление угольной кислоты,

• снижается при респираторном алкалозе. В этом случае уменьшение рСО₂ происходит в результате гипервентиляции легких, которая приводит к повышенному выведению из организма углекислоты и защелачиванию крови.

При нереспираторных (метаболических) проблемах показатель не изменяется. Если налицо такие сдвиги рН и показатель pCO₂ не в норме, то имеются вторичные (или компенсаторные) изменения. При клинической оценке сдвига показателя рСО₂ важно установить, являются ли изменения причинными иликомпенсаторными!

Таким образом, повышение показателя pCO₂ происходит при респираторных ацидозах и компенсированном метаболическом алкалозе, а снижение – при респираторных алкалозах и компенсации метаболического ацидоза. Колебания величины рСО₂ при патологических состояниях находятся в диапазоне от 10 до 130 мм рт.ст.

При респираторных нарушениях направление сдвига величины рН крови противоположно сдвигу рСО₂, приметаболических нарушениях – сдвиги однонаправлены.