Открыть главное меню

SportWiki энциклопедия β

Партнёр магазин спортивного питания Спортфуд

Изменения

Кислотно-щелочной баланс

18 734 байта добавлено, 5 лет назад
Оценка кислотно-основного статуса
Зависимость PCO<sub>2</sub>/рН образца крови (В) может быть определена, если известны: (1) PCO<sub>2</sub>, (2) pH, (3) концентрация гемоглобина.
 
== Почки и кислотно-основный баланс ==
[[Image:Naglydnay_fiziologiya172.jpg|250px|thumb|right|Секреция Н<sup>+</sup>]]
Основные функции почечной экскреции Н<sup>+</sup> (А):
 
*реабсорбция отфильтрованного бикарбоната (Б),
 
*экскреция ионов Н<sup>+</sup>, измеряемая как титруемая кислотность (В];
 
*неионный транспорт NH^, т. е. в форме NH<sub>3</sub> (Г1, 2).
 
1. Очень большие количества ионов Н<sup>+</sup> секретируются в просвет проксимальных канальцев (А1) при помощи: (а) первичного активного транспорта посредством Н<sup>+</sup>-АТФазы\ (б) при помощи вторичного активного транспорта посредством злектронейтрального Na<sup>+</sup>-H+-антипортера (переносчика NHE3). pH в просвете снижается от 7,4 (фильтрат) до примерно 6,6. На каждый секре-тируемый ион Н<sup>+</sup> один ион ОН<sup>-</sup> остается внутри клетки; ион ОН<sup>-</sup> реагирует с СОз - образуется HCO<sub>3</sub> (что ускоряется карбоангидразой-ll, см. ниже). Ион HCO<sub>3</sub> покидает клетку и переходит в кровь, где связывает один ион Н<sup>+</sup>. Таким образом, каждый ион Н<sup>+</sup>, декретируемый в просвет (и экскретируемый), способствует удалению из организма одного иона Н<sup>+</sup>, за исключением тех случаев, когда секреция иона Н<sup>+</sup> сопровождается секрецией NH<sub>3</sub> (см. ниже).
 
2. В соединительных канальцах и собирательной трубочке (А2) вставочные клетки типа А декретируют ионы Н<sup>+</sup> при помощи Н<sup>+</sup>-К<sup>+</sup>-АТФазы и Н<sup>+</sup>-АТФазы, что вызывает падение pH в просвете до 4,5. Остаточный 0Н~ в клетке реагирует с СОд с образованием HCO<sub>3</sub>, который высвобождается на базолатеральной мембране через анионные транспортеры АЕ1 (= SLC 4 AD (А2). При метаболическом алкалозе вставочные клетки типа В могут декретировать HCO<sub>3</sub> через пендрин (SLC 26 А4) (АЗ).
 
Карбоангидраза (КА) играет важную роль во всех случаях, когда ионы Н<sup>+</sup> выходят с одной стороны клетки и/или ионы HCO<sub>3</sub> выходят с другой стороны, например, в клетках почечных канальцев, которые содержат КА" в цитоплазме и KAIV на наружной стороне люминальной мембраны (А, Б, Г), как в желудке, тонком кишечнике, протоке поджелудочной железы и эритроцитах, и т. д. КА катализирует реакцию
 
H<sub>2</sub>O + СO<sub>2</sub> ⇆ Н<sup>+</sup> + HCO<sub>3</sub> .
 
Угольная кислота (Н2СО3) часто считается промежуточным продуктом этой реакции, но с КА, вероятно, соединяется ОН" (а не H<sub>2</sub>O). Поэтому, реакции Н2О ⇆ ОН" + Н<sup>+</sup> и ОН" + СОз HCO<sub>3</sub> лежат в основе вышеупомянутой суммарной реакции.
 
'''Реабсорбция HCO<sub>3</sub>'''
[[Image:Naglydnay_fiziologiya173.jpg|250px|thumb|right|Б. Реабсорбция HCO<sub>3</sub>.]]
Количество HCO<sub>3</sub>, фильтруемое каждый день, в 40 раз больше количества, присутствующего в крови. Следовательно, для поддержания кислотно-основного баланса ион HCO<sub>3</sub> должен быть реабсорбирован. Ионы Н<sup>+</sup>, секретируемые в просвет проксимальных извитых канальцев, реагируют примерно с 90% фильтруемого HCO<sub>3</sub> с образованием СO<sub>2</sub> и H<sub>2</sub>O (Б). KAIV, закрепленная на мембране, катализирует эту реакцию. СОд диффундирует в клетку, возможно, с помощью аквапорина 1 (Б). КА" катализирует превращение СO<sub>2</sub> + Н2О в Н<sup>+</sup> + HCO<sub>3</sub> внутри клетки (Б). Ионы Н<sup>+</sup> снова декретируются, тогда как ионы HCO<sub>3</sub> выходят через базолатеральную мембрану клетки посредством электрогенного переносчика (NBC1 = NBCel = SSCL4 А4, см. Б) - 1 Na<sup>+</sup> в котранспорте с 3 HCO<sub>3</sub> (и/или 1 HCO<sub>3</sub> + 1СО3-?). Таким образом, HCO<sub>3</sub> транспортируется из просвета через мембрану в форме СO<sub>2</sub> (движущая сила: A/fod и выходит из клетки через базолатеральную мембрану как HCO<sub>3</sub> (движущаяся сила - мембранный потенциал).
 
Гипокалиемия ведет к снижению мембранного потенциала (уравнение Нернста) и, таким образом, к увеличению базолатерального транспорта HCO<sub>3</sub>. Это приводит к увеличению секреции Н<sup>+</sup> и, следовательно, к гипокалиемическому алкалозу.
 
'''Выведение мочевой кислоты'''. Если потребление белков с пищей составляет 70 г в сутки , то после расщепления аминокислот ежедневно в организм поступает 190 ммоль Н<sup>+</sup>. HCI (из аргинина, лизина и гистидина), H2SO4 (из метионина и цистина), Н3РО4 и молочная кислота - вот главные источники ионов Н<sup>+</sup>. Это нелетучие кислоты, которые, в отличие от СO<sub>2</sub>, не удаляются при дыхании. Поскольку для распада органических анионов (глутамата, аспартата, лактата и т. д.) используется около 130 ммоль Н<sup>+</sup> в сутки, общая продукция Н<sup>+</sup> составляет около 60 (40-80) ммоль/сут. Хотя ионы и нейтрализуются в месте их образования, для регенерации буферных свойств они должны выводиться.
 
В экстремальных случаях pH мочи может возрастать примерно до 8 (высокий уровень экскреции HCO<sub>3</sub>) или падать до 4,5 (максимальная концентрация Н<sup>+</sup> составляет 0,03 ммоль/л). При ежедневной экскреции около 1,5 л мочи почки выводят <1% производимых ионов Н<sup>+</sup> в свободной форме.
[[Image:Naglydnay_fiziologiya174.jpg|250px|thumb|right|В. Экскреция титруемых кислот]]
Титруемые кислоты (80% фосфата, 20% мочевой кислоты, лимонная кислота и т. д.) составляют значительную фракцию (10-30 ммоль/л) выводимых Н<sup>+</sup> (В1). Это количество ионов Н<sup>+</sup> можно определить путем титрования мочи щелочью NaOH до pH плазмы (7,4) (В2). Примерно 80% фосфата (рКа = 6,8) в крови существует в форме НР04, тогда как в кислой моче почти весь фосфат присутствует как Н2РО4, т. е. секретируемые ионы Н<sup>+</sup> нейтрализуются i фильтруемыми ионами НРО<sub>4</sub>. Нереабсорбированный фосфат (5-20% фильтруемого количества), следовательно, связывает ионы Н<sup>+</sup>, причем примерно половина находится в проксимальных канальцах (pH 7.4 → 6.6). а остальные - в собирательной трубочке (pH 6,6 → 4.5) (В1). При ацидозе мобилизуется из костей и экскретируется повышенное количество фосфата. Результирующее увеличение выведения Н<sup>+</sup> превосходит усиление образования NH<sub>4</sub><sup>+</sup>, связанное с ацидозом (см. ниже).
 
'''Экскреция ионов аммония''' (NH4 ⇆ NH<sub>3</sub> + Н<sup>+</sup>) составляет примерно 25-50 ммоль/сут при среднестатистической диете и эквивалентна расходу Н<sup>+</sup>. Таким образом, NH<sub>4</sub><sup>+</sup> является непрямой формой выведения Н<sup>+</sup> (Г). NH<sub>4</sub><sup>+</sup> не является титруемой формой кислоты. В отличие от НРО<sub>4</sub> + Н<sup>+</sup>⇆ Н2РО4, реакция NH<sub>3</sub> + Н<sup>+</sup> ⇆NH<sub>4</sub><sup>+</sup> не действует как буфер из-за высокого значения рКа ~ 9,2. Однако на каждый экскретируемый почками ион NH<sub>4</sub><sup>+</sup> один ион HCO<sub>3</sub> запасается печенью. Это эквивалентно одному расходуемому иону Н<sup>+</sup>, поскольку один запасаемый ион HCO<sub>3</sub> может связать один ион Н<sup>+</sup> (и как следствие осуществить «непрямое» выведение Н<sup>+</sup>). При среднем потреблении белка с пищей метаболизм аминокислот приводит к образованию примерно эквимолярных количеств ионов HCO<sub>3</sub> и NН4+ (примерно 700-1000 ммоль/сут). Печень утилизирует примерно 95% этих двух веществ, образуя мочевину (И):
2HCO<sub>3</sub>- + 2NH<sub>4</sub><sup>+</sup> ⇆ H<sub>2</sub>N-C-NH<sub>2</sub> + С0<sub>2</sub> + ЗH<sub>2</sub>O О [7.131
[[Image:Naglydnay_fiziologiya175.jpg|250px|thumb|right|Г. Секреция и экскреция NH<sub>4</sub><sup>+</sup> =NH<sub>3</sub>]]
Таким образом, на каждый ион NН4+, поступающий из печени в почки, потребляется и выводится с мочой один ион HCO<sub>3</sub>. Перед экспортом NH<sub>4</sub><sup>+</sup> в почки печень включает его в глутамат, что приводит к образованию глутамина, и только небольшая часть достигает почек в виде свободного NH<sub>4</sub><sup>+</sup>. Высокие концентрации NH<sub>4</sub><sup>+</sup> NH<sub>3</sub> токсичны.
 
В почках глугемин входит в клетки проксимальных канальцев при помощи Na<sup>+</sup>-симпорта и расщепляется митохондриальной глутаминазой, образуя NH<sub>4</sub><sup>+</sup> и глутамат (Glu). Glu далее превращается глутаматдегидрогеназой в а-кетоглуторат с образованием второго иона NH<sub>4</sub><sup>+</sup> (Г2). NH<sub>4</sub><sup>+</sup> может достигнуть просвета канальцев двумя путями: (1) он диссоциирует внутри клетки с образованием NH<sub>3</sub> и Н<sup>+</sup>, позволяя NH<sub>3</sub> диффундировать (не по ионному механизму) в просвет, где он вновь соединяется с отдельно секретируемыми ионами Н<sup>+</sup>; (2) переносчик NHE3 секретирует NH<sub>4</sub><sup>+</sup> (вместо Н<sup>+</sup>). Как только ион NH<sub>4</sub><sup>+</sup> поступает в тонкий сегмент восходящего колена петли Генле (Г4), переносчик BSC реабсорбиру-ет NH<sub>4</sub><sup>+</sup> (вместо К<sup>+</sup>), так что тот остается в мозговом веществе почек. Рециркуляция ионов NH<sub>4</sub><sup>+</sup> через петлю Генле приводит к образованию очень высокой концентрации NH<sub>4</sub><sup>+</sup> ⇆ NH<sub>3</sub> + Н<sup>+</sup> в направлении почечных сосочков (ГЗ). Тогда как ионы Н<sup>+</sup> активно закачиваются в просвет собирательной трубочки и, возможно, NH<sub>3</sub>-транспортерами (гликопротеины RhB и RhC) (Я2, Г4), молекулы NH<sub>3</sub> поступают сюда путем неионной диффузии (Г4). Градиент NH<sub>3</sub>, необходимый для осуществления этой диффузии, образуется благодаря тому, что очень низкое значение pH просвета (около 4,5) ведет к гораздо меньшей концентрации NH<sub>3</sub> в просвете, чем в мозговом межклеточном пространстве, где pH выше примерно на две единицы, и концентрация NH<sub>3</sub>, следовательно, тоже выше, чем в просвете, примерно в 100 раз.
 
'''Нарушения кислотно-основного метаболизма'''. Когда развивается хронический нереспираторный ацидоз непочечной природы, экскреция возрастает по сравнению с нормальным уровнем в течение 1-2 дней примерно в 3 раза благодаря параллельному увеличению образования глутамина печенью (за счет мочевины) и активности почечной глутаминазы. Нереспираторный алкалоз только снижает почечную продукцию NH<sub>4</sub><sup>+</sup> и секрецию Н<sup>+</sup>. Это происходит вместе с увеличением фильтруемого HCO<sub>3</sub> (повышенная концентрация в плазме), приводя к быстрому увеличению экскреции HCO<sub>3</sub> и вслед за этим к осмотическому диурезу. Для компенсации респираторных нарушений важно, что повышенный (или пониженный) уровень Род, приводит к увеличенной (или уменьшенной) секреции Н<sup>+</sup> и, следовательно, увеличенной (или уменьшенной] резорбции HCO<sub>3</sub>. Рецепторы CO2 и HCO<sub>3</sub> на базолатеральной поверхности клетки регулируют этот процесс.
 
Почки также могут быть первичной причиной кислотноосновных нарушений (почечный ацидоз), при этом дефект может быть или генерализованным, или изолированным. При генерализованном дефекте, как например при почечной недостаточности, ацидоз развивается из-за снижения экскреции ионов Н<sup>+</sup>. При изолированном дефекте с нарушением проксимальной секреции ионов Н<sup>+</sup> большие количества фильтруемого HCO<sub>3</sub> не реабсорбируются, что ведет к проксимальному почечному канальцевому ацидозу. Когда ослабление выделения ионов Н<sup>+</sup> почками происходит в собирательной трубочке (например, при нарушении функции гена АЕ1), моча больше не может закисляться (pH > Б, несмотря на ацидоз), и экскреция титруемых кислот и NH<sub>4</sub><sup>+</sup> закономерно ухудшается (дистальный почечный канальцевый ацидоз).
 
== Читайте также ==
 
*[[Функции почек]]
*[[Реабсорбция в почках]]
*[[Гомеостаз жидкостей организма]]
700
правок

SportWiki энциклопедия

Партнёр магазин спортивного питания Спортфуд, где представлена сертифицированная продукция