Acidobazická Acidobazická rovnová rovnováha homeostasa H+ iontů
Regulace vnitřního prostředí Udržování
osmotické koncetrace solí, minerálů, …
Vztahy
acidobazické rovnováhy
Stálost = acidobazická rovnováha (stav) Regulace = acidobazický metabolismus (děj)
Hodnoty pH tělových buně buněk a tě tělní lních tekutin tělní tekutiny krev
tělní buňky 7.36 - 7.42
žaludeční šťáva
1.2 - 3.0
duodenální šťáva
6.5 - 7.6
tračníková šťáva moč
7.9 - 8.0 4.5 - 8.5
žluč
6.2 - 8.5
erythrocyty
7.28
thrombocyty
7.0
buňky kosterního svalstva Osteoblasty buňky prostaty
6.9 8.5 4.5
Stálé pH (ECT) proč??? • ionizace slabých kyselin a bází může ovlivnit jejich aktuální dispozici • stálost pH je významným parametrem pro mnoho fyziologických dějů (enzymy,..) • pH gradient na membránách – hnací síla • .. denně vyprodukuje tělo cca 60 mmol H+ Ö cca 4 mmol/l mmol/l ECT ~ pH 2.4 !!!
normální hodnoty 35 - 45 mmol/l mmol/l H+ ~ pH 7.34 – 7.43
1
Pufrační systémy
Pufr = roztok slabé kyseliny a její soli, která je schopna vázat H+
HendersenHendersen-Hasselbalchova rovnice: rovnice: HA
Ka
Ka =
A- + H+ pH = pKa + log
[A-] [H+] [AH]
[A-] [AH]
!neodstraní H+ z těla ! likviduje“ aktuální nadbytek Ö pouze dočasné řešení Ö vylouč vyloučení ení moč močí
Transport CO2
~ 20 000 mmol/24 mmol/24 h
Transport v plasmě
nedostačující
1. Rozpouštění ( ~ pCO2)
Cs pro pCO2 =0.226 mmol/l. kPa (37 °C) mmol/l.kPa
pCO2 kapil = 6.1 kPa pCO2 arter = 5.3 kPa
∆ = 0.8 kPa Ö 0.18 mmol/l
2. Hydratace CO2 + H2O
H2CO3
3. Tvorba karbaminátů R-NH2 + CO2
Transport CO2
H+ + HCO3
R-NHNH-COO- + H+
~ 20 000 mmol/24 mmol/24 h
Transport v erythrocytech
1. Rozpouštění (viz plasma) 2. Hydratace CO2 + H2O
E
H2CO3
H+ + HCO3
E = karbonátdehydratasa (karboanhydratasa) karboanhydratasa) plicní plicní alveoly, Ery, Ery, tubulá tubulární rní buň buňky..
Ö Běží ěží 13 tis. rychleji
3. Tvorba karbaminátů (Hb) Hb) R-NH2 + CO2
R-NHNH-COO- + H+
2
Transport CO2
(mmol/l) mmol/l) arteriální
celá krev plasma
venosní
21.5
23.5
15.9
17.0
rozpuštěno HCO3-
0.7 15.2
0.8 16.2
5.6
6.2
rozpuštěno HCO3karbamináty
0.3 4.3 1.0
0.4 4.4 1.4
Erythrocyty
Hemoglobin pKa deoxy = 7.82 pKa oxy = 6.17
Bohrův effekt (1904) Hb( Hb(O2) + O2
Hb( Hb(O2)n+1 + xH+ n = 1,2,3 ; x ~ 0.6 kapiláry Ü H+ plí Ü pO2 plíce HbO HbO2 + H+ + CO2
metabolicky aktivní tkáně
plicní alveoly
H+
Hb
+ O2 CO2
Hemoglobin pKa deoxy = 7.82 pKa oxy = 6.17
Bohrův effekt (1904) Hb( Hb(O2) + O2
Hb( Hb(O2)n+1 + xH+ n = 1,2,3 ; x ~ 0.6 posun
Ü pH Þ pCO2 ÞT Þ 2,32,3-BPG
Þ pH Ü pCO2 ÜT Ü 2,32,3-BPG
Vztahy Hb – O2: Změ 1. Změna kyselosti Vazba či uvolňování H+ 2. Vazba CO2 3.
3
Hydrogenuhličitanový pufr CO2 + H2O Ka =
H2CO3
[HCO3-] [H+]
~
[H H2CO3]
Ka
H+ + HCO3-
[HCO3-] [H+]
pH
[CO2]t pCO2
pKa = pH + log
[CO2] [HCO3-]
pKa´ = 6.1 plasma, krev (37 °C) pH = 7.4 Ö
[CO2] [HCO3-]
~ 0.05
!
důležité si uvědomit! Ö
[A-] = [HA] [deprotonovaný deprotonovaný]] = [protonovaný [protonovaný]]
pH = pKa
pH < pKa
Ö
[A-] < [HA] [deprotonovaný deprotonovaný]] < [protonovaný [protonovaný]]
pH > pKa
Ö
[A-] > [HA] [deprotonovaný deprotonovaný]] > [protonovaný [protonovaný]]
ÖÖÖ výhoda hydrogenuhličitanového pufru – špatný pufr pro nízké [H+], naštěstí tělo hlavně tvoří H+ (+ pufrační kapacita)
4
Fyziologické pufry v jednotlivých kompartmentech Ery
Plasma
IST
ICT
(Hb-, HbO-)
proteiny -
HPO42-
HPO42-
HPO42-
HPO42-
HCO3-
HCO3-
HCO3-
HCO3-
proteiny -
Kombinovaný pufrační systém
pufrační kapacita (plná krev) Kombinovaný pufrační systém krve Hemoglobin (Hb/HbO2)
rel. kapacita
pKa
35 %
7.2 6.8
anorg. a org. fosfáty (HPO42-/ H2PO4-)
5%
bílkoviny krevní plasmy (prot-/protH)
7%
nehydrohenuhličitanové pufry celkem
47 %
erythrocytární hydrohenuhličit. systém
18 %
plasmatický hydrohenuhličit. systém
35 %
hydrohenuhličitanový systém plné krve (HCO3-/CO2 + H2CO3)
53 %
6.1
reagují pomalu
reagují rychle
Poruchy acidobazické rovnováhy
5
acidobazická rovnováha
uzavřený vs. otevřený systém
[H+] ~
pCO2 [HCO3-]
Ü[H+] , Ü pCO2 , Þ [HCO3-], ~ Þ pH
acidobazická rovnováha
uzavřený vs. otevřený systém
[H+] ~
pCO2 [HCO3-]
acidobazická rovnováha
uzavřený vs. otevřený systém
hraniční hodnoty:
6
Poruchy acidobazické rovnováhy acidémie acidosa
vs. alkalémie vs. alkalosa
pH odráží rovnováhu mezi primární poruchou a účinností její kompenzace kompenzace
– děje, kterými jeden systém nahrazujeporušnou funkci jiného systému korekce – pochody, kterými postižený systém upravuje vlastními prostředky parametry ABR k normě reparace – odstranění příčin
Poruchy acidobazické rovnováhy METABOLICKÉ PORUCHY (změny v koncentraci HCO3- v ECF) Metabolická acidosa (↓ HCO3-) • poškození ledvin (porušené vylučování H+ ledvinami) • zvýšená produkce H+ - diabetická ketoacidosa otrava - (požití kyselin nebo látek, které se na kyseliny metabolizují-salicyláty, methanol, ethylenglykol) • ztráta HCO3- (průjem) Metabolická alkalosa (↑HCO3-) • ztráta silných kyselin (zvracení, odsávání žaludečního obsahu) • vysoký příjem HCO3- nebo jiných alkalizujících látek • vysoký příjem organických solí (Na-laktát, Na-citrát) ⇒ anion organické povahy je metabolicky zpracován na CO2 a vodu (při dostatku O2).
Poruchy acidobazické rovnováhy RESPIRAČNÍ PORUCHY primární příčinou jsou změny v pCO2 v arteriální krvi. Respirační acidosa (×pCO2) • ztížené vydechování, hypoventilace, obstrukce (bronchitis, nádor, záněty), extrapulmonální poškození (pneumotorax) Respirační alkalosa (ØpCO2) zvětšený výdej CO2 organismem - příčinou bývá hyperventilace • • •
přímé dráždění dýchacího centra (emoce, infekce) reflexní dráždění resp. centra z chemoreceptorů (nejč. nedostatek O2 a z toho plynoucí hypoxémie) stimulace H+ ionty
7
regulace acidobazické rovnováhy H2CO3
H+ + HCO-3
Acidosa Acidosa ( H+)
Alkalosa Alkalosa ( H+)
H+ + HCO
3
H2CO3
kompenzace
H2CO3
H+ + HCO-3
H2CO3
H+
+ HCO-3
kompenzace
H2CO3
H+ +
HCO-3
8
