Acidobázický zostatok - FETeV

Regulácia hodnoty pH v extracelulárnom priestore (mimo bunky) je regulovaná rôznymi pufrovacími systémami. To je veľmi dôležité, pretože hodnota pH sa musí udržiavať v úzkom rozmedzí, konkrétne medzi 7,36 - 7,44. Ak sú hodnoty pod touto hranicou, hovorí sa o acidóze alebo acidóze. To môže spôsobiť vážne zdravotné problémy organizmu. Rozhodujúcim kritériom je úroveň koncentrácie kyseliny v porovnaní s podielom zásad. Ako parameter sa používa pomer oxidu uhličitého (CO2) k bikarbonátu (HCO3-) v krvi.

Oxid uhličitý je čiastočne prítomný ako kyselina uhličitá v dôsledku reakcie s telovou vodou. To môže uvoľniť jeho vodíkové ióny, ktoré ho odlišujú od kyseliny. Bikarbonát je schopný absorbovať vodík, a preto sa mu hovorí báza. Koncentrácie kyselín a zásad sú regulované rôznymi pufrovacími systémami, takže za fyziologických podmienok je nerovnováha v acidobázickom pomere okamžite vyrovnaná.

Dôležitosť nárazníkových systémov

Pufrovacie roztoky sú kvapaliny, ktoré napriek pridaniu kyselín alebo zásad takmer nemenia svoju hodnotu pH. Pozostávajú z pufrových kyselín, ktoré uvoľňujú protóny (H +), a pufrových báz, ktoré môžu absorbovať protóny. Pufrovacie systémy majú pre telo zásadný význam, pretože enzýmy závisia od pH a veľa metabolických procesov prebieha iba v úzkom rozmedzí pH.

Pufr s kyselinou uhličitou a hydrogenuhličitanom je najdôležitejším tlmiacim systémom v ľudskom tele. Skladá sa z kyseliny uhličitej (H2C03) ako tlmivej kyseliny a hydrogenuhličitanu (HCO3-) ako tlmivej bázy. Regulácia sa uskutočňuje vydychovaním pufrovacej kyseliny vo forme CO2 alebo renálnou exkréciou pufrovacej bázy HCO 3-.

Acidóza (acidóza): Zásaditý hydrogenuhličitan absorbuje protóny (H +) z okolitého prostredia a sám sa stáva kyselinou uhličitou. Ten sa rozpadne na vodu a oxid uhličitý, ktorý sa vydychuje. Ak ste príliš kyslý, budete dýchať intenzívnejšie, aby ste z tela odstránili viac oxidu uhličitého. V menšej miere sa protóny môžu vylučovať aj obličkami.

Základné prostredie (alkalóza): kyselina uhličitá uvoľňuje protón na zásadité ióny hydridu (OH-), ktoré reagujú za vzniku vody. Týmto sa kyselina uhličitá mení na hydrogenuhličitan, ktorý sa vo väčšej miere vylučuje obličkami. Pomalšie dýchanie môže tiež zadržať oxid uhličitý v tele.

Regulácia v krvi

Po uvoľnení CO2 z tkaniva do krvi je absorbovaný hlavne erytrocytmi (červené krvinky) a tam reakciou s vodou za vzniku kyseliny uhličitej (H2CO3). Kyselina uhličitá môže uvoľňovať svoje vodíkové ióny (H +), čo ju odlišuje od kyseliny. Toto uvoľňovanie H + vedie k tvorbe bikarbonátu, ktorý potom opúšťa krvné bunky a putuje krvným riečiskom do pľúc.

HCO3- je schopný absorbovať vodíkový ión, a preto sa nazýva báza. Tento proces je nevyhnutný na vydychovanie oxidu uhličitého pľúcami. Voľný hydrogenuhličitan sa znovu absorbuje v erytrocytoch a tam opäť tvorbou kyseliny uhličitej na oxid uhličitý, ktorý sa potom vydychuje.

Malá časť oxidu uhličitého zostáva počas transportu do pľúc v erytrocytoch, presnejšie naviazaných na hemoglobín. Zvyšné molekuly oxidu uhličitého sa uvoľňujú v rozpustenej forme na miesto určenia.

Pretože sa vytvára väzba na hemoglobín a premena na protóny HCO3, je v krvi nevyhnutný aj tlmivý systém, ktorý zabráni poklesu hodnoty pH. Hemoglobín v tom hrá hlavnú úlohu. Uvoľnením kyslíka do tkaniva sa vytvára deoxyhemoglobín, ktorý ľahko absorbuje prebytočné ióny vodíka. V pľúcach je hemoglobín viazaný na kyslík, v dôsledku čoho sa uvoľňujú vodíkové ióny. Je to praktické, pretože tu sú potrebné vodíkové ióny na tvorbu oxidu uhličitého a vody. Bikarbonát, albumíny a fosfáty sú ďalšími tlmivými látkami v krvi.

Regulácia v orgánoch

Aby sme pochopili, ako môžu vzniknúť rôzne formy acidózy, je potrebné vysvetliť jednotlivé regulačné mechanizmy acidobázickej rovnováhy v orgánoch.

Pľúca

Pľúca predstavujú zásadný regulačný systém pre acidobázickú rovnováhu a sú považované za otvorený tlmivý systém, ktorý vylučuje najväčšie množstvo kyseliny dýchaním. Oxid uhličitý sa produkuje vo veľkom množstve metabolizáciou živín. Vďaka vysokej rozpustnosti lipidov na jednej strane a vysokému koncentračnému gradientu na druhej strane je podporované rýchle uvoľňovanie CO2 do vonkajšieho vzduchu, kým to nezodpovedá intracelulárnej produkcii CO2. To znamená, že je zachovaný potrebný pomer H2CO3 k HCO3- a hodnota pH je stabilná.

Obličky

Dve najdôležitejšie funkcie obličiek sú reabsorpcia a produkcia hydrogenuhličitanu a vylučovanie protónov. K tvorbe bikarbonátu dochádza kombináciou oxidu uhličitého a vody. Najskôr sa vyrobí kyselina uhličitá a odštiepením protónu sa získa hydrogenuhličitan, ktorý sa znova vstrebáva. Protón sa vylučuje močom pomocou tlmivých iónov (NH3, HPO42-). Na druhej strane už vytvorený hydrogenuhličitan môže absorbovať protón tvorbou kyseliny uhličitej a transportovať ho do obličiek, kde sa H + buď znova uvoľní a naviaže na ďalšie ióny, alebo zostane na hydrogenuhličitane a vylúči sa týmto spôsobom. Reabsorpciu bikarbonátu uľahčujú rôzne mechanizmy:

Prítomnosť hormónu angiotenzínu II
zvýšená koncentrácia CO2 v krvi
koncentrácia bikarbonátu v moči a jeho prietok.

Po absorpcii do tubulu sa HCO3- uvoľňuje do krvi výmenou s Cl-. Vylučovanie H + močom prebieha aktívne pomocou Na/K-ATPáz. ATPázy sú stimulované priamo angiotenzínom. Existuje však aj mechanizmus nepriamej regulácie, ktorý zaisťuje, že viac H + difunduje do lúmenu zmenou membránového potenciálu.

Aby hodnota pH moču neklesla extrémne, sú protóny okamžite viazané na pufrované ióny, ako sú napríklad fosforečnany. Ak je určitý počet hydrogenfosforečnanov už nasýtený protónmi, aktivuje sa rezervný mechanizmus: vylučovanie amoniaku. Za týmto účelom sa aminokyselina glutamín prítomná v tele deaminuje na glutamát, ktorý uvoľňuje amoniak a pomocou protónu sa prevedie na amónny ión (NH4 +). Táto reakcia vyžaduje ADP, ktorý sprístupňuje Na/K-ATPáza, sodík sa transportuje z tubulárnej bunky do extracelulárneho priestoru a draslík vstupuje do bunky, čím sa uvoľňuje ADP. Z toho vyplýva: Čím viac sa uvoľní NH4 +, tým viac sa AT + absorbuje Na +. Pretože sú amónne ióny kyslé, vylučujú sa močom hneď po nasýtení dihydrogénfosforečnanmi a odkyslenie pomocou fosforečnanu už nie je možné. Prebytok NH4 + môže preto naznačovať systémovú acidózu.

pečeň

Tento orgán produkuje kyseliny a zásady, ale dokáže ich aj premieňať. Vďaka tomu je pečeň najdôležitejším regulátorom acidobázickej rovnováhy. Tu sú vysvetlené niektoré dôležité procesy:

Syntézy bielkovín

Albumín je najprodukovanejší a je dôležitým kyslým tlmivým roztokom, ktorý na seba viaže oxid uhličitý a protóny, akonáhle dôjde k nadbytku týchto látok. Samotný proteín je mierne kyslý.

Oxidácia substrátu

Oxidácia substrátu vyžaduje 1/5 celkovej dennej potreby kyslíka na produkciu CO 2. U zdravých ľudí sa sacharidy a tuky úplne rozkladajú na CO2. Ochorenie pečene, ktoré určitým spôsobom ovplyvňuje toto odbúravanie, však môže spôsobiť metabolickú acidózu (pozri: Metabolická acidóza.) Aminokyseliny podľa svojich charakteristík spôsobujú buď okyslenie tkaniva, čo je prípad základných aminokyselín, ako sú arginín, lyzín a histidín. alebo alkalizácia, napríklad štiepením kyseliny glutámovej a kyseliny asparágovej. Pretože sa tu bežne produkuje viac kyselín ako zásad, vedie to k dennému obsahu látok, ktoré je potrebné vylúčiť.

Metabolizmus amónia

Pretože nadbytočné aminokyseliny nie je možné skladovať, musia sa premieňať, odbúravať alebo vylučovať. Pri tomto procese sa vytvára amónny ión, ktorý je z tela vylučovaný hlavne močovinovým cyklom, v malom množstve aj glutamátovým cyklom. (Aminokyseliny sa štiepia na alfa-ketokyseliny, zatiaľ čo alfa-ketoglutarát sa súčasne prevádza na glutamát prenosom aminoskupiny, ktorá sa uvoľnila pri prvej reakcii.) Pretože cyklus močoviny vyžaduje bikarbonát, je táto cesta pri metabolickej acidóze nahradená tvorbou glutamínu.

Kostný systém

Najväčšie zásoby minerálov tvoria 2/3 anorganického hydroxyapatitu (Ca 10 [PO4] 6 [OH] 2) a 1/3 organického materiálu. Prvý predstavuje veľký kyslý tlmivý systém, pretože jeho aktívny povrch v kostnej látke sa výrazne zvyšuje tvorbou veľmi malých kryštálov. Okrem toho môžu byť fosfát a hydroxylová skupina v hydroxyapatite nahradené uhličitanom, čo výrazne zvyšuje rezervu bikarbonátu v tele.

Kompenzácia akútnej acidózy: Cirkulujúci prebytok protónov sa vymieňa za uložené katióny, ako je sodík, draslík a niektoré vápnik. Môžu sa mobilizovať aj celé molekuly z hydrátového obalu hydroxyapatitu, Na/KHCO3- a Na/KHPO4.

Kompenzácia chronickej metabolickej acidózy: zvýšenie aktivity osteoklastov. Toto podporujú hormóny ako paratyroidný hormón a vitamín D3 a stimuluje sa kyslou hodnotou pH.

Zažívacie ústrojenstvo

Rýchlosť a množstvo trávenia závisí od acidobázickej rovnováhy. Tu požadované enzýmy vyžadujú určitú hodnotu pH, aby mohli správne pôsobiť. Na odbúranie sacharidov a tukov je potrebné základné prostredie, zatiaľ čo bielkoviny uprednostňujú kyslý pomer.

žalúdok

Na udržanie extrémnej kyslosti v žalúdku je potrebný vysoký obsah protónov. Toto je riadené parietálnymi bunkami (vylučujúcimi bunky žalúdka), je nevyhnutný oxid uhličitý z mitochondriálneho citrátového cyklu a H/K-ATPáza. Pomocou pumpy sa draslík predtým vylučovaný ako KCl vracia späť do buniek a uvoľňuje sa výmenou za H +. Tento vodíkový ión môže byť dostupný kyselinou uhličitou vytvorenou z vody a oxidu uhličitého. Ostane tak hydrogenuhličitan, ktorý je viazaný na sodík a dostáva sa do krvi. To zvyšuje hodnotu pH v krvi, a tým aj kapacitu tlmivého roztoku. To zodpovedá procesu po jedle. Tento cirkulujúci hydrogenuhličitan je potrebný pre ďalšie tráviace orgány na odkyslenie pH chymu, ktoré opäť vytvára kyselinu uhličitú. Ten sa potom dehydratuje a po vstrebaní do krvi sa vydýchne pľúcami.

Funkciou kyseliny v žalúdku je okrem iného aktivácia enzýmu pepsín, ktorý sa stáva aktívnym až pri veľmi nízkom pH a zaisťuje odbúravanie bielkovín. Okyslený obsah žalúdka má tiež antiseptický účinok, takže pri ďalšom priebehu trávenia nemôžu do tela preniknúť žiadne cudzorodé mikroorganizmy. Vďaka tejto kyslej vrstve nie je možná žiadna resorpcia, pretože sliznica je pokrytá ochrannou ochrannou vrstvou.

Tenké črevo

V tejto časti tráviaceho traktu prevládajú alkalické podmienky. Príčinou je skutočnosť, že žlčové kyseliny a pankreatická šťava majú vysoký obsah HCO3-. Tieto šťavy zabezpečujú, že sa jedlo rozkladá na malé častice, ktoré umožňujú vstrebávanie živín.

Hrubé črevo

Baktérie v tejto časti spôsobujú mierne kyslé prostredie. Tieto využívajú nestráviteľné zložky potravy. Navyše sa tu zahusťuje črevný obsah.

Účinok stravy

Pri úplnom odbúraní sacharidov a tukov sa vytvára voda a oxid uhličitý, ktoré sa vydychujú, a majú tak iba okrajový vplyv na acidobázickú rovnováhu. V prípade chorôb orgánov alebo určitých metabolických situácií sa však tieto živiny štiepia iba čiastočne a hromadia sa nerozložiteľné kyseliny. Pri metabolizácii bielkovín alebo aminokyselín sa však vždy vytvárajú kyseliny a zásady, ktoré je potrebné vylúčiť. Obzvlášť pozoruhodné sú aminokyseliny cysteín a metionín obsahujúce síru, ktorých rozpad vedie k vzniku síranových a H + - iónov. Tieto musia byť transportované z organizmu pomocou existujúcich nárazníkových systémov. Ak organizmus už nedokáže odbúrať prebytočné kyseliny, zostávajú v tele a spôsobujú zmenu hodnoty pH (acidóza/acidóza).

Okolnosti, ktoré môžu viesť k nedostatočnej degradácii živín alebo nedostatočnému vylučovaniu, sú vysvetlené nižšie.

Metabolická acidóza

Tento výraz znamená nerovnováhu medzi kyselinami a zásadami, ktorá vedie k zvýšeniu relatívnych koncentrácií kyselín. Táto forma acidózy je metabolická. Hlavné príčiny možno rozdeliť rôznymi spôsobmi.

Pri a Adičná acidóza ak sa vytvorí alebo absorbuje príliš veľa kyselín, hromadia sa v tele. Medzi dôvody patrí

rozvoj ketoacidózy (v dôsledku cukrovky, hladu, alkoholu, horúčky, hypermetabolizmu, určitých metabolických chorôb)
rozvoj laktátovej acidózy (v dôsledku hypoxie, chirurgického zákroku, neurologických chorôb, cirhózy pečene)
stres
Intoxikácie (z kyseliny salicylovej, chloridu amónneho, metylalkoholu, glykolu)
Znečisťujúce látky v životnom prostredí
nadmerné črevné kvasenie
Požitie jedlom

The Strata acidózy je charakterizovaný zníženým obsahom bázy spôsobeným zvýšenou stratou alebo nedostatočnou tvorbou (hnačky, nepriechodnosť čriev, črevné zápaly, fistuly čreva, žlč, pankreas, znížené vylučovanie parietálnych buniek bikarbonátom)

Pri a Retencia alebo acidóza obličiek týka sa nedostatočného vylučovania iónov H + v dôsledku zhoršenej funkcie obličiek.

Prebytok extracelulárneho draslíka spôsobuje tok draslíka do buniek, načo sa uvoľňujú vodíkové ióny a nakoniec vstupujú do krvi. Potom hovoríme o jednom Distribučná alebo hyperkalemická acidóza.

A Riediaca acidóza vzniká v dôsledku zníženia obsahu HCO3 nadmerným prísunom neutrálnych roztokov.

A Transfúzna acidóza na druhej strane môže dôjsť pri transfúzii krvi s červenými krvinkami.

Kussmaulovo dýchanie na zvýšenie vylučovania CO2
zvýšená reabsorpcia obličkových bikarbonátov
zvýšený glutamátový cyklus
cyklus nižšej močoviny

Z dlhodobejšieho hľadiska môže dôjsť aj k úbytku kostnej hmoty, pretože tu možno mobilizovať veľké alkalické zásoby.

Respiračná acidóza

Respiračná acidóza sa vyskytuje zriedka, pretože keď je hladina kyseliny uhličitej zvýšená, jednoducho sa vydýchne. Závažné ochorenia pľúc alebo hrudníka, otravy, zhoršená ventilácia, trestné činy alebo nehody môžu viesť k tejto forme acidózy.

Absorpcia CO2 do buniek
Tvorba kyseliny uhličitej, ktorá musí byť znovu neutralizovaná (na to sa používajú všetky látky)
zvýšená reabsorpcia bikarbonátu v obličkách
zvýšené vylučovanie chloridu
metabolizmus amónia je regulovaný hlavne cestou glutamátu, zatiaľ čo cyklus močoviny je do značnej miery zastavený

Názory na úlohu stravy pri vzniku acidózy sa rôznia. Pretože moč je chránený pred nadmerným okyslením obličkami, odlišné hladiny kyselín v tejto tekutine neposkytujú žiadne informácie o skutočnej záťaži kyselinami v tele. Tento parameter je však široko používaný, keď sa hovorí o kyslých potravinách. Citlivejšou premennou je krv, kde možno odchýlky zaregistrovať priamo. Ďalej je potrebné vziať do úvahy tieto faktory:

chemické zloženie potravín (Mg, Ca, P, Na, Cl, obsah bielkovín)
rozdielna rýchlosť absorpcie rôznych živín

Všeobecne sa dá povedať, že vyvážená strava nemôže u zdravých ľudí spôsobiť acidózu. V prípade určitých chorôb orgánov, ktoré regulujú acidobázickú rovnováhu, však už nemusí byť nadbytok kyselín tlmený. Acidogénna strava potom organizmus dodatočne zaťažuje. Pre týchto ľudí je užitočné vedieť, ktoré potraviny sa považujú za zásadné a ktoré sú kyslé. Nasledujúca tabuľka zobrazuje najdôležitejšie skupiny potravín a ich pridruženie:

Kyseliny a bázické prísady medzi potravinami
Kyselinový generátor	Staviteľ základne
živočíšne jedlá (mäso, mliečne výrobky, vajcia, ryby)	Zemiaky
celozrnné výrobky	zeleninu
Kolové nápoje	Byliny
ovocie
Nesýtená minerálna voda

Rozhodujúcu úlohu tu zohráva množstvo príjmu. Podľa súčasných odporúčaní by sa mali konzumovať aj kyselinotvorné potraviny. Dodávajú telu základné látky, ktoré nie sú alebo sú nedostatočne dostupné v iných potravinách.