Základy fyziologie člověka (Ukázka, strana 99)

9

Základy fyziologie člověka pro nelékařské zdravotnické obory Závěr ■■ Hlavní výhoda pufrových systémů v obraně proti narušení acidobazické rovnováhy spočívá v rychlosti nástupu jejich účinků.

■■ Hlavní nevýhodu představuje fakt, že pufry nemohou (zejména pokud je odchylka velká) narušenou acidobazickou rovnováhu navrátit zpět, mohou ji jenom upravit.

■■ K definitivní úpravě může však dojít, když se zastoupení každé ze složek pufru po proběhnuté pufrové reakci vrátí k hodnotám před jejím zahájením.

Hendersonova­‑Hasselbachova rovnice Díky existenci izohydrického principu (všechny přítomné pufry v daném kompartmentu lidského těla jsou v interakci se stejným poolem vodíkových iontů) můžeme momentální pufrovací kapacitu nebo pH extracelulární tekutiny posuzovat podle hodnot hlavního pufru v daném oddílu, tj. podle bikarbonátového pufru. K výpočtu pH v systému bikarbonátového pufru lze využít Handersonovu­‑Hasselbachovu rovnici

pH = pK + log

[HCO3–] [H2CO3]

pK = 6,1 = záporný log disociační konstanty bikarbonátového pufru koncentrace H2CO3 je dána vztahem: H2CO3 = S × pCO2, kde p = parciální tlak a S = koeficient rozpustnosti CO2 (= 0,03)

[HCO3–] [0,03 × pCO2]

pH = 6,1 + log

pH = 6,1 + log

24 mmol/l 0,03 × 40 mm Hg

pH = 6,1 + log

20 = 7,4 1

Výsledky výpočtu ukazují, že k udržení normální hodnoty pH plazmy (7,4) je třeba, aby poměr konjugované báze (HCO3–) k anhydridu kyseliny uhličité (CO2) byl 20 : 1.

9.1.3 Respirační kompenzace poruch acidobazické rovnováhy V situacích, kdy první „obranná linie“ proti poruchám ABB – nárazníky – nezvládla upravit pH na žádoucí hodnotu, nastupuje druhá „obranná linie“ – plíce. Plíce na základě signalizace z respiračních chemoreceptorů upravují ventilaci tak, aby změny pCO2 navozené změnou charakteru ventilace vedly k návratu pH arteriální krve k normální hodnotě, tj. 7,4. Schematicky popisují charakter změn pH, ventilace a jednotlivých komponent bikarbonátového pufru během respirační kompenzace následující dva řádky.

98

Ukázka elektronické knihy, UID: KOS269503

Acidobazická rovnováha

pH ↓ → = alveolární ventilace ↑ → pCO2 ↓ →

pH ↑ → = alveolární ventilace ↓ → pCO2 ↑ →

[HCO3–] [pCO2] [HCO3–] [pCO2]

9

↑ → pH ↑

↓ → pH ↓

Pokud respirační kompenzace nevedla k definitivní úpravě pH, nastupuje třetí „obranná linie“ – ledviny.

9.1.4

Renální kompenzace poruch acidobazické rovnováhy

Ledviny využívají k obnově narušené ABB v zásadě tři mechanismy: ■■ zpětná resorpce profiltrovaných iontů HCO3– ■■ vyloučení nadbytku H+ ■■ doplnění spotřebovaných iontů HCO3– novotvorbou HCO3– Zpětná resorpce hydrogenuhličitanového aniontu v nefronu Při vzniku primární moči v ledvinách do ní přestoupí 4320 mmol/den HCO3–. Z toho zhruba 80 až 90 % profiltrovaných aniontů se resorbuje v proximálním tubulu, 2 % v tlustém vzestupném raménku Henleovy kličky a zbytek (8 %) v distálním tubulu a sběracím kanálku.

Profiltrované ionty nemohou přecházet přímo z tubulární tekutiny do intersticia a pak do krve. Jejich reabsorpce předpokládá tubulární sekreci H+. Do tubulů vyloučené ionty H+ (antiport s Na+) „titrují“ ionty hydrogenuhličitanu v primární moči, což je spojeno s reabsorpcí bikarbonátu do krve.

V průměru přestoupí v ledvinách do primární moči 4400 mmol iontů H+. Profiltrovaný HCO3– vytitruje 4320 mmol a zbývajících 80 mmol (představují je nevolatilní kyseliny produkované při oxidativním metabolismu živin) musí ledviny vyloučit jiným způsobem.

K vyloučení přebytku H+ ledviny využívají tři mechanismy: ■■ primární aktivní sekreci volných iontů H+ do tubulární tekutiny v distálních částech nefronu ■■ vazba iontů H+ na konjugovanou bázi fosfátového pufru ■■ vazba iontů H+ na konjugovanou bázi amoniakového pufrového systému Primární aktivní sekrece volných iontů H+ do tubulární tekutiny Primární aktivní sekrece volných iontů H+ je vázána na tzv. interkalované buňky, které se nacházejí ve výstelce konečných částí distálních tubulů a sběracích kanálků.

Aktivní sekrece H+ hraje významnou úlohu při definitivní acidifikaci moči. Kvantitativně však (i při maximálně dosažitelné acidifikaci moči na pH kolem 4,5) ledviny vyloučí za den jen 0,2 mmol H+.

Vazba iontů H+ na konjugovanou bázi fosfátového pufru Zdrojem konjugované báze fosfátového pufru HPO42– je glomerulární filtrát, zdrojem iontů H+ buňky tubulární výstelky. Z buněk do tubulární tekutiny vstupují ionty H+ 99

Ukázka elektronické knihy, UID: KOS269503

9

Základy fyziologie člověka pro nelékařské zdravotnické obory v antiportu s Na+. Při interakci obou složek v tubulární tekutině vzniká slabá kyselina H2PO4–, čímž se odstraňuje přebytek vodíkových iontů – ledvina „titruje“ HPO42– pomocí iontů H+.

Za každý iont H+, který je vyloučen do moči s fosfátovým či jiným nebirkarbonátovým pufrem, vytvářejí tubulární buňky „nový“ iont HCO3–. Nově vytvořený iont pak z tubulární buňky prostupuje do extracelulární tekutiny a nahrazuje v ní bikarbonátové ionty spotřebované při pufrových reakcích.

Vazba iontů H+ na konjugovanou bázi amoniakového pufrového systému Amoniakový pufrový systém tvoří konjugované báze amoniaku (NH3) a iontů NH4+ představujících slabou kyselinu. Hlavním zdrojem NH3 je glutamin, který přichází cévním řečištěm do tubulárních buněk proximálního tubulu, Henleovy kličky a distálního tubulu. I v tomto případě, stejně jako v předcházejících situacích, je zdrojem iontů H+ disociovaná H2CO3 v tubulárních buňkách. Ionty H+ v tubulární tekutině „titrují“ konjugovanou bázi amoniaku (NH3) za vzniku slabé kyseliny NH4+, která je vyloučena močí. I zde platí, že za každý takto vyloučený vodíkový iont přibývá v krvi jeden „nově“ vytvořený iont hydrogenuhličitanový.

9.1.5

Poruchy acidobazické rovnováhy

Z Hendersonovy­‑Hasselbachovy rovnice vyplývá, že hodnotu pH daného systému určuje poměr metabolické a respirační složky.

pH =

metabolická složka = respirační složka

hydrogenkarbonát pCO2

Pokud metabolická složka klesá nebo respirační složka stoupá, vzniká acidóza. Jestliže metabolická složka roste nebo respirační složka klesá, vzniká alkalóza. V tomto kontextu můžeme rozlišit čtyři základní typy poruch ABB: metabolická (nerespirační) acidóza a metabolická (nerespirační) alkalóza, respirační acidóza a respirační alkalóza.

Metabolická (nerespirační) acidóza Akutní metabolická acidóza je způsobena poklesem pufrových bází v extracelulární tekutině. Stejné důsledky má i primární růst koncentrace iontů H+, neboť v důsledku okamžité pufrové reakce dojde k poklesu HCO3–. S rozvojem kompenzačního děje – hyperventilace – postupně klesá pCO2, pH se posunuje směrem k normálním hodnotám, i když snížení bází přetrvává – vzniká stav označovaný pojmem ustálená metabolická acidóza. S přibývajícím časem částečně kompenzovaný stav přechází v kompenzaci úplnou – pH kolísá ve fyziologickém rozmezí.

Metabolická (nerespirační) alkalóza Nadměrná ztráta iontů H+ (např. při zvracení) nebo zvýšení koncentrace HCO3– vede ke vzniku akutní metabolické alkalózy doprovázené nárůstem pH při normálním pCO2.

Vzniklý stav organismus kompenzuje sníženou ventilací – akutní metabolická alkalóza se postupně mění na ustálenou metabolickou alkalózu. Snížená plicní ventilace 100

Ukázka elektronické knihy