Патофізіологія кислотно-основного стану

Порушення кислотно-основного стану. Ацидоз. Алкалоз

Лектор – Досенко Віктор Євгенович, д.м.н., професор,

провідний науковий співробітник відділу загальної та молекулярної патофізіології Інституту фізіолоії ім. О.О.Богомольця НАН України

Søren Peter Lauritz Sørensen (1868 - 1939)

pH - potentia hydrogenii, сила водню

Arnold O. Beckman (1900 – 2004)

POTENTIA HYDROXONIIГідроксо\ній (оксоній, гідроній), НзО+ -

комплексний іон, сполука протону із молекулою води

За добу в організмі утворюється значна кількість

ЛЕТКИХ (~20М вугільної кислоти) та

НЕЛЕТКИХ кислоти (сірчана, молочна, ацетооцтова, оксимасляна та ін., разом до 0.1М)

pH 7.4 – 40 нМ/лрH 7.35 – 7.45 = ± 10 нМ/л

В 1 л крові ~20 х 1015 протонівПри цьому амк залишків лише в альбуміні крові -

3 х 1023

Від рН залежить:

• Активність ферментів

• Проникність мембран

• Чутливість рецепторів

• Провідність нервових імпульсів

• Секреція гормонів

• Стан колоїдів

та багато іншого

КЛАСИФІКАЦІЯ ІОНІВ

• ФІКСОВАНІ катіони і аніони - концентрація залежить лише від їх введення або виведення (Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl- , PO4

3- та інші)

• НАПІВФІКСОВАНІ катіони і аніони - концентрація залежить від швидкості утворення та розпаду в організмі (NН4+, лактат, піруват, кетонові тіла та ін.)

• НЕФІКСОВАНІ катіони і аніони - утворюються і зникають в процесі обміну практично миттєво (бікарбонат та іон водню), а концентрація повністю залежить від вмісту інших іонів

Gamblegram або діаграмма Гембла

Можливо, протони є лише маркерами

порушення рівноваги між фіксованими та

нефіксованими іонами?

Механізми підтримання кислотно-лужної рівноваги

• Фізико-хімічні (вихід води з клітин та розведення)

• Обмін іонів, передусім калія на протони

• БУФЕРНІ СИСТЕМИ

- гідрокарбонатна

- фосфатна

- білкова

Гідрокарбонатна буферна система

КАРБОАНГІДРАЗА

ОСТЕОПЕТРОЗІЗ, МАРМУРОВА ХВОРОБА

Cl-/HCO3-exchanger, або Band 3 anion transport protein, або anion exchanger 1 (AE1)

Генетичний дефект Cl-/HCO3-обмінника є причиною нефрокальцинозу, рахітоподібного стану із низьким рівнем бікарбонатів та підвищеною концентрацією

хлора у сироватці крові

Фосфатна буферна система

Роль нирок в підтриманні кислотно-основної рівноваги

Натрій-водневий протипереносник 3 (sodium–hydrogen exchanger 3)та вакуолярна АТФаза грають

провідну роль

Локалізація натрій-водневого протипереносник 3 та вакуолярна

АТФази в канальцях

Генетичний дефект V-type proton ATPase є причиною злоякісного остеопетрозу

АЦИДОЗ – типовий патологічний процес, що виникає внаслідок абсолютного або відносного

переважання кислот в крові

КОМПЕНСОВАНИЙ ДЕКОМПЕНСОВАНИЙ

рН в межах норми, проте знижена

ємність буферних основ (BB)

рН вийшло за межі норми (< 7.35)

АЦИДОЗ

ГАЗОВИЙ НЕГАЗОВИЙ

Виникає при збільшенні рСО2 крові внаслідок гіповентиляції

легень

Метаболічний Видільний

Екзогенний

НЕГАЗОВИЙ АЦИДОЗ

Метаболічний

- цукровий діабет

- голодування

- гіпоксія

Видільний

Ентеральний (пронос)

Нирковий (порушення реабсорбції та секреції)

Екзогенний

Введення солей із катіоном, що метаболізується (NH4Cl, аргінін-HCl та ін.)

При негазовому ацидозі відбувається

зменшення вмісту буферних основ та

відношення фіксованих катіонів

до фіксованих аніонів

ВВ ↓Кфікс/Афікс ↓

Молекулярні механізми ушкодження при ацидозі

• активація протон-чутливих іонних каналів та обмінників (ASIC,  TRPM7, Na(+)/H(+) exchanger 1)

• модуляція активності іонних каналів (cardiac-specific voltage-gated sodium channel, NaV1.5)

• підвищення концентрації H+ внутрішньоклітинно• H+ порушують внутрішньоклітинні сигнальні шляхи

→ зміни експресії генів та синтезу протеїнів• H+ каталізують вивільнення заліза з білків →

підвищення продукції вільних радикалів• H+ активує ендонуклеази → фрагментація ДНК

Acid-sensing ion channel (Acid-sensing ion channel (ASIC)ASIC)

Два з трьох головних рецепторів болю відкрито в Інституті фізіології ім. О.О.Богомольця НАН України

Академік Олег Кришталь

АЛКАЛОЗ – типовий патологічний процес, що виникає внаслідок абсолютного або відносного

переважання лугів в крові

КОМПЕНСОВАНИЙ ДЕКОМПЕНСОВАНИЙ

рН в межах норми, проте підвищена ємність буферних

основ (BB)

рН вийшло за межі норми (> 7.45)

АЛКАЛОЗ

ГАЗОВИЙ НЕГАЗОВИЙ

Виникає при зменшенні рСО2 крові внаслідок гіпервентиляції

легень

Видільний- гастральний (блювота)

- нирковий

Екзогенний введення солей із аніоном, що метаболізується

(піруват, лактат, сукцинат натрію та ін.)

При негазовому алкалозі

відбувається збільшення вмісту буферних основ та

відношення фіксованих катіонів

до фіксованих аніонів

ВВ ↑Кфікс/Афікс ↑

Молекулярні механізми ушкодження при алкалозі

• підвищення мітохондріального потенціалу

• гіперпродукція вільних радикалів

• підвищення концентрації кальцію

• фрагментація ДНК