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
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