Биологический каталог




Основы биохимии. Том 3

Автор А.Уайт, Ф.Хендлер, Э.Смит, Р.Хилл, И.Леман

Наступающее снижение напряжения С02 в плазме противоположным образом влияет на регулирующий нервный центр; следовательно, компенсация никогда не была бы полной, если бы функционировал только этот регуляторный механизм.

При высоком рН плазмы частота дыхания снижается, альвеолярное рсо2 и, следовательно, [Н2С03] в плазме возрастают, а рН сдвигается по направлению к 7,4. Полная компенсация при этом не достигается, так как повышенная [Н2С03] в плазме действует на дыхательный центр противоположно влиянию на него увеличенного рН. Если частота дыхания значительно снижается, то уменьшенное ??2 будет стимулировать увеличение дыхательной активности. Следует подчеркнуть, что рН зависит не от абсолютных концентраций, а только от соотношения [HC07J :[Н2С03].

Буферные системы плазмы могут противостоять добавлению 16 мэкв. кислоты или 29 мэкв. щелочи на литр и все еще удерживать биологическое значение рН, а именно 6,8—7,8. С участием механизма легочной компенсации допустимые пределы рН могут удерживаться даже при добавлении до 23 мэкв. кислоты или 80 мэкв. щелочи на литр плазмы.

В то время как дыхательный механизм компенсирует нарушения кислотно-щелочного равновесия путем регуляции ,[Н2С03] во внеклеточной жидкости, почки участвуют в контроле рН путем регуляции [HCOJ]. Легочная компенсация является очень быстрой, однако она частичная; напротив, почечная компенсация становится эффективной после определенного периода времени, но может привести к восстановлению нормального рН. Снижению внеклеточного рН, обусловленному увеличением альвеолярного рсоа

33 РЕГУЛЯЦИЯ ЭЛЕКТРОЛИТНОГО БАЛАНСА IS9!

Плазма почечной вены Эпителий канальцев Клубочковый филыпрэтп Моча

ПоЭкисление мочи HCCV Na+< Н2СО, II _ — HCCV ню*" ~~Na+ Na+ — рН 7.4 н2рсу > Na+ рН 4,8

ПоЭкисление мочи при кетпозе НСОз" Na+* н2со3 II ;; — НССу Н^_ 2АсОАс- ~Тч1а+ Na+ — рН 7,4 НАсОАс >Na+AcOAc-рН 4.8

Секреция аммиака НСО3- Na+* н2со3 1 _ — НСО3- н+ NH3- Na+ С1- — =??? 7,4 >С1" NH/ рН 4,8

Секреция аммиака при кетозе 2HC03-2Na+ « 2Н2С03 ! 1 -2НС03-2Н+ NH3- 2АсОАс- 2Na+- =ГрН 7.4 НАсОАс " * I ·, »NH4+AcOAc-Р.Н 4,8

Рис. 33.7. Компенсация ацидоза почками. Образование мочи показано справа от колонки «эпителий канальцев», а возвращение электролитов в плазму почечных вен — слева. АсОАс- — ион ацетоацетата.

или уменьшением [НСОД, почки противодействуют двумя доступными им путями, а именно выделением Н+ в форме либо недиссо-циированной кислоты, либо NH*. Тенденции к подщелачиванию внеклеточной жидкости противодействует выделение Na+, К+, НСОз и диссоциированных форм других слабых кислот.

При выделении кислой мочи, нижний предел рН которой приблизительно 4,6, слабые кислоты, находящиеся в плазме в диссоциированной форме, могут выделяться и в недиссоциированной форме. Это происходит не только при патологических состояниях, но и в норме (поскольку зольный остаток обычной диеты является кислым). Главной кислотой этой золы является первичный фосфат:

Н2Р07 (пища) + HCOJ (плазма) -> НРО* 2 (плазма)-f Н2СО,

Кислый одновалентный фосфат переходит а плазме в двухвалентный ион в результате взаимодействия с НСО,. Во внеклеточной жидкости при рН 7,4 соотношение [HPOf] : [Н2Р07] составляет 4:1, а в моче при рН 5,4 это соотношение равно 4:100. Следовательно, хотя 80% фосфата плазмы существует в виде НРО*~, фвк-

1322

IV. ЖИДКАЯ СРЕДА ОРГАНИЗМА

тически весь фосфат в кислой моче находится в форме H2POj\ Эти явления отражены на рис. 33.7. Именно Н2Р04 составляет большею часть кислоты, обычно определяемой как титруемая кислотность мочи; благодаря функционированию рассмотренного механизма организм может компенсировать постоянное поступление кислоты во внеклеточную жидкость без расходования внеклеточного запаса натрия или без значительного снижения [НС03] в плазме. При ацидозе такая ответная реакция почки следует за понижением внеклеточного рН; однако если произошло существенное снижение [НСО~] плазмы или увеличение [Н2С03], то требуется значительное время для образования такого количества НСО~, которого достаточно для восстановления рН 7,4. Часто встречающейся и важной иллюстрацией этого механизма является состояние ацидоза, возникающего при накоплении кетоновых тел (разд. 17.10.3). При рН 7,4 свыше 99% ацетоуксусной кислоты находится в диссоциированной форме. Следовательно, при поступлении этой кислоты в плазму происходит приведенная ниже реакция:

СН3—СО—СН2—СООН + НСОз"-*¦ СН3—СО—СН2—СОО" + Н2С03

В результате [HCCQ и рН понижаются. Поскольку рК ацетоуксусной кислоты 4,8, то 50% ацетоуксусной кислоты, выделяемой с мочой, имеющей рН 4,8, будет находиться в недиссоциированной форме. Как показано на рис. 33.7, на каждые две молекулы образующейся в печени и выделяемой почками ацетоуксусной кислоты один ион НС03 может возвратиться в плазму венозной крови почки. Метаболизм эпителиальных клегок почечных канальцев поставляет энергию для этого процесса и производит достаточное количество Н2С03 (для образования ионов НС03).

Вторым почечным механизмом восстановления нормального внеклеточного рН при состояниях ацидоза является образование и выделение NH^" — катиона, отсутствующего в фильтрате клубочков. Основным источником NH3 служат гидролиз глутамина (разд. 21.4.3.2). Этот механизм не реагирует на внезапные изменения внеклеточного рН столь же быстро, как механизм подкис-ления мочи; однако при продолжительном ацидозе вклад экскреции NH3 в стабилизацию рН более существен, чем вклад рассмотренного выше механизма подкисления. На рис. 33.7 схематически показано, каким образом выделение NH3 повышает внеклеточную [HCOjJ. Этот механизм позволяет возвращать в плазму ионы Na+, связанные с НС03; в ином случае эти ионы оказались бы связанными с диссоциированной формой слабых кислот или с анионами сильных кислот мочи. Только этот механизм может компенсировать ацидоз, обусловленный накоплением анионов сильных кислот, например при утрате щелочных секретов пищеварительного тракта.

33. РЕГУЛЯЦИЯ ЭЛЕКТРОЛИТНОГО БАЛАНСА

1323

«Сумма» NH^ и титруемой кислотности мочи эквивалентна количеству ионов Na+ которые вернулись во внеклеточную жидкость связанными с HCOI; эти ионы оказались бы в моче, если бы почки секретировали мочу с рН 7,4 и не были способны к образованию NHs- В приведенном выше обсуждении внимание было сосредоточено на НСОз"; следует, однако, учитывать, что в двух рассмотренных механизмах происходит обмен ионов Н+ и NH^" на Na+ фильтрата почечных клубочков. Механизм обмена рассматривается далее (см. ниже). Поскольку основной функцией почки является регуляция осмотического давления, которое в свою очередь зависит от [Na+], потеря такого количества Na+, которое соответствует титруемой кислотности плюс NH^, неизбежно вызвала бы уменьшение объема внеклеточной жидкости. Сохранение Na+, обеспечиваемое рассмотренным механизмом, способствует поддержанию как щелочного резерва, так и постоянства объема плазмы. Иногда недостаточность механизма, образующего NH^, может явиться причиной ацидоза и обезвоживания. Такая ситуация наблюдается при пиелонефрите, вызывающем поражение той части паренхимы почки, которая в основном обеспечивает образование NH3 и его экскрецию с мочой.

Для компенсации ацидоза может использоваться еще один механизм, который, однако, имеет значение только при продолжительном ацидозе. Речь идет о замене ионами Са2+ в моче ионов( Na+. Источником этого кальция является Са3(Р04)2 костей; рас-, творимость этой соли возрастает при снижении рН. При поступлении Саз(Р04)2 из костей в плазму он реагирует с Н2С03:

ЗСаг+ + 2POI- + 2Н2С03 -*¦ ЗСа2+ + 2???!~ + SHCOi

Образовавшиеся ионы НС03 способны нейтрализовать две молекулы любой кислоты с р/Х ниже ,чем у Н2СО3:

2НСОз" + 2НА -> 2Н2С03 + 2А"

так что состав образующийся в плазме смеси будет следующим:

ЗСа2+ -f 2НР02- + 2А-

Если еще одна пара молекул кислоты вступит во взаимодействие с НСО, .

2Na++ 2НСОз" + 2НА -> 2Na+ + 2А~ + 2Н2С03

то смесь, поступающая в клубочки, будет содержать 2Na+, 4А_Т ЗСа2+и 2НР042~. При функционировании обычного механизма подкисления мочи осуществляется следующая реакция:

2Na+ + 2НР01- + 2Н2С03 -»- 2Na+ (плазма) + 2НСОз" (плазма) + 2Н2РОГ (моча)

Тогда получаем для итоговой реакции:

ЗСа2+ + 2НР01- + 4НА -». ЗСа2 *¦ + 2HaPOj" + 4А "

1324

IV. ЖИДКАЯ СРЕДА ОРГАНИЗМА

Таким образом, за счет 1 моля Са3(Р04)г обеспечивается возможность выделения 4 экв. кислоты. Это высокоэффективный механизм, препятствующий расходованию запаса щелочи; но в конечном счете он может привести к опасной деминерализации скелета.

Почечная компенсация при обстоятельствах, которые могли бы привести к повышению внеклеточного рН, осуществляется путем снижения [HCOJ] внеклеточной жидкости. Это возможно только за счет выделения катионов Na+, ассоциированных с анионами (не являющимися, однако, анионами минеральных кислот). Следовательно, такая моча имеет щелочную реакцию (рН 7,4—8,2) и содержит аномальные количества Na+ и К+, ассоциированных с НСО~и НРО*~. Очевидно, что выделение Na+, ассоциированного с HCOJ, снижает [НСО~] во внеклеточной жидкости. К такому же результату приводит выделение Na+, ассоциированного с НР04*. Следует напомнить, что фосфат мочи образуется в результате метаболизма органического фосфата пищи, который поступает во внеклеточную жидкость в основном в виде ионов H2POJ. Как указывалось выше, во внеклеточной жидкости эта кислота немедленно реагирует с НСОз". При алкалозе_он экскретируется вместе с 2Na+ и, следовательно, снижает [НСО~] (следует, однако, отметить, что фосфат никогда не присутствует ви внеклеточной жидкости в высокой концентрации). Удаление натрия из внеклеточной жидкости сопровождается удалением адекватного (для поддержания нормального осмотического давления) количества воды; поэтому почечная компенсация при алкалозе сопровождается изотоническим уменьшением объема внеклеточной жидкости, что увеличивает тяжесть уже существующей дегидратации.

33.3.7. Буферное действие клеток при нарушениях внеклеточног

страница 35
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161

Скачать книгу "Основы биохимии. Том 3" (10.5Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(21.10.2019)