Θεματολόγιο Πνευμονολογίας

Τα διαλύματα ασθενών οξέων, όπως το ανθρακικό στο αρτηριακό αίμα, υπακούουν σε μια εξίσωση, που εισήχθη το 1908, ως παράγωγος του νόμου δράσεως των μαζών, από τον Lawrence Hendelson και επαναδιατυπώθηκε, λογαριθμικά, από τον Karl Hasselbalch, οπότε έλαβε και την τελική της μορφή. Βασίζεται στην εξίσωση της σταθεράς διαστάσεως των αερίων:

Κ_α=[Η⁺][Α^-]/[ΗΑ]  log₁₀Κ_α=log₁₀­{[H⁺][A^-]/[HA]  log₁₀K_a=log₁₀[H⁺]+log₁₀{[A^-]/[HA]}

Από την οποία προκύπτει:

pH =pK_a+log₁₀{[A^-]/[HA]}                           [1]

όπου pK_a είναι ίσον με το μέγεθος –log_10­(K_α) = - λογ₁₀([Η₃Ο⁺][Α^-]/[ΗΑ])

επειδή, κατά την εξίσωση Brønsted ισχύει: ΗΑ+Η₂Ο= Α^-+ Η₃Ο

όπου το A^- δηλώνει την ιοντισμένη μορφή του σχετικού οξέος. Οι ποσότητες σε αγκύλες ([]) δηλώνουν τη μοριακή συγκέντρωση. 

Μια τροποποιημένη μορφή της εξισώσεως Η-Η μπορεί να χρησιμοποιηθεί, για τη συσχέτιση του pH του αίματος με τα συστατικά του ρυθμιστικού συστήματος των διττανθρακικών (που αποτελεί εξειδίκευση του νόμου δράσεως των μαζών) .

pH=pK_{a H2CO3} +log ₁₀ ([HCO₃̄] /[Η₂CΟ₃])                 [2]

όπου pK_{a H2CO3}  είναι η σταθερά διαστάσεως του HCO₃̄, με αριθμητική τιμή 6.1·

[HCO₃̄] είναι η συγκέντρωση των διττανθρακικών στο αίμα και,

[H₂CΟ₃], η συγκέντρωση του ανθρακικού οξέος στο αίμα. Η εξίσωση [2] είναι χρήσιμη για την ανάλυση αερίων αρτηριακού αίματος στην οποία, όμως, ελέγχεται η ΡaCO₂, παρά η συγκέντρωση ανθρακικού οξέος. Οι δύο μεταβλητές, όμως, συνδέονται με την εξίσωση:

[Η₂CO₃] = K_{H CO2}  · ΡaCO₂

Όπου, [H₂CO₃] είναι η συγκέντρωση του ανθρακικού οξέος· pK_{Η H2CO3} είναι σταθερά διαλυτότητας του CO₂ στο αίμα και ισούται, περίπου, προς 0.0306 mmol/mmHg.

όπου k=6.10 και αCO₂=0.23 mmol L^-1kPa^-1=0.0306 mmol L^-1mmHg ^-1 συντελεστής διαλύσεως του CΟ₂ στο πλάσμα στους 37°C).

 αCO₂ Χ pCO₂, δίδει τη συγκέντρωση του CΟ₂.  

Από το συνδυασμό των ανωτέρων προκύπτει η επόμενη εξίσωση, στην οποία συσχετίζει το pH του αρτηριακού αίματος και της μερικής πιέσεως του διοξειδίου του άνθρακος.

     (3)

όπου pΚ, η σταθερά διαστάσεως του ανθρακικού οξέος και [Η⁺], η συγκέντρωση των Η⁺ σε nmol/l. Το pH αίματος εξαρτάται από το λόγο των διττανθρακικών προς το διαλυμένο CO₂ και όχι από τις απόλυτες τιμές τους. Ενόσω ο λόγος HCO₃̄/CO₂ διατηρεί την τιμή 20/1, το pH παραμένει φυσιολογικό (7.40). Έτσι, με φυσιολογικό pH, θα εμφανιστεί και η περίπτωση αντιρροπουμένης οξεώσεως (HCO₃̄=12, CO₂=0.6), και η περίπτωση αντιρροπουμένης αλκαλώσεως (HCO₃̄ = 48, CO₂ = 2.4) ή οποιαδήποτε άλλη κλινική περίπτωση, στην οποία ο λόγος HCO₃̄ /CO₂ = 20/1[i].

Από τις τρείς παραμέτρους της {16.11}, το pH αποτελεί τη σπουδαιότερη, επειδή απεικονίζει το τελικό αποτέλεσμα της οξεοβασικής διαταραχής, δηλαδή της εγκαταστάσεως της οξεώσεως ή της αλκαλώσεως. Η P_aCO₂ ονομάζεται αναπνευστικός παράγοντας επειδή αντικατοπτρίζει το βαθμό της αναπνευστικής διαταραχής, πρωτοπαθούς ή αντιρροπηστικής∙ η συγκέντρωση των HCO₃^- (πραγματικά διττανθρακικά) ονομάζεται μεταβολικός παράγοντας, επειδή η τιμή της αντικατοπτρίζει το βαθμό της μεταβολικής διαταραχής, πρωτοπαθούς ή αντιρροπηστικής, επίσης. Εάν είναι γνωστές οποιεσδήποτε δύο από τις τρείς παραμέτρους της εξισώσεως Η-Η, μπορεί να υπολογισθεί η τρίτη.

pH= [μεταβολικό στοιχείο]/αναπνεσυτικό στοιχείο

Πρέπει να τονισθεί ότι ολόκληρη η ποσότητα των HCO₃^- στο αίμα προέρχεται από διττανθρακικό νάτριο και όχι από το διοξείδιο του άνθρακος. Υψηλές συγκεντρώσεις HCO₃^- αναστέλλουν την αποσύμπλεξη του Η₂CO₃, ωθούν την εξίσωση {16.9} προς τα αριστερά και διατηρούν τη συγκέντρωση των Η⁺ χαμηλότερη, απ’ ό,τι θα αναμενόταν χωρίς την επιπλέον ποσότητα των HCO₃^-. Τα επίπεδα των HCO₃^- καθορίζονται, κυρίως, από το βαθμό της νεφρικής απεκκρίσεως και επαναρροφήσεως. Επομένως, η εξίσωση των Henderson-Hasselbalch {16.3} δηλώνει, στην πραγματικότητα, ότι οι συγκεντρώσεις των Η⁺ κανονίζονται από το λόγο του κυψελιδικού αερισμού προς τη νεφρική απέκκριση:

([Η⁺]∝{πνεύμονες/νεφροί})∙ δηλαδή, ο αερισμός είναι ο κύριος καθοριστής της P_aCO₂, ενώ οι νεφροί προσδιορίζουν τα επίπεδα των [ΗCO₃^-]. Στις διαταραχές της οξεοβασικής ισορροπίας, οι νεφροί επιλαμβάνονται της αντιρροπήσεως των αναπνευστικών ελλειμάτων, ενώ οι πνεύμονες επιδιώκουν τη διόρθωση των μεταβολικών διαταραχών, ελέγχοντας τα επίπεδα της P_aCO₂, δια προσαρμογής του αερισμού. Από τις εξισώσεις {16.11} διαπιστώνεται ότι το pH του πλάσματος καθορίζεται σε κάθε περίπτωση από το λογάριθμο της σχέσεως [HCO₃^-]/0.003* P_aCO₂. Οι παράμετροι αυτές προσδιορίζονται με ευχέρεια, ώστε η εξίσωση {16.11} χρησιμοποιείται για την αποτίμηση της οξεοβασικής ισορροπίας του αίματος⁵. Από την εξίσωση {16.11} καταφαίνεται ότι η συγκέντρωση των HCO₃^- είναι 600.000 φορές μεγαλύτερη της συγκεντρώσεως Η⁺. Φυσιολογικά, η σχέση [HCO₃^-]/0.03* P_aCO₂ είναι 20/1⁶. Η συγκέντρωση δηλαδή της συζυγούς βάσεως του ρυθμιστικού συστήματος είναι 20 φορές μεγαλύτερη της συγκεντρώσεως του οξέος. Επειδή, εξ’ άλλου, η σταθερά διαστάσεως του ρυθμιστικού συστήματος (pK = 6.1) είναι κατώτερη του φυσιολογικού pH, το διττανθρακικό σύστημα δρα ρυθμιστικά, καλύτερα εναντίον της τάσεως οξινοπροϊόντων του φυσιολογικού μεταβολισμού, παρά της τάσεως αλκαλοποιήσεως. Έτσι, η προσθήκη οξέος στο σύστημα φέρει το pH πλησιέστερα προς τη σταθερά διαστάσεώς του (pK) και τη σχέση [HCO₃^-]/[0.003*P_aCO₂ προς τη μονάδα.

πίνακας 1 παράδειγμα

βλέπε

Εξίσωση Henderson-Hassebalch, παράγοντες.

 Κυψελιδικός αερισμός/νεφρική απέκκριση