Home

Ρυθμιστικά συστήματα, διττανθρακικό/ανθρακικό/CO2

βλέπε:

Το σύστημα ανθρακικού οξέος προς το διττανθρακικό ανιόν (Η2CO3/HCO3-) είναι το σπουδαιότερο ρυθμιστικό σύστημα του εξοκυττάριου χώρου, αποτελεί υπόδειγμα της ρυθμιστικής δραστηριότητας του αίματος. Σχηματίζεται από ανθρακικό οξύ (H2CO3 : ασθενές οξύ) και το διττανθρακικό ζεύγος:Η2CO3⇄ HCO3-+[H+]. Στην πραγματικότητα, το ανθρακικό οξύ ευρίσκεται σε ισορροπία με το σε διάλυση ευρισκόμενο CO2:

CO2+H2O ⇄ H2CO3 ⇄ [HCO3-][H+] {16.10}

Έτσι, το ασθενές οξύ που αντιπροσωπεύει το «όξινο στοιχείο του ρυθμιστικού διαλύματος» και, επομένως, αποτελεί την κανονιστική δεξαμενή είναι το: CO2+H2CO3.

H ισορροπία της αντιδράσεως {16.10} σταθμίζεται πολύ αριστερά, ώστε σε κάθε μόριο HCO3- αντιστοιχούν 600 μόρια CO2.

C. ανοικτό σύστημα

Το κανονιστικό σύστημα του ανθρακικού οξέος είναι το ποσοστικώς πλέον διαθέσιμο και το λειτουργικώς πλέον ισχυρό, κυρίως επειδή πρόκειται περί ανοικτού συστήματος. Πραγματικά, το παραγόμενο στους ιστούς CO2 “ρέει” συνεχώς δια του αίματος προς τις κυψελίδες, από όπου εκπνέεται, βελτιώνοντας έτσι, ακόμη περισσότερο τη ρυθμιστική του αποτελεσματικότητα. Έτσι, εάν υποτεθεί ότι παράγονται επιπλέον Η+, που προστίθενται στο ρυθμιστικό σύστημα, λαμβάνει χώρα η αντίδραση {16.10}. Έτσι, για κάθε mmole HCO3- που χρησιμοποιείται ρυθμιστικά, παράγεται 1 mmole CO2, το οποίο αποβάλλεται με τη αναπνοή και η PaCO2 διατηρείται σταθερή (~40 mmHg). Εάν, αντίθετα, το σύστημα ήταν κλειστό, για κάθε mmole μειώσεως της βάσεως (ΗCO3-), θα προκαλείτο ισοδύναμη αύξηση του CO2 (σε mmoles), που θα εξουδετέρωνε τη ρυθμιστική δράση του κανονιστικού συστήματος. Σημειοτέον ότι 1 mmole CO2 προκαλεί αύξηση της PaCO2 κατά 33.3 φορές (!). Έτσι, όταν το σύστημα καθίσταται “κλειστό”, πχ., επί καρδιακής ανακοπής ή άπνοιας, επισυμβαίνει αύξηση των [Η+] και της PCO2, ως αποτέλεσμα παραγωγής οξέων.

16.3.2. άλλα ρυθμιστικά συστήματα

Εκτός του συστήματος των διττανθρακικών, άλλα ρυθμιστικά συστήματα έχουν ουσιώδη προσφορά στον έλεγχο των μεταβολών του PaCO2.

a. σύστημα των ανοργάνων φωσφορικών

Το σύστημα παρουσιάζει καλή ρυθμιστική ικανότητα και προστατεύει κατά της τάσεως οξινοποιήσεως του αίματος, επειδή η σταθερά διαστάσεώς (6.8) είναι πολύ κοντά στο pH του πλάσματος (7.4). Η σημασία του στην οξεοβασική ρύθμιση περιορίζεται σημαντικά, λόγω της μικρής συγκεντρώσεως του στο πλάσμα.

b. το ρυθμιστικό σύστημα της αιμοσφαιρίνης

Αποτελεί το σημαντικότερο ρυθμιστικό σύστημα στο περιβάλλον των ερυθρών αιμοσφαιρίων, στα οποία ευρίσκεται υπό μεγάλες συσγκεντρώσεις. Κάθε μόριο Ηb περιέχει 36 ρίζες ιστιδίνης, και, επομένως, αποτελεί πολύ ισχυρή ρυθμιστική βάση. Η Ηb ρυθμίζει το 60% του προστεθέντος αδιάστατου οξέος και τα διττανθρακικά το 30%. Εάν προστεθεί διττανθρακικό οξύ, αυτό ρυθμίζεται σχεδόν εξ ολοκλήρου από την Hb [8.3.Α]. Διακρίνονται δύο ρυθμιστικά υποσυστήματα αιμοσφαιρίνης:

 [α] Το σύστημα της αναχθείσας (ΗΗb/Hb- με σταθερά διαστάσεως 8.2) και,

 [β] το σύστημα της οξυγονοθείσας αιμοσφαιρίνης (HHbO2/HbO2- με σταθερά διαστάσεως 6.6). Η αναχθείσα αιμοσφαιρίνη είναι, επομένως, ισχυρότερη βάση από την οξυγονομένη. Λόγω των διαφορών των σταθερών διαστάσεων, η αναχθείσα αιμοσφαιρίνη είναι περισσότερο ικανή να δρα κανονιστικά έναντι τάσεως αυξήσεως του pH, δηλαδή αλκαλοποιήσεως του αίματος, ενώ η οξυαιμοσφαιρίνη είναι περισσότερο ικανή να δρα κανονιστικώς έναντι τάσεων μειώσεως του pH, δηλαδή οξινοποιήσεως του αίματος.
16.3.3. ολική ρυθμιστική βάση (whole blood bufer base, BB)
Τα μη διττανθρακικά ρυθμιστικά συστήματα εννοούνται ως ενιαίο ρυθμιστικό ζεύγος (Hbuf/buf-). To σύστημα Buf μπορεί να ρυθμίζει τόσο διισταμένα, όσο και τα αδιάστατα οξέα.
H2CO3+Buf - ⇄ Hbuf + HCO3̄ (ρύθμιση διττανθρακικού).
HCI + Buf - ⇄ Hbuf + CI- (ρύθμιση αδιάστατων οξέων).
 Αθροιστικά, τα διττανθρακικά και μη διττανθρακικά ρυθμιστικά συστήματα τείνουν στη διατήρηση της ομοιοστάσεως του οργανισμού. Έτσι, εάν προστεθεί ένα οξύ, ΗΧ, θα προκύψουν οι επόμενες αντιδράσεις:
ΗΧ+HCO3̄  ⇒ Η2CΟ3 + X-
HX+Buf-  ⇒ + X-                  {16.13}

Η μεταβολή του αριθμού των mmoles των HCO3- και των Buf – ισούται με τον αριθμό των mmoles του οξέος που προστέθηκε. Έτσι, ο όρος ρυθμιστική βάση, ΒΒ, ορίζει το άθροισμα των διττανθρακικών (HCO3-) και μη διττανθρακικών (HPO4-,Pr,Hb) ρυθμιστικών βάσεων. Η απόκλιση της BB από τη φυσιολογική της τιμή (=ΝΒΒ) παρέχει πληροφορίες αναφορικά με την ικανότητα του οργανισμού να ρυθμίζει προστιθέμενα οξέα. Εάν η ΒΒ είναι αυξημένη, ομιλούμε περί περίσειας βάσεως, ενώ εάν είναι μειωμένη, περί ελλείμματος βάσεως [17.5.2].

a. κατανομή ΒΒ
Οι ρυθμιστικές βάσεις είναι κατανεμημένες σ’όλο το σώμα, αλλά ευρίσκονται υπό διαφορετικές συγκεντρώσεις στα διάφορα μέρη του σώματος.
 i. ολικό αίμα
To ολικό αίμα αποτελείται από ερυθροκύτταρα (45%) και πλάσμα (55%).
[a] ερυθροκύτταρα
Τα ερυθροκύτταρα εμπεριέχουν τόσο διττανθρακικές ΒΒ, όσο και μη διττανθρακικές, κυρίως Ηb/HHb. Η παραγωγή των διττανθρακικών ΒΒ καταλύεται από ένα ένζυμο την καρβονική ανυδράση [8.3.Α].
[b] πλάσμα
Στο πλάσμα εμπεριέχονται διττανθρακικά, διφωσφορικά και πρωτεΐνες. Ο κυριότερος εκπρόσωπος των ρυθμιστικών βάσεων στο πλάσμα είναι τα διττανθρακικά, που ρυθμίζουν σχεδόν το σύνολο του προστεθέντος οξέος.
[c] διάμεσο υγρό
Το υγρό του διάμεσου χώρου, συμπεριλαμβανομένου και του εγκεφαλονωτιαίου υγρού, ρυθμίζεται σχεδόν μόνο από το σύστημα των διττανθρακικών. Ο διάμεσος χώρος έχει μεγάλη σημασία ως χώρος ρυθμίσεως αδιάστατων οξέων, καθώς είναι 4 φορές μεγαλύτερος του όγκου του αίματος.
[d] ενδοκυττάριο υγρό
Το ενδοκυττάριο υγρό είναι πλούσιο σε πρωτεΐνες και φωσφορικά, ώστε μπορεί να ρυθμίζει διττανθρακικά και αδιάστατα οξέα. Εφ’ όσον συγκεντρώνει τα 2/3 των υγρών του σώματος, το ενδοκυττάριο υγρό έχει μεγίστη ρυθμιστική σημασία, αν και είναι λίγα μόνο γνωστά, συγκριτικά με τα όσα γνωρίζουμε για τη ρυθμιστική ικανότητα του εξοκυττάριου και διαμέσου χώρου.