1 AcidobazickAcidobazickáá rovnovrovnovááhaha homeostasa Hhomeostasa H++ iontůiontů Regulace vnitřního prostředíRegulace vnitřního prostředí Udržování osmotické koncetrace solí,Udržování osmotické koncetrace solí, minerálů, …minerálů, …e á ů,e á ů, Vztahy acidobazické rovnováhyVztahy acidobazické rovnováhy Stálost = acidobazická rovnováha (stav)Stálost = acidobazická rovnováha (stav) Regulace = acidobazický metabolismus (děj)Regulace = acidobazický metabolismus (děj) Hodnoty pH tělových buněk a tělních tekutinHodnoty pH tělových buněk a tělních tekutin tělní tekutiny tělní buňky krev 7.36 - 7.42 erythrocyty 7.28 žaludeční šťáva 1.2 - 3.0 thrombocyty 7.0 b ňk k t íh duodenální šťáva 6.5 - 7.6 buňky kosterního svalstva 6.9 tračníková šťáva 7.9 - 8.0 Osteoblasty 8.5 moč 4.5 - 8.5 buňky prostaty 4.5 žluč 6.2 - 8.5 Stálé pH (ECT)Stálé pH (ECT) proč???proč??? •• ionizace slabých kyselin a bází může ovlivnit jejichionizace slabých kyselin a bází může ovlivnit jejich aktuální dispoziciaktuální dispozici •• stálost pH je významným parametrem pro mnohostálost pH je významným parametrem pro mnoho fyziologických dějů (enzymy,..)fyziologických dějů (enzymy,..) pH g adient na memb ánáchpH g adient na memb ánách hnací sílahnací síla•• pH gradient na membránáchpH gradient na membránách –– hnací sílahnací síla •• .... denně vyprodukuje tělo ccadenně vyprodukuje tělo cca 60 mmol H60 mmol H++ cca 4 mmol/l ECT ~cca 4 mmol/l ECT ~ pH 2.4 !!!pH 2.4 !!! fyziologickfyziologické hodnoty 35é hodnoty 35 -- 4545 nnmol/l Hmol/l H++ ~~ pH 7.34pH 7.34 –– 7.437.43 2 Pufrační systémyPufrační systémy Pufr = roztok slabé kyseliny a její soli, kteráPufr = roztok slabé kyseliny a její soli, která je schopna vázat Hje schopna vázat H++ HendersenHendersen--Hasselbalchova rovniceHasselbalchova rovnice:: HAHA AA-- + H+ H++ Ka !neodstraní H+ z těla !!neodstraní H+ z těla ! likviduje“ aktuální nadbyteklikviduje“ aktuální nadbytek pouze dočasné řešenípouze dočasné řešení vyloučení močívyloučení močí Ka = [A-] [H+] [AH] pH = pKa + log [A-] [AH] pKa=7 pH < pKa = pKa > pKa A/AH 1/99 50/50 99/1 pH 5.00 7.00 9.00 +0.5 H+ pH 4.70 6.99 8.82 +1 H+ pH 0.00 6.98 8.69 +10 H+ pH - 6.82 7.91 Transport COTransport CO22 ~ 20 000 mmol/24 h~ 20 000 mmol/24 h Transport v plasměTransport v plasmě 1.1. RozpouštěníRozpouštění ( ~ pCO( ~ pCO22)) CCss pro COpro CO22 =0.226 mmol/l.kPa (37=0.226 mmol/l.kPa (37 °°C)C) COCO 6 1 kP6 1 kP nedostačující pCOpCO2 kapil2 kapil = 6.1 kPa= 6.1 kPa pCOpCO2 arter2 arter = 5.3 kPa= 5.3 kPa 2.2. HydrataceHydratace COCO22 + H+ H22OO HH22COCO33 HH++ + HCO+ HCO33 -- 3.3. TvorbaTvorba karbaminátůkarbaminátů RR--NHNH22 + CO+ CO22 RR--NHNH--COOCOO-- + H+ H++ Δ = 0.8 kPa 0.18 mmol/l 3 Transport COTransport CO22 ~ 20 000 mmol/24 h~ 20 000 mmol/24 h Transport v erythrocytechTransport v erythrocytech 1.1. RozpouštěníRozpouštění (viz plasma)(viz plasma) 2.2. HydrataceHydratace COCO22 + H+ H22OO HH22COCO33 HH++ + HCO+ HCO33 EE 3.3. TvorbaTvorba karbaminátůkarbaminátů ((HbHb)) RR--NHNH22 + CO+ CO22 RR--NHNH--COOCOO-- + H+ H++ 22 22 22 33 33 E =E = karbonátdehydratasakarbonátdehydratasa (karbo(karbonnátanhydratasaátanhydratasa)) plicní alveoly, Ery, tubulární buňky..plicní alveoly, Ery, tubulární buňky.. Běží 13 tis. rychlejiBěží 13 tis. rychleji arteriální venosní celá krevcelá krev 21.521.5 23.523.5 plasmaplasma 15.915.9 17.017.0 rozpuštěno 0 7 0 8 Transport COTransport CO22 (mmol/l)(mmol/l) rozpuštěno 0.7 0.8 HCOHCO33 -- 15.215.2 16.216.2 Erythrocyty 5.65.6 6.26.2 rozpuštěno 0.3 0.4 HCO3 - 4.3 4.4 karbamináty 1.0 1.4 HemoglobinHemoglobin versvers. myoglobin. myoglobin 4 HemoglobinHemoglobin n = 0,1,2,3 ; x ~ 0.6n = 0,1,2,3 ; x ~ 0.6 pKa deoxy = 7.82 pKa oxy = 6.17 HbHb((OO22))nn + O+ O22 HbHb((OO22))n+1n+1 ++ xxHH++ Bohrův effekt (1904)Bohrův effekt (1904) kapilárykapiláry HH++ plíceplíce ppOO22 HbHbOO22 + H+ H++ + CO+ CO22 HbHb ++ OO22 HH++ COCO22 metabolickymetabolicky aktivníaktivní tkánětkáně plicníplicní alveolyalveoly OO22 OO22 + 5% HemoglobinHemoglobin Bohrův effekt (1904)Bohrův effekt (1904) pKa deoxy = 7.82 pKa oxy = 6.17 Hb(Hb(OO22) + O) + O22 Hb(Hb(OO22))n+1n+1 ++ xxHH++ n = 1,2,3 ; x ~ 0.6n = 1,2,3 ; x ~ 0.6 pHpH pCOpCO22 pHpH pCOpCO22 posunposun pCOpCO22 TT 2,32,3--BPGBPG pCOpCO22 TT 2,32,3--BPGBPG Vztahy HbVztahy Hb –– OO22:: 1.1. Změna kyselostiZměna kyselosti 2.2. Vazba či uvolňování HVazba či uvolňování H++ 3.3. Vazba COVazba CO22 COCO22 + H+ H22OO HH22COCO33 HH++ + HCO+ HCO33 -- Hydrogenuhličitanový pufrHydrogenuhličitanový pufr Ka Ka = [HCO3 -] [H+] [HH22COCO33] [HCO3 -] [H+] [CO2]t ~ pCO2 pH p 2 pKa = pH + log [CO2] [HCO3 -] pKa´ = 6.1 plasma, krev (37 °C) [CO2] [HCO3 -] pH = 7.4 ~ 0.05 ! 5 důležité si uvědomit!důležité si uvědomit! pH = pKpH = pKaa [A[A--] = [HA]] = [HA] pH < pKpH < pKaa [A[A--] < [HA]] < [HA] pH > pKpH > pKaa [A[A--] > [HA]] > [HA] výhoda hydrogenuhličitanového pufru – špatný pufr pro nízké [H+], naštěstí tělo hlavně tvoří H+ (+ pufrační kapacita) EryEry PlasmaPlasma ISTIST ICTICT (Hb(Hb-- HbOHbO--)) proteinyproteiny -- proteinyproteiny -- Fyziologické pufry v jednotlivýchFyziologické pufry v jednotlivých kompartmentechkompartmentech (Hb(Hb , HbO, HbO )) proteinyproteiny proteinyproteiny HPOHPO44 22-- HPOHPO44 22-- HPOHPO44 22-- HPOHPO44 22-- HCOHCO33 -- HCOHCO33 -- HCOHCO33 -- HCOHCO33 -- Kombinovaný pufrační systémKombinovaný pufrační systém pufrační kapacita (plná krev)pufrační kapacita (plná krev) Kombinovaný pufrační systém krve rel. kapacita pKa Hemoglobin (Hb/HbO2) 35 % 7.2 reagují pomalu anorg a org fosfáty (HPO 2-/ H PO -) 5 % 6 8anorg. a org. fosfáty (HPO4 2 / H2PO4 ) 5 % 6.8 bílkoviny krevní plasmy (prot-/protH) 7 % nehydrogenuhličitanové pufry celkem 47 % erythrocytární hydrogenuhličit. systém 18 % plasmatický hydrogenuhličit. systém 35 % hydrogenuhličitanový systém plné krve (HCO3 -/CO2 + H2CO3) 53 % 6.1 reagují rychle 6 acidobazická rovnováhaacidobazická rovnováha uzavřený vs. otevřený systémuzavřený vs. otevřený systém ~ pH [HCO3 -] pCO2 [H+] ~ [H+] , pCO2, [HCO3 -], acidobazická rovnováhaacidobazická rovnováha uzavřený vs. otevřený systémuzavřený vs. otevřený systém [HCO3 -] pCO2 [H+] ~ acidobazická rovnováhaacidobazická rovnováha uzavřený vs. otevřený systémuzavřený vs. otevřený systém hraniční hodnoty: pH ~ 7.4 ([H+] fyz ~ 40 nmol/l pH ~ 7.7 ([H+] ~ 20 nmol/l ½ [H+]fyz pH ~ 6.8 ([H+] ~ 160 nmol/l 4 x [H+]fyz 7 Poruchy acidobazické rovnováhyPoruchy acidobazické rovnováhy acidémie vs. alkalémieacidémie vs. alkalémie acidosa vs. alkalosaacidosa vs. alkalosa pH odráží rovnováhu mezi primární poruchoupH odráží rovnováhu mezi primární poruchou a účinností její kompenzacea účinností její kompenzace kompenzacekompenzace –– děje, kterými jeden systémděje, kterými jeden systém nahrazujenahrazuje porušporušeenou funkci jiného systémunou funkci jiného systému korekcekorekce –– pochody, kterými postižený systémpochody, kterými postižený systém upravuje vlastními prostředky parametry ABRupravuje vlastními prostředky parametry ABR k norměk normě reparacereparace –– odstranění příčinodstranění příčin METABOLICKÉ PORUCHY (změny v koncentraci HCO3 - v ECF) Metabolická acidosa (↓ HCO3 -) • poškození ledvin (porušené vylučování H+ ledvinami) • zvýšená produkce H+ - diabetická ketoacidosa otrava - (požití kyselin nebo látek, které se na kyseliny metabolizují-salicyláty, methanol, ethylenglykol) Poruchy acidobazické rovnováhyPoruchy acidobazické rovnováhy kyseliny metabolizují salicyláty, methanol, ethylenglykol) • ztráta HCO3 - (průjem) Metabolická alkalosa (↑HCO3 -) • ztráta silných kyselin (zvracení, odsávání žaludečního obsahu) • vysoký příjem HCO3 - nebo jiných alkalizujících látek • vysoký příjem organických solí (Na-laktát, Na-citrát) ⇒ anion organické povahy je metabolicky zpracován na CO2 a vodu (při dostatku O2). RESPIRAČNÍ PORUCHY primární příčinou jsou změny v pCO2 v arteriální krvi. Respirační acidosa ( pCO2) • ztížené vydechování, hypoventilace, obstrukce (bronchitis, nádor, záněty), extrapulmonální poškození (pneumotorax) Poruchy acidobazické rovnováhyPoruchy acidobazické rovnováhy (pneumotorax) Respirační alkalosa ( pCO2) zvětšený výdej CO2 organismem - příčinou bývá hyperventilace • přímé dráždění dýchacího centra (emoce, infekce) • reflexní dráždění resp. centra z chemoreceptorů (nejč. nedostatek O2 a z toho plynoucí hypoxémie) • stimulace H+ ionty 8 regulace acidobazické rovnováhyregulace acidobazické rovnováhy HH22COCO33 HH++ ++ HCOHCO-- 33 AcidosAcidosaa ( H( H++) Alkalos) Alkalosaa ( H( H++)) HH22COCO33 HH++ ++ HCOHCO-- 33 HH22COCO33 HH++ ++ HCOHCO-- 3322 33 33 22 33 33 kompenzacekompenzace kompenzacekompenzace HH22COCO33 HH++ ++ HCOHCO-- 33 HH22COCO33 HH++ ++ HCOHCO-- 33