Кислотно-щелочное равновесие организма¶

Кислотно-щелочное равновесие организма (кислотно-основное состояние, КЩС) — это относительное постоянство соотношения кислот и оснований во внутренних средах организма, обеспечивающее оптимальные условия для протекания ферментативных реакций и функционирования клеток. Количественно кислотно-щелочное равновесие характеризуется величиной pH — отрицательным десятичным логарифмом концентрации свободных водородных ионов. Для крови человека нормальный диапазон pH составляет 7,35–7,45, что соответствует слабощелочной реакции.

¶Физиологическое значение

Поддержание pH в узких пределах критически важно, поскольку активность большинства ферментов, проницаемость клеточных мембран, синтез белков и процессы тканевого дыхания зависят от концентрации ионов водорода. Сдвиг pH крови ниже 7,35 приводит к состоянию ацидемии, выше 7,45 — к алкалемии. Крайние значения pH (ниже 6,8 и выше 7,8) несовместимы с жизнью.

Организм располагает тремя уровнями защиты от колебаний pH: буферными системами (действуют мгновенно), системой дыхания (минуты) и почками (часы и дни).

¶Буферные системы

Буферы представляют собой смеси слабых кислот и их солей с сильными основаниями, способные связывать избыток ионов водорода или гидроксид-ионов.

• Бикарбонатный буфер — основная внеклеточная система, состоит из угольной кислоты (H₂CO₃) и гидрокарбоната натрия (NaHCO₃). Эффективен благодаря открытости системы: углекислый газ выводится легкими.
• Фосфатный буфер — работает преимущественно внутри клеток и в моче, состоит из дигидрофосфата и гидрофосфата натрия.
• Белковый буфер — основан на амфотерных свойствах белков, способных связывать как H⁺, так и OH⁻. Наиболее значим гемоглобин эритроцитов.
• Гемоглобиновый буфер — обеспечивает до 75% буферной емкости крови, связывая водородные ионы при восстановлении оксигемоглобина.

¶Регуляция дыханием

Легкие регулируют концентрацию угольной кислоты путем изменения вентиляции. При накоплении кислот (например, молочной) происходит их взаимодействие с гидрокарбонатом, что ведет к образованию углекислого газа. Увеличение CO₂ в крови стимулирует дыхательный центр, вызывая гипервентиляцию и выведение избытка углекислоты. При алкалозе, напротив, дыхание угнетается, что способствует задержке CO₂.

¶Почечная регуляция

Почки являются наиболее медленным, но самым мощным механизмом регуляции. Они выводят ионы водорода и реабсорбируют гидрокарбонат-ионы из первичной мочи. В клетках почечных канальцев происходит образование аммиака, который связывает ионы водорода в виде ионов аммония, выводимых с мочой. Также почки экскретируют титруемые кислоты (фосфаты, сульфаты, органические кислоты).

¶Нарушения кислотно-щелочного равновесия

Сдвиги КЩС делятся на четыре основных типа:

• Респираторный ацидоз — возникает при гиповентиляции (ХОБЛ, угнетение дыхательного центра, асфиксия), что ведет к накоплению CO₂ и снижению pH.
• Респираторный алкалоз — следствие гипервентиляции (высотная болезнь, истерия, ИВЛ), приводящей к избыточному выведению CO₂.
• Метаболический ацидоз — развивается при накоплении нелетучих кислот (диабетический кетоацидоз, лактат-ацидоз, почечная недостаточность) или потере бикарбоната (диарея).
• Метаболический алкалоз — возникает при потере ионов водорода (рвота, прием диуретиков) или избыточном введении бикарбоната.

Организм часто компенсирует первичные нарушения: например, при метаболическом ацидозе дыхание учащается (дыхание Куссмауля), а при респираторном ацидозе почки усиливают реабсорбцию бикарбоната.

¶Диагностика и коррекция

Оценка КЩС проводится по анализу газов артериальной крови с определением pH, парциального давления CO₂, концентрации бикарбоната и избытка оснований (BE). Лечение нарушений направлено на устранение причины, а также на введение буферных растворов (при тяжелом ацидозе — гидрокарбонат натрия) или коррекцию вентиляции.

Вопреки распространенным псевдонаучным представлениям, «закисление» или «защелачивание» организма через изменение рациона питания невозможно в силу мощных гомеостатических механизмов, а pH мочи не отражает кислотно-щелочное состояние крови.