====== Sav-bázis egyensúly - Általános elvek ====== * 2012. 12. 26. * Előadó: Dr. Káldi Krisztina A metabolizmus során túlnyomórészt savak keletkeznek. A homeosztázis fenntartásához szükség van pH-beállító mechanizmusokra. Ez azért fontos, mert a legtöbb fehérje (enzim, transzporter, struktúraelem), a sejtek alakja és térfogata, a sejtmembrán permeabilitása is //pH-függő//. Szervek szerepe a sav-bázis egyensúly //fenntartásában:// * **Tüdő:** CO2 mint „illékony sav” a tüdőben * **Vese:** H+ vagy bikarbonát kiválasztása * Szövetek: CO2 termelése, laktát termelése, ketoacidózis * Vér: puffereket tartalmaz - szénsav-bikarbonát puffer, plazmafehérjék, hemoglobin mint puffer Az egyes területeken különböző hatások okozhatják a sav-bázis egyensúly //eltolódását:// * Anyagcserezavar a szövetekben * Izommunka * Anémia vagy májbetegségek csökkenti a vér pufferkapacitását * Légzőszervi megbetegedések * Magaslati levegő; hipokapnia által alkalózist okozhat * Vesebetegségek Az intenzív terápiában fontos az extracelluláris pH monitorozása és szabályzása. Az ehhez tartozó módszerek a gyermekbénulás gyógyításával kapcsolatban kerültek kifejlesztésre. A „vastüdőbe” helyezett betegeknél fontos volt, hogy ne „lélegeztessék túl” a beteget, mert súlyos sav-bázis zavart lehet ezzel előidézni. Az extracelluláris pH normálértéke: **pH ec=7,35-7,45 - [H+]=41 nmol** Az intracelluláris pH erősen függ a szövettípustól, átlagosan **7,2.** így a szervezet teljes H+-tartalma ~2 μmol. Az emberi test kb. 12 mol/nap szénsavat termel. Egyéb szerves savak is keletkeznek a metabolizmus során, ezek 0,1 mol/nap sebességgel keletkeznek. Az emberi test bázistermelése nem jelentős. Az egyensúly fenntartása - Pufferrendszerek segítségével gyorsan korrigálódik a pH - Eltávolítás → pufferrendszerek helyreállítása ==== Pufferrendszerek biokémiája ==== pH = -log[H+] HA - A- + H+ Kd = [H+][A-]/[HA] pK = -logKd Henderson-Hasselbach egyenlet: pH = pK+log[A-]/[HA] Minden pufferrendszer a pK-értékéhez közeli pH-tartományban működik jól. Ha a pK érték és a pillanatnyi pH megegyezik, megegyezik a protonált és deprotonált anyag koncentrációja. ==== Fiziológiás pufferrendszerek ==== * Szénsav/bikarbonát * Protein/proteinát * Ammónia/ammónium (inkább a vizeletben fontos) * Foszfát (szintén vizelet) === A szénsav-bikarbonát puffer === CO2 + H2O - H2CO3 - H+ + HCO3- CO2 + H2O - H+ + HCO3- pK=6,1 pH = 6,1+log[HCO3-]/[CO2] Nagy pufferoló kapacitása van, mert a tüdőn keresztül állandó értéken marad a CO2 koncentráció. A vese hatékonyan hozzájárul a puffer másik oldalának, a bikarbonát koncentrációjának a megfelelő szinten tartásához. [CO2]=0,03 mmol/Hgmm*PCO2 pH = 6,1+log[HCO3-]/[0,03*PCO2] pH = 6,1+log 24 mM/1,2 mM körülbelül 7,4 pH = 6,1+log[HCO3-]-log0,03-log PCO2 log PCO2 = -pH+6,1+log[HCO3-]-log0,03 **Izobikarbonát rendszerben:** logPCO2 = -pH+konstans azaz y=-x+konstans. Ebből következik, hogy ha a bikarbonát koncentrációját állandó értéken tartjuk, a pH és a logPCO2 egymással egyenesen arányos, az arányosság -1. Attól függően, hogy a bikarbonátkoncentrációt hol rögzítjük, különböző izobikarbonát-vonalakat kapunk, ha ezt a két értéket egy koordinátarendszerben ábrázoljuk. Minél kisebb a bikarbonát koncentrációja, annál inkább balra tolódik ez a vonal. A fiziológiás bikarbonátoldat azonban nem izobikarbonát rendszer. Viszont a CO2 parciális nyomását a fiziológiás határok között változtatva is elhanyagolható mértékben változtatja csak meg a bikarbonátkoncentrációt, ezért mégis izobikarbonát rendszernek tekinthető. Az egyetlen ilyen testfolyadékunk a liquor cerebrospinalis, mert itt ez az egyetlen puffer. ==== A vér pufferei ==== A vér összetett pufferrendszer, amiben a szénsav-bikarbonát pufferrendszeren kívük a fehérjepufferek is nagy jelentőséggel bírnak. A vörösvérsejtekben szénsavanhidráz enzim működik, ami a szénsav kialakulását segíti CO2-ből. A kialakult szénsav protonját rögtön a vörösvértest fehérjéi veszik át. A teljes puffermennyiség 44-49 mEquival/l. (Az ekvivalens mennyiség azt jelenti, hogy hány mol bikarbonátnak felel meg a pufferkapacitás.) | HCO3- | 19,5 mval/l | | Nem bikarbonát pufferek | 28,5 mval/l | === A hemoglobin pufferszerepe === A vörösvértestekbe bediffundáló CO2 rögtön szénsavvá alakul a karboanhidráz enzim segítségével. Ezután a protonját átveszi a hemoglobin, ami sok bázikus hisztidin oldalláncot tartalmaz. Így a szénsav fogy, ami serkenti a többi CO2 átalakulását. A bikarbonát kikerül a sejtből, és a vérplazma bikarbonát-koncentrációját emeli. A rendszer működését biztosítja az, hogy a hemoglobin erősebben köti a protont, mint a szénsav. A szénsav-bikarbonát rendszer nem elég a vérplazma pH-jának fiziológiás értéken tartásához. A hemoglobin puffer segít a pH~log(PCO2) egyenes meredekségének emelésével, így egy adott CO2 parciális nyomásváltozáshoz kisebb pH-változás tartozik. Ugyanakkor a bikarbonát-koncentráció jobban nő a karboanhidráz aktivitása miatt, ezért ez a rendszer nem közelíthető az izobikarbonát rendszerrel. === Az összetett pufferrendszer reakciója savas termékek keletkezésekor === A megnövekedett H+ koncentráció protonálja a bikarbonátot, ami szénsavvá alakul. A szénsav bomlik CO2-re, a bikarbonát koncentrációja lecsökken. Viszont az összetett pufferrendszerben a protonokat átveszik a fehérjék, így kevesebb bikarbonát fogy és kisebb lesz a pH-változás. A vér pufferkapacitásának összetétele függ a PCO2-től. Nagyobb CO2 parciális nyomásnál megnő a bikarbonát mennyisége, így a jelentősége is. Az oxigenált hemoglobin pufferkapacitása kisebb, ezért ez is befolyásolja az összetételt és az eredő pufferkapacitást. A bikarbonátkoncentráció változása a pufferegyenest párhuzamosan tolja el, míg a fehérjekoncentráció változása az egyenes meredekségét befolyásolja. | Paraméter | Normálérték | | pH | 7,35~7,45 | | PCO2 | 38-42 Hgmm | | Pufferbázis (Buffer Base, BB) | 44-49 mval/l | | Aktuális bikarbonát | 23,8~24,2 mmol/l | | Standard bikarbonát (PCO2=40 mmHg) | 23,8¬24,2 mmol/l | | Bázistöbblet (Base Excess, BE) | -2,5~2,5 mval/l | A bázistöbblet azon erős savnak a mennyisége, amelyet 1l vérhez adva 7,4 pH-t érünk el 40 mmHg pCO2-nél és 100%-os O2 telítettség esetén.