Буферная емкость дыхательной системы. Участие почек в регуляции кислотно-щелочного равновесия

От значительных колебаний содержания ионов Н+ организм защищен с помощью быстрых изменений легочной вентиляции. Это позволяет выиграть время, пока равновесие не восстановится с помощью медленных почечных механизмов, поэтому дыхательная система в регуляции кислотно-щелочного равновесия играет роль физиологического буфера. В целом ее буферная емкость в 1-2 раза выше всех других химических буферных систем внеклеточной жидкости, взятых в совокупности.

Нарушение функции легких способно вызывать дыхательный ацидоз. До сих пор мы обсуждали значение дыхательной системы в качестве физиологического буфера, в норме стабилизирующего содержание протонов. Однако изменения концентрации ионов Н+ могут возникать также и при нарушениях дыхания. Например, при выраженной эмфиземе способность легких выводить СО2 снижается. Это вызывает накопление СО2 во внеклеточной жидкости, способствуя развитию дыхательного ацидоза.

Способность коррекции метаболического ацидоза также нарушается, поскольку в норме она осуществляется за счет снижения Рсо2 благодаря увеличению альвеолярной вентиляции. В этих обстоятельствах единственным физиологическим механизмом, обеспечивающим возращение рН внеклеточной жидкости к норме, является деятельность почек.

Участие почек в регуляции кислотно-щелочного равновесия

Почки регулируют кислотно-щелочное равновесие, выделяя кислую или щелочную мочу. Выделение кислой мочи снижает общее количество кислых продуктов во внеклеточной жидкости, как и выделение оснований снижает их содержание в жидких средах организма.

В целом механизм, благодаря которому почки выделяют кислую или щелочную мочу, заключается в следующем: в просвет канальцев путем фильтрации непрерывно поступает большое количество ионов НСО3, выделение которых в конечную мочу удаляет основания из плазмы. Эпителиоциты выделяют в просвет канальцев также большое количество ионов Н+, таким образом удаляя их из крови. Если количество выделенных ионов Н+ превысит число ионов бикарбоната, попавших в первичную мочу, внеклеточная жидкость в сумме потеряет больше кислых продуктов.
И наоборот, если количество ионов НСО3, попавших в просвет канальца, превысит секрецию протонов, в сумме возникнет дефицит оснований.

Ранее уже упоминалось, что организм в сутки производит около 80 мэкв нелетучих кислот, источником которых главным образом является белковый метаболизм. Эти кислоты называют нелетучими, поскольку они, как Н2СО3, не способны выделяться легкими. Основной путь выведения этих кислот из организма состоит в выделении с мочой. Почки должны также препятствовать потере бикарбонатов с мочой. Выполнение этой задачи, с количественной точки зрения, более важно, чем выделение нелетучих кислот.

Ежедневно почки профильтровывают около 4320 мэкв бикарбоната (180 л/сут х 24 мэкв/л)- в норме почти все это количество реабсорбируется канальцами, сохраняя таким образом главную буферную систему внеклеточной жидкости.

Далее будет рассмотрен вопрос о том, как реабсорбция бикарбоната и выделение протонов сопряжены с канальцевой секрецией ионов Н+. Поскольку бикарбонаты перед реабсорбцией связываются с протонами, образуя Н2СО3, необходимый объем секреции протонов в просвет канальцев должен составлять 4320 мэкв/сут.

Для освобождения организма от нелетучих кислот в мочу также должно быть выделено дополнительно 80 мэкв ионов Н+. Таким образом, в общей сложности секреция протонов в просвет канальцев составляет 4400 мэкв/сут.

При снижении концентрации ионов Н+ во внеклеточной жидкости (при алкалозе) почки теряют способность к реабсорбции бикарбонатов, прошедших через почечный фильтр- его выделение, таким образом, возрастает. Поскольку НСО3 в норме нейтрализует протоны во внеклеточной жидкости, такая потеря бикарбонатов равноценна добавлению ионов Н+ во внеклеточную жидкость. Следовательно, при алкалозе выведение НСО3 способствует приведению содержания протонов во внеклеточной жидкости к норме.

При ацидозе почки не выделяют бикарбонаты в мочу вследствие их полной реабсорбции из первичной мочи во внеклеточную жидкость. Происходит реабсорбция и новых ионов бикарбоната, образованных почками. В результате концентрация ионов Н+ во внеклеточной жидкости возвращается к норме.

Таким образом, почки регулируют содержание ионов Н+ внеклеточной жидкости благодаря трем основным механизмам: (1) секреции ионов H+- (2) реабсорбции бикарбонатов, попавших в первичную мочу, (3) образования новых ионов бикарбоната. Все эти процессы выполняются благодаря деятельности одной и той же системы, работа которой обсуждается в следующих разделах.

Источник: http://meduniver.com