Буферные системы крови

Важнейшими буферными системами организма являются бикарбонатная, фосфатная, белковая и гемоглобиновая.

Буферными системами, или буферами, называют растворы, которые обладают способностью стойко сохранять постоянство среды при добавлении кислых или щелочных веществ. Буферы состоят из слабой кислоты и ее соли, образованной сильным основанием. Например, бикарбонатный буфер состоит из Н₂СО₃ и NaHCО₃, белковый и гемоглобиновый - из белка или гемоглобина как слабых кислот и их солей натрия или калия. Фосфатная буферная система включает NaH₂PО₄ и Na₂HPО₃. Каждый буфер характеризуется определенным значением рН, который он стремится сохранить. Механизм их действия рассмотрим на примере бикарбонатного буфера.

Как известно, в плазме крови и эритроцитах содержится свободная углекислота, а также ее соли, в плазме - NaHCO₃, в эритроцитах - КНСО₃, количество которых примерно в 20 раз выше концентрации углекислоты. При поступлении в кровь кислоты, например НСl, часть бикарбонатов тратится на ее нейтрализацию с образованием угольной кислоты:

Образовавшийся избыток угольной кислоты легко диссоциирует на воду и углекислый газ по следующему уравнению:

Повышенная концентрация СO₂ действует раздражающе на дыхательный центр головного мозга, который усиливает вентиляцию легких и все избыточное количество СO₂ выводится легкими, a NaCl - почками. В результате изменения рН крови не происходит. В случае увеличения в крови щелочных продуктов, которые обозначены как NaOH механизм действия буферной системы будет протекать так:

Избыток образовавшегося бикарбоната выводится почками или связывается с белками.

Фосфатный буфер крови состоит из NaH₂PO₄ и Na₂HPO₄. Первое соединение обладает свойствами слабой кислоты, а второе - слабой щелочи. Механизм действия этой буферной системы связан с деятельностью почек. Так, при появлении в тканях избытка ионов водорода (которые условно обозначим НС1) происходит их нейтрализация:

Образовавшийся избыток NaH₂PO₄ и NaCl выводится из организма почками. В случае наличия в тканях избытка щелочных продуктов (NaOH) увеличивается образование Na₂HPO₄, который также выводится почками:

И в этом случае рН среды не меняется.

Белковый буфер состоит из белков плазмы крови и их солей, способных как амфотерные соединения диссоциировать и как кислоты, и как основания.

Важнейшей буферной системой крови является гемоглобин эритроцитов. Его буферные свойства обусловлены возможностью взаимодействия кислореагирующих соединений с калиевой солью гемоглобина (КНb) с образованием эквивалентных количеств калиевой соли соответствующей колоты и свободного гемоглобина:

Способность связывать ионы водорода выражена у солей гемоглобина сильнее, чем у солей оксигемоглобина. Перенос газов крови гемоглобином также является фактором участвующим в регуляции рН среды. В капиллярах происходит отщепление кислорода от оксигемоглобина и свободный гемоглобин может в большей степени связывать углекислоту. В то же время образование оксигемоглобина в легких способствует освобождению углекислоты и выведению ее из организма.

Таким образом, буферные системы крови имеют большое значение в поддержании постоянной реакции среды.

В клинике важно понятие "щелочного резерва", которое означает все факторы, обеспечивающие нейтрализацию кислот, в избытке появляющихся в ходе обмена веществ.

С этих позиций следует определить ацидоз как состояние, при котором снижается щелочной резерв крови. Компенсированный ацидоз определяется как снижение щелочного резерва крови, при котором не происходит изменений рН крови. Некомпенсированный ацидоз характеризуется изменением реакции крови в кислую сторону.

Алкалоз - это состояние, при котором щелочные резервы крови значительно повышены, что наблюдается, например, при "горной болезни" и др.