KREW
Odczyn i równowaga kwasowozasadowa.
W bardzo wąskich granicach utrzymuje się aktualna reakcja krwi, czyli jej odczyn lub oddziaływanie kwasowozasadowe. Mimo nieustannego powstawania w organizmie wartości kwaśnych i zasadowych oraz częstych okazji wnikania ich z zewnątrz, krew jest prawie obojętna, a właściwie lekko zasadowa, gdyż jej pH wynosi 7,4 z wahaniami od 7,3 do 7,5. Tak wyrażony odczyn w krwi żylnej ma pH 7,34, a tętniczej 7,36, gdy oddychanie wynosi 40mm Hg. Wahanie powyżej pH 7,8 i poniżej 6,8 są zupełnie niedopuszczalne, gdyż wtedy nie mogą już działać enzymy, denaturują się białka i ustaje wymiana gazów oddechowych. Chociaż w organizmie powstają różne kwasy, jak H2CO3, H2SO4, H3PO4, kwas pirogronowy, mlekowy, acetooctwy czy betaoksymasłowy oraz zasady, np. NH3, to jednak pH krwi jest bardzo stałe, gdyż nieustannie współdziałają różne układy buforowe i czynności ochronne, głównie w zakresie płuc, nerek skóry, serca i wątroby. Układy buforowe, czyli moderatory można podzielić na pierwszorzędowe w osoczu i drugorzędowe w krwinkach. Do pierwszych należą układy dwuwęglanów i białczanów, a do drugich układy fosforanów i hemoglobiny.
Utrzymywanie i zmiany izohydrii
Łatwo sobie wyobrazić, że pH krwi będzie nie zmienione, mimo zmiennej podaży kwasów lub zasad tak długo, dopóki nie zmienione zostaną stosunki ilościowe, między CO2 i NaHCO3, KH2PO4 i K2HPO4, KHb i KhbO2, oczywiście przy sprawnym działaniu systemu nerwowego, układu oddechowego, nerek, wątroby i serca.
Gdyby do krwi wniknęły jakiś wartości kwaśne, np. w mięśniach powstały kwas mlekowy czy fosforowy lub z pożywienia kwas octowy, to natychmiast zostaną zobojętnione dwuwęglanami, przez co stosunek dwutlenku węgla do kwaśnego węglanu sodu zmieni się na korzyść dwutlenku węgla, ale do zakwaszenia krwi nie dojdzie jednak z tego powodu, że dwutlenek węgla swoiście drażni odpowiednie chemoreceptory lub sam ośrodek oddechowy, powodując większą wentylację, wskutek czego nadmiar CO2 zostanie usunięty z organizmu przez płuca.
Na odwrót dzieje się, gdy do krwi wnikają wartości zasadowe, np. z białek powstający amoniak lub z pokarmów roślinnych uwalniane zasady, którymi były zobojętnione kwasy organiczne spalone w organizmie. Wówczas ubywa dwutlenek węgla, z którego powstaje kwas węglowy, zużywający się na zobojętnienie zasad. Zmniejszona prędkość dwutlenku węgla zmniejsza wentylację płuc tak długo, aż produkowany wciąż dwutlenek węgla zgromadzi się we krwi w takiej ilości, aby jego stosunek do dwuwęglanów wrócił do wartości prawidłowej.
O ile moderator węglanowy współdziała w pierwszym rzędzie z płucami, to układ fosforanów tłumi zmiany pH we krwi w oparciu o czynność nerek, które wydalają nadmiar wartości kwaśnych lub zasadowych głównie w postaci odpowiednich fosforanów. Ponadto nerka produkuje amoniak, który neutralizuje kwasy nie zużywając zapasu dwuwęglanów, zwanych rezerwą alkaliczna krwi. Amoniak powstający w procesie przemiany aminokwasów wiąże się w wątrobie z CO2 na mocznik, który nie działa już alkalizująco.
Silne zbuforowanie krwi i skoordynowane współdziałanie wielu układów sprawia, że organizm skutecznie broni swej izohydrii, czyli stałości stężenia jonów wodorowych, utrzymując pH krwi na bardzo stałym poziomie mimo zmiennej podaży kwasów i zasad. Zakwaszenie ustroju, – acidosis, czyli kwasicę albo zalkalizowanie – alcalosis, czyli zasadowicę spotyka się przeto bardzo rzadko i to głównie w warunkach patologicznych.
Zarówno kwasicę, jak i zasadowicę występują najpierw w lżejszej postaci jako tak zwane wyrównane, a dopiero w ostateczności stają się niewyrównane, co nie może utrzymywać się zbyt długo. Wyrównane polegają na tym, że nie zmienia się jeszcze pH, a zwiększa się lub zmniejsza zasób zasad, zwany rezerwą alkaliczną. Miarą rezerwy alkalicznej krwi jest obojętność dwutlenku węgla, jaką można uwolnić z dwuwęglanów zawartych w 100 ml osocza, zrównoważonego w parcjalnym ciśnieniem gazów oddechowych w powietrzu pęcherzyków płucnych.
MIĘŚNIE
Równowaga kwasowozasadowa
Wysiłkom fizycznym może towarzyszyć kwasica metaboliczna. Znaczący wzrost stężenia jonów wodorowych w komórkach mięśniowych i w płynie zewnątrzkomórkowym występuje podczas wysiłków fizycznych o różnej intensywności u ludzi o różnej wydolności fizycznej. U ludzi o średniej lub wysokiej wydolności fizycznej kwasica metaboliczna występuje podczas wysiłków, których obciążenie przekracza 4060 lub 6070% obciążenia maksymalnego. U ludzi o małej wydolności może występować już podczas wysiłków obciążeniu 3040% obciążenia maksymalnego.
Wzrost stężenia jonów wodorowych w płynach ustrojowych jest tym większy, im większa jest intensywność wysiłku. W mięśniach pH może zmniejszać się od 7,0 w spoczynku do 6,46,5 po maksymalnym wysiłku do wyczerpania, we krwi od 7,4 w spoczynku do 6,86,9 po maksymalnym wysiłku. Podczas skurczów mięśni zachodzą w nich procesy metaboliczne związane zarówno z uwalnianiem jak i z absorpcją protonów. Głównym, ale nie jedynym, źródłem protonów podczas wysiłków fizycznych jest kwas mlekowy. Jego uwalnianie z mięśni do płynu zewnątrzkomórkowego zwiększa się ze wzrostem intensywności wysiłku i akumulacją w komórkach mięśniowych.
Podczas wysiłków na cykloergometrze uwalnianie mleczanu do krwi zwiększa liniowo, dopóki tempo jego wytwarzania nie osiągnie 45 mmol/min, w przeliczeniu na całą pracującą kończynę. Zawartość mleczanu w mięśniach wynosi wówczas około 4 mmol/kg wilgotnej tkanki. Dalszy wzrost wytwarzania mleczanu nie przyspiesza już tempa jego przenikania do krwi, co może wskazywać na wysycenie mechanizmu translokacji tego związku z komórek mięśniowych, Przy wysokim tempie wytwarzania mleczanu w mięśniach może powstawać znaczna różnica między jego stężeniem w komórkach mięśniowych i we krwi. Po krótkotrwałych wysiłkach o maksymalnej intensywności stężenie mleczanu w mięśniach może być 23 razy większe niż we krwi. Podczas dłużej trwających wysiłków (o mniejszej intensywności) gradient stężeń mleczanu między płynem wewnątrzkomórkowych jest mniejszy lub w ogóle nie występuje.
Tempo dyfuzji mleczanu i jonów wodorowych przez błony komórek mięśniowych jest u ludzi jednakowe podczas wysiłków fizycznych. Jedynie w początkowej fazie okresu powysiłkowego stwierdzano większy wzrost stężenia jonów wodorowych niż mleczanu we krwi.
Duża zależność między stężeniem mleczanu we krwi podczas wysiłków a stężeniem jonów wodorowych, standartowymi HCO3, „nadmiarem zasad”, współczynnikiem oddechowym i nadmiarem dwutlenku węgla wydychanego (wypartym z wodorowęglanów przez mleczan) bywa traktowana jako argument, że pomiar każdej z tych zmiennych można wykorzystać jako argument, że pomiar każdej z tych zmiennych można wykorzystać do oceny wielkości kwasicy metabolicznej podczas wysiłków (jako równoważny pomiarowi stężenia mleczanu we krwi). Pogląd ten jest obciążony znacznym błędem, gdyż pomiar „nadmiaru dwutlenku węgla” jest mało dokładny.
Zmniejszenie stężenia wodorowęglanów podczas wysiłków odzwierciedla ilościowo wzrost stężenia mleczanu tylko wówczas, gdy nie zmienia się dysocjacja pozostałych buforów (białczanów, hemoglobiny), tzn., gdy pH jest stałe. Ze wzrostem stężenia mleczanu pH obniża się, a pojemność buforowa buforów niewodorowęglanowych zwiększa się.
Podczas długotrwałych wysiłków fizycznych znaczący wpływ na równowagę kwasowozasadową może wywierać wzrastające stężenie we krwi ketokwasów i innych kwasów organicznych.