Бикарбонатный буфер
Видео: ВИВАТОН. Бикарбонатный буфер Кальций связывает нелетучие кислоты
Под бикарбонатным буфером понимают H2CO3 и HCO3", но H2CO3 можно заменить на PaCO2, так как:
H2O + CO2 ~ H2CO3 — H+ + HCO3".
Соединение CO2 с водой происходит под действием карбоангидразы. Если использовать константу диссоциации для бикарбонатного буфера и учитывать коэффициент растворимости для CO2 (0,03 ммольХл), то уравнение Гендерсона-Хас-сельбальха для бикарбоната приобретает следующий вид:
рН - рК + log ([НСОЛДО.ОЗ x PaCO2), где р К = 6,1.
Отметим, что рК бикарбонатного буфера значительно отличается от рН артериальной крови (7,40)- это означает, что бикарбонат не является достаточно эффективным внеклеточным буфером. Однако бикарбонатный буфер очень важен по двум причинам: 1) концентрация бикарбоната (НСОз~) во внеклеточной жидкости довольно высока- 2) еще большее значение имеет тонкая регуляция PaCO2 легкими и [HCO3"] плазмы — почками. Способность этих органов изменять соотношение [HCO3-]XPaCO2 позволяет им играть важную роль в регуляции рН артериальной крови. Упрощенный и более практичный вариант уравнения Гендерсона-Хассельбальха для бикарбонатного буфера следующий:
[Н+] = 24хРаС02/[НСОЛ.
Это уравнение очень полезно в клинической практике, поскольку по величине рН можно легко вычислить [H+] (табл. 30-2). Если рН < 7,40, то при снижении рН на каждые 0,01 прирост [H+] составляет 1,25 нмольХл- если рН > 7,40, то при повышении рН на каждые 0,01 снижение [H+] составляет 0,8 нмольХл.
Пример: если рН артериальной крови = 7,28, a PaCO2 = 24 ммольХл, то какова [HCO3"] в плазме?
[H+] = 40 + [(4O - 28) х 1,25] - 55 нмоль/л (расчет на основе данных табл. 30-2). Поэтому,
55 = 24 х 24/[HCO3`], a [HCO3"] - (24 х 24)/55 = = 10,5 ммоль/л.
Подчеркнем, что бикарбонатный буфер оказывается эффективным для компенсации метаболического, но не респираторного ацидоза. Если во внеклеточную жидкость ввести 3 ммольХл сильной нелетучей кислоты, например HCl, то произойдет следующее:
3 ммоль/л H+ + 24 ммоль/л НСО3~ —» H2CO3 -> H2O + 3 ммоль/л CO2+ 21 ммоль/л HCO3".
ТАБЛИЦА 30-2. Взаимозависимость величин рН и [H+]PH
[H+]
6,80
158 нэкв/л
6,90
1 26 нэкв/л
7,00
1 0O нэкв/л
7,10
79 нэкв/л
7,20
63 нэкв/л
7,30
50 нэкв/л
7,40
40 нэкв/л
7,50
32 нэкв/л
7,60
25 нэкв/л
7,70
20 нэкв/л
При этом HCO3 , соединяясь с H+, образует CO2. Более того, образующийся CO2 в норме выделяется легкими, так что величина PaCO2 не изменяется. Следовательно, [H+] = 24 X 40/21 = 45,7 ммоль/л, а рН = 7,34. Снижение [HCO3"] отражает количество добавленной нелетучей кислоты.
С другой стороны, увеличение PaCO2 (летучей кислоты) не оказывает существенного влияния на [HCO3 ]. Например, при повышении PaCO2 с 40 до 80 мм рт. ст. содержание растворенного в плазме CO2 увеличивается с 1,2 до 2,2 ммоль/л. Более того, константа равновесия для гидратации CO2 такова, что повышение содержания CO2 приведет лишь к минимальному смещению реакции вправо:
H2O + CO2 ~ H2CO3 ~ H+ + HCO3".
Если верно предположение, что [HCO3 ] существенно не меняется, то:
[H+] - 24 х 80/24 = 80 нмоль/л, а рН = 7,10.
Соответственно, [H+] увеличивается на 40 нмоль/л, а поскольку HCO3" вырабатывается в соотношении 1 : 1 с H+, то [HCO3"] также повышается на 40 нмоль/л. Таким образом, [HCO3"] внеклеточной жидкости увеличивается на абсолютно несущественные 40 нмоль/л, с 24 ммоль/л до 24,000040 ммоль/л. Поэтому бикарбонатный буфер при повышении PaCO2 является неэффективным, а изменения [HCO3"] не отражают тяжесть респираторного ацидоза.
