Физико-химические гомеостатические механизмы

Буферные системы крови и тканей. Как в условиях нормальной жизнедеятельности, так и при воздействии на организм чрезвычайных факторов, поддержание кислотно-щелочного гомеостаза обеспечивается в первую очередь физико-химическими регуляторными механизмами.

Особое место среди этих механизмов занимает карбонатная буферная система

Другой буферной системой плазмы является фосфатный буфер, образованный одно- и двухосновными фосфатными солями:

Третьей буферной системой крови являются белки

Таким образом, расход гидрокарбоната NaHCO₃ в системе карбонатного буфера при "агрессии" кислот компенсируется за счет щелочных протеинатов, фосфатов и солей гемоглобина.

Чрезвычайно важное значение имеет также обмен ионов Сl^- и НСО^-₃между эритроцитами и плазмой. Когда концентрация углекислоты в плазме увеличивается, концентрация С1^- в ней уменьшается, так как Сl^- переходит в эритроциты. Основным источником Сl^- в плазме является хлорид натрия; следовательно, повышение концентрации угольной кислоты вызывает разрыв связи между Na⁺ и Сl^- и их разделение, причем Сl^- входят в эритроциты, a Na⁺ остаются в плазме, поскольку мембрана эритроцитов для них практически непроницаема. Создающийся избыток Na⁺ соединяется с избытком НСО^-₃, образуя бикарбонат натрия, восполняя его убыль, возникшую в результате закисления крови, и поддерживая тем самым постоянство pH крови.

Снижение Рсо₂ вызывает обратный процесс: Сl^- выходят из эритроцитов, соединяясь с избытком Na⁺, освободившимся из бикарбоната, и предупреждая этим защелачивание крови. Указанные перемещения ионов через полупроницаемую мембрану эритроцитов объясняются одним из правил Доннана , гласящим, что отношения концентраций ионов, способных проходить через мембрану, должны быть равны по обе стороны мембраны. Это процесс имеет исключительную важность для поддержания pH крови, Cl^-_эр/Cl^-_пл = 0,48-0,52 может служить одним из показателей состояния кислотно-щелочного гомеостаза.

Большая роль в поддержании кислотно-щелочного гомеостаза принадлежит буферным системам тканей, которые поддерживают постоянство внутритканевого pH и участвуют в регуляции pH крови. В тканях имеются карбонатная и фосфатная буферные системы. Однако особую роль играют тканевые белки, которые способны связывать очень большие количества кислот и щелочей. Наиболее выраженная буферная емкость у коллагеновой субстанции соединительной ткани, способной также связывать кислоты путем их адсорбции.

Гомеостатические обменные процессы.

Весьма существенную роль в регуляции кислотно-щелочного баланса играют обменные процессы, происходящие в тканях, особенно в печени, почках, мышцах. Органические кислоты, могут подвергаться окислению с образованием либо летучих, легко выделяющихся из организма кислот (главным образом углекислоты), либо превращаясь в некислые вещества. Они могут соединяться с продуктами белкового обмена, полностью или частично утрачивая свои кислые свойства (например, соединение бензойной кислоты с глицином); молочная кислота, в больших количествах образующаяся при усиленной мышечной работе,

ресинтезируется в гликоген , кетоновые тела - в высшие жирные кислоты и затем в жиры и т. д. Неорганические кислоты могут быть нейтрализованы солями калия , натрия, освобождающимися при дезаминировании аминокислот аммиаком с образованием аммонийных солей и т. д. Щелочи нейтрализуются главным образом молочной кислотой, которая при сдвиге активной реакции тканей в щелочную сторону усиленно образуется из гликогена. Кислотно-щелочной гомеостаз поддерживает и ряд физико-химических процессов: растворение сильных кислот и щелочей в средах с низкой диэлектрической постоянной (например, в липидах), связывание кислот и щелочей различными органическими веществами в недиссоциированные и нерастворимые соли, обмен ионов между клетками различных тканей и кровью и др.

Отмечая важность рассмотренных выше механизмов поддержания кислотно-щелочного гомеостаза, следует признать, что в конечном итоге узловым звеном в рассматриваемой гомеостатической системе является клеточный обмен, так как передвижение анионов и катионов между вне- и внутриклеточными секторами н их распределение в этих секторах являются прежде всего результатом деятельности клеток и подчинены потребностям этой деятельности.

Механизмы, обеспечивающие этот обмен, весьма разнообразны. Передвижение ионов зависит от градиента осмотического давления, проницаемости мембран, определяется динамическим электрическим потенциалом мембран и т. п.