Взаи­мо­дей­ст­вие бу­фер­ных и вы­де­ли­тель­ных сис­тем

Как го­во­ри­лось вы­ше, осо­бую фи­зио­ло­ги­че­скую роль иг­ра­ет би­кар­бо­нат­ный бу­фер, так как он, с од­ной сто­ро­ны, яв­ля­ет­ся глав­ным бу­фе­ром плаз­мы, с дру­гой — взаи­мо­дей­ст­ву­ет с вы­де­ли­тель­ны­ми сис­те­ма­ми. Рас­смот­рим под­роб­но это взаи­мо­дей­ст­вие.

Ком­по­нен­ты би­кар­бо­нат­но­го бу­фе­ра — это уголь­ная ки­сло­та H₂CO₃ и би­кар­бо­нат HCO₃^–. Уголь­ная ки­сло­та спо­соб­на рас­па­дать­ся на CO₂ и H₂O (под дей­ст­ви­ем фер­мен­та кар­бо­ан­гид­ра­зы; гл. 10):

H₂CO₃ ® H₂O + CO₂, (10)

а кон­цен­тра­ция CO₂ в кро­ви ре­гу­ли­ру­ет­ся лег­ки­ми: из­бы­ток CO₂ вы­зы­ва­ет уси­ле­ние ин­тен­сив­но­сти ды­ха­ния и, сле­до­ва­тель­но, вы­ве­де­ния CO₂, не­дос­та­ток CO₂, на­про­тив, вы­зы­ва­ет сни­же­ние ин­тен­сив­но­сти ды­ха­ния и за­держ­ку CO₂. С дру­гой сто­ро­ны, кон­цен­тра­ция би­кар­бо­на­та в кро­ви ре­гу­ли­ру­ет­ся поч­ка­ми: при из­быт­ке HCO₃^– уси­ли­ва­ет­ся его вы­ве­де­ние с мо­чой, при не­дос­тат­ке — на­обо­рот. Та­ким об­ра­зом, лег­кие и поч­ки пря­мо свя­за­ны с би­кар­бо­нат­ным бу­фе­ром, под­дер­жи­вая кон­цен­тра­ции обо­их его ком­по­нен­тов:

Итак, при по­сту­п­ле­нии в кровь лю­бых кис­лых со­еди­не­ний они про­реа­ги­ру­ют с би­кар­бо­на­том, что при­ве­дет к сни­же­нию кон­цен­тра­ции NaHCO₃ и по­вы­ше­нию кон­цен­тра­ции H₂CO₃; в от­вет на это поч­ки умень­шат вы­ве­де­ние HCO₃^–,¹ а лег­кие уве­ли­чат вы­ве­де­ние CO₂ (и тем са­мым — H₂CO₃). В ре­зуль­та­те кон­цен­тра­ции ком­по­нен­тов би­кар­бо­нат­но­го бу­фе­ра вос­ста­но­вят­ся. При по­сту­п­ле­нии в кровь ще­лоч­ных ве­ществ про­изой­дут об­рат­ные про­цес­сы. Та­ким об­ра­зом, би­кар­бо­нат­ный бу­фер — это сво­его ро­да по­сред­ник ме­ж­ду «на­ру­ши­те­ля­ми» и «ох­ран­ни­ка­ми» ки­слот­но-ще­лоч­но­го рав­но­ве­сия.

¹ Бо­лее то­го, в поч­ках мо­жет об­ра­зо­вы­вать­ся и по­сту­пать в кровь до­пол­ни­тель­ное ко­ли­че­ст­во би­кар­бо­на­та; см. гл. 15.

Все бу­фер­ные сис­те­мы на­хо­дят­ся друг с дру­гом в со­стоя­нии ди­на­ми­че­ско­го рав­но­ве­сия, по­сто­ян­но об­ме­ни­ва­ясь друг с дру­гом: на­при­мер, при вы­сво­бо­ж­де­нии про­то­нов ге­мо­гло­би­но­вым бу­фе­ром они бу­дут свя­за­ны би­кар­бо­на­том. Это оз­на­ча­ет, что ес­ли под­дер­жи­ва­ет­ся нор­маль­ное со­стоя­ние би­кар­бо­нат­но­го бу­фе­ра (то есть нор­маль­ное со­от­но­ше­ние его ком­по­нен­тов), то тем са­мым бу­дет ав­то­ма­ти­че­ски под­дер­жи­вать­ся и нор­маль­ное со­стоя­ние ос­таль­ных бу­фе­ров.

Под­дер­жа­ние pH в нор­ме и при па­то­ло­гии

Нор­ма

В нор­ме за­да­ча вы­де­ли­тель­ных сис­тем — уда­лять кис­лые и ще­лоч­ные ве­ще­ст­ва с та­кой же ско­ро­стью, с ка­кой они по­сту­па­ют в кровь. Рас­смот­рим обыч­ное су­точ­ное по­сту­п­ле­ние и вы­ве­де­ние кис­лых и ще­лоч­ных ве­ществ.

· По­дав­ляю­щая часть кис­лых ве­ществ при­хо­дит­ся на CO₂— глав­ный про­дукт рас­па­да всех ве­ществ (бел­ков, ли­пи­дов, уг­ле­во­дов, нук­леи­но­вых ки­слот). Бу­ду­чи ле­ту­чим со­еди­не­ни­ем, CO₂ уда­ля­ет­ся лег­ки­ми.

· Не­боль­шое ко­ли­че­ст­во не­ле­ту­чих ки­слот (в 200—300 раз мень­ше, чем CO₂) об­ра­зу­ет­ся в про­цес­се ме­та­бо­лиз­ма (про­дук­ты окис­ле­ния се­ро­со­дер­жа­щих и фос­фор­со­дер­жа­щих ами­но­кис­лот— сер­ная и фос­фор­ная ки­сло­ты; про­дукт рас­па­да нук­леи­но­вых ки­слот — мо­че­вая ки­сло­та; в оп­ре­де­лен­ных ус­ло­ви­ях — мо­лоч­ная ки­сло­та, ке­то­но­вые те­ла и пр.; гл. 11). Еще мень­шее ко­ли­че­ст­во не­ле­ту­чих кис­лых ве­ществ (ино­гда, в за­ви­си­мо­сти от ха­рак­те­ра пи­та­ния, ще­лоч­ных) по­сту­па­ет из ЖКТ. Все не­ле­ту­чие ки­сло­ты сна­ча­ла реа­ги­ру­ют в кро­ви с би­кар­бо­на­том; за­тем они уда­ля­ют­ся поч­ка­ми, а кон­цен­тра­ция би­кар­бо­на­та в кро­ви при этом вос­ста­нав­ли­ва­ет­ся (гл. 15).

Та­ким об­ра­зом, в нор­ме вы­де­ли­тель­ные сис­те­мы под­дер­жи­ва­ют на по­сто­ян­ном уров­не кон­цен­тра­ции обо­их ком­по­нен­тов би­кар­бо­нат­но­го бу­фе­ра — H₂CO₃ (пу­тем под­дер­жа­ния по­сто­ян­ст­ва CO₂) и NaHCO₃.