Η Οξεοβασική ισορροπία είναι η σταθερή αναλογία μεταξύ των Οξέων και των Βάσεων που υπάρχουν στο αίμα, ώστε το pH να είναι ελαφρώς αλκαλικό 7.4 (7.36 – 7.44), με σκοπό να εκτελούνται ιδανικά οι λειτουργίες του σώματος όπως η παραγωγή και εξάπλωση του ηλεκτρισμού στην καρδιά, οι αμέτρητες ενζυματικές αντιδράσεις του μεταβολισμού κλπ.

[Το pH είναι κλίμακα που δείχνει τα επίπεδα Οξέων και Βάσεων (ή Αλκάλεων) στο σώμα ή αλλιώς το δυναμικό του Υδρογόνου (potential of Hydrogen, pH).

Στην κλίμακα pH, ουδέτερο pH είναι το 7 όπου υπάρχει πλήρης αλληλοεξουδετέρωση Οξέων και Βάσεων. Σε τιμές > 7 υπερισχύουν οι Βάσεις (Αλκαλικό pH) και σε τιμές < 7 υπερισχύουν τα Οξέα (Όξινο pH).]

Όταν το pH είναι ελαφρώς αλκαλικό με τιμή στο 7.4 στο αρτηριακό αίμα (και το χώρο έξω από τα κύτταρα), η  προσφορά Οξυγόνου στα κύτταρα (από την αιμοσφαιρίνη) είναι βέλτιστη και επίσης διατηρείται σταθερή η τρισδιάστατη δομή των πρωτεϊνών (π.χ. ενζύμων και διαύλων των κυτταρικών μεμβρανών κλπ.) ώστε να υπάρχει τέλεια ισορροπία ηλεκτρολυτών και υγρών κλπ.

Αν το pH του αίματος είναι μεγαλύτερο από 7.4, υπάρχει Αλκάλωση (Αλκαλαιμία), και αν είναι μικρότερο από 7.4, υπάρχει Οξέωση (Οξυαιμία).

>> Θέτοντας το διαφορετικά, Οξεοβασική ισορροπία είναι η ισορροπία μεταξύ πρόσληψης και παραγωγής Πρωτονίων (κατιόντων Υδρογόνου ή Η+) από τη μια, και εξουδετέρωσης τους από την άλλη, ώστε αυτά να είναι σταθερά στο αρτηριακό αίμα. (Δες πιο κάτω)

[Οι άνθρωποι αποτελούμαστε περίπου από 60-70% νερό (ανάλογα με την ηλικία). Το νερό (Η20), διασπάται σε κατιόν Η+ ή πρωτόνιο (Οξύ) και ανιόν ΟΗ- (Βάση).]

Πέρα από τα Οξέα από τη διατροφή συνεχώς συντίθενται στο σώμα μας Οξέα, με αφθονότερο το Ανθρακικό Οξύ (που προέρχεται από το Διοξείδιο του Άνθρακα, CO₂, της αερόβιας κυτταρικής αναπνοής) αλλά και Οξέα από το μεταβολισμό του οργανισμού.

Οι άνθρωποι έχουμε αερόβια κυτταρική αναπνοή, δηλαδή χρησιμοποιούμε το Οξυγόνο της ατμόσφαιρας μαζί με τις τροφές (υδατάνθρακες, λίπη), για την παραγωγή του “ενεργειακού καυσίμου” του ΑΤΡ, που χρειάζεται το σώμα μας.

Σαν υποπροϊόντα της διαδικασίας παραγωγής του ΑΤΡ αποβάλλονται από τα κύτταρα Διοξείδιο του άνθρακα (CO₂) και Νερό, που όταν ενωθούν δημιουργείται το ασθενές οξύ, Ανθρακικό οξύ (H₂CO₃).

Το ανθρακικό οξύ (H₂CO₃) διασπάται ξανά σε CO₂ που αποβάλλεται από τον πνεύμονα στον αέρα, και  Νερό (Η2Ο) που παραμένει στο αίμα. (Υπολογίζεται ότι αποβάλλονται περίπου 290 λίτρα CO₂ στο 24ωρο).

[Το CO₂ που παράγεται από τα κύτταρα μεταφέρεται στους πνεύμονες κυρίως σαν Διττανθρακικά (HCO₃^– ) περίπου κατά 70%]

Επίσης ο μεταβολισμός του σώματος δημιουργεί συνεχώς και άλλα Οξέα (π.χ. Φωσφορικό οξύ, Θειικό Οξύ, Γαλακτικό οξύ κλπ.), αλλά και Βάσεις όπως Διττανθρακικά (HCO3- ), ανιόντα Χλωρίου (Cl-) κλπ.

Δυστυχώς στη συνήθη σημερινή Δυτική διατροφή τα υποπροϊόντα του μεταβολισμού των τροφίμων είναι περισσότερο Οξέα (από πρωτεΐνες ζωικής προέλευσης και αναψυκτικά τύπου Cola που περιέχουν Φωσφορικό οξύ) και λιγότερο Βάσεις (από φρούτα και λαχανικά).

Μερικοί θεωρούν ότι με τη σύγχρονη διατροφή των ζωικών πρωτεϊνών υπάρχει χρόνια υποκλινική μικρού βαθμού μεταβολική οξέωση. Αυτό γιατί γίνεται αντιρρόπηση του pH για πολλά χρόνια πριν αυτό να μεταβληθεί. Έτσι προτείνουν ιδανικότερο pH πρέπει να θεωρείται το 7.42.

https://openheart.bmj.com/content/8/2/e001730]

ΠΩΣ ΔΙΑΤΗΡΕΙΤΑΙ ΣΤΑΘΕΡΟ ΤΟ pH ? (Λεπτομέρειες υπάρχουν στο τέλος)

Αν το pH μεταβληθεί αναλαμβάνουν διάφορα συστήματα να το επαναφέρουν κοντά στο 7.4. Αυτά είναι:

α) Χημικά ρυθμιστικά συστήματα διατήρησης σταθερού pH που δρουν σε δευτερόλεπτα. Αυτά είναι ασθενή Οξέα και οι αντίστοιχες συζυγείς Βάσεις τους στο αίμα και ενδοκυττάρια που είναι σε σταθερή ισορροπία μεταξύ τους. (Δες πιο κάτω)

β) Οι πνεύμονες που αυξάνουν ή μειώνουν την αποβολή Διοξειδίου του Άνθρακα (CO2) και δρουν σε λεπτά ως ώρες.

Αν αυξηθεί η αποβολή του CO2, μειώνεται η μερική τάση του (pCO2) στο αίμα, και αν μειωθεί η αποβολή του CO2, αυξάνεται η μερική τάση του (pCO2) στο αίμα.

γ) Τα νεφρά που αυξάνουν ή μειώνουν την επαναπορρόφηση και παραγωγή Διττανθρακικών (HCO3-) και την αποβολή Οξέων (Η+) στα ούρα και δρουν σε ώρες ως μέρες.

δ) άλλα όργανα όπως τα οστά, το ήπαρ, ο εγκέφαλος κλπ.

ΤΑ ΠΡΩΤΟΝΙΑ ΚΑΙ Η ΟΞΕΟΒΑΣΙΚΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ

Οξεοβασική ισορροπία είναι η ισορροπία μεταξύ πρόσληψης και παραγωγής κατιόντων Υδρογόνου (Η+) ή πρωτονίων από τη μια, και εξουδετέρωσης τους από την άλλη, ώστε αυτά στο αρτηριακό αίμα να είναι σταθερά (να ισούνται με 40 nmol/L που αντιστοιχεί στο pH 7.4).

Το κατιόν Υδρογόνου (Η+) δημιουργείται όταν το άτομο του Υδρογόνου χάνει το ηλεκτρόνιο του (που είναι αρνητικά φορτισμένο), οπότε παραμένει το πρωτόνιο του πυρήνα του που είναι θετικά φορτισμένο (κατιόν Υδρογόνου ή Η+).

Η αύξηση των κατιόντων Υδρογόνου (Η+) ή πρωτονίων στο αίμα λέγεται Οξέωση και η μείωση τους λέγεται Αλκάλωση.

Οξύ είναι όποια ουσία δημιουργεί κατιόντα Υδρογόνου (Η+) ή πρωτόνια σε διάλυμα και Βάση (ή Άλκαλι) είναι όποια ουσία τα αποδέχεται.

[Τα θετικά ιόντα (με λιγότερα ηλεκτρόνια) είναι Οξέα και τα αρνητικά ιόντα (με περισσότερα ηλεκτρόνια) είναι Βάσεις ή Αλκάλεα.

Συνεπώς τα Οξέα είναι δέκτες ηλεκτρονίων και οι Βάσεις είναι δότες ηλεκτρονίων]

 

ΟΙ ΔΙΑΤΑΡΑΧΕΣ ΤΗΣ ΟΞΕΟΒΑΣΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ (ΛΕΠΤΟΜΕΡΕΙΕΣ ΣΤΟ ΤΕΛΟΣ)

Όμως σε ορισμένες παθολογικές καταστάσεις μεταβάλλεται η Οξεοβασική ισορροπία και προκαλείται είτε Οξέωση με μείωση του pH (< 7.4) είτε Αλκάλωση με αύξηση του pH (>7.4).

Οι διαταραχές της οξεοβασικής ισορροπίας μπορεί να είναι Οξείες ή Χρόνιες, Ελαφρές ή Βαρειές, Απλές ή Μεικτές.

Επειδή ο οργανισμός προσπαθεί να αντιρροπήσει  τις μεταβολές της Οξεοβασικής ισορροπίας, στις απλές αμιγείς διαταραχές, όταν συμβεί η αντιρρόπηση, το pCO2 και τα HCO3- μεταβάλλονται πάντα προς την ίδια κατεύθυνση, αλλιώς πρόκειται για μικτή διαταραχή.

Οι Φυσιολογικές τιμές της μερικής τάσης του Διοξειδίου του Άνθρακα, CO2 (pCO2) στο αρτηριακό αίμα είναι τα 40 mm Hg και των Διττανθρακικών (HCO3-) είναι τα 24 mEq/L (ή mmol/L).

Οι απλές διαταραχές της οξεοβασικής ισορροπίας είναι 4: Η Οξέωση, Αναπνευστική ή Μεταβολική και η Αλκάλωση, Αναπνευστική ή Μεταβολική.

Η ΟΞΕΩΣΗ (pH < 7.4 ή H⁺ > 40 nmol/L)

Η Οξέωση είτε οφείλεται σε συσσώρευση Διοξειδίου του Άνθρακα (CO2) στο αίμα, (τότε το pCO2 είναι > 40 mm Hg), οπότε ονομάζεται Αναπνευστική οξέωση, είτε οφείλεται σε συσσώρευση Οξέων ή απώλεια Διττανθρακικών από το αίμα (τότε τα HCO3-, είναι < 24 mEq/L), οπότε ονομάζεται Μεταβολική Οξέωση.

Στην Αναπνευστική Οξέωση η πρωτοπαθής διαταραχή είναι η αύξηση του pCO2 > 40 mm Hg και η αντιρρόπηση από τα νεφρά αυξάνει σε ώρες ως μέρες και τα HCO3- (> 24 mEq/L).

Στη Μεταβολική Οξέωση η πρωτοπαθής διαταραχή είναι η μείωση των HCO3- < 24 mEq/L και η αντιρρόπηση από τους πνεύμονες μειώνει σε λεπτά ως ώρες και το pCO2 (< 40 mm Hg).

Η ΑΛΚΑΛΩΣΗ (pH > 7.4 ή H⁺ < 40 nmol/L)

Η Αλκάλωση είτε οφείλεται σε μείωση του Διοξειδίου του Άνθρακα στο αίμα (με pCO2 < 40 mm Hg), λόγω αύξησης της συχνότητας και του βάθους των αναπνοών, οπότε ονομάζεται Αναπνευστική Αλκάλωση, είτε οφείλεται σε συσσώρευση Βάσεων (HCO₃⁻) ή απώλεια Οξέων (Η+) από το αίμα (τα HCO3- είναι > 24 mEq/L), οπότε ονομάζεται Μεταβολική Αλκάλωση.

Στην Αναπνευστική Αλκάλωση η πρωτοπαθής διαταραχή είναι η μείωση του pCO2 < 40 mm Hg και η αντιρρόπηση από τα νεφρά μειώνει σε ώρες ως μέρες και τα HCO3- (< 24 mEq/L).

Στη Μεταβολική Αλκάλωση η πρωτοπαθής διαταραχή είναι η αύξηση των HCO3- > 24 mEq/L και η αντιρρόπηση από τους πνεύμονες αυξάνει σε λεπτά ως ώρες και το pCO2 (> 40 mm Hg).

Η ΔΙΑΓΝΩΣΗ ΤΩΝ ΔΙΑΤΑΡΑΧΩΝ ΤΗΣ ΟΞΕΟΒΑΣΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ

Για τη διάγνωση μιας ή περισσότερων διαταραχών της Οξεοβασικής ισορροπίας, απαιτείται η λήψη ακριβούς ιστορικού, φυσική εξέταση, έλεγχος Ηλεκτρολυτών και Κρεατινίνης, έλεγχος των αερίων του αρτηριακού αίματος κλπ.

Τα αέρια του αίματος περιλαμβάνουν την τιμή του pH, το pCO2 (κορεσμός CO2), τα HCO3- (Διττανθρακικά) και τον SaO₂ (κορεσμός Οξυγόνου).

Η τιμή των HCO3- υπολογίζεται από την εξίσωση Henderson Hasselbalch (Δες πιο κάτω).

Πρώτα βρίσκεται αν υπάρχει Οξέωση ή Αλκάλωση από την τιμή του pH.

>> Σε Οξέωση (χαμηλό pH, < 7.4 ή H⁺ > 40 nmol/L):

# Αν το pCO2 είναι αυξημένο πάνω από τα 40 mm Hg υπάρχει Αναπνευστική Οξέωση.

Αν υπάρχει αντιρρόπηση της Αναπνευστικής Οξέωσης τα HCO3- είναι αρκετά αυξημένα πάνω από τα 24 mEq/L.

# Αν τα HCO3- είναι κάτω από τα 24 mEq/L, υπάρχει Μεταβολική Οξέωση.

Αν το pCO2 είναι κοντά στα 40 mm Hg η Μεταβολική Οξέωση δεν αντιρροπείται.

Αν το pCO2 είναι αρκετά κάτω από 40 mm Hg η Μεταβολική Οξέωση αντιρροπείται από τους πνεύμονες.

 

>> Σε Αλκάλωση (αυξημένο pH, > 7.4 ή H⁺ < 40 nmol/L) :

# Αν το pCO2 είναι μειωμένο κάτω από τα 40 mm Hg υπάρχει Αναπνευστική Αλκάλωση.

Αν υπάρχει αντιρρόπηση της Αναπνευστικής αλκάλωσης τα HCO3- είναι αρκετά μειωμένα κάτω από τα 24 mEq/L.

# Αν τα HCO3- είναι αυξημένα πάνω από τα 24 mEq/L, υπάρχει Μεταβολική Αλκάλωση.

Αν το pCO2 είναι αρκετά αυξημένο πάνω από τα 40 mm Hg υπάρχει αντιρρόπηση της Μεταβολικής Αλκάλωσης από τους πνεύμονες.

ΤΑ ΧΗΜΙΚΑ ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΔΙΑΤΗΡΗΣΗΣ ΣΤΑΘΕΡΟΥ pH (ΕΚΤΕΝΕΣΤΕΡΑ)

Στο σώμα υπάρχουν χημικά ρυθμιστικά συστήματα διατήρησης σταθερού pH, που είναι τα ασθενή Οξέα και οι συζυγείς Βάσεις τους στο αίμα και τον εξωκυττάριο χώρο, που βρίσκονται σε σταθερή ισορροπία μεταξύ τους ώστε το pH να είναι 7.4.

>> Με αυτά τα συζυγή χημικά συστήματα διατήρησης σταθερού pH, επιτυγχάνεται η άμεση εξουδετέρωση – απορρόφηση της περίσσειας ισχυρών Οξέων (Η+) ή ισχυρών Βάσεων (OH⁻) και η αντικατάσταση τους με ασθενή Οξέα και ασθενείς Βάσεις αντίστοιχα.

>> Το σπουδαιότερο, αποδοτικότερο, εξωκυττάριο (και ενδοκυττάριο) χημικό ρυθμιστικό σύστημα διατήρησης σταθερού pH, είναι το σύστημα (ζεύγος) Διττανθρακικών ανιόντων / Ανθρακικού Οξέως όπου μια αναλογία 1 μορίου του ασθενούς Ανθρακικού Οξέως (H2CO3 ) προς 20 μόρια Διττανθρακικών ανιόντων (HCO3-), που είναι ασθενείς βάσεις, διατηρεί το pH του αίματος στο 7.4.

CO2 + H20 = H2C03 (Ανθρακικό οξύ) = H+ (Πρωτόνια) + HCO3- (Διττανθρακικά) 

Το Διοξειδίου του Άνθρακα (CO₂) ενώνεται με Νερό (H20) και δημιουργείται Ανθρακικό Οξύ

## Η εξίσωση Henderson Hasselbalch όταν εφαρμόζεται σ’ αυτό το ρυθμιστικό σύστημα, δείχνει ότι το pH εξαρτάται από τη σχέση ανάμεσα στα Διττανθρακικά (HCO3-) και τη μερική πίεση του Διοξειδίου του Άνθρακα (pCO2).

Τα Διττανθρακικά (HCO3-) είναι η μεταβολική παράμετρος που ρυθμίζεται κυρίως από τα νεφρά ενώ η μερική πίεση του Διοξειδίου του Άνθρακα (pCO2) ρυθμίζεται από τους πνεύμονες.

>> Παράδειγμα εξουδετέρωσης του ισχυρού Υδροχλωρικού Οξέως (HCI) και αντικατάστασης του με το ασθενές Ανθρακικό Οξύ (H2C03) από το σύστημα:

HCI + NaHCO3 (Διττανθρακικό Νάτριο) => H2C03 (Ανθρακικό οξύ) + NaCl (Αλάτι).

Το H2C03 μετατρέπεται σε CO2 + H20 (νερό) και στη συνέχεια το CO2 αποβάλλεται από τους πνεύμονες.

>> Παράδειγμα εξουδετέρωσης της ισχυρής Βάσης Υδροξείδιο του Νατρίου (NaOH) και αντικατάστασης της με την ασθενή Βάση (ΝaHCO3) από το σύστημα:

NaOH + H2C03 (Ανθρακικό οξύ) =>  ΝaHCO3 (Διττανθρακικό Νάτριο) + H₂O (Νερό)

 

ΑΛΛΑ ΧΗΜΙΚΑ ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Όμως υπάρχουν και άλλα χημικά ρυθμιστικά συστήματα διατήρησης σταθερού pH, όπως:

>> Οι Πρωτεΐνες που δρουν κυρίως μέσα στα κύτταρα, αλλά και στο πλάσμα, και είναι από τα σημαντικότερα εξουδετερωτικά συστήματα σε αυξομειώσεις του pH.

Σε Αλκάλωση τα αμινοξέα, που απαρτίζουν τις πρωτεΐνες, απελευθερώνουν Η+ αντιρροπιστικά από τις Καρβοξυλικές ομάδες (αριστερά στο πιο κάτω σχεδιάγραμμα) ενώ σε Οξέωση, προσλαμβάνουν Η+ αντιρροπιστικά στις Αμινοομάδες (αυτές δρουν σαν ασθενείς βάσεις).

>> Το σύστημα της Αιμοσφαιρίνης των ερυθρών αιμοσφαιρίων. Η Αιμοσφαιρίνη, Hb- (μέσω των αμινοξέων της Ιστιδίνης), προσλαμβάνει την περίσσεια Η+ σε περίπτωση Οξέωσης (και μετατρέπεται σε HHb), και επιπλέον προσλαμβάνει CO2 από τα κύτταρα που απελευθερώνει στους πνεύμονες.

[Το CO₂ που παράγεται από τα κύτταρα μεταφέρεται στους πνεύμονες κυρίως με 3 τρόπους: Σαν Διττανθρακικά (HCO₃^– ) περίπου το 70%, ενωμένο με την Αιμοσφαιρίνη (CO₂Hb) περίπου το 20%, και σαν διαλυμένο αέριο στο αίμα περίπου το 10%.]

>> Το σύστημα των Φωσφορικών περιλαμβάνει το ασθενές Οξύ (H₂PO₄^–  ή Διυδρογονωμένο Φωσφορικό Οξύ) και τη συζυγή ασθενή Βάση του, τα Φωσφορικά ανιόντα (HPO4^{– –}).

Αυτό βρίσκεται κυρίως στο εσωτερικό όλων των κυττάρων και ιδίως στα κύτταρα των νεφρικών σωληναρίων και δρα κατά παρόμοιο τρόπο με το συζυγές σύστημα Διττανθρακικών ανιόντων / Ανθρακικού Οξέως.

Το ισχυρό Οξύ HCl ενώνεται με την ασθενή Βάση Na₂HPO₄ και μετατρέπεται στο ασθενές Οξύ NaH₂PO₄ και NaCl (Αλάτι).

Η ισχυρή Βάση NaOH ενώνεται με το ασθενές Οξύ NaH₂PO₄ και μετατρέπεται στην ασθενή Βάση Na₂HPO4 και H₂O (Νερό).

 

ΤΑ ΑΛΛΑ ΟΡΓΑΝΑ ΔΙΑΤΗΡΗΣΗΣ ΣΤΑΘΕΡΟΥ pH

ΟΙ ΠΝΕΥΜΟΝΕΣ

>> Οι πνεύμονες αυξάνουν ή μειώνουν την αποβολή CO2 (στην ουσία του ανθρακικού οξέως) μεταβάλλοντας τη συχνότητα και το βάθος των αναπνοών με στόχο να επανέλθει το pH στο 7.4.

Έτσι αν υπάρχει Μεταβολική Οξέωση (μείωση του pH στο αίμα) προκαλείται ταχύπνοια, ενώ σε Μεταβολική Αλκάλωση (αύξηση του pH στο αίμα) προκαλείται βραδύπνοια.

ΤΑ ΝΕΦΡΑ

>> Τα νεφρά με στόχο να επανέλθει το pH στο 7.4:

> Σε Οξέωση (pH < 7.4 στο αίμα) προκαλούν πιο όξινα ούρα, αυξάνοντας την επαναπορρόφηση και την παραγωγή Διττανθρακικών και αυξάνοντας την αποβολή Οξέων (Η+) σε μορφή ιόντος αμμωνίου (NH₄⁺) και φωσφορικού οξέως (H₂PO₄^–).

[Σε περίπτωση χρόνιας νεφρικής βλάβης, τα νεφρά δεν μπορούν να παράγουν επαρκή ποσότητα NH₄⁺ οπότε δημιουργείται μεταβολική οξέωση]

> Σε Αλκάλωση (pH > 7.4 στο αίμα) τα νεφρά προκαλούν πιο αλκαλικά ούρα μειώνοντας την επαναπορρόφηση Διττανθρακικών και μειώνοντας την αποβολή Οξέων (Η+).

ΤΑ ΟΣΤΑ

>> Τα Οστά δρουν κυρίως σαν αποθήκη Βάσεων, έτσι όταν αυξηθούν τα Οξέα (Η+ ή πρωτόνια) στο αίμα:

Αμέσως Φωσφορικές (PO₄⁻³) και Ανθρακικές (CO₃⁻²) βάσεις βγαίνουν από αυτά για να εξουδετερώσουν τα οξέα.

Επιπλέον κατιόντα Νατρίου (Na⁺), Καλίου (K⁺) και Ασβεστίου (Ca²⁺) των οστών ανταλλάσσονται με Πρωτόνια από το αίμα, οπότε στα οστά δημιουργείται Οξέωση.

Μετά τις 48 ώρες, αρχίζει να μειώνεται η δράση των οστεοβλαστών και να αυξάνεται η δράση των οστεοκλαστών, οπότε αφαιρείται και άλλο Ασβέστιο από τα οστά, έτσι αν υπάρχει μόνιμη μικρού βαθμού Οξέωση, δημιουργούνται μαλακά οστά με λιγότερο Ασβέστιο και οστεοπόρωση. Έτσι αυξάνεται και ο κίνδυνος νεφρολιθίασης.

Ο ΕΓΚΕΦΑΛΟΣ

Ο εγκέφαλος είναι ζωτικό όργανο ρύθμισης του pH, του Οξυγόνου και του CO₂ μέσω της αναπνευστικής λειτουργίας.

Το αναπνευστικό κέντρο (στον προμήκη μυελό) έχει χημειοϋποδοχείς που αντιλαμβάνονται τις μεταβολές του Η+ και του CO₂ και ρυθμίζουν ανάλογα τη συχνότητα και το βάθος των αναπνοών.

Επιπλέον υπάρχουν και άλλοι, περιφερικοί χημειοϋποδοχείς (στην αορτή και τις καρωτίδες) που αντιδρούν σε μείωση του Οξυγόνου, σε αύξηση του CO₂ και σε μείωση του pH (αύξηση Η+) και αυξάνουν τη συχνότητα και το βάθος των αναπνοών μέσω του Εγκεφάλου.

ΤΟ ΗΠΑΡ

Το ήπαρ εξουδετερώνει τα τοξικά (κυρίως για τον εγκέφαλο) ιόντα αμμωνίου (NH4+) που παράγονται από τα κύτταρα, μετατρέποντας τα στη λιγότερο τοξική ουρία που θα αποβληθεί τελικά από τα ούρα.

Η μετατροπή στην ουδέτερη ουρία γίνεται με ένωση των ιόντων αμμωνίου (NH4+) με Διττανθρακικά (HCO₃^–) στον κύκλο της ουρίας.

Η Αμμωνία (NH3) και ιόντα αμμωνίου (NH4+) παράγονται από τα κύτταρα του σώματος όταν αποδομούνται τα αμινοξέα των πρωτεϊνών και των πουρινών και πυριμιδινών του DNA.

Σε μεταβολική Οξέωση μειώνεται η παραγωγή ουρίας από το ήπαρ, οπότε εξοικονομούνται περισσότερα Διττανθρακικά.

Σε χρόνια ηπατική νόσο μπορεί να συμβούν διάφορες (π.χ. Υποαλβουμινική Αλκάλωση) διαταραχές της οξεοβασικής ισορροπίας, με συχνότερη διαταραχή την Αναπνευστική Αλκάλωση.

ΟΙ ΔΙΑΤΑΡΑΧΕΣ ΤΗΣ ΟΞΕΟΒΑΣΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ, ΜΕ ΛΕΠΤΟΜΕΡΕΙΕΣ 

Η ΟΞΕΩΣΗ (pH < 7.4 ή H⁺ > 40 nmol/L)

Η Οξέωση είτε οφείλεται σε συσσώρευση Διοξειδίου του Άνθρακα (CO2) στο αίμα, (τότε το pCO2 είναι > 40 mm Hg), οπότε ονομάζεται Αναπνευστική οξέωση, είτε οφείλεται σε συσσώρευση Οξέων ή απώλεια Διττανθρακικών από το αίμα (τότε τα HCO3-, είναι < 24 mEq/L), οπότε ονομάζεται Μεταβολική Οξέωση.

### Στην Αναπνευστική Οξέωση η πρωτοπαθής διαταραχή είναι η αύξηση του pCO2 > 40 mm Hg στο αρτηριακό αίμα.

>> Η Αναπνευστική οξέωση δημιουργείται συνήθως από μειωμένη αποβολή του CO2 από τους πνεύμονες λόγω Υποεαρισμού τους που επιμένει ή σπάνια από υπερβολική παραγωγή Διοξειδίου του Άνθρακα από το σώμα.

Α) Ο Υπoαερισμός των πνευμόνων οφείλεται σε:

i) Απόφραξη των μικρών αεραγωγών των πνευμόνων (π.χ. από Άσθμα, Βρογχίτιδα, ΧΑΠ).

ii) Υπoαερισμός νευρομυϊκής αιτιολογίας (π.χ. Σκλήρυνση κατά πλάκας, Μυασθένεια, δυσλειτουργία διαφράγματος).

iii) Περιοριστικά σύνδρομα π.χ. Μεγάλη Παχυσαρκία (π.χ. από Υποθυρεοειδισμό),  Άπνοια Ύπνου, βαρειά Κυφοσκολίωση, Πνευμοθώρακας, Πλευριτική συλλογή υγρού, Πνευμονική Ίνωση, Αγκυλοποιητική σπονδυλαρθρίτιδα, θώρακας υποδηματοποιού κλπ.

iv) Υπoαερισμός Κεντρικής αιτιολογίας (π.χ. από παθήσεις του Κεντρικού Νευρικού συστήματος, ή από φάρμακα όπως ηρεμιστικά π.χ. Βενζοδιαζεπίνες, Βαρβιτουρικά, ναρκωτικά, που μειώνουν την λειτουργία του αναπνευστικού κέντρου του στελέχους).

v) Απόφραξη κεντρικών αεραγωγών από ξένο σώμα.

Β) H υπερβολική παραγωγή Διοξειδίου του Άνθρακα από το σώμα συμβαίνει σε περιόδους με υπερμεταβολικές καταστάσεις (π.χ. σε πυρετό, σηψαιμία, θυρεοειδική κρίση, πολύ αυξημένη λήψη Υδατανθράκων κλπ.).

>> Η αντιρρόπηση έχει στόχο να αυξηθεί το μειωμένο pH και να πλησιάσει στο 7.4.

Η άμεση αντιρρόπηση της, προέρχεται κυρίως από το ενδοκυττάριο χημικό σύστημα των Φωσφορικών, την Αιμοσφαιρίνη, τις Πρωτεΐνες και τα Οστά.

Επιπλέον εισέρχονται από το αίμα στα κύτταρα Η+, με αντάλλαγμα έξοδο Κ+ από αυτά, οπότε προκαλείται αύξηση του Καλίου στο αίμα.

Αργότερα η αντιρρόπηση γίνεται από τα νεφρά που αυξάνουν σε ώρες ως μέρες και τα HCO3- του αίματος, > 24 mEq/L.

### Στη Μεταβολική Οξέωση η πρωτοπαθής διαταραχή είναι η μείωση των HCO3- < 24 mEq/L στο αρτηριακό αίμα (λόγω αύξησης των Η+).

>> Οι αιτίες της Μεταβολικής Οξέωσης είναι:

α) Η Συσσώρευση Οξέων (Η+) στο αίμα είτε από αυξημένη παραγωγή τους στο σώμα (π.χ. από Γαλακτικό οξύ, από Διαβητική Κετοξέωση, από Αλκοολική Κετοξέωση κλπ.) είτε από κατάποση τους (π.χ. υπερβολική λήψη Αλκοόλ, Ασπιρίνης κλπ.), είτε από μειωμένη αποβολή Η+ από τα νεφρά (π.χ. σε νεφρική νόσο).

β) Η Απώλεια Διττανθρακικών είτε λόγω χρόνιας διάρροιας είτε μη επαναπορρόφηση τους από τα νεφρά (σε οξεία ή χρόνια νεφρική νόσο, σε χορήγηση Ακεταζολαμίδης – DIAMOX κλπ.).

>> Η αντιρρόπηση έχει στόχο να αυξηθεί το μειωμένο pH και να πλησιάσει στο 7.4.

Η άμεση αντιρρόπηση της, προέρχεται κυρίως από το σύστημα των Ανθρακικών, από την Αιμοσφαιρίνη και από τα Οστά.

Επιπλέον εισέρχονται από το αίμα στα κύτταρα Η+ με αντάλλαγμα έξοδο Κ+ από αυτά, οπότε προκαλείται αύξηση του Καλίου στο αίμα.

Η αντιρρόπηση γίνεται μετά από τους πνεύμονες (που διεγείρονται από το αναπνευστικό κέντρο), και αποβάλλουν από το σώμα περισσότερο CO2 οπότε μειώνεται σε λεπτά ως ώρες και το pCO2 (< 40 mm Hg).

Αν επιμένει η Μεταβολική Οξέωση αντιρροπούν και τα νεφρά (αν είναι υγιή) με τη δημιουργία Όξινων ούρων από αύξηση της αποβολής Η+ στα ούρα και αύξηση της επαναρρόφησης Διττανθρακικών στο αίμα.

[Για ανεύρεση της αιτίας που προκαλεί τη Μεταβολική Οξέωση μερικές φορές χρειάζεται να υπολογιστεί το Χάσμα Ανιόντων.

Χάσμα Ανιόντων (anion gap) = Τα κατιόντα (+) μείον τα ανιόντα (-) = Τα μη μετρούμενα ανιόντα = Να+ συν Κ+ μείον Cl– μείον HCO3−.

Ψηλό Χάσμα Ανιόντων, > 11 mEq/L, δημιουργείται από αυξημένο Γαλακτικό οξύ, από Κετοξέα σε Διαβητική κετοξέωση, από υπερβολική λήψη Αλκοόλ, Ασπιρίνης, Νεφρική Ανεπάρκεια κλπ.]

Η ΑΛΚΑΛΩΣΗ (pH > 7.4 ή H⁺ < 40 nmol/L)

Η Αλκάλωση είτε οφείλεται σε μείωση του Διοξειδίου του Άνθρακα στο αίμα (με pCO2 < 40 mm Hg), λόγω αύξησης της συχνότητας και του βάθους των αναπνοών, οπότε ονομάζεται Αναπνευστική Αλκάλωση, είτε οφείλεται σε συσσώρευση Βάσεων (HCO₃⁻) ή απώλεια Οξέων (Η+) από το αίμα (τα HCO3- είναι > 24 mEq/L), οπότε ονομάζεται Μεταβολική Αλκάλωση.

### Στην Αναπνευστική Αλκάλωση η πρωτοπαθής διαταραχή είναι η μείωση του pCO2 < 40 mm Hg και η αντιρρόπηση από τα νεφρά μειώνει σε ώρες ως μέρες και τα HCO3- (< 24 mEq/L).

>> Οι αιτίες της Αναπνευστικής Αλκάλωσης είναι:

α) Από το Κεντρικό Νευρικό Σύστημα: Λόγω άγχους, κρίσεων πανικού, πόνου, πυρετού, τραυματισμού στο κεφάλι, εγκεφαλικού, λήψη υπερβολικής Ασπιρίνης, από τοξίνες σε χρόνια ηπατική ανεπάρκεια κλπ.

β) Από Υποξαιμία (ύπαρξη χαμηλού Οξυγόνου στο αίμα) λόγω μεγάλου υψομέτρου, βαρειάς αναιμίας, σε οξεία Καρδιακή Ανεπάρκεια κλπ.

γ) Από παθήσεις των πνευμόνων, αν τα υγιή τμήματα τους είναι περισσότερα από τα ασθενή τμήματα τους, π.χ. σε πνευμονική εμβολή, πνευμονία, πνευμοθώρακα, σε μερικούς με κρίση Άσθματος κλπ.

δ) Από Υπεραερισμό των πνευμόνων σε διασωληνωμένους ασθενείς.

ε) Φυσιολογικά σε κύηση (από αυξημένη Προγεστερόνη), σε Υπερθυρεοειδισμό κλπ.

ζ) Σε υποθερμία από μειωμένη παραγωγή CO2.

>> Αντιρροπιστικά στην Αναπνευστική Αλκάλωση δρουν άμεσα τα ενδοκυττάρια χημικά συστήματα (κυρίως η Αιμοσφαιρίνη, οι Πρωτεΐνες και τα Φωσφορικά) και αργότερα και τα νεφρά με στόχο να μειωθεί το αυξημένο pH και να πλησιάσει στο 7.4.

Επιπλέον εξέρχονται από τα κύτταρα Η+ στο αίμα με αντάλλαγμα είσοδο Κ+ σ’ αυτά, οπότε προκαλείται σχετική Υποκαλιαιμία.

Τα νεφρά σε μερικές ώρες ως μέρες προκαλούν πιο αλκαλικά ούρα, αυξάνοντας την αποβολή Διττανθρακικών σ’ αυτά.

Η αποβολή Διττανθρακικών στα ούρα γίνεται με μείωση της επαναπορρόφησης τους και μείωση παραγωγής τους από τα νεφρικά σωληνάρια (ή μείωση της αποβολής Η+ στα ούρα).

### Στη Μεταβολική Αλκάλωση η πρωτοπαθής διαταραχή είναι η αύξηση των HCO3- > 24 mEq/L και η αντιρρόπηση από τους πνεύμονες αυξάνει σε λεπτά ως ώρες και το pCO2 (> 40 mm Hg).

## Για να διατηρηθεί η Μεταβολική Αλκάλωση, πρέπει να ΜΗΝ επιτρέπεται στα νεφρά να αντιρροπήσουν. Οι καταστάσεις που πρέπει να συνυπάρχουν για τη διατήρηση της Μεταβολικής Αλκάλωσης είναι είτε η μείωση του όγκου του αίματος είτε η Υποκαλιαιμία είτε η μείωση του Χλωρίου στο αίμα  είτε Νεφρική βλάβη.

>> Η Μεταβολική Αλκάλωση δημιουργείται κυρίως από:

α) Απώλεια Οξέων από επαναλαμβανόμενους εμετούς (ή ρινογαστρική αναρρόφηση) ή από διάρροιες πλούσιες σε χλώριο.

β) Απώλεια Οξέων από τα Νεφρά (Η+) και κατακράτηση ή παραγωγή Διττανθρακικών (HCO₃⁻), π.χ. σε Υπεραλδοστερονισμό (σύνδρομο Conn), σύνδρομο Cushing, χρόνια χορήγηση Κορτιζόνης, σε Υποκαλιαιμία, σε Υπομαγνησιαιμία κλπ.

γ) Απώλεια υγρών και Να+ από το αίμα από τη λήψη Διουρητικών (ιδίως αν δεν λαμβάνεται αρκετό Αλάτι, με τη διατροφή) ή από Διάρροιες οπότε δημιουργείται Υποογκαιμία.

δ) Λήψη μεγάλων ποσοτήτων Αντιόξινων (π.χ. Maalox, Aludrox κλπ.).

ε) Αυξημένη λήψη Μαγειρικής Σόδας (Διττανθρακικό Νάτριο).

ζ) Υποκαλιαιμία. Για τη διόρθωση της Υποκαλιαιμίας, εισέρχονται Η+ από το αίμα στο εσωτερικό των κυττάρων με αντάλλαγμα έξοδο Κ+.

η) Σε σπάνιες παθήσεις όπως η Στένωση νεφρικής αρτηρίας κλπ.

>> Αντιρροπιστικά στη Μεταβολική Αλκάλωση δρουν άμεσα τα χημικά συστήματα (δες πιο πάνω) και επιπλέον εξέρχονται από τα κύτταρα Η+ στο αίμα με αντάλλαγμα είσοδο Κ+ σ’ αυτά, οπότε προκαλείται σχετική Υποκαλιαιμία.

Αργότερα, σε λεπτά ως ώρες αντιρροπούν και οι πνεύμονες. Αυτοί αντιρροπούν με Υποαερισμό (αποβάλλεται από το σώμα λιγότερο CO2) οπότε αυξάνεται και το pCO2 > 40 mm Hg στο αίμα. (Σε βαρειά Μεταβολική Αλκάλωση το pCO2 μπορεί να φτάσει και πάνω από 80 mm Hg).

Ο υποαερισμός των πνευμόνων φτάνει μέχρι το σημείο που ο κορεσμός του Οξυγόνου δεν θα κατέβει κάτω από 90%, οπότε μπαίνει όριο στην αντιρρόπηση από τους πνεύμονες, έτσι αυτή δεν μπορεί να είναι πλήρης.

Αν τα νεφρά είναι υγιή και αν δεν ευθύνονται για τη Μεταβολική Αλκάλωση, τότε αντιρροπούν και αυτά σε μέρες, αποβάλλοντας Διττανθρακικά και κατακρατώντας Η+.

Οι αντιρροπήσεις έχουν στόχο να μειωθεί το αυξημένο pH και να πλησιάσει στο 7.4.

ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

https://cjasn.asnjournals.org/content/10/12/2232

https://acid-base.com/diagram-demo-two

https://www.kidneyinternational-online.org/article/S0085-2538(15)00173-8/references

https://emedicine.medscape.com/article/301574-overview

https://emedicine.medscape.com/article/243160-overview

https://cjasn.asnjournals.org/content/15/12/1848

https://www.karger.com/Article/Fulltext/453028

https://jasn.asnjournals.org/content/11/2/369

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphys.2020.630910/full

https://open.oregonstate.education/aandp/chapter/26-4-acid-base-balance/

https://www.kidney.org.uk/acidosis-in-patients-with-chronic-kidney-disease

http://www.anaesthesiamcq.com/AcidBaseBook/ABindex.php

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK448090/