1. UVOD

Kisline in baze vnašamo v organizem s hrano, pridobivamo pa jih tudi pri celični presnovi. Izločajo pa se preko dihalnega sistema , ledvic in prebavnega trakta. Koncentracija protonov v krvi ima velik pomen pri presnovnih procesih v organizmu, zato je natančno uravnavana z različnimi mehanizmi. Eden teh je pufrski sistem, ki deluje zunajcelično in znotrajcelično, drugi pa izločanje ali zadrževanje kislin oziroma baz preko dihalnega sistema, kjer se izločajo hlapne kisline, in ledvic, kjer se izločajo nehlapne kisline in hidrogenkarbonat.
Pufer je tista raztopina, katere pH se le malo spreminja ob dodatku kisline ali baze. Je vodna raztopina šibke kisline in njene konjugirane baze oziroma šibke baze in njene konjugirane kisline. Moč pufra je odvisna od pH raztopine, v kateri se pufer nahaja, in koncentracije pufra, zato je največja moč pufra pri visoki koncentraciji in pri pH raztopine pH = pKa + 1. Če imamo v raztopini več pufrov, velja načelo izohondričnosti: vsi pufri v raztopini so v ravnovesju z isto koncentracijo H+, kar pomeni, da pri spremembi pH reagirajo vsi hkrati.
Henderson-Hasselbalchova enačba: s to enačbo izračunamo pH pufra, ki je odvisen od razmerja in ne od absolutnih koncentracij šibke kisline in njene konjugirane baze.

pH = pKa + log A-HA

Pufri v krvi
Hlapni pufer-hidrogenkarbonatni pufer
 najpomembnejši pufer v krvi in intersticijski tekočini
 sestavljen je iz šibke ogljikove kisline (nastaja pri reakciji CO2 in vodo) in njene konjugirane baze
 CO2 + H2O  H2CO3  HCO3- + H+
 reakcija je povratna, katalizira jo encim karboanhidraza, ki se nahaja v eritrocitih, epitelu GIT in v celicah ledvičnih tubulov
 pri določaju pH s Henderson-Hasselbalchovo enačbo izrazimo koncentracijo CO2, pri čemer upoštevamo Henryjev zakon:  CO2  =  x pCO2
pH = pKa + log HCO3-/  x pCO2

 koncentracija CO2 v krvi je natančno uravnavana preko dihalnega sistema, zato je hidrogenkarbonatni pufer bolj učinkovit s titracijo nehlapnih, kot bi pričakovali glede na njegovo pKa, ki je daleč od fiziološkega pH krvi. To je odprt sistem. Presežek se izloči z dihanjem.

Nehlapni pufri v krvi
 hemoglobin je najpomembnejši
 prisoten še fosfatni pufer
 pomembni tudi plazemski proteini

Pufri v primarnem seču
Fosfatni pufer
 sestavljen je iz šibke kisline H2PO4 in njene konjugirane baze HPO4
 pKa = 6.8
 H2PO4-  HPO42- + H+
 bolj kot v krvi je pomemben v seču, ker je pH seča bližje pKa pufra kot je pH plazme
 v seču je koncentracija tega pufra višja kot v krvi

Amonijev pufer
 sestavljen je iz amonijaka in amonijevega iona
 pKa = 9.3, zato je ravnovesje pomaknjeno izrazito v levo

Znotrajcelični pufri
 najpomembnejši pufri so proteini in vezani fosfati
 protoni prehajajo preko celične membrane, vendar se ravnovesje med koncentracijo protonov v plazmi in v celicah (razen v eritrocitih) vzpostavi šele po nekaj po urah

Nastajanje in izločanje kislin v telesu
V organizmu nastane največ kislin pri normalni celičmi presnoi ogljikovih hidratov in maščob. Dnevno nastane približno 15-20 molov CO2 (hlapne kisline), ki reagira z vodo tako, da nastaneta proton in hidrogenkarbonatni ion.Pri presnovi cisteina in metionina nastane žveplena kisllina. Kisline zaužijemo tudi s hrano (fosfolipidi in fosfoproteini). Količina nehlapnih kislin znaša 50-100 mmolov na dan. Hlapne kisline izločamo z dihanjem, nehlapne pa preko ledvic. Pri presnovi asparginske in glutaminske kisline ter soli organskih kislin (laktat, citrat) nastajajo baze. Koncentracijo HCO3- uravnavajo predvsem ledvice, nekaj ga izgubimo v prebavnem traktu.

2.URAVNAVANJE ACIDOBAZNEGA RAVNOTEŽJA

Vloga dihalnega sistema
V krvi se vzdržuje stalen pCO2. Spremembo pCO2 zaznajo bodisi osrednji bodisi periferni kemoreceptorji. Osrednji kemoreceptorji se nahajajo v podaljšani hrbtenjači. Če zaznajo porast pCO2, se poveča ventilacija pljuč, padec pCO2 pa ima nasproten učinek. Pri kronični acidozi ali alkalozi se normalizira pH cerebrospinalnega likvorja, zato se centralni kemoreceptorji prenehajo odzivati na kronične spremembe pH. Ta pojav se imenuje aklimatizacija.
Periferni kemoreceptorji so aortna telesca in glomus caroticus na razcepiščih skupne karotidne arterije. Padec delnega tlaka kisika, dvig pCO2 in znižanje vrednosti pH v krvi spodbudijo ventilacijo pljuč.
Dihalni sistem se torej odziva na akutno spremembo pH krvi, velja pa tudi obratno: motnje v dihanju lahko povzročijo spremembo pH krvi zaradi spremembe pCO2. Če le-ta naraste, narasteta koncentraciji H+ in HCO3- in pH se posledično zniža.

Vloga ledvic
Ledvice izločajo pri presnovi nastale nehlapne kisline, hkrati pa vzdržujejo koncentracijo HCO3-. HCO3- namreč prehaja v primarni seč, vendar se ne sme izločiti, ker bi v tem primeru padel pH krvi. Zato epitelne celice tvorijo H+ in HCO3- (karbonska anhidraza). H+ potuje v svetlino tubulov, kjer se lahko veže z drugimi pufri, HCO3- pa preide preko bazolateralne membrane v intersticij ledvic in od tam v kri.
V proksimalnem zvitem tubulu, ascendentnem delu HZ in začetnem delu distalnega zvitega tubula preide H+ preko izmenjave z Na+ v svetlino tubula. Tu se poveže s prostim HCO3-, da nastaneta H2O in CO2, ki difundira v epitelno celico. Tako se reabsorbira 95 HCO3-.
Interkalarne celice v končnem delu distalnega tubula in zbiralcih izločajo H+ v lumen tubulov s protonsko črpalko, ki črpa do pH seča 4,5. Ta H+ je lahko v seču prost ali pa se veže na fosfatni in amonijev pufer in na preostali HCO3-, vendar je njegova količina zanemarljiva. V celicah nastali HCO3- prehaja skozi bazolateralno membrano v intersticij oziroma kri.
NH4 in HCO3- nastajata v epitelnih celicah proksimalnega tubula iz glutamina. NH4 v tem delu nefrona prehaja v svetlino z Na+/H+ izmenjevalcem, HCO3- pa gre v kri. V ascendentnem delu HZ se NH4 izloča v intersticij, kjer je v ravnotežju z NH3, ki pa difundira transcelularno v svetlino zbiralca. Tu se takoj poveže z izločenim H+, nastane polarna molekula NH4, ki ostaja v svetlini. Izločena NH4 in H+ sta v seču v ravnovesju s Cl-.
Vloga hormonov:
- aldosteron poveča izločanje H+ v zbiralcih
- angiotenzin II poveča reabsorpcijo HCO3- v proksimalnem tubulu
- parathormon zmanjša reabsorpcijo HCO3- in izločanje H+ v proksimalnem tubulu

Vloga jeter
Jetra sodelujejo pri uravnavanju acido-baznega ravnotežja tako, da porabljajo NH4 pri tvorbi glutamina in sečnine, poleg tega pa plazemski laktat pretvarjajo v glukozo (Corijev cikel).

3.MOTNJE KISLINSKO-BAZNEGA RAVNOVESJA

 ACIDOZA je stanje, pri katerem se dodajajo kisline ali odstranjujejo baze iz telesnih tekočin.
 ALKALOZA je stanje, ko se odstranjujejo kisline ali dodajajo baze.
 ACIDEMIJA pomeni pH krvi manjši od 7,35. ALKALEMIJA pa pomeni pH krvi večji od 7,45.

 VZROKI ZA MOTNJE: DIHALNI (CO2) IN PRESNOVNI(HCO3-).
 MEHANIZMI, KI URAVNAVAJO pH: pufriranje, pljuča, ledvice, prebavila.
 ELEKTROLITI IN ACIDO-BAZNO RAVNOTEŽJE:
KALIJ - lahko se izmenjuje z vodikovim ionom; pri ACIDOZI gre slednji v celice, od tam izpodrine kalij, ki se izloča preko ledvic, sledi normo ali hiperkaliemija, telesne zaloge kalija pa so zmanjšane. Pri ALKALOZI pa gre za obraten proces, sledi hipokaliemija. KALCIJ - pri ACIDOZI vodikovi ioni izpodrinejo kalcijeve iz proteinskih in anionskih kompleksov, dvigne se prosti kalcij v plazmi (hiperkalciemija). Posledica ALKALOZE pa je hipokalciemija.

PRESNOVNA ACIDOZA
Je stanje znižane plazemske koncentracije bikarbonata in znižanega pH krvi. Poznamo dve obliki:
1. RENALNA OBLIKA: nastane zaradi zmanjšanega izločanja kislin preko ledvic ali zaradi povečane izgube bikarbonata preko ledvic
2. PRERENALNA OBLIKA: nastane zaradi povečanega nastajanja nehlapnih kislin v telesu ali zaradi povečane izgube bikarbonata preko prebavil
REGULACIJA :
1. PUFRANJE- v kosteh povzroči demineralizacijo, ker se v pufrih, ki vsebujejo kalcij, le-ta zamenja z vodikovim ionom
2. PLJUČA-HIPERVENTILACIJA-zaradi nižjega pH; iz organizma se izplavlja CO2
3. LEDVICE- poveča se izločanje kislin, izloča se kisel seč, poveča se tvorba amonijevega pufra, poveča se reabsorpcija bikarbonata
MEHANIZMI NASTANKA LEDVIČNIH OBLIK:
• PROKSIMALNA LEDVIČNA TUBULNA ACIDOZA: pri tem se ne more reabsorbirati ves bikarbonat, izgublja se s sečem
• DISTALNA LEDVIČNA TUBULNA ACIDOZA: moteno izločanje ali povečano vračanje H+ v tubulne celice
MEHANIZMI NASTANKA NELEDVIČNIH OBLIK:
• HIPERPARATIREOIDIZEM: PTH zmanjša reabsorpcijo bikarbonata, zmanjša izločanje H+
• DIAREJA: izguba NaHCO3, pade koncentracija natrija in bikarbonata
• ZASTRUPITEV Z NH4Cl (amonkloridom): kot bi vnesli v telo HCl, H+ povzroči padec bikarbonata, ker se pufra z njim
• LAKTATNA ACIDOZA: poznamo tip A (zaradi manjšega pO2) in tip B (motena presnova laktata)
• KETOACIDOZA: diabetična, stradalna, alkoholna

GLEDE NA RAZMERJE MED KATIONI IN ANIONI LAHKO PRESNOVNO ACIDOZO KLINIČNO DELIMO NA ACIDOZO Z NORMALNO ANIONSKO VRZELJO IN NA ACIDOZO S POVIŠANO ANIONSKO VRZELJO. H KATIONOM PRISPEVA PREDVSEM NATRIJ, K ANIONOM PA BIKARBONAT IN KLOR.

PRESNOVNA ALKALOZA
Je stanje zvišane plazemske koncentracije bikarbonata in zvišanega pH.
VZROKI:
 DODATEK NEHLAPNIH BAZ (vnos bikarbonata)
 IZGUBA NEHLAPNIH KISLIN (preko ledvic, prebavil)
DEJAVNIKI, KI SPODBUJAJO REABSORPCIJO HCO3- IN IZLOČANJE H+ KLJUB ALKALOZI:
 manjši volumen ECT (zaradi sekundarnega hiperreninemičnega hiperaldosteronizma)
 hipokaliemija
 povišana koncentracija mineralokortikoidov (aldosteron pospešuje izločanje H+)
 tiazidni diuretiki in diuretiki Hentleyeve pentlje
REGULACIJA: PUFRANJE, DIHALNA KOMPENZACIJA(HIPOVENTILACIJA), LEDVICE
ALKALOZA Z ZMANJŠANIM ECT
 aktivira se zanka renin-angiotenzin-aldosteron (sekundarni hiperreninemični hiperaldosteronizem); sledi paradoksna acidurija, ker aldosteron pospešuje izločanje H+ s sečem
 izguba kalija; kalij gre ven iz tubulnih celic, H+ notri, sledi paradoksna acidurija
 bruhanje; izguba H+, alkaloza je vzdrževana z zmanjšanim ECT in zmanjšanim kalijem
 diuretiki; večji pretok seča, večja reabsorpcija natrija, večje izločanje H+, alkaloza je vzdrževana z zmanjšanim ECT in zmanjšanim kalijem
 hipoparatireoidizem; manj PTH, manjša izguba bikarbonata, večje izločanje H+
ALKALOZA Z ZVEČANIM ECT
 aldosteron pospeši izločanje H+ in kalija ter zadreževanje natrija in vode, s tem povzroča večji volumen telesnih tekočin in večji krvni tlak

RESPIRATORNA ACIDOZA
DEFINICIJA
Respiratorna acidoza se pojavi pri povečanem pCO2 (nad 40mmHg)- hiperkapnija in posledično znižanim plazemskim pH. Osnovni razlog respiratorne acidoze je hipoventilacija.
MEHANIZEM NASTANKA
Zvišanje pCO2 premakne ravnotežje reakcije CO2 + H2O  HCO3- + H+ v desno in zato H+, ki se niso vezali na nehlapne pufre povzročijo padec pH. Do zmanjšanega izločanja CO2 iz telesa lahko pride zaradi zmanjšane izmenjave plinov preko alveolov, kot rezultat neustrezne ventilacije ali zaradi slabše difuzije plinov. Vzroki za nastanek teh motenj so lahko naslednji: depresija dihalnega centra zaradi vzrokov v centralnem živčevju: učinki zdravil, anestezije, nevrološke bolezni-možganska kap ali intrakranialni tumor, alkohol, poškodba...; abnormalnosti prsnega koša kar vodi do oslabljenosti respiratornih mišic zaradi: prizadetosti nevromuskularnih sinaps, prizadetosti nevronov, po poškodbi...; difuzne pljučne bolezni, ki povzročajo zadebelitev alveolokapilarne membrane: pljučni edem, kronični bronhitis, difuzna intersticijska fibroza...; velike redukcije alveolarne difuzijske površine: kronične obstrukcijske pljučne bolezni (emfizem, kronični bronhitis, astma), pneumotoraks, obstrukcija zgornjih dihalnih poti (predvsem v sapniku in grlu); drugi vzroki: hiperventilacija zaradi debelosti.
ODGOVOR ORGANIZMA
Pri kompenzaciji akutne respiratorne acidoze(zelo nizek pH, minimalno povečana koncentracija bikarbonata) sodelujejo predvsem znotrajcelični pufri. CO2 difundira v celice(predvsem eritrocite), kjer reagira z vodo in tako nastaneta proton in HCO3-. H+ se veže na znotrajcelične pufre, HCO3-pa difundira iz celice v plazmo. Pri kronični respiratorni acidozi (rahlo znižan pH in visoka koncentracija bikarbonata) se zaradi povišanega pCO2 in znižanega pH poveča izločanje H+ preko ledvic, reabsorbcija HCO3-v nefronu in izločanje amoniaka. Vsi ti mehanizmi pripomorejo k pridobivanju novega HCO3-.

RESPIRATORNA ALKALOZA
DEFINICIJA
Za respiratorno alkalozo je značilen znižan pCO2 (pod 40mmHg)-hipokapnija in dvig pH plazme (nad 7,4). Do nje pride zaradi hiperventilacije.
MEHANIZEM NASTANKA
Do nje privedejo stanja, ki povečajo izplavljanje CO2 iz organizma. Vzrok je spodbujanje središča za dihanje, ki vodi v povečano izločanje CO2 v izdihanem zraku. Do povečane ventilacije lahko pride zaradi delovanja višjih središč na respiratorni center, direktnega delovanja dejavnikov na respiratorni center ali zaradi delovanja perifernih kemoreceptorjev zaradi različnih vzrokov : hiperventilacija zaradi anksioznosti; visoka temperatura; zastrupitev s salicilati; umetno predihavanje; nosečnost- progesteron spodbuja dihanje; možganske bolezni (tumor...); kronične jetrne bolezni; kronična hipoksija (pljučne bolezni, bolezni srca, prilagajanje na visoke višine).
ODGOVOR ORGANIZMA
V akutni fazi respiratorne alkaloze, ki nastane zaradi hiperventilacije in znižanja pCO2 je za kompenzacijo pomembno predvsem znotrajcelično pufranje. Akutna acidoza tudi povzroči intracelularni dvig Na+, K+ ter PO4(3-) in zmanjša prosti Ca++. Plazemska koncentracija K+ je pogosto znižana, Cl- pa povečana. Odgovor ledvic pri kronični fazi se pojavi v nekaj dneh. Ledvice želijo kompenzirati motnje v acidobaznem ravnotežju, tako da inhibirajo reabsorbcijo bikarbonata v nefronu in zmanjšajo izločanje amoniaka.

Prilagajanje na visoke višine
Na visoki višini je zračni tlak nizek in se zaradi nizkega pO2 pojavlja hipoksija. Čez nekaj dni se telo aklimatizira na nizek pO2 s povečanjem pljučne ventilacije, dvigom števila eritrocitov, povečano difuzijsko kapaciteto pljuč in povečano zmožnost celic za izrabo danega kisika... Pljučna ventilacija se poveča zaradi delovanja perifernih kemoreceptorjev, ki se nahajo predvsem v karotidnem telesu. Posledica povečane pljučne ventilacije je izdihovanje velikih količin CO2 in s tem znižanje pCO2 ter zvišanje pH telesnih tekočin. Znižanje pCO2 in dvig pH deluje sicer nasprotujoče učinkom perifernih kemoreceptorjev, saj inhibira respiratorni center. Slednji inhibitorni učinek preneha čez 2-5 dni in se zato respiratorni center odziva le na signale iz kemoreceptorjev kot odziv na hipoksijo kar povzroči nastanek metabolne alkaloze.


Tabela 1: Primeri, kjer lahko nastanejo motnje acidobaznega stanja
MOTNJA VZROK
CUSHINGOVA BOLEZEN metabolična alkaloza povečano izločanje kortizola
PRIMARNI HIPERALDOSTERIZEM metabolična alkaloza povečano izločanje aldosterona
KRONIČNO ODPOVEDOVANJE LEDVIC metabolična acidoza ledvice ne zagotavljajo izplavljanja prekomernih nehlapnih kislin, fosfatov in NH4, zmanjšano privzemanje HCO3-
SLADKORNA BOLEZEN metabolična acidoza povečana konc. ketonskih kislin
ZASTRUPITEV Z ALKOHOLOM metabolična acidoza povečano nastajanje nehlapnih kislin
AKUTNO IN OBILNO BRUHANJE IZ ŽELODCA brez nadomestitve izgube vode in elektrolitov metabolična alkaloza izgubljanje nehlapnih kislin
ZOŽITEV RENALNE ARTERIJE metabolična alkaloza povečano izločanje renina, angiotenzina, aldosterona
HIPOKALIEMIJA vzdržuje metabolično alkalozo K+ iz cel., H+ v cel., zmanjšan pH cel. ledvic to zaznajo kot acidozo in izločajo več H+ (paradoksna acidurija)
HIPERTERMIJA (npr.>39°C) respiratorna alkaloza pospešena presnova, dihanje hitrejše izplavljanje CO2
ZASTRUPITEV S SALICILATI respiratorna alkaloza, metabolična acidoza spodbujeno središče za dihanje, nastajanje nehlapnih kislin
ADDISONOVA BOLEZEN metabolična acidoza ni sekrecije aldosterona, povečana konc. H+ v krvi
ŠOK metabolična acidoza povečana konc. laktata v krvi, zmanjšanje pO2
OSMOZNI DIURETIKI, INHIBITORJI KARBONSKE ANHIDRAZE metabolična acidoza zmanjšana reabsorpcija HCO3- v prox. tubulu
K+ - VARČNI DIURETIKI metabolična acidoza inhibicija reabsorpcije Na v dist. tubulu in zbiralcu, s tem je inhibirana sekrecija H+
TIAZIDNI DIURETIKI, DIURETIKI HENLEYEVE PENTLJE metabolična alkaloza zmanjšanje ECV, Na+ in HCO3- se hitreje reabsorbirata, stimuliran je tudi aldosteron sekrecija H+
AKUTNO POSLABŠANJE ASTME respiratorna alkaloza hipokapnija zaradi spodbujenega dihanja
ZMERNI AKUTNI EDEM PLJUČ respiratorna alkaloza zaradi povečane ventilacije se zmanjša pCO2
ZELO OBSEŽEN EDEM PLJUČ metabolična acidoza, respiratorna acidoza nezadostno izplavljanje CO2, nastanek laktata zaradi hipoksije