اضطرابات الحمض-القاعدة والتعويض

تتعلق فسيولوجيا الحمض-القاعدة بكيفية محافظة الجسم على تركيز أيون الهيدروجين في سائله خارج الخلوي ضمن نطاق ضيق، والذي يُعبر عنه عادةً بالرقم الهيدروجيني الشرياني (pH) القريب من 7.40. يستعرض هذا المجال الاضطرابات التي تنشأ عندما يختل هذا التوازن والاستجابات التعويضية، الكيميائية والتنفسية والكلوية، التي تعمل على استعادته.

Definition

اضطرابات الحمض-القاعدة هي انحرافات في تركيز أيون الهيدروجين الجهازي عن نقطة الضبط الطبيعية، وتُصنف بناءً على ما إذا كان التغير الأساسي في البيكربونات (الأيضي) أو في توتر ثاني أكسيد الكربون (التنفسي)، وتتميز بالاستجابة التعويضية التي تميل إلى إعادة الرقم الهيدروجيني (pH) إلى طبيعته.

Scope

يغطي هذا المجال التخزين المؤقت الكيميائي لسوائل الجسم، والاضطرابات الأربعة الأساسية للحمض-القاعدة (الحماض الأيضي والتنفسي والقلاء الأيضي والتنفسي)، والاستجابات الثانوية (التعويضية) المتوقعة لكل منها، والآليات الكلوية لإفراز الحمض التي تجدد المخزن المؤقت في النهاية. وهو منظم حول الفسيولوجيا ومنطقها التشخيصي بدلاً من الإدارة السريرية.

Sub-topics

• أنظمة التخزين المؤقت ومعادلة هندرسون-هاسلبالخ
• الحماض الأيضي
• القلاء الاستقلابي
• إفراز الكلى للحمض والأمونيا
• الحماض والقلاء التنفسي

Core questions

• ما الذي يحدد تركيز أيون الهيدروجين في السائل خارج الخلوي، ولماذا تعتبر البيكربونات هي المخزن المؤقت المهيمن؟
• كيف تُعرّف الاضطرابات الأربعة الأساسية للحمض-القاعدة وتُميّز؟
• ما هي الاستجابات التعويضية التي تتبع كل اضطراب أساسي، وما مدى سرعة تطورها؟
• كيف تفرز الكلى الحمل الحمضي اليومي وتجدد البيكربونات؟

Key concepts

• تركيز أيون الهيدروجين والرقم الهيدروجيني (pH)
• زوج البيكربونات-ثاني أكسيد الكربون المخزن المؤقت
• الاضطراب الأساسي مقابل التعويض
• المكونات الأيضية والتنفسية
• فجوة الأنيون
• فرق الأيونات القوية
• اضطرابات الحمض-القاعدة المختلطة

Key theories

إطار هندرسون-هاسلبالش (المتمحور حول البيكربونات)

يعالج الرقم الهيدروجيني (pH) على أنه يتحدد بنسبة تركيز البيكربونات إلى الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون عبر توازن حمض الكربونيك، مما يوفر الوصف القياسي لحالة الحمض-القاعدة واضطراباتها على جانب السرير.

مقاربة ستيوارت (الفيزيائية الكيميائية)

تعيد صياغة حالة الحمض-القاعدة من حيث المتغيرات المستقلة، وهي فرق الأيونات القوية، والحمض الضعيف الكلي، وتوتر ثاني أكسيد الكربون، التي تحدد معًا تركيز أيون الهيدروجين؛ وتُستخدم بشكل خاص في إعدادات العناية المركزة كمكمل للرؤية المتمحورة حول البيكربونات.

Mechanisms

يُعد زوج البيكربونات-ثاني أكسيد الكربون المخزن المؤقت الرئيسي خارج الخلوي في الجسم، ويربط الرئتين (اللتين تنظمان توتر ثاني أكسيد الكربون) والكلى (اللتين تنظمان البيكربونات). يؤدي التغير الأيضي الأساسي في البيكربونات إلى تغير تنفسي تعويضي في ثاني أكسيد الكربون في غضون دقائق إلى ساعات، بينما يؤدي التغير التنفسي الأساسي في ثاني أكسيد الكربون إلى تعديل كلوي أبطأ للبيكربونات على مدى ساعات إلى أيام. لكل اضطراب أساسي درجة تعويض يمكن التنبؤ بها كميًا، وتشير القيمة المقاسة البعيدة عن هذا التنبؤ إلى اضطراب إضافي مختلط. تكمل الكلى النظام عن طريق إفراز الحمل الحمضي الصافي اليومي، بشكل كبير على شكل أمونيوم وحمض قابل للمعايرة، وعن طريق تجديد البيكربونات المستهلكة في التخزين المؤقت.

Clinical relevance

يُعد تحليل الحمض-القاعدة جزءًا روتينيًا من تقييم المرضى ذوي الحالات الحرجة وغير المستقرين أيضيًا، ويشكل الإطار الفسيولوجي الموصوف هنا أساس تفسير نتائج غازات الدم الشرياني والكهارل. يشرح هذا المدخل الفسيولوجيا الأساسية والتفكير التشخيصي؛ وهو ليس مصدرًا لتوصيات الجرعات أو العلاج الفردي.

Evidence & guidelines

إن الأساسيات الفسيولوجية لتوازن الحمض-القاعدة راسخة في المراجعات السردية والنصوص القياسية (هام وزملاؤه، 2015؛ بيريند وزملاؤه، 2014)، حيث تقدم مقاربات البيكربونات ومقاربات ستيوارت أطرًا وصفية متكاملة. تُستشهد القواعد الكمية للتعويض المتوقع على نطاق واسع ولكن يجب قراءتها كفسيولوجيا وصفية وليست كبروتوكولات سريرية.

History

نمَت فسيولوجيا الحمض-القاعدة الكمية من عمل لورانس هندرسون في أوائل القرن العشرين حول توازن حمض الكربونيك وإعادة صياغة كارل هاسلبالش اللوغاريتمية التي أنتجت المعادلة التي تحمل كلا الاسمين. سيطر الوصف المرتكز على البيكربونات على فسيولوجيا الطب السريري في القرن العشرين، وقدمت إعادة صياغة بيتر ستيوارت الفيزيائية الكيميائية في أواخر القرن العشرين تفسيرًا بديلاً يعتمد على الأيونات القوية ولا يزال محل نقاش.

Debates

مقاربة البيكربونات مقابل مقاربة ستيوارت الفيزيائية الكيميائية

ما إذا كان وصف هندرسون-هاسلبالش التقليدي أو إطار الأيونات القوية لستيوارت يفسر ويحدد اضطرابات الحمض-القاعدة بشكل أفضل هو نقاش منهجي مستمر؛ يمكن لكليهما وصف نفس البيانات، وغالبًا ما تُقدم مقاربة ستيوارت كمكمل بدلاً من بديل.

Key figures

• Lawrence J. Henderson
• Karl Albert Hasselbalch
• Horacio J. Adrogué
• Nicolaos E. Madias
• Peter A. Stewart

Seminal works

• hamm-2015
• berend-2014
• adrogue-madias-1998

Frequently asked questions

ما الفرق بين اضطراب الحمض-القاعدة الأيضي والتنفسي؟

الاضطراب الأيضي هو تغير أساسي في تركيز البيكربونات، بينما الاضطراب التنفسي هو تغير أساسي في الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون؛ وكل منهما يثير تغيرًا تعويضيًا في المكون الآخر.

ماذا يعني التعويض في توازن الحمض-القاعدة؟

التعويض هو الاستجابة الثانوية، التنفسية للاضطراب الأيضي والكلوية للاضطراب التنفسي، التي تميل إلى إعادة الرقم الهيدروجيني (pH) إلى طبيعته دون تصحيحه بالكامل؛ يجب معالجة الاضطراب الأساسي للتصحيح الكامل.