Cân bằng Acid-Base và Điều hòa pH

Nồng độ ion hydro của dịch cơ thể được duy trì trong một phạm vi rất hẹp, vì hoạt động của protein và enzyme phụ thuộc vào nó. Cân bằng acid-base là sự phối hợp hoạt động của các hệ đệm hóa học, phổi và thận: các hệ đệm hấp thụ ion hydro ngay lập tức, phổi điều chỉnh carbon dioxide trong vòng vài phút, và thận cung cấp sự kiểm soát chậm hơn nhưng dứt khoát bằng cách điều hòa bicarbonate và bài tiết acid.

Definition

Cân bằng acid-base là sự điều hòa nồng độ ion hydro của dịch cơ thể trong một phạm vi sinh lý hẹp thông qua hệ đệm, kiểm soát carbon dioxide của hệ hô hấp và kiểm soát bicarbonate cũng như bài tiết acid của thận.

Scope

Chủ đề này bao gồm hóa học của hệ đệm bicarbonate, sự đóng góp của hệ hô hấp và thận vào việc kiểm soát pH, và các cơ chế thận của tái hấp thu bicarbonate, bài tiết acid chuẩn độ và tạo amoni. Nó cũng đề cập đến mối liên hệ giữa cân bằng acid-base và điều hòa kali. Đây là một tài liệu tham khảo về sinh lý học và không cung cấp tiêu chí chẩn đoán hoặc điều trị cho các rối loạn acid-base.

Core questions

• Tại sao nồng độ ion hydro phải được điều hòa chặt chẽ?
• Các hệ đệm, phổi và thận khác nhau như thế nào về tốc độ và khả năng?
• Thận tái hấp thu bicarbonate đã lọc và tạo ra bicarbonate mới như thế nào?
• Tại sao bài tiết amoni là trung tâm của việc loại bỏ acid ròng?

Key concepts

• Hệ đệm bicarbonate
• Mối quan hệ Henderson-Hasselbalch
• Kiểm soát carbon dioxide của hệ hô hấp
• Tái hấp thu bicarbonate ở thận
• Bài tiết acid chuẩn độ
• Tạo amoni và bài tiết amoni
• Mối liên hệ giữa cân bằng acid-base và điều hòa kali

Mechanisms

Cặp bicarbonate-carbon dioxide là hệ đệm ngoại bào chủ yếu, và phổi điều hòa nhánh carbon dioxide của hệ thống này bằng cách điều chỉnh thông khí trong vòng vài phút. Thận cung cấp sự kiểm soát dứt khoát trong vài giờ đến vài ngày: ống lượn gần tái hấp thu gần như toàn bộ bicarbonate đã lọc, trong khi nephron xa bài tiết ion hydro để tái tạo bicarbonate đã tiêu thụ trong việc đệm các acid chuyển hóa. Acid bài tiết chủ yếu được vận chuyển dưới dạng acid chuẩn độ (được đệm bởi phosphate) và dưới dạng amoni, amoni được tạo ra từ glutamine ở ống lượn gần và là một con đường chính về mặt định lượng để loại bỏ lượng acid hàng ngày. Vì sự bài tiết hydro và kali tương tác ở nephron xa, những thay đổi trong tình trạng acid-base làm thay đổi sự phân bố và bài tiết kali, và những rối loạn kali ảnh hưởng đến việc xử lý acid của thận. Hệ thống này cũng phụ thuộc vào các cảm biến acid-base phân tử liên kết pH với các phản ứng tế bào và vận chuyển.

Clinical relevance

Giải thích cân bằng acid-base là một phần thường quy trong việc đánh giá bệnh nhân nặng và bệnh nhân rối loạn chuyển hóa, và nó dựa trực tiếp vào sinh lý học của hệ đệm và sự bù trừ của thận và hô hấp được mô tả ở đây. Mục này là sinh lý học mô tả và không phải là cơ sở để chẩn đoán hoặc quản lý các rối loạn acid-base ở từng cá nhân.

Evidence & guidelines

Bài viết này được tóm tắt từ các đánh giá tổng hợp về cân bằng nội môi acid-base của thận, về cảm biến acid-base, và về mối liên hệ giữa cân bằng acid-base và kali, bổ sung bởi một sách giáo khoa sinh lý học tiêu chuẩn. Là sinh lý học cơ bản, nó không áp dụng các hướng dẫn lâm sàng.

History

Mô tả định lượng về hệ đệm bicarbonate bắt nguồn từ công trình của Henderson vào đầu thế kỷ 20 và công thức logarit của Hasselbalch, và các cơ chế thận của bài tiết acid đã được làm sáng tỏ vào giữa thế kỷ 20. Phác thảo lịch sử này phản ánh các tài liệu sách giáo khoa tiêu chuẩn hơn là các nguồn chính đã được xác minh ở đây.

Key figures

• Lawrence Henderson
• Karl Hasselbalch
• Robert Pitts

Seminal works

• hamm-2015
• levin-2015

Frequently asked questions

Cơ quan nào kiểm soát pH nhanh chóng so với kiểm soát dứt khoát?

Các hệ đệm hóa học hoạt động ngay lập tức và phổi điều chỉnh carbon dioxide trong vòng vài phút để kiểm soát nhanh chóng, trong khi thận, bằng cách điều hòa bicarbonate và bài tiết acid trong vài giờ đến vài ngày, cung cấp sự kiểm soát chậm hơn nhưng dứt khoát.

Tại sao amoni quan trọng trong bài tiết acid?

Amoni, được tạo ra từ glutamine ở thận, mang một phần lớn lượng acid hàng ngày ra ngoài qua nước tiểu và cho phép tái tạo bicarbonate, làm cho nó trở thành một con đường chính về mặt định lượng để loại bỏ acid ròng.