Lecture zuur-base evenwicht en bloedgas Flashcards
zuur
een stof die een H+ kan afstaan
base
een stof die een H+ kn opnemen
CO2 zuur of base
CO2 is een zuur. Chemisch gezien is dit een zeer dubieuze uitspraak. CO2 gas is niet ‘zuur’ en in de structuurformule is geen H+ ion dat in water kan dissociëren. Tegelijkertijd heet CO2 in de ‘volksmond’ (onterecht) ‘koolzuur’. De correcte benaming voor CO2 is koolstofdioxide. Maar,
CO2 opgelost in water gedraagt zich wel als een zuur. CO2 vormt, opgelost in water, koolzuur (H2CO3). Koolzuur is een zwak zuur. Benadrukken dat CO2 een zuur is heeft te maken met de manier waarop CO2 bij de interpretatie van bloedgassen wordt geïnterpreteerd als zuur.
Een hoge H+ conc staat gelijk aan
een lage pH
pH=
- log[H+]
aantal vrije mmol zuren en watervolume mmol vrije h+
Het metabolisme produceert veel meer zuur dan de concentratie H+ ionen in het extracellulaire vocht. Dagelijks wordt er 15000 mmol ‘zuur’ (CO2) geproduceerd bij de normale verbranding.
Daarnaast produceert het lichaam per dag nog 40 – 80 mmol andere zuren. Let wel, dat is exclusief de bekende zuren lactaat en ketonen. De netto productie van lactaat en ketonen is -0- mmol/l omdat productie en consumptie in de steady state situatie volledig in evenwicht zijn. (De
netto productie van lactaat en ketonen is overigens wel verhoogd bij belangrijke ziekte beelden zoals hypovolemische shock en diabetische ketoacidose.).
De reden om deze dia te tonen is het enorme verschil tussen de hoeveelheid vrij H+ bij een pH van 7,4 en het aantal milimolen zuur dat dagelijks moet worden uitgescheiden. Het systeem moet een
enorme efficiëntie bezitten.
watervolume = 42L, dus totaal 1,7 mmol vrij H+
regulatie van zuur base balans
Er zijn verschillende manieren waarop het lichaam het zuur-base evenwicht in stand houdt.
Verdunning: Zuur verdeelt zich over het intracellulaire en extracellulaire vocht (ongeveer 48 liter).
Dat is een zeer inefficiënt systeem voor de regulatie.
Buffering: Zuur wordt zowel intra- als extracellulair gebufferd.
De ademhaling is de belangrijkste manier om de enorme hoeveelheid CO2 die dagelijks wordt geproduceerd kwijt te raken.
Buffering
intracellulair; hemoglobine en fosfaat
extracellulair; eiwitten, fosfaat en bicarbonaat
Buffering van H+ in erytrocyten is in dit verhaal verder niet uitgewerkt, maar vormt een belangrijke fysiologische voorwaarde voor zuurstof en CO2 transport van en naar de
weefsels.
belangrijke buffer in het bloed is
koolzuur - bicarbonaat systeem
H2CO3 <–> HCO3- + H+
Koolzuur - bicarbonaat systeem
Op zichzelf is het koolzuur (H2CO3) / bicarbonaat (HCO3
-) systeem geen ideale buffer. Ideale buffers zijn buffers waarbij het evenwicht ‘in het midden’ ligt. Er is evenveel zuur als base. Het ‘evenwicht’ van het koolzuur / bicarbonaat system ligt ver naar rechts: de hoeveelheid koolzuur in het extracellulaire vocht bedraagt ongeveer 1 mmol/l, de hoeveelheid bicarbonaat in het
extracellulaire vocht bedraagt 20 – 24 mmol/l. Maar, het system is zo krachtig omdat het een open einde system is.
Het koolzuur / bicarbonaat buffersysteem is zo krachtig omdat het een open einde system is. Door de snelheid en de diepte van de ademhaling (het ademminuutvolume) aan te passen, kunnen de longen de concentratie CO2 in het lichaam reguleren. De nieren regelen de excretie of terugresorptie van HCO3-. Beide systemen samen zorgen ervoor dat de de [H+] constant wordt gehouden.
Compensatie in tijd H+ belasting
De verschillende systemen kennen een eigen regulatie in de tijd. Verdunning treedt relatief het snelste op, gevolgd door buffering aan eiwitten en fosfaat in de intra- en extracellulaire vloeistof.
Respiratoire aanpassing van het zuur-base evenwicht kan ook relatief snel, de renale compensatie voor verstoringen in het zuur-base evenwicht duurt dagen.
CO2 in EC vocht voornamelijk aanwezig als
gas
partiele gasdruk (pCO2)
wordt uitgedrukt in kilo Pascal (kPa). Bij een constante temperatuur is de gasdruk gelijk
aan de concentratie van het gas in de oplossing. Slechts een klein deel van het CO2 gas lost op in water en vormt H2CO3. Het evenwicht in de formule ligt daarom vrijwel geheel links.
Onder invloed van koolzuuranhydrase verschuift het evenwicht naar rechts. (minder opgelost en vrij CO2)
Koolzuuranhydrase en de nieren
De tubuluscellen zetten koolstofdioxide en water om in koolzuur. Normaal verloopt deze reactie traag, maar de aanwezigheid van koolzuuranhydrase in de cellen catalyseert de reactie waardoor
de productiesnelheid enorm toeneemt. Het koolzuur dissocieert snel in bicarbonaat en H+. Het bicarbonaat diffundeert passief aan de basolaterale zijde naar het interstitiële vocht. De H+ wordt
actief uitgescheiden aan de luminale zijde in ruil voor een natrium ion.
In het lumen van de tubulus vormt H+ samen met bicarbonaat koolzuur. Het meeste koolzuur dissocieert in koolstofdioxide en water. Het koolstofdioxide kan de wand van de tubulus wel passeren en is dus weer beschikbaar om bicarbonaat te vormen.
Netto wordt alle bicarbonaat teruggewonnen uit het ultrafiltraat en daarmee wordt voorkomen dat het lichaam bicarbonaat verliest, maar de excretie van overtollige H+ ionen is met dit systeem
alleen nog niet geregeld.
Belangrijkste buffers voor excretie overtollig H+
fosfaat en ammonia
Fosfaat is voor het grootste deel als tweewaardig ion in het ultrafiltraat aanwezig en kan H+
binden. Het H2PO4- verlaat het lichaam met de urine.
Ammonia (NH3) wordt geproduceerd door deaminering van glutamine (een aminozuur) in de tubuluscellen. Ammonia kan vrij over de membraan diffunderen. In het ultrafiltraat kan het ammonia H+ binden. Het gevormde ammoniumion (NH4+) kan niet terugdiffunderen naar de
tubuluscellen en wordt uitgescheiden in de urine.
