У всех живых организмов внутриклеточные и внеклеточные жидкости обычно имеют характерную и постоянную величину pH, которая поддерживается с помощью различных биологических систем. Однако первая линия защиты живых организмов, препятствующая изменениям их внутреннего pH, обеспечивается буферными системами.
Две наиболее важные буферные системы у млекопитающих - это фосфатная и бикарбонатная системы. Фосфатная буферная система, играющая важную роль в поддержании pH внутриклеточной жидкости, представляет собой сопряженную кислотно-основную пару, состоящую из иона (донора протона) и иона (акцептора протона).
Фосфатная буферная система работает точно так же, как ацетатная, с той разницей, что она функционирует в другом интервале значений pH. Эта система обладает максимальной эффективностью вблизи поскольку величина ионов равна 6,86 (см. табл. 4-4 и рис. 4-11). Фосфатная буферная пара способна сопротивляться изменениям pH в интервале между 6,1 и 7,7 и может, следовательно, обеспечивать достаточную буферную емкость внутриклеточной жидкости, величина pH которой лежит в пределе 6,9-7,4.
Главной буферной системой плазмы крови служит бикарбонатная система, представляющая собой сопряженную кислотно-основную пару, состоящую из молекулы угольной кислоты выполняющей роль донора протона и бикарбонат-иона выполняющего роль акцептора протона:
Эта система, которая имеет свою собственную константу равновесия
функционирует в качестве буфера так же, как и другие сопряженные кислотно-основные пары. Ее уникальная особенность состоит, однако, в том, что один из ее компонентов, а именно угольная кислота образуется в результате взаимодействия растворенной в воде () двуокиси углерода с водой в соответствии с обратимой реакцией:
константа равновесия которой равна
Поскольку при нормальных условиях двуокись углерода представляет собой газ, величина т.е. концентрация растворенной определяется равновесием с газовой фазы (г):
характеризуемым константой равновесия равной
Величина pH бикарбонатной буферной системы зависит от концентрации растворенных в ней компонентов и выполняющих роль донора и акцептора протонов. Поскольку, однако, концентрация в свою очередь зависит от концентрации растворенной а последняя - от парциального давления в газовой фазе, величина pH бикарбонатного буфера, находящегося в контакте с газовой фазой, в конечном счете определяется концентрацией ионов в водной фазе и парциальным давлением в газовой фазе (см. дополнение 4-3).
Бикарбонатная буферная система функционирует как эффективный физиологический буфер вблизи потому что донор протона в плазме крови находится в подвижном равновесии с большим резервным объемом газообразной в воздушном пространстве легких. В любых условиях, когда кровь почему-либо вынуждена поглощать избыток ионов ОН и повышается, количество угольной кислоты частично превратившейся в в результате взаимодействия с ионами быстро восстанавливается за счет большого запаса газообразной в легких.
Дополнение 4-3. Как работает бикарбонатная система крови
Буферная система крови включает три взаимосвязанных обратимых равновесия между газообразной в легких и бикарбонат-ионом () в плазме крови (рис. 1). Когда ионы попадают в кровь при ее протекании через сосуды тканей, их концентрация сразу же повышается. Это приводит к тому, что равновесие реакции 3 (рис. 1) смещается и устанавливается новое равновесие, соответствующее более высокой концентрации что в свою очередь приводит к повышению концентрации в крови.
Рис. 1. Между в воздушном пространстве легких и бикарбонатыым буфером в плазме крови, протекающей через капилляры легких, устанавливается равновесие. Так как концентрация растворенной может быть быстро отрегулирована путем изменений скорости дыхания, бикарбонатная буферная система крови находится почти в равновесии с обширным потенциальными резервуаром
В результате давление в газовой фазе легких тоже повышается и лишняя выдыхается. Наоборот, когда в плазму крови поступает некоторое количество ионов события происходят в обратной последовательности. Понижение концентрации ионов вызывает диссоциацию части молекул на ионы и , а это в свою очередь приводит к растворению в плазме крови некоторого дополнительного количества , содержащегося в легких. Таким образом, высокая интенсивность процесса дыхания, т.е. высокая скорость вдыхания воздуха и выдыхания может обеспечить достаточно быстрые сдвиги этих равновесий, что обусловливает сохранение постоянной величины pH в крови.
Растворяется в крови, образуя , которая вступает в реакцию с водой, что приводит к образованию (см. дополнение 4-3). И наоборот, когда величина pH крови почему-либо уменьшается, некоторое количество буферной системы связывается с избытком ионов и образуется избыток . Эта распадается, выделяя растворенную которая в свою очередь переходит в газовую фазу в легких и в конце концов выдыхается организмом. По мере того как кровь протекает через многочисленные капиллярные сосуды в легких, ее бикарбонатная буферная система быстро приходит почти в равновесное состояние с С02 в газовом пространстве легких.
Совместное функционирование бикарбонатной буферной системы и легких представляет собой очень ответственный механизм, обеспечивающий поддержание постоянной величины рн крови.
Величина pH плазмы крови поддерживается на удивительно постоянном уровне. В норме плазма крови имеет pH, близкий к 7,40. Нарушения механизмов, регулирующих величину pH, наблюдающиеся, например, при тяжелых формах диабета вследствие ацидоза, обусловленного «перепроизводством» метаболических кислот, вызывают падение pH крови до величины 6,8 и ниже, что в свою очередь, может приводить к непоправимым последствиям и смерти. При некоторых других заболеваниях величина pH крови иногда достигает столь высоких значений, что она уже не поддается нормализации. Поскольку повышение концентрации ионов всего лишь на (приблизительная разница между кровью при и кровью при может оказаться опасным для жизни, возникает вопрос: какие молекулярные механизмы обеспечивают поддержание величины pH в клетках со столь высокой точностью? Величина pH влияет на многие структурные и функциональные свойства клетки, однако к изменениям pH особенно чувствительна каталитическая активность ферментов. На рис. 4-13 приведены типичные кривые, характеризующие зависимость активности некоторых ферментов от pH. Видно, что каждый из этих ферментов проявляет максимальную активность при определенном значении pH, которое называется оптимумом pH. Отклонение величины pH в любую сторону от этого оптимального значения часто сопровождается резким падением активности фермента. Таким образом, небольшие сдвиги pH могут приводить к значительным изменениям скорости некоторых жизненно важных для организма ферментативных реакций, протекающих, например, в скелетных мышцах или в мозгу.
Рис. 4-13. Влияние на активность некоторых ферментов. Каждый фермент имеет характерную для него кривую зависимости - активность.
Биологический контроль, обеспечивающий постоянство pH в клетках и жидкостях организма, имеет, следовательно, исключительно важное значение для всех аспектов метаболизма и клеточной активности.
Поскольку кровь – не просто внеклеточная жидкость, а взвесь клеток в жидкой среде, то ее кислотно-щелочное равновесие поддерживается совместным участием буферных систем плазмы и клеток крови, главным образом эритроцитов. Различают следующие буферные системы крови: плазменные (гидрокарбонатная, фосфатная, органических фосфатов и белковая) и эритроцитарная (гемоглобиновая, гидрокарбонатная, фосфатная).
Главным буфером плазмы крови является гидрокарбонатная система Н 2 СО 3 / НСО 3 –
Гидрокарбонатная(бикарбонатная) буферная система
Она состоит из угольной кислоты и гидрокарбонатов (NaHCO 3 – во внеклеточной жидкости, КНСО 3 – внутри клеток). В организме угольная кислота возникает в результате гидратации диоксида углерода – продукта окисления углеводов, белков и жиров. Причем процесс этот ускоряется под действием фермента карбоангидразы.
СО 2 + Н 2 О ⇄ СО 2 ·Н 2 О ⇄ Н 2 СО 3
Отношение концентраций компонентов в гидрокарбонатной буферной системе крови [Н 2 СО 3 ] / [НСО 3 – ] = 1 / 20. Следовательно, гидрокарбонатная система имеет буферную емкость по кислоте значительно больше буферной емкости по основанию. Т.е. этот буфер особенно эффективно компенсирует действие веществ, увеличивающих кислотность крови. К числу таких веществ прежде всего относят молочную кислоту, избыток которой образуется в результате интенсивной физической нагрузки. (В замкнутых помещениях часто испытывают удушье – нехватку кислорода, учащение дыхания. Однако удушье связано не столько с недостатком кислорода, сколько с избытком СО 2 . Избыток СО 2 в атмосфере приводит к дополнительному растворению СО 2 в крови, а это соответственно приводит к понижению рН, т.е к ацидозу.)
Механизм буферного действия.
Компоненты: Н 2 СО 3 / НСО 3 –
В этой системе донором протона является угольная кислота Н 2 СО 3 , а акцептором протона – гидрокарбонат-ион НСО 3 – .
Если в кровь поступает кислота и увеличивается концентрация иона водорода, то он взаимодействует с НСО 3 – , образуя Н 2 СО 3 и приводит к выделению газообразного СО 2 , который выводится из организма в процессе дыхания через легкие.
Н + + НСО 3 – Н 2 СО 3 СО 2 + Н 2 О
Концентрация слабой кислоты при этом увеличивается, а концентрация соли (сопряженного основания) на ту же величину уменьшается ⇒ рН не изменится, т.к. АК переходит в ПК. ПК и ОК , а АК не изменяется.
При поступлении в кровь оснований, они связываются угольной кислотой:
ОН – + Н 2 СО 3 НСО 3 – + Н 2 О
рН при этом почти не изменится за счет смещения ионизации кислоты вправо в результате связывания одного из продуктов ионизации – протонов – в слабый электролит (воду). Концентрация слабой кислоты при этом уменьшится, а концентрация соли на эту же величину увеличится. рН не изменится, т.к. ПК переходит в АК. ПК и ОК ↓, а АК не изменится.
Главное назначение гидрокарбонатной системы заключается в нейтрализации кислот. Этот буфер является системой быстрого реагирования, т.к. продукт его взаимодействия с кислотами - углекислый газ – быстро выводится через легкие.
Гидрокарбонатный буфер определяет в крови кислотно-щелочное равновесие (КЩР) и является щелочным резервом крови (ЩР). Щелочной резерв крови – показатель функциональных возможностей буферных систем крови, представляющий собой количество двуокиси углерода, которое может быть связано 100 мл плазмы крови, предварительно приведенной в состояние равновесия с газовой средой, в которой парциальное давление СО 2 составляет 40 мм рт. ст., т.е. способность крови связывать СО 2 .
Гидрокарбонатный буфер содержится также в эритроцитах, межклеточной жидкости и в почечной ткани.
Гидрофосфатная буферная система
Компоненты Н 2 РО 4 – / НРО 4 2–
Она состоит из дигидрофосфатов и гидрофосфатов (NaH 2 РO 4 и Na 2 HРO 4 – в плазме крови и межклеточной жидкости, КН 2 РО 4 и К 2 HРO 4 – внутри клеток). Роль донора протона в этой системе играет ион Н 2 РО 4 – , а акцептора протона – ион НРО 4 2– . В норме отношение Н 2 РО 4 – / НРО 4 2– = 1 / 4. Следовательно, буферная емкость по кислоте больше, чем по основанию.
При увеличении концентрации ионов водорода (например, при переработке мясной пищи), происходит их нейтрализация ионами НРО 4 2– . Н + + НРО 4 2– ⇄ Н 2 РО 4 – .При увеличении концентрации оснований в организме (например, при употреблении растительной пищи), они нейтрализуются ионами Н 2 РО 4 – .
ОН – + Н 2 РО 4 – ⇄ НРО 4 2– + Н 2 О
Избыточное количество дигидрофосфат и гидрофосфат ионов выводится почками.
В отличие от гидрокарбонатной (в которой восстановление отношения достигается в течение 10-18 часов за счет изменения объема легочной вентиляции), в гидрофосфатной системе полное восстановление отношения компонентов происходит только через 2-3 суток. Фосфатный буфер в крови находится в тесной связи с бикарбонатной буферной системой.
Органические фосфаты также обладают буферными свойствами, но мощность их слабее, чем неорганического фосфатного буфера.
Белковая буферная система
Буферные свойства белков крови обусловлены способностью аминокислот ионизироваться. Конечные карбокси- и аминогруппы белковых цепей играют в этом отношении незначительную роль, так как таких групп мало. Значительно больший вклад в создание буферной емкости белковой системы вносят боковые группы, способные ионизироваться.
Белки образуют буферную систему благодаря наличию кислотно-основных групп в молекуле белков.
К буферным белкам крови относятся как белки плазмы (в особенности альбумин), так и содержащийся в эритроцитах гемоглобин.
Особое значение гемоглобинового буфера заключается в том, что кислотность гемоглобина зависит от его степени окисления. При нормальных пределах рН оксигемоглобин является более сильной кислотой, чем дезоксигемоглобин. Это обусловлено влиянием кислорода, связанного с железом, на сродство ближайших имидазольных групп гистидина к ионам водорода. Благодаря этому гемоглобин, освобождаясь в тканях от кислорода, приобретает большую способность к связыванию ионов водорода, а в венозной крови в результате выделения углекислого газа тканями, происходит накопление в крови этих ионов. При поглощении кислорода в легких происходят обратные процессы.
Гемоглобиновая буферная система
Является, разумеется, частью белкового буфера, но выделяется отдельно в связи с особой локализацией - внутри эритроцитов - и особой функцией.
Представлена кислотами гемоглобином и оксигемоглобином и сопряженным им основаниями – соответственно гемоглобинат и оксигемоглобинат ионами.
Компоненты НHb / Нb – и НHbО 2 / НbО 2 –
Гемоглобиновый буфер – главная буферная система эритроцитов, на долю которой приходится около 75% всей буферной емкости крови. Оксигемоглобин более сильная кислота, чем гемоглобин. Участие гемоглобина в регуляции рН крови связано с его ролью в транспорте кислорода от тканей к легким и угольной кислоты. Системы гемоглобина и оксигемоглобина являются взаимопревращающимися системами и существуют как единое целое. Эта система эффективно функционирует только в сочетании с другими буферными системами крови. Эта буферная система в эритроцитах тесно связана с гидрокарбонатной системой.
В эритроцитах рН поддерживается постоянным благодаря действию трех буферных систем:
Сила этих кислот и оснований изменяется следующим образом:
HHb < H 2 CO 3 < HHbO 2
Hb – > HCO 3 – > HbO 2 –
Перенос протона происходит по схеме:
В капиллярах тканей
Кислород отдают тканям оксигемоглобиновая кислота и его сопряженное основание (гемоглобинат-ион).
HHbO 2 ® O 2 + HHb
В результате метаболизма накапливаются углекислый газ и вода, образуя угольную кислоту, которая взаимодействует с сильным основанием Hb – с образованием слабой кислоты HHb и основания средней силы НСО 3 – .
HHb и НСО 3 – диффундируют через оболочку эритроцитов в плазму и уносятся с током крови в легкие.
В капиллярах легких слабая кислота HHb связывает О 2 , образуется сильная кислота HHbO 2 ,
HHb + O 2 ® HHbO 2
которая частично взаимодействует с основанием HCO 3 – с образованием Н 2 СО 3 ,
а частично вместе с сопряженным основанием HbO 2 – возвращается с током крови в ткани. Образовавшаяся Н 2 СО 3 разлагается под действием фермента карбоангидразы на воду и углекислый газ,
Н 2 СО 3 
Н 2 О + СО 2
которые выводятся через легкие.
Помимо буферных систем крови, активное участие принимают также система дыхания и мочевыделительная система.
Ацидоз и алкалоз
При ряде патологических состояний в крови накапливаются такие большие количества кислот или оснований, что буферные системы крови, дыхательная и выделительная системы уже не могут поддерживать рН на постоянном уровне. В зависимости от того, в какую сторону изменяется реакция крови, различают 2 типа нарушений КЩР.
Понижение рН крови по сравнению с нормальным уровнем (рН ‹ 7,37) называется ацидозом , а повышение (рН › 7,43) - алкалозом.
Ацидоз – смещение рН в кислую сторону, рН уменьшается, концентрация ионов водорода растет.
Алкалоз – смещение рН в щелочную область, рН растет, концентрация ионов водорода уменьшается.
Каждый из этих двух типов подразделяется еще на несколько разновидностей в зависимости от причины сдвига рН. Такие сдвиги могут наступать при изменениях вентиляции легких (поражения легких могут сопровождаться увеличением напряжения СО 2 в крови, и гипервентиляции приводят к снижению этого напряжения. Подобные состояния называют дыхательным (респираторным) ацидозом или алкалозом.
Дыхательный ацидоз
Характеризуется повышением парциального давления СО 2 и концентрации углекислоты в крови, а также компенсаторным подъемом гидрокарбонатов чаще всего наблюдается: при пневмонии; при недостаточности кровообращения с застоем в малом кругу кровообращения; под влиянием препаратов, угнетающих дыхательный центр (морфий и его производные); при общем наркозе.
Дыхательный алкалоз
Развивается, когда вследствие альвеолярной гипервентиляции возникает гипокапния - Р (СО 2) 36 мм рт. ст. Несмотря на то, что содержание гидрокарбоната несколько падает вследствие уравновешивания между СО 2 и Н 2 СО 3 , отношение [НСО 3 ] к [α·Р (СО 2)] повышается, а поэтому повышается и рН.
При стойкой гипокапнии клетки почечных канальцев выводят дополнительное количество гидрокарбоната, восстанавливая нормальное отношение [НСО 3 ] к [α·Р (СО 2)]. Восстановление рН может быть почти полным и этот процесс называют компенсированным дыхательным алкалозом.
При нарушениях обмена веществ в крови могут накапливаться нелетучие кислоты; напротив, поступление в кровь оснований или потеря НСl могут сопровождаться уменьшением содержания этих кислот. Такие состояния называют метаболическим ацидозом или алкалозом легких. Метаболический алкалоз с первичным повышением концентрации гидрокарбонатов встречается при: Избыточном и бесконтрольном введении щелочных растворов, Упорной рвоте, Дефиците калия в организме, Врожденном алкалозе с гипокалиемией. Метаболический ацидоз, характеризующийся уменьшением концентрации НСО 3 ¯ в плазме, наблюдается при следующих заболеваниях и состояниях: У детей периода новорожденности, Токсические состояния на почве ЖКЗ у детей раннего возраста, Голодание, После длительного введения хлорида аммония или хлорида кальция, Диабетическая кома, Почечная гломерулярная недостаточность.
Поскольку рН крови может изменяться также при поражениях почек, сдвиги КЩР, обусловленные почечными или обменными нарушениями объединяют под названием нереспираторный ацидоз или алкалоз.
Оценка КЩР
Оценка КЩР крови имеет большое значение в клинике. Для такой оценки необходимо измерить ряд показателей, позволяющих выявить у больного ацидоз либо алкалоз и судить о том, является он респираторным или нереспираторным.
Заключение о состоянии КЩР позволяет выбрать правильное лечение. Необходимо измерить следующие показатели артериальной крови:
По величине рН можно судить о том, является ли содержание ионов Н в крови нормальным (рН 7,37-7,43) или сдвинуто в ту либо иную сторону. В то же время нормальное значение рН еще не позволяет с уверенностью говорить об отсутствии нарушения КЩР, т.к. в этом случае нельзя исключить компенсированный ацидоз, либо алкалоз.
2. Парциальное давление углекислого газа.
Повышение или снижение напряжения СО 2 по сравнению с его нормальным уровнем (35-45 мм рт. ст.) служит признаком респираторного нарушения КЩР.
3.Избыток оснований (base excess, ВЕ).
По величине ВЕ можно сделать вывод о наличии нереспираторного нарушения КЩР. Изменения этой величины (норма от-2,5 до +2,5 ммоль/л) непосредственно отражают снижение или увеличение содержания нелетучих кислот в крови.
4.Стандартный бикарбонат.
В качестве показателя нереспираторного нарушения КЩР иногда используют так называемый “стандартный бикарбонат”. Это величина соответствует содержанию бикарбоната в плазме крови, полностью насыщенной с газовой смесью. В норме “стандартный бикарбонат” равен 24 ммоль/л. Этот показатель не отражает буферный эффект белков, поэтому он сравнительно малоинформативен.
text_fields
text_fields
arrow_upward
К физико-химическим механизмам кислотно-щелочного гомеостазиса относятся буферные системы внутренней среды организма и тканевые гомеостатические обменные процессы.
Буферные системы внутренней среды организма
text_fields
text_fields
arrow_upward
Основными буферными системами внутриклеточной, межклеточной жидкости и крови являются бикарбонатная, — фосфатная и белковая буферная система, причем из последней для крови особо выделяют гемоглобиновый буфер.
Бикарбонатная буферная система
text_fields
text_fields
arrow_upward
Наибольшее значение для поддержания рН межклеточной жидкости и плазмы крови имеет бикарбонатная буферная система. Угольная кислота в плазме и межклеточной жидкости присутствует в четырех формах: физически растворенного углекислого газа (СО 2), угольной кислоты (Н 2 СО,), аниона карбоната (СО 3 2-) и аниона бикарбоната (НСО 3). В условиях физиологического диапазона рН больше всего содержание бикарбоната, примерно в 20 раз меньше содержание растворенного углекислого газа и угольной кислоты, а ион карбоната практически отсутствует. Бикарбонат представлен в виде натриевых и калиевых солей. Как уже указывалось выше, константа диссоциации (К) есть отношение:
Анион НСО 3 является общим как для кислоты, так и для соли, а соль диссоциирует сильнее, поэтому этот анион, образуясь из бикарбоната, будет подавлять диссоциацию угольной кислоты, т.е. практически все количество аниона НСО 3 в бикарбонатном буфере происходит из NaHCO 3 . Следовательно:
(формула Гендерсона, где К - константа диссоциации угольной кислоты). В связи с использованием отрицательного логарифма концентрации, формула, названная уравнением Гендерсона-Гассгльбаха, для бикарбонатного буфера приняла выражение:
При физиологических значениях рН отношение концентрации углекислоты к бикарбонату составляет 1/20 (рис.13.1).
Рис.13.1. Кислотно-щелочное состояние.Весы изображают соотношение кислота/основание или дыхатель-ная/недыхательная компоненты уравнения Гендерсона-Гассельбаха в норме (1/20) и его сдвиги, ведущие к смещению в сторону алкалоза или ацидоза.
В условиях взаимодействия бикарбонатного буфера с кислотами происходит их нейтрализация с образованием слабой угольной кислоты. Углекислый газ, появляющийся при ее разложении, удаляется через легкие. Избыток оснований, взаимодействуя с бикарбонатным буфером, связывается с угольной кислотой и приводит в конченом счете к образованию бикарбоната, излишки которого удаляются, в свою очередь, из крови через почки.
Фосфатная буферная система
text_fields
text_fields
arrow_upward
Другой буферной системой плазмы крови является Она образована одно- и двузамещенными слоями фосфорной кислоты, где однозамещенные соли являются слабыми кислотами, а двузамещенные - имеют заметные щелочные свойства. Уравнение для фосфатного буфера следующее:
Двухосновной фосфатной соли содержится в плазме в 4 раза больше, чем кислой одноосновной. Общим анионом в этой системе является НРО 4 . Ее буферная емкость меньше, чем бикарбонатной, т.к. и фосфатов в крови содержится меньше, чем бикарбонатов. Принцип действия фосфатного буфера аналогичен бикарбонатному, хотя роль его в крови мала и, в основном, сводится к поддержанию концентрации бикарбоната при реакции буфера с избытком угольной кислоты. В то же время в клетках и, особенно, при почечной компенсации кислотно-щелочного сдвига, значение фосфатного буфера велико.
Белковая буферная система
text_fields
text_fields
arrow_upward
Третьей буферной системой крови, клеток и межклеточной жидкости являются белковая. Белки выполняют буферную роль из-за их амфотерности, а характер их диссоциации зависит от природы белка и актуальной реакции внутренней среды. При этом глобулины обладают более выраженной кислой диссоциацией, т.е. отщепляют больше протонов, чем гидроксильных ионов, и соответственно играют большую роль в нейтрализации щелочей. Белки, содержащие много диаминокислот, диссоциируют больше как щелочи, и поэтому в большей мере нейтрализуют кислоты. Буферная емкость белков плазмы крови сравнительно с бикарбонатной системой невелика, однако в тканях ее роль может быть очень высокой.
Гемоглобиновая буферная система
text_fields
text_fields
arrow_upward
Наибольшую буферную емкость крови обеспечивает гемоглобиновая буферная система. Содержащаяся, в гемоглобине человека аминокислота гистидин (до 8,1%) имеет в своей структуре как кислые (СООН), так и основные (NH 2) группы. Константа диссоциации у гемоглобина ниже, чем рН крови, поэтому гемоглобин диссоциирует как кислота. Оксигемоглобин является более сильной кислотой, чем редуцированный гемоглобин. При диссоциации оксигемоглобина в капиллярах тканей с отдачей кислорода появляется большее количество щелочно- реагирующих солей гемоглобина, способных связывать Н-ионы, поступающие из кислот тканевой жидкости, например, угольной кислоты. Оксигемоглобин обычно представляет собой калиевую соль. При взаимодействии кислот с калиевой солью оксигемоглобина образуется соответствующая калиевая соль кислоты и свободный гемоглобин со свойствами очень слабой кислоты. Гемоглобин в тканевых капиллярах связывает углекислый газ за счет аминогрупп, образуя карбгемоглобин:
НВ- NH 2 +CO 2 → НВ- NHCOOH.
Для кислотно-щелочного гомеостазиса важное значение имеет также обмен анионов СГ и НСО 3 между плазмой и эритроцитами. Если в плазме крови увеличивается концентрация углекислоты, то образующийся при диссоциации NaCl анион СГ входит в эритроциты, где образует КС1, а ион Na + , для которого мембрана эритроцита непроницаема соединяется с избытком НСО 3 , образуя бикарбонат натрия, восполняя его убыль в бикарбонатном буфере. При снижении концентрации углекислоты в бикарбонатном буфере происходит обратный процесс - анионы С1 выходят из эритроцитов и соединяются с избытком Na + , освободившимся из бикарбоната, этим следовательно предотвращается ощелачивание плазмы.
Эффективность буферных систем
text_fields
text_fields
arrow_upward
Буферные системы плазмы крови и эритроцитов имеют разную относительную эффективность. Так, эффективность буферных систем эритроцитов выше (за счет гемоглобинового буфера), чем плазмы крови (табл. 13.2).
Известно уменьшение концентрации Н-ионов в направлении клетка - межклеточная среда - кровь. Это свидетельствует о том, что наибольшую буферную емкость имеет кровь, а наименьшую внутриклеточная среда. Образуемые в клетках при метаболизме кислоты поступают в межклеточную жидкость тем легче, чем больше их образуется в клетках, так как избыток Н-ионов повышает проницаемость клеточной мембраны. В буферных свойствах межклеточной среды играет роль соединительная ткань, особенно коллагеновые волокна, известные как «ацидофильные». На минимальное накопление кислот они реагируют набуханием, поглощая очень быстро кислоту и освобождая от Н-ионов межклеточную жидкость. Эта способность коллагена объясняется свойством абсорбции.
Тканевые гомеостатические обменные процессы
text_fields
text_fields
arrow_upward
Кислотно-щелочное состояние поддерживается в пределах физиологических значений рН и путем метаболических превращений в тканях. Это достигается за счет совокупности биохимических и физико-химических процессов, которые обеспечивают:
1) потерю кислотных и щелочных свойств продуктов обмена веществ,
2) их связывание в средах, препятствующих диссоциации,
3) образование новых, более легко нейтрализуемых и выводимых из организма соединений.
Так, например, органические кислоты могут соединяться с продуктами белкового обмена (бензойная кислота с глицином) и тем самым терять кислые свойства. Избыток молочной кислоты ресинтезируется в гликоген, кетоновых тел - в высшие жирные кислоты и жиры. Неорганические кислоты нейтрализуются солями калия, натрия, освобождающимися при дезаминировании аминокислот, аммиаком, образующим аммонийные соли. В опытах на собаках с удаленными почками (для исключения их роли) показано, что после внутривенного введения кислоты 43% ее количества нейтрализуется бикарбонатом плазмы крови, 36% нейтрализуются за счет клеточного натрия, а 15% - за счет выходящего из клеток калия. Основания нейтрализуются преимущественно молочной кислотой, образуемой из гликогена при ощелачивании микроокружения клеток. В поддержании внутриклеточного рН играет роль обмен производных имидазола и его изомера пиразола. Особенности пя-тичленного кольца этих соединений определяют их амфотерные свойства, т.е. способность быть одновременно и донатором, и акцептором протонов. Имизадол способен очень быстро образовывать соли с сильными кислотами и щелочными металлами. Наиболее распространенным соединением имидазола является α-аминокислота гистидин, участвующая в кислотном и основном катализе. Сильные кислоты и щелочи могут растворяться в липидах, обладающих низкой диэлектрической константой, что препятствует их диссоциации. Наконец, органические кислоты могуг подвергаться окислению с образованием летучей слабой угольной кислоты.
Фосфатная буферная система составляет около 1-2% от всей буферной емкости крови и до 50% буферной емкости мочи.
Она образована дигидрофосфатом (NaH2PO4) и гидрофосфатом (Na2HPO4) натрия.
Первое соединение слабо диссоциирует и ведет себя как слабая кислота, второе обладает щелочными свойствами.
В норме отношение HРO42– к H2РO4– равно 4: 1.
При взаимодействии кислот (ионов водорода) с двузамещенным фосфатом натрия (Na2HPO4) натрий вытесняется, образуется натриевая соль дигидрофосфата (H2PO4–). В результате, благодаря связыванию введенной в систему кислоты, концентрация ионов водорода значительно понижается.
HPO42– + Н-Анион > H2PO4– + Анион–
При поступлении оснований избыток ОН– групп нейтрализуется имеющимися в среде Н+, а расход ионов Н+ восполняется повышением диссоциации NaH2PO4.
H2PO4– + Катион-ОН > Катион+ + HPO42– + Н2О
Основное значение фосфатный буфер имеет для регуляции pH интерстициальной жидкости и мочи.
В моче роль его состоит в сбережении бикарбоната натрия за счет дополнительного иона водорода (по сравнению с NaHCO3) в составе выводимого NaH2PO4:
Na2HPO4 + Н2СО3 > NaH2PO4 + NaНСО3
Кислотно-основная реакция мочи зависит только от содержания дигидрофосфата, т.к. бикарбонат натрия в почечных канальцах реабсорбируется.
Белковая буферная система
Буферная мощность этой системы составляет 5% от общей буферной емкости крови.
Белки плазмы, в первую очередь альбумин, играют роль буфера благодаря своим амфотерным свойствам.
В кислой среде подавляется диссоциация СООН-групп, а группы NH2 связывают избыток Н+, при этом белок заряжается положительно.
В щелочной среде усиливается диссоциация карбоксильных групп, образующиеся Н+ связывают избыток ОН–-ионов и pH сохраняется, белки выступают как кислоты и заряжаются отрицательно.
Гемоглобиновая буферная система
Наибольшей мощностью обладает гемоглобиновый буфер, который можно рассматривать как часть белкового. На него приходится до 30% всей буферной емкости крови.
В буферной системе гемоглобина существенную роль играет гистидин, который содержится в белке в большом количестве.
Изоэлектрическая точка гистидина равна 7,6, что позволяет гемоглобину легко принимать и легко отдавать ионы водорода при малейших сдвигах физиологической рН крови (в норме 7,35-7,45).
Данный буфер представлен несколькими подсистемами:
Пара ННb/ННbО2 является основной в работе гемоглобинового буфера.
Соединение ННbО2 является более сильной кислотой по сравнению с угольной кислотой, HHb - более слабая кислота, чем угольная. Установлено, что ННbО2 в 80 раз легче отдает ионы водорода, чем ННb.
Присоединение ионов водорода к остатку гистидина дезоксигемоглобина выглядит так:
Работа гемоглобинового буфера неразрывно связана с дыхательной системой (к вопросу о значении пранаямы! - ALG)
В легких после удаления СО2 (угольной кислоты) происходит защелачивание крови.
При этом присоединение О2 к дезоксигемоглобину H-Hb образует кислоту ННbО2 более сильную, чем угольная. Она отдает свои ионы Н+ в среду, предотвращая повышение рН:
Н-Hb + O2 > > НbO2 + Н+
В капиллярах тканей постоянное поступление кислот (в том числе и угольной) из клеток приводит к диссоциации оксигемоглобина НbO2 (Эффект Бора) и связыванию ионов Н+ в виде Н-Hb:
НbO2+ Н+ > > Н-Hb + O2
Длительная стабилизация сдвигов рН
Это так называемая физиологическая компенсация нарушений кислотно-основного состояния, которая происходит прежде всего за счет работы дыхательной системы и почек, и в меньшей степени - за счет печени и костной системы.
Дыхательная система
Легочная вентиляция обеспечивает удаление угольной кислоты, образованной при функционировании бикарбонатной буферной системы. По скорости реакции на изменение рН – это вторая система после буферных систем.
Дополнительная вентиляция легких приводит к удалению СО2, а значит и Н2СО3, и повышает рН крови, что компенсирует закисление межклеточной жидкости и плазмы крови продуктами метаболизма, в первую очередь, органическими кислотами.
Сдвиги значений рО2 не являются сильно значимыми для изменения легочной вентиляции. Только снижение рО2 до 8 кПа в артериальной крови (норма 11,04-14,36 кПа или 83-108 мм рт.ст.) приводит к увеличению активности дыхательного центра.
Более существенным фактором для активации дыхательной системы является концентрация ионов Н+.
Накопление ионов Н+ в крови уже через 1-2 минуты вызывает максимальную (для данной их концентрации) стимуляцию дыхательного центра, повышая его активность до 4-5 раз, что приводит к снижению рСО2 до 10-15 мм рт.ст.
И, наоборот, снижение кислотности крови понижает активность дыхательного центра на 50-75%, рСО2 при этом способен возрастать до 60 мм рт.ст и выше.
Это наиболее медленно реагирующая система. Механизм ее участия в регуляции рН крови состоит в возможности обмениваться с плазмой крови ионами Са2+ и Na+ в обмен на протоны Н+. Происходит растворение гидроксиапатитных кальциевых солей костного матрикса, освобождение ионов Са2+ и связывание ионов НРО42– с Н+ с образованием дигидрофосфата, который уходит с мочой.
Параллельно при снижении рН (закисление) происходит поступление ионов H+внутрь остеоцитов, а ионов калия – наружу.
Печень
Существенную, но пассивную роль в регуляции кислотно-основного состояния крови берет на себя печень, в которой происходит метаболизм низкомолекулярных органических кислот (молочная кислота и др). Кроме этого, кислые и щелочные эквиваленты выделяются с желчью.
Почки
Развитие почечной реакции на смещение кислотно-основного состояния происходит в течение нескольких часов.
Регуляция концентрации ионов H+ осуществляется опосредованно, через потоки ионов Na+, движущихся по градиенту концентрации, и через перераспределение потоков ионов К+ и Н+, которые выходят из эпителиоцитов (секретируются) в обмен на ионы Na+.
Также для обеспечения электронейтральности внутри- и внеклеточной жидкости при реабсорбции ионов Na+ усиливается реабсорбция ионов Cl–, однако их не хватает, поэтому возникает необходимость в усилении реабсорбции и дополнительном синтезе ионов HCO3– (и вот тут-то как раз и играет свою роль сода - бикарбонат натрия NaHCO3. Если мы поставляем организму дополнительное количество ионов HCO3 посредством соды, мы существенно снижаем нагрузку с почек и помогаем им в работе - ALG)
В почках активно протекают три процесса, связанных с уборкой кислых эквивалентов. Благодаря этим процессам рН мочи в состоянии снижаться до 4,5-5,2:
1. Реабсорбция бикарбонатных ионов HCO3–.
2. Ацидогенез – удаление ионов Н+ с титруемыми кислотами (в основном в составе дигидрофосфатов NaH2PO4).
3. Аммониегенез – удаление ионов Н+ в составе ионов аммония NH4+.
Реабсорбция бикарбонат-ионов
В проксимальных канальцах ионы Na+ мигрируют в цитозоль эпителиальных клеток в силу концентрационного градиента, который создается на базолатеральной мембране при работе фермента Na+,К+ АТФазы.
В обмен на ионы Na+ эпителиоциты канальцев активно секретируют в канальцевую жидкость ионы водорода.
Ионы HCO3– первичной мочи и секретируемые ионы Н+ образуют угольную кислоту Н2СО3.
В гликокаликсе эпителиоцитов фермент карбоангидраза катализирует распад угольной кислоты на СО2 и воду.
В результате возникает градиент концентрации углекислого газа между просветом канальцев и цитозолем и СО2 диффундирует в клетки.
Внутриклеточная карбоангидраза использует пришедший СО2 и образует угольную кислоту, которая диссоциирует.
Ионы НСО3– транспортируются в кровь, ионы Н+ – секретируются в мочу в обмен на ионы Na+. Таким образом, объем реабсорбции НСО3– полностью соответствует секреции ионов Н+.
Процесс реабсорбции бикарбонат-ионов
В проксимальных канальцах происходит реабсорбция 90% профильтрованного НСО3–.
В петле Генле и дистальных канальцах реабсорбируется оставшееся количество карбонат-иона. Всего в почечных канальцах реабсорбируется более 99% от фильтруемых бикарбонатов.
(Из всего вышесказанного становится очевидным, что дополнительное поступление в систему бикарбонат-ионов благодаря приему бикарбоната натрия - соды - снижает нагрузку на эту сторону работы почек. Чем больше свободных бикарбонат-ионов имеется в системе, тем меньше зависимость организма от этого процесса их реабсорбции. Соответственно, почки не сильно напрягаются в этом плане, в результате чего мы на выходе имеем мочу с более щелочной реакцией! Известно же, что у новорожденных показатель мочи близок к 8...ALG)
Ацидогенез
В процессе ацидогенеза в сутки с мочой выделяется 10-30 ммоль кислот, называемых титруемыми кислотами.
Фосфаты, являясь одной из этих кислот, играют роль буферной системы в моче.
Роль этой системы состоит экскреции кислых эквивалентов без потерь бикарбонат-ионов за счет дополнительного иона водорода в составе выводимого NaH2PO4 (по сравнению с NaHCO3):
Na2HPO4 + Н2СО3 > NaH2PO4 + NaНСО3
После того как бикарбонат натрия в почечных канальцах реабсорбируется, кислотность мочи зависит только от связывания ионов Н+с HPO42– и содержания дигидрофосфата.
Процесс ацидогенеза в почечных канальцах
Хотя в крови соотношение HРO42– : H2РO4– равно 4: 1, в клубочковом фильтрате оно меняется на 1: 9.
Происходит это из-за того, что менее заряженный H2РO4– лучше фильтруется в клубочках.
Связывание ионов Н+ ионами HРO42– на протяжении всего канальца приводит к увеличению количества H2РO4–.
В дистальных канальцах соотношение может достигать 1: 50.
Аммониегенез
Аммониегенез происходит на протяжении всего почечного канальца, но более активно идет в дистальных отделах – дистальных канальцах и собирательных трубочках коркового и мозгового слоев. Глутамин и глутаминовая кислота, попадая в клетки канальцев, быстро дезаминируются ферментами глутаминаза и глутаматдегидрогеназа с образованием аммиака.
Являясь гидрофобным соединением, аммиак диффундирует в просвет канальца и акцептирует ионы Н+ с образованием аммонийного иона.
Источником ионов H+ первичной мочи в проксимальных отделах канальца является Na+, H+-антипорт. В дистальных отделах, в отличие от проксимальных, секреция ионов Н+ происходит с участием Н+-АТФазы, локализованной на апикальной мембране вставочных клеток.
Кровь играет определяющую роль в поддержании кислотно-щелочного равновесия, изменение которого может привести к развитию патологических состояний или гибели организма. Поэтому в организме существуют специальные системы, которые препятствуют изменению рН крови и других биологических жидкостей при образовании кислых и щелочных продуктов или при большом поступлении воды. Такую роль выполняют отдельные физиологические системы (дыхательная, выделительная), а также буферные системы. Последние очень быстро (в течение нескольких секунд) реагируют на изменение концентрации Н + и ОН - в водных средах и являются срочными регуляторами кислотно-основного состояния в тканях организма.
Буферные системы - это смесь слабой кислоты и её растворимой соли, двух солей или белков, которые способны препятствовать изменению рН водных сред. Действие буферных систем направлено на связывание избытка Н + или ОН - в среде и поддержание постоянства рН среды. При действии буферной системы образуются слабодиссоциируемые вещества или вода. К основным буферным системам крови относятся бикарбонатная, белковая (гемоглобиновая) и фосфатная. Имеются также ацетатная и аммонийная буферные системы.
Бикарбонатная буферная система - мощная и самая управляемая система крови и внеклеточной жидкости. На её долю приходится около 10% всей буферной ёмкости крови. Бикарбонатная система представляет собой сопряжённую кислотно-основную пару, состоящую из молекулы угольной кислоты Н 2 СО 3 , выполняющую роль донора протона, и бикарбонат-иона НСО 3 - , выполняющего роль акцептора протона:
СО 2 + Н 2 О ↔ Н 2 СО 3 ↔ Н + + НСО 3 -
Истинная концентрация недиссоциированных молекул Н 2 СО 3 в крови незначительна и находится в прямой зависимости от концентрации растворённого СО 2 . При нормальном значении рН крови (7,4) концентрация ионов бикарбоната НСО 3 - в плазме крови превышает концентрацию СО 2 примерно в 20 раз. Бикарбонатная буферная система функционирует как эффективный регулятор в области рН = 7,4. Механизм действия этой системы заключается в том, что при выделении в кровь относительно больших количеств кислых продуктов протоны Н + взаимодействуют с ионами бикарбоната НСО 3 - , что приводит к образованию слабодиссоциируемой Н 2 СО 3 .
Последующее снижение концентрации Н 2 СО 3 достигается в результате ускоренного выделения СО 2 через лёгкие в результате их гипервентиляции. Если в крови увеличивается количество оснований, то они, взаимодействуя со слабой угольной кислотой , образуют ионы бикарбоната и воду. При этом не происходит сколько-нибудь заметных сдвигов в величине рН. Кроме того, для сохранения нормального соотношения между компонентами буферной системы в этом случае подключаются физиологические механизмы регуляции кислотно-основного равновесия: происходит задержка в плазме крови некоторого количества СО 2 в результате гиповентиляции лёгких. Бикарбонатная система тесно связана с гемоглобиновой системой.
Фосфатная буферная система представляет собой сопряжённую кислотно-основную пару, состоящую из иона Н 2 РО 4 - (донор протонов, выполняет роль кислоты) и иона НРО 4 2- (акцептор протонов, выполняет роль соли). Фосфатная буферная система составляет лишь 1% от буерной ёмкости крови. В других тканях эта система является одной из основных. Фосфатная буферная система способна оказывать влияние при изменениях рН в интервале от 6,1 до 7,7 и может обеспечивать определённую ёмкость внутриклеточной жидкости, величина рН которой в пределах 6,9-7,4. В крови максимальная ёмкость фосфатного буфера проявляется вблизи значения 7,2. Органические фосфаты также обладают буферными свойствами, но мощность их слабее, чем неорганического фосфатного буфера.
Белковая буферная система имеет меньшее значение для поддержания кислотно-основного равновесия в плазме крови, чем другие буферные системы. Белки образуют буферную систему благодаря наличию кислотно-основных групп в молекуле белков: белок-Н + (кислота, донор протонов) и белок (сопряжённое основание, акцептор протонов). Белковая буферная система плазмы крови эффективна в области значений рН 7,2-7,4.
Гемоглобиновая буферная система - самая мощная буферная система крови, на её долю приходится 75% от всей буферной. Участие гемоглобина в регуляции рН крови связано с его ролью в транспорте кислорода и углекислого газа. При насыщении кислородом гемоглобин становится более сильной кислотой (ННbО 2). Гемоглобин, отдавая кислород, превращается в очень слабую органическую кислоту (ННb).
Гемоглобиновая буферная система состоит из неионизированного гемоглобина ННb (слабая органическая кислота, донор протонов) и калиевой соли гемоглобина КНb (сопряжённое основание, акцептор протонов). Точно так же может быть рассмотрена оксигемоглобиновая буферная система. Система гемоглобина и система оксигемоглобина являются взаимопревращающимися системами и существуют как единое целое. Буферные свойства гемоглобина обусловлены возможностью взаимодействия кисло реагирующих соединений с калиевой солью гемоглобина:
КНb + Н 2 СО 3 => КНСО 3 + ННb.
Это обеспечивает поддержание рН крови в пределах физиологически допустимых величин, несмотря на поступление в венозную кровь большого количества СО 2 и других продуктов обмена кислотного характера. Гемоглобин (ННb), попадая в капилляры лёгких, превращается в оксигемоглобин (ННbО 2), что приводит к некоторому подкислению крови, вытеснению части Н 2 СО 3 из бикарбонатов и понижению щелочного резерва крови.
Дыхательная функция крови. Важной функцией крови является её способность переносить кислород к тканям и СО 2 от тканей к лёгким. Веществом, осуществляющим эту функцию, является гемоглобин. Гемоглобин способен поглощать О 2 при сравнительно высоком содержании его в атмосферном воздухе и легко отдавать при понижении парциального давления О 2:
Нb + О 2 ↔ НbО.
Поэтому в легочных капиллярах происходит насыщение крови О 2 , в то время как в тканевых капиллярах, где парциальное давление его резко снижается, наблюдается обратный процесс - отдача кровью кислорода тканям.
Образующийся в тканях при окислительных процессах СО 2 подлежит выведению из организма. Обеспечение такого газообмена осуществляется несколькими системами организма.
Наибольшее значение имеют внешнее, или легочное, дыхание, обеспечивающее направленную диффузию газов через альвеолокапиллярные перегородки в легких и обмен газов между наружным воздухом и кровью; дыхательная функция крови, зависимая от способности плазмы растворять и способности гемоглобина обратимо связывать кислород и углекислый газ; транспортная функция сердечно-сосудистой системы (кровотока), обеспечивающая перенос газов крови от легких к тканям и обратно; функция ферментных систем, обеспечивающая обмен газов между кровью и клетками тканей, т.е. тканевое дыхание.
Диффузия газов крови осуществляется через мембрану клеток по концентрационному градиенту. За счет этого процесса в альвеолах легких в конце вдоха происходит выравнивание парциальных давлений различных газов в альвеолярном воздухе и крови. Обмен с атмосферным воздухом в процессе последующих выдоха и вдоха вновь приводит к различиям концентрации газов в альвеолярном воздухе и в крови, в связи с чем происходит диффузия кислорода в кровь, а углекислого газа из крови.
Большая часть О 2 и СО 2 переносится в форме связи их с гемоглобином в виде молекул HbO 2 и HbCO 2 . Максимальное количество кислорода, связываемое кровью при полном насыщении гемоглобина кислородом, называется кислородной емкостью крови. В норме ее величина колеблется в пределах 16,0-24,0 об.% и зависит от содержания в крови гемоглобина, 1 г которого может связать 1,34 мл кислорода (число Хюфнера).
Связывание кислорода гемоглобином является обратимым процессом, зависимым от напряжения кислорода в крови, а также от других факторов, в частности от рН крови.
СО 2 , образующийся в тканях, переходит в кровь кровеносных капилляров, затем диффундирует внутрь эритроцита, где под влиянием карбоангидразы превращается в угольную кислоту, которая диссоциирует на Н + и НСО 3 - . НСО 3 - частично диффундируют в плазму крови, образуя бикарбонат натрия. Он при поступлении крови в легкие (как и ионы НСО 3 - , содержащиеся в эритроцитах) образует СО 2 , который диффундирует в альвеолы.
Около 80% всего количества СО 2 переносится от тканей к легким в виде бикарбонатов, 10% - в виде свободно растворенной углекислоты и 10% - в виде карбоксигемоглобина. Карбоксигемоглобин диссоциирует в легочных капиллярах на гемоглобин и свободный СО 2 , который удаляется с выдыхаемым воздухом. Освобождению СО 2 из связи с гемоглобином способствует превращение последнего в оксигемоглобин, который, обладая выраженными кислотными свойствами, способен переводить бикарбонаты в угольную кислоту, диссоциирующую с образованием молекул воды и СО 2 .
При недостаточном насыщении крови кислородом развивается гипоксемия , которая сопровождается развитием гипоксии , т.е. недостаточным снабжением тканей кислородом. Тяжелые формы гипоксемии могут вызвать полное прекращение доставки кислорода тканям, тогда развивается аноксия , в этих случаях наступает потеря сознания, которая может закончиться смертью.
Патология газообмена, связанная с нарушением транспорта газов между легкими и клетками организма, наблюдается при уменьшении газовой емкости крови вследствие недостатка или качественных изменений гемоглобина, проявляется в виде анемических гипоксий. При анемиях кислородная емкость крови уменьшается пропорционально снижению концентрации гемоглобина. Снижение концентрации гемоглобина при анемиях ограничивает и транспорт углекислоты от тканей к легким в форме карбоксигемоглобина.
Нарушение транспорта кислорода кровью возникает также при патологии гемоглобина, например при серповидно-клеточной анемии, при инактивации части молекул гемоглобина за счет превращения его в метгемоглобин, например, при отравлении нитратами (метгемоглобинемия), или в карбоксигемоглобин (отравление СО).
Нарушения газообмена вследствие уменьшения объемной скорости кровотоки в капиллярах возникают при сердечной недостаточности, сосудистой недостаточности (в т.ч. при коллапсе, шоке), локальные нарушения - при ангиоспазме и др. В условиях застоя крови концентрация восстановленного гемоглобина возрастает. При сердечной недостаточности этот феномен особенно выражен в капиллярах отдаленных от сердца участков тела, где кровоток наиболее замедлен, что клинически проявляется акроцианозом.
Первичное нарушение газообмена на уровне клеток наблюдается главным образом при воздействии ядов, блокирующих дыхательные ферменты. В результате клетки утрачивают способность утилизировать кислород, и развивается резкая тканевая гипоксия, приводящая к структурной дезорганизации субклеточных и клеточных элементов, вплоть до некроза. Нарушению клеточного дыхания может способствовать витаминная недостаточность, например дефицит витаминов В 2 , РР, являющихся коферментами дыхательных ферментов.
