Acidobazna (ne)ravnoteža: pH vrijednost o kojoj ovisi život

U ljudskom se organizmu u svakom trenutku odvija niz kemijskih, biokemijskih i fizikalnih reakcija, bez kojih život ne bi bio moguć. Za njihovo razumijevanje potrebno je određeno predznanje iz kemije, biologije i fizike, što se i polaže na prijemnom ispitu za upis na Medicinski fakultet. Ti kolegiji se još dodatno obogate znanjem na prvoj godini studija da bi studenti mogli razumjeti fiziologiju čovjeka.

U mnoštvu metaboličkih reakcija u tijelu se osigurava rast i razvoj od djeteta do odrasla čovjeka. Iz konzumirane hrane se metaboličkim reakcijama osigurava toplina tijela (a nigdje ni vatre ni dima) te po potrebi hlađenje tijela (a nigdje nema klima uređaja). Sve se to regulira određenim kemijskim i fizikalnim reakcijama.

Igra vodikovih iona i bikarbonata

Da bi organizam preživio, odnos kiselosti i lužnatosti organizma mora biti unutar određenih granica. U tom slučaju riječ je o acidobaznoj ravnoteži.

Acidobazna ravnoteža je ne samo bitna, nego i presudna za održavanje života. Samo uz uravnoteženu koncentraciju vodikovih iona (H+) koji su odgovorni za zakiseljenje organizma te bikarbonata (HCO3-) koji su odgovorni za lužnatost organizma, život je moguć. Uravnotežen odnos vodikovih iona i bikarbonata je imperativ u svim tjelesnim tekućinama, kako u staničnim, tako i u međustaničnim. Jedino se u tim uvjetima mogu odvijati svi metabolički (enzimatski) procesi.

Tijekom metaboličkih procesa u tijelu se stvara ugljični dioksid (CO2) koji kemijski reagira s vodom i stvara se ugljična kiselina (H2O + CO2 = H2CO3). Ugljična kiselina se zatim razlaže (disocira) u H+ i u HCO3-. Vodikov ion (H+) je kisela komponenta te ravnoteže, a bikarbonatni ion (HCO3-) je lužnata komponenta.

Što nam govori pH vrijednost seruma?

Acidobazna ravnoteža se izražava kao pH seruma (a odnosi se i na unutarstaničnu pH ravnotežu). Vodikov ion (H+) je vrlo snažna kisela komponenta i zato se zakiseljenost organizma označava s pH, gdje „p“ dolazi od njemačke riječi „potenz“ što znači snaga ili moć. U kemiji se „p“ koristi kao oznaka za negativni dekadski logaritam neke koncentracije, u ovom slučaju koncentracije vodikovih iona (H+). Dakle, pH je negativni logaritam koncentracije vodikovih iona.

Pojednostavljeno, što je pH niži, to je zakiseljenost organizma veća i obrnuto, što je pH viši, to je zakiseljenost organizma manja, a time je lužnatost organizma veća.

Normalan pH arterijske krvi je 7,4. Spomenimo i to da je normalan pH venske krvi 7,35 jer venska krv sadrži ugljični dioksid (CO2) koji je nastao u metaboličkim procesima u tkivima cijelog organizma – kao što je objašnjeno, on se s vodom spaja u ugljičnu kiselinu (H2CO3), a koja odmah zatim disocira (razlaže se) na H+ i HCO3-. Vodikov ion (H+) je potentniji od bikarbonatnog iona (HCO3-) i zato je venska krv više zakiseljena od arterijske krvi.

Acidoza (pH < 7,4). Kada netko u određenom trenutku ima značajno niži pH seruma (tekuće komponente krvi bez krvnih stanica) od 7,4 kažemo da je zakiseljen ili da ima acidozu.

Alkaloza (pH > 7,4). Kada serum ima pH viši od 7,4 kažemo da ima alkalozu (lužnatost).

Sustavi zaštite od poremećaja acidobazne ravnoteže

Donja granica pH vrijednosti pri kojoj čovjek može preživjeti nekoliko sati je oko 6,8, a gornja oko 8,0. Iz ovog se vidi koliko je to uska linija preživljavanja i koliko je važna dobra acidobazna ravnoteža. Zato je zaštita od poremećaja acidobazne ravnoteže u tijelu višestruka:

• Puferski sustavi. Puferski sustavi su oni koji trenutačno korigiraju acidobaznu ravnotežu sa svojom kemijskom reakcijom u koju uzimaju vodikov ion (H+) pa smanje kiselost organizma. Tako u stanicama na licu mjesta, gdje je i nastao vodikov ion, odmah bude uzet od prisutnih bjelančevina i neutraliziran. Više kemijskih spojeva u serumu (u izvanstaničnoj tekućini) djeluju kao puferi. To su hidrogenkarbonati, fosfati, koji uz posredovanje enzima odmah „hvataju“ vodikove ione koji su nastali u staničnim metaboličkim procesima. Tako nastaju manje ili nimalo kiseli spojevi. Puferski sustav je vrlo učinkovit, no ima mali kapacitet i brzo se potroši. Zato su tu još dva sustava za korekciju acidobazne ravnoteže. Ti sustavi su sporiji, ali kapacitetima znatno snažniji, a to su pluća i bubrezi.
• Pluća. Preko pluća se izdiše ugljični dioksid (CO2) koji je nastao u metaboličkim procesima u cijelom tijelu. Izdisanjem ugljičnog dioksida smanjuje se količina ugljične kiseline, a time i količina vodikovih iona koji bi od nje nastali. Kapacitet pluća u izdisanju ugljičnog dioksida je velik jer je disanje konstantno, a ventilacija se po potrebi može i pojačati. Naime, povećana količina ugljičnog dioksida u krvi djeluje na centar za disanje u mozgu tako da pojačava ventilaciju pluća (kako dubinu disanja, tako i broj udaha i izdaha u minuti).
• Bubrezi. Bubrezi izlučuju višak vodikovih iona (H+) u urin. Isto tako mogu izlučivati ili zadržavati bikarbonatne ione (HCO3-). Svojim danonoćnim radom (kao i pluća) su moćan sustav u regulaciji acidobazne ravnoteže.

Što uzrokuje acidozu?

Stanje povišene kiselosti organizma (acidoza) mogu uzrokovati kronične bubrežne bolesti i bolesti pluća (obostrane upale pluća, emfizem pluća kod dugogodišnjih pušača, kirurško odstranjenje jednog plućnog krila uz bolestima oštećeno drugo plućno krilo).

O acidozi se govori i kada je riječ o dijabetesu tip 1, odnosno o stanju koje se kod tih pacijenata razvija uslijed nedostatka inzulina. Naime, kod bolesnika sa šećernom bolešću ovisnoj o inzulinu, u slučaju nedostatka inzulina glukoza iz krvi ne može poslužiti kao energent u stanicama (bez inzulina ne može u stanice ni ući), pa se kao energent koriste masti. Razgradnjom vlastitih ili hranom unesenih masti dobiva se energija za preživljavanje. No razgradnjom masti oslobađaju se acetoctena i beta-hidroksimaslačna kiselina koje snažno zakisele organizam, pa se razvija acidoza koja s dehidracijom dovodi do takozvane ketoacidotične kome („šećerne kome“). Uz ove dvije jake kiseline, kao nusprodukt razgradnje masti oslobađa se i aceton koji ima svoj specifičan miris u izdahnutom zraku bolesnika. Liječenje takvog bolesnika je zahtjevno. Potrebno je bolesniku osigurati dobru hidraciju (u infuziji jer nije pri svijesti) uz inzulin također u infuziji, a ponekad je za ispravljanje acidoze potrebno dati bikarbonate (lužnatu komponentu), također u infuziji.

Alkaloza – rjeđa i lako se rješava

Porast pH iznad uobičajenih okvira zovemo alkaloza. Ona je rjeđa od acidoze, a može je se izazvati i hiperventilacijom (bržim disanjem od uobičajenog), što ponekad viđamo kod psihijatrijskih bolesnika. U takvim slučajevima je dovoljno na kratko zaustaviti dah i acidobazni status se normalizira.