กรด-ด่างของร่างกายที่ปกติ ทำให้ร่างกายทั้งระบบไม่ถูกกระทบกระเทือน/

กรด-ด่างของร่างกายที่ปกติ ทำให้ร่างกายทั้งระบบไม่ถูกกระทบกระเทือน/
Acid-Base Homeostasis/Normal -ระบบในการรักษาสมดุล กรด-ด่างให้อยู่ในระดับปกติ / ระบบ buffer, ระบบการหายใจ และระบบ ion exchange ระหว่างภายในและภายนอกเซลล์
Endogenous Acid Synthesis: -กรดที่เกิดในร่างกายมี 2 ประเภทคือ volatile acid และ fixed acid
ก. Volatile acid: -กรดที่เกิด cellular metabolism / ส่วนใหญ่คือ carbonic acid ซึ่งจะแตกตัวเป็น CO2 เลือดจะขนส่ง CO2 ในสภาพ hemoglobin-generated bicarbonate และ hemoglobin-bound carbaminogroup ไปสู่ปอด เพื่อขับออกจากร่างกายทางลมหายใจ -volatile acid/ โดยทั่วไปร่างกายผู้ใหญ่จะสร้างใน ปริมาณคงที่ประมาณ 13,000-15,000 mmol/วัน -volatile acid/ อาจมีปริมาณมากขึ้นภายหลังการออกกำลังกายอย่างหนัก -CO2 / ปอดมีประสิทธิภาพในการขับ CO2 อย่างสูง -CO2 / การที่มีคั่งในร่างกาย ปอดต้องสูญเสียการทำงานอย่างมาก หรือมีการสร้าง CO2อย่างมากจริง ๆ
ข. Fixed Acid: -กรดที่ไม่สามารถเปลี่ยนเป็น CO2 ได้ -fixed acid / ร่างกายขับออกทางไต -ร่างกายสร้าง fixed acid ประมาณ 1-2 mEq/กก. น้ำหนักร่างกาย หรือ 50-100 mEq/วัน -fixed acid ที่สำคัญ/ sulfuric acid (ประมาณครึ่งหนึ่งของ fixed acid), phosphoric acid และ organic acid ต่าง ๆ
แหล่งกำเนิดของ fixed-acid คือ:
A. อาหาร ได้แก่: -1. Sulfuric acid / สร้างจาก methionine และ cysteine -2. Organic acids/ สร้างจาก intemediary metabolites ซึ่งเกิดจาก partial combustion ของ dietary carbohydrates, fat, proteins และ nucleic acids -3. Phosphoric acid/ สร้างมาจาก hydrolysis ของ phosphate esters ใน proteins และ nucleic acids ซึ่งไม่ถูกทำให้เป็นกลางโดย mineralcations . -Hydrochloric acid/ สร้างจาก metabolism ของ cationic amino acid การสลายของสารอาหารบางชนิดจะได้สาร metabolites ที่มีฤทธิ์เป็นด่างได้แก่ 1. Hydroxyl ion (OH-) จากสาร organic anion (vegetarian diet) 2. การสลายตัวของสารจำพวก basic phosphate
B. Increased Organic Acid Metabolism: -การสร้าง organic acids / ในบางภาวะจะมีบางชนิดเพิ่มขึ้น เช่น ใน insulin deficiency หรือ chronic starvation (ทั้งสองสภาวะมีการเพิ่มขึ้นของการสลายตัวของ fatty acid เป็น B- hydroxybuteric acid และ acetoacetic acid), ในภาวะ hypercatabolism (เช่น severe sepsis,severe burns,post major operation,accident), และการได้รับยาบางชนิด (corticosteroid,tetracycline)
Body Buffer System: -organic และ inorganic acid จาก metabolism / แตกตัวเป็น free hydrogenion (H+) และ anion ของ acid -การขับ H+ / แม้ในที่สุด H+ เหล่านี้ถูกขับออกทางไต แต่ไตต้องใช้เวลาในการปรับตัวในการเพิ่มการขับ H+ -กรณีมี H+ในปริมาณมาก/ ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของ pH อย่างมาก ร่างกายจึงจำเป็นต้องมีระบบ buffer ช่วยควบคุมไม่ให้มีการเปลี่ยนแปลง pH มากเกินไป
buffer มีอยู่ 3 ชนิดคือ:
1. Extracellular buffer: -สามารถ buffer H+ ได้ประมาณ 40-50% ของปริมาณ H+ทั้งหมด extracellular -buffer ที่สำคัญที่สุด/ ระบบ CO2/H2CO3/HCO3- (ระบบอื่นได้แก่ H2PO4/HPO4-และ protein ระบบทั้งสองนี้ทำหน้าที่ในการ buffer เพียง 1%) -ระบบ CO2/H2CO3/HCO3- / มีลักษณะพิเศษเนื่องจาก ไตสามารถสร้าง HCO3- นี้มีลักษณะพิเศษเนื่องจากไตสามารถสร้าง HCO3- ทดแทนHCO3- ส่วนที่สูญเสียไปในการ buffer
2. Intracellular buffer: -protein (amino acid ต่าง ๆ เช่น cysteine, glutamic acid, aparticacid, lysine, arginine และ histidine), และ phosphate ภายในเซลล์ -ในเม็ดเลือดแดง/ มี hemoglobin เป็น buffer ที่สำคัญ -ส่วนในกระดูก/ มี buffer ที่สำคัญคือ carbonate และ phosphate salt ของ calcium และ sodium -กระดูกมีส่วนประกอบที่สำคัญ/ hydroxyapatie [Ca10 (PO4)6(OH)2] สารนี้ทำหน้าที่เป็น buffer ที่สำคัญของกระดูกเช่นกัน
3. Intra-Extra cellular ion exchange ประกอบด้วย:
3.1 Proton/Cation Exchange: -ในภาวะ acidosis / H+ เคลื่อนที่จากภายนอกเข้าสู่เซลล์ ส่วน Na+ หรือ K+ จะเคลื่อนที่ออกจากเซลล์ส่วนในภาวะ alkalosis จะเกิดเหตุการณ์ตรงกันข้าม
3.2 CL/HCO3- exchange ในภาวะ acidosis Cl จะเคลื่อนที่เข้าเซลล์ ส่วน HCO3- จะเคลื่อนที่ออกจาก cell:
Hydrogen Excretion: -H+ ที่คั่งอยู่ในร่างกาย/ ต้องถูกขับออกจากร่างกาย -ในกระบวนการขับกรดนี้/ มีการสร้าง buffer ทดแทนทำให้ปริมาณ buffer เพิ่มขึ้นสู่ระดับปกติ -การขับกรดที่เกินปกติออกจากร่างกายนั้นเกิดขึ้นโดยอาศัยระบบต่างๆ
1. Nonrenal Excretion นอกจากระบบหายใจซึ่งได้กล่าวไปแล้วยังมีระบบอื่นมาเกี่ยวข้องในการขับกรดออกจากร่างกายได้แก่:
1.1 Gastrointestinal Tract: -ในภาวะปกติการดูดซึมอาหารมักไม่สมบูรณ์ อาหารที่เหลือซึ่งอาจเป็นกรดหรือด่างจะถูกขับออกทางอุจจาระและไม่มีผลต่อสมดุลกรด-ด่างของร่างกาย ในภาวะผิดปกติเช่น diarrhea หรือ vomiting ถ้ามีความรุนแรงอาจมีผลต่อสมดุลของความเป็นกรด-ด่างได้
1.2 Liver: -ตับ/ ทำหน้าที่เปลี่ยนแปลง protein ให้เป็น urea -ในกระบวนการนี้ intermediate products ที่สำคัญคือ NH4+ และ HCO3- -protein catabolism / ส่วนใหญ่ให้สารที่ผลสุดท้ายเป็น neutral ยกเว้น protein ที่มี amino acid ซึ่งมี sulfur และ phophate เป็นส่วนประกอบจะให้สารสุดท้ายที่มีฤทธิ์เป็นกรด -ตับ/ สามารถใช้ NH4+ นี้เป็น substrate ในการสร้าง urea (และมีการใช้ HCO3-) หรือใช้ในการสร้าง glutamine (ไม่มีการใช้ HCO3-) -ในภาวะปกติการสร้าง glutamine ภายในตับ ถูกจำกัดโดยปริมาณ glutamine ที่สะสมเพิ่มขึ้น -ปริมาณ NH4+ / โดยทั่วไปเกือบทั้งหมดถูกใช้ในการสร้าง urea และมีการใช้ HCO3- -glutamine / ที่เกิดขึ้นในตับจะต้องถูกส่งผ่านไปยังไต และผ่านกระบวนการ deamination กลายเป็น NH4+ถูกขับออกในปัสสาวะ -glutamine /หากไม่ถูกเปลี่ยนแปลงเป็น NH4+ ที่ไตแล้ว glutamine จะถูกส่งกลับมาที่ตับและเปลี่ยนเป็น NH4+ซึ่งจะเป็นการกระตุ้นการสร้าง urea และมีการใช้ HCO3- ผลที่ตามมาคือมีการคั่งของ H+ ในร่างกาย -ในภาวะ acidosis / มีการเปลี่ยนแปลง NH4+เป็น glutamine ที่ตับมากขึ้น มีการขับ NH4+ออกทางไตเพิ่มขึ้น เพื่อรักษาสมดุลกรดด่างให้เป็นปกติ -กระบวนการ deamination ของ glutamine ที่ไต/ เป็นการเริ่มต้นกระบวนการ HCO3- regeneration ของไต ซึ่งไตทำหน้าที่ควบคุมเองโดยไม่ขึ้นต่อการทำงานของตับ -แม้มีการเปลี่ยนแปลงการสร้าง urea หรือ glutamine ที่ตับ / มีผลน้อยมากต่อสมดุลกรด-ด่างของร่างกาย หากการขับ NH4+ ทางไตยังปกติ -ในภาวะร่างกายเป็นกรด / ตับช่วยสร้าง glutamine เพิ่มขึ้น เพื่อทำให้การขับ NH4+ ทางไตเพิ่มขึ้น
2. Renal Excretion ไตทำหน้าที่สำคัญอยู่สามประการ ในการรักษาสมดุลกรด-ด่างให้เป็นปกติ: -Bicarbonate reclamation - Bicarbonate regeneration (Acid Hydrogen หรือ excretion) - Bicarbonate excretion อาจเรียกหน้าที่ทั้งสามประการนี้ของไตว่า Renal acidification
1. Bicarbonate reclamation: -ระดับ plama HCO3- / มีค่า 24-31 mEq/ลิตร และ glomerular filtration rate มีค่าประมาณ 180 ลิตร/วัน -ปริมาณ HCO3- ที่กรองผ่านไตในแต่ละวัน/ มีค่า 4,500-5,000 mEq/วัน ไตจะต้องดูดซึม HCO3- ทั้งหมดนี้เข้าสู่ร่างกายเพื่อรักษาระดับ plasma HCO3- ให้อยู่ ในเกณฑ์ปกติ เรียกหน้าที่ของไตประการนี้ว่า bicarbonate reclamation (หรือ bicarbonate reabsorption)
2. Hydrogen excretion: -Fixed acid ที่คั่งอยู่ในร่างกาย/ มีค่า 50-100 mEq/วัน จะต้องถูกขับออกทางไตสู่ปัสสาวะ ในกระบวนการขับกรดนี้จะทำให้เกิด HCO3-กลับเข้าสู่ร่างกายเพื่อไปเติมทดแทน HCO3- store ให้มีปริมาณคงเดิม เรียกหน้าที่ของไตประการนี้ว่า bicarbonate regeneration (หรือ hydrogen excretion)
3. Bicarbonate Excretion: -ไตมีกลไกในการขับ HCO3- ออกเพิ่มขึ้นในกรณีที่ร่างกายมีปริมาณด่างมากเกิน