Asit-Baz Dengesi
Düzgün fizyolojik işleyiş, kandaki asit ve baz konsantrasyonları arasındaki çok sıkı bir dengeye bağlıdır. Asit-balans dengesi aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi pH ölçeği kullanılarak ölçülür. Çeşitli tamponlama sistemleri, kan ve diğer vücut sıvılarının pertürbasyonlar karşısında bile dar bir pH aralığını korumasına izin verir. Tampon, aşırı asit veya baz durumunda hidrojen iyonu konsantrasyonlarındaki değişimi azaltarak sıvı pH'ında radikal bir değişimi önleyen kimyasal bir sistemdir. Genellikle, iyonları emen madde ya hidroksil iyonlarını alan zayıf bir asit ya da hidrojen iyonlarını alan zayıf bir bazdır.
Vücuttaki Tampon Sistemleri
İnsan vücudundaki tampon sistemleri son derece etkilidir ve farklı sistemler farklı oranlarda çalışır. Kandaki kimyasal tamponların pH ayarlaması yapması sadece saniyeler sürer. Solunum yolu, vücuttan CO2 atarak kan pH'ını dakikalar içinde yukarı doğru ayarlayabilir. Böbrek sistemi de hidrojen iyonlarının (H+) atılması ve bikarbonatın korunması yoluyla kan pH'ını ayarlayabilir, ancak bu sürecin etkili olması saatler ila günler alır.
Kan plazmasında işlev gören tampon sistemleri arasında plazma proteinleri, fosfat ve bikarbonat ve karbonik asit tamponları bulunur. Böbrekler hidrojen iyonlarını atarak ve bikarbonat üreterek asit-baz dengesini kontrol etmeye yardımcı olur ve kan plazma pH'ını normal bir aralıkta tutmaya yardımcı olur. Protein tampon sistemleri ağırlıklı olarak hücrelerin içinde çalışır.
Kan Plazması ve Hücrelerdeki Protein Tamponları
Neredeyse tüm proteinler tampon işlevi görebilir. Proteinler, pozitif yüklü amino grupları ve negatif yüklü karboksil grupları içeren amino asitlerden oluşur. Bu moleküllerin yüklü bölgeleri hidrojen ve hidroksil iyonlarını bağlayabilir ve böylece tampon işlevi görebilir. Proteinler tarafından tamponlama, kanın tamponlama gücünün üçte ikisini ve hücrelerdeki tamponlamanın çoğunu oluşturur.
Tampon Olarak Hemoglobin
Hemoglobin, kırmızı kan hücrelerinin içindeki temel proteindir ve hücre kütlesinin üçte birini oluşturur. CO2'nin bikarbonata dönüşümü sırasında, tepkimede serbest kalan hidrojen iyonları, oksijenin ayrışmasıyla azalan hemoglobin tarafından tamponlanır. Bu tamponlama normal pH değerinin korunmasına yardımcı olur. Süreç akciğer kılcal damarlarında tersine dönerek CO2'yi yeniden oluşturur ve bu CO2 daha sonra atmosfere verilmek üzere hava keseciklerine difüze olabilir. Bu süreç solunum sistemi bölümünde ayrıntılı olarak ele alınmaktadır.
Fosfat Tamponu
Fosfatlar kanda iki şekilde bulunur: zayıf bir asit olan sodyum dihidrojen fosfat (NaH2PO4) ve zayıf bir baz olan sodyum monohidrojen fosfat (Na2HPO4). Na2HPO4, HCl gibi güçlü bir asitle temas ettiğinde, baz ikinci bir hidrojen iyonu alarak zayıf asit NaH2PO4 ve sodyum klorür, NaCl oluşturur. NaHPO4 (zayıf asit), sodyum hidroksit (NaOH) gibi güçlü bir baz ile temas ettiğinde, zayıf asit zayıf baza geri döner ve su üretir. Asitler ve bazlar hala mevcuttur, ancak iyonları tutarlar.
Bikarbonat-Karbonik Asit Tamponu
Bikarbonat-karbonik asit tamponu, fosfat tamponlarına benzer bir şekilde çalışır. Fosfat iyonları gibi bikarbonat da kanda sodyum tarafından düzenlenir. Sodyum bikarbonat (NaHCO3), HCl gibi güçlü bir asitle temas ettiğinde, zayıf bir asit olan karbonik asit (H2CO3) ve NaCl oluşur. Karbonik asit NaOH gibi güçlü bir baz ile temas ettiğinde bikarbonat ve su oluşur.
Fosfat tamponunda olduğu gibi, zayıf bir asit veya zayıf bir baz serbest iyonları yakalar ve pH'da önemli bir değişiklik önlenir. Kan pH'ı normal aralıkta ise kanda 20:1 oranında bikarbonat iyonları ve karbonik asit bulunur. Karbonik asitten 20 kat daha fazla bikarbonat içeren bu yakalama sistemi, kanı daha asidik hale getirecek değişiklikleri tamponlamada en etkilidir. Bu yararlıdır çünkü laktik asit ve keton cisimleri gibi vücudun metabolik atıklarının çoğu asittir. Kandaki karbonik asit seviyeleri, CO2'nin akciğerler yoluyla dışarı atılmasıyla kontrol edilir. Kırmızı kan hücrelerinde karbonik anhidraz, asidin ayrışmasını zorlayarak kanı daha az asidik hale getirir. Bu asit ayrışması nedeniyle CO2 dışarı atılır (yukarıdaki denklemlere bakın). Kandaki bikarbonat seviyesi, böbrek süzüntüsündeki bikarbonat iyonlarının korunduğu ve kana geri verildiği böbrek sistemi aracılığıyla kontrol edilir. Bununla birlikte, bikarbonat tamponu, vücuttaki dokularda hücreleri çevreleyen IF'nin birincil tamponlama sistemidir.
Asit-Baz Dengesinin Solunumla Düzenlenmesi
Solunum sistemi, kandaki karbonik asit seviyelerini düzenleyerek vücuttaki asit ve baz dengesine katkıda bulunur (aşağıdaki şekil). Kandaki CO2 su ile kolayca tepkimeye girerek karbonik asit oluşturur ve kandaki CO2 ve karbonik asit seviyeleri dengededir. Kandaki CO2 seviyesi yükseldiğinde (nefesinizi tuttuğunuzda olduğu gibi), fazla CO2 su ile tepkimeye girerek ilave karbonik asit oluşturur ve kan pH'ını düşürür. Solunum hızını ve/veya derinliğini artırmak (nefesinizi tuttuktan sonra bunu yapma "dürtüsü" hissedebilirsiniz) daha fazla CO2 vermenizi sağlar. Vücuttan CO2 kaybı, kandaki karbonik asit seviyelerini düşürür ve böylece pH'ı normal seviyelere doğru ayarlar. Tahmin edebileceğiniz gibi, bu süreç ters yönde de işlemektedir. Aşırı derin ve hızlı nefes alıp verme (hiperventilasyonda olduğu gibi) kandaki CO2 oranını düşürür ve karbonik asit seviyesini azaltarak kanı fazla alkali hale getirir. Bu kısa süreli alkaloz, bir kağıt torbaya verilen havanın yeniden solunmasıyla giderilebilir. Solunan havanın yeniden solunması kan pH'ını hızla normale düşürecektir.
CO2 ve karbonik asit seviyelerini düzenleyen kimyasal tepkimeler, kan akciğerin pulmoner kılcal damarlarından geçerken akciğerlerde meydana gelir. Solunumda yapılan küçük ayarlamalar, dışarı verilen CO2 miktarını değiştirerek kanın pH değerini ayarlamak için genellikle yeterlidir. Aslında, solunum hızını 1 dakikadan daha kısa bir süre için iki katına çıkarmak, "fazladan" CO2'yi ortadan kaldırmak, kan pH'ını 0,2 oranında artıracaktır. Bu durum, belirli bir süre boyunca yorucu bir şekilde egzersiz yapıyorsanız yaygındır. Gerekli enerji üretimini sürdürmek için fazla CO2 (ve aerobik eşiğinizin ötesinde egzersiz yapıyorsanız laktik asit) üretirsiniz. Artan asit üretimini dengelemek için solunum hızı CO2'yi uzaklaştırmak üzere yükselir. Bu, asidoz gelişmesini önlemeye yardımcı olur.
Vücut, öncelikle CO2'yi bir sinyal olarak kullanan kemoreseptörleri kullanarak solunum hızını düzenler. Periferik kan sensörleri aort ve karotid arterlerin duvarlarında bulunur. Bu sensörler, CO2 seviyeleri yükseldiğinde veya düştüğünde solunum hızında anında ayarlamalar sağlamak için beyne sinyal gönderir. Diğer sensörler ise beynin kendisinde bulunur. BOS'un pH değerindeki değişiklikler medulla oblongata'daki solunum merkezini etkiler ve bu da pH değerini normal aralığa getirmek için solunum hızını doğrudan modüle edebilir.
Hiperkapni veya kandaki CO2 seviyesinin anormal derecede yükselmesi, pnömoni ve konjestif kalp yetmezliği de dahil olmak üzere solunum fonksiyonlarını bozan her durumda ortaya çıkar. Morfin, barbitüratlar veya etanol gibi ilaçlara bağlı olarak solunumun azalması (hipoventilasyon) (hatta sadece nefesini tutmak) da hiperkapniye neden olabilir. Hipokapni veya anormal derecede düşük kan CO2 seviyeleri, salisilat toksisitesi, yüksek oda sıcaklıkları, ateş veya histeri gibi CO2'yi uzaklaştıran herhangi bir hiperventilasyon nedeni ile ortaya çıkar.
Asit-Baz Dengesinin Renal Düzenlenmesi
Vücudun asit-baz dengesinin böbrekler tarafından düzenlenmesi, tamponlama sisteminin metabolik bileşenini ele almaktadır. Solunum sistemi (beyindeki solunum merkezleriyle birlikte) CO2'nin solunmasını kontrol ederek kandaki karbonik asit seviyelerini kontrol ederken, böbrek sistemi kandaki bikarbonat seviyelerini kontrol eder. Kan bikarbonatının azalması, karbonik anhidrazın bazı diüretikler tarafından inhibe edilmesinden veya ishal nedeniyle aşırı bikarbonat kaybından kaynaklanabilir. Aldosteron seviyelerinin düştüğü Addison hastalığı (kronik adrenal yetmezlik) olan kişilerde ve kronik nefrit gibi böbrek hasarı olan kişilerde kan bikarbonat seviyeleri de tipik olarak daha düşüktür. Son olarak, düşük bikarbonat kan seviyeleri, süzüntüdeki bikarbonatı bağlayan ve korunmasını önleyen yüksek keton seviyelerinden (yönetilmeyen diabetes mellitusta yaygındır) kaynaklanabilir.
Süzüntüde bulunan bikarbonat iyonları, HCO3-, bikarbonat tampon sistemi için gereklidir, ancak tübül hücreleri bikarbonat iyonlarına karşı geçirgen değildir. Sisteme bikarbonat iyonlarının sağlanmasında yer alan adımlar aşağıdaki şekilde görülmekte ve aşağıda özetlenmektedir:
- Adım 1: Sodyum iyonları, renal tübülü kaplayan hücrelerin apikal zarlarındaki bir antiport mekanizması ile H+ karşılığında filtrattan geri emilir.
- Adım 2: Hücreler, peritübüler kılcal damarlara yönlendirilebilen bikarbonat iyonları üretir.
- Adım 3: CO2 mevcut olduğunda, reaksiyon bir bikarbonat iyonu ve bir hidrojen iyonu oluşturmak üzere ayrışan karbonik asit oluşumuna yönlendirilir.
- Adım 4: Bikarbonat iyonu peritübüler kılcal damarlara geçer ve kana geri döner. Hidrojen iyonu filtrata salgılanır, burada yeni su moleküllerinin bir parçası haline gelebilir ve bu şekilde yeniden emilebilir veya idrarla atılabilir.
Süzüntüdeki sülfatlar, fosfatlar veya amonyak gibi tuzların hidrojen iyonlarını yakalaması da mümkündür. Eğer bu gerçekleşirse, hidrojen iyonları bikarbonat iyonlarıyla birleşerek CO2 üretmek için kullanılamaz. Bu gibi durumlarda, bikarbonat iyonları süzüntüden kana geçerken korunamaz ve bu da pH dengesizliğine ve asidoza katkıda bulunur.
Hidrojen iyonları da böbrek tübüllerinde sodyum ile yer değiştirmek için potasyum ile rekabet eder. Normalden daha fazla potasyum mevcutsa, hidrojen iyonları yerine potasyum değiş tokuş edilir ve süzüntüye artan potasyum girer. Bu gerçekleştiğinde, süzüntüdeki daha az hidrojen iyonu bikarbonatın CO2'ye dönüşümüne katılır ve daha az bikarbonat korunur. Daha az potasyum varsa, daha fazla hidrojen iyonu sodyum ile değiştirilmek üzere süzüntüye girer ve daha fazla bikarbonat korunur.
Klorür iyonları vücuttaki pozitif iyon yüklerinin nötralize edilmesinde önemlidir. Klorür kaybedilirse, vücut kaybedilen klorür iyonlarının yerine bikarbonat iyonlarını kullanır. Böylece, kaybedilen klorür böbrek sistemi tarafından bikarbonatın geri emiliminin artmasına neden olur.
| …BOZUKLUKLARI Asit-Baz Dengesi: Ketoasidoz Diyabetik asidoz veya ketoasidoz, en sık kötü kontrol edilen diabetes mellituslu kişilerde görülür. Vücuttaki bazı dokular yeterli miktarda glikoz alamadığında, enerji için yağ asitlerinin parçalanmasına ihtiyaç duyarlar. Asetil grupları yağ asidi zincirlerinden koptuğunda, asetil grupları daha sonra enzimatik olmayan bir şekilde birleşerek keton cisimcikleri, asetoasetik asit, beta-hidroksibütirik asit ve aseton oluşturur ve bunların hepsi kanın asitliğini artırır. Bu durumda beyne, çalışması için gereken ATP’nin tamamını üretmesi için yeterli yakıt (glikoz) sağlanamaz. Ketoasidoz şiddetli olabilir ve uygun şekilde tespit edilip tedavi edilmezse ölümcül olabilen diyabetik komaya yol açabilir. Ketoasidozun yaygın bir erken belirtisi, vücut CO2’yi uzaklaştırmaya ve asidozu telafi etmeye çalışırken derin, hızlı nefes almaktır. Bir diğer yaygın belirti de aseton solunması nedeniyle meyve kokulu nefestir. Diğer belirtiler arasında kuru cilt ve ağız, kızarmış bir yüz, bulantı, kusma ve mide ağrısı yer alır. Diyabetik komanın tedavisi şekerin yutulması veya enjekte edilmesidir; önlenmesi ise insülinin günlük olarak uygun şekilde uygulanmasıdır. Diyabetik olan ve insülin kullanan bir kişi, bir doz insülin atlarsa ketoasidoz başlatabilir. Tip 2 diyabetli kişiler arasında İspanyol ve Afro-Amerikan kökenlilerin ketoasidoza girme olasılığı diğer etnik kökenlilere göre daha yüksektir, ancak bunun nedeni bilinmemektedir. |
Yorumlar
Yorum Gönder