2.5: Кислотно-лужна роль печінки

Last updated
Save as PDF

Page ID: 67958

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Печінка має важливе значення в кислотно-лужної фізіології, і це часто не помічають. Це важливо, оскільки це метаболічно активний орган, який може бути або значним чистим виробником або споживачем іонів водню. Кількість кислоти, що бере участь, може бути дуже великою. Кислотно-лужні ролі печінки можна розглядати під наступними заголовками:

Виробництво вуглекислого газу від повного окислення субстратів
Метаболізм аніонів органічних кислот (таких як лактат, кетони та амінокислоти)
метаболізм амонію
Виробництво білків плазми (есп альбуміну)

Окислення субстрату

Повне окислення вуглеводів і жирів, яке відбувається в печінці, виробляє вуглекислий газ, але без фіксованих кислот. Оскільки печінка використовує 20% споживання кисню організму, цей печінковий метаболізм становить 20% виробництва вуглекислого газу в організмі також. CO ₂ дифузує з печінки і реакції в еритроцитах призводять до вироблення Н ⁺ і HCO ₃ ^-.

Кислотні аніони

Метаболізм різних органічних аніонів в печінці призводить до споживання Н ⁺ і регенерації позаклітинного бікарбонатного буфера. Такими аніонами можуть бути:

Екзогенні (наприклад, цитрат при переливанні крові, ацетат і глюконат з розчину плазмаліту 148, лактат з розчину Хартмана), або
Ендогенні (наприклад, лактат від активного гліколізу або анаеробного обміну, кето-кислоти, що виробляються в печінці)

Термін кислотний аніон використовується, оскільки вони є аніонами, що утворюються дисоціацією кислоти.

Тобто:\( HA \rightarrow H^{+} + A^{-} \) (де ГК - кислота, а А ^- це кислотний аніон).

Аніони є кон'югатною основою кислоти (система Бронстеда-Лоурі) і самі по собі не є кислотами. Це важлива відмінність, тому що їх часто називають, ніби вони були кислотами, і це призводить до плутанини.

Якщо ендогенне виробництво цих аніонів супроводжується подальшим споживанням у печінці, то немає чистого виробництва кислоти або основи, оскільки Н ⁺, що виробляється (від дисоціації кислоти), споживається, коли аніон згодом метаболізується печінкою.

Коли ці органічні аніони екзогенно вводяться (наприклад, у внутрішньовенні рідини), введення аніону (кон'югатної основи) без будь-якого H ⁺ відбувається, оскільки катіон бере участь Na ⁺. Будь-який подальший метаболізм цих аніонів у печінці буде споживати Н ⁺ і призведе до надлишкового виробництва бікарбонату. Як приклад, метаболічний алкалоз може призвести після масивного переливання крові, коли цитратний антикоагулянт метаболізується в бікарбонат. (Алкалоз є лише минущим, оскільки нирка зазвичай швидко виводить його - див. Розділ 7.3). Важливим моментом, який слід зазначити, є те, як деякі з цих аніонів (наприклад, лактат, ацетат) використовуються в IV кристалоїдних розчинів як джерело бікарбонату (хоча це, звичайно, непряме, оскільки бікарбонат виробляється лише тоді, коли вони метаболізуються в організмі).

Ситуація з лактатом іноді викликає плутанину у учнів. Ключовим моментом, який слід пам'ятати, є те, що молочна кислота - це кислота, а лактат - основа. Введення лактату в розчині Хартмана ніколи не може призвести до молочноацидозу, оскільки це основа, а не кислота. Розчин містить лактат натрію, а не молочну кислоту. Лактат-аніон є кон'югатною основою молочної кислоти і являє собою потенційний бікарбонат, а не потенціал Н ⁺.

Так чи означає це, що розчин Хартмана можна використовувати для об'ємної реанімації у пацієнтів з лактоацидозом?

По-перше, врахуйте наступні моменти:

Рішення Хартманна має високий рівень [Na ⁺] (що обмежує рідину до ECF), тому це корисне рішення для заміни ECF. Настій відповідної кількості може виправити внутрішньосудинний дефіцит об'єму.
Лактат не може ^{буферувати Н +} (утворювати молочну кислоту) при фізіологічному рН, оскільки pKA (3,86) реакції занадто низький.
У нормі лактат може метаболізуватися в печінці, і це призводить до споживання Н ⁺ (або еквівалентно: виробництво HCO ₃ ^-)
У пацієнтів з лактоацидозом спостерігається недостатній печінковий метаболізм лактату, тому порушується вироблення ГСО ₃ ^- з настоюваного лактату. (Отже, поки ця проблема з печінковим метаболізмом не може бути виправлена, тоді влитий лактат не може виступати джерелом бікарбонату).

Рівень лактату в сироватці крові використовується як індекс тяжкості лактоацидозу, оскільки кожен лактат, як правило, означає, що один Н ⁺ був вироблений. Якщо лактат натрію в розчині Хартмана зараз дається, то рівень лактату не такий корисний орієнтиром, як зараз не весь лактат має на увазі наявність еквівалентної кількості Н ⁺, яке вироблялося з ним в організмі.

Отже: рішення Хартманна є відмінним рішенням для заміни ЕКФ для корекції гіповолемії. Якщо кровообіг поліпшується і печінковий метаболізм лактату повертається до нормального стану, то буде генеруватися бікарбонат, і розчин побічно допомагає у корекції лактоацидозу, а також. (Але, звичайно, якщо це сталося, то організм також метаболізує ендогенно вироблений лактат, і це було б основним фактором корекції ацидозу.) Однак якщо цього печінкового метаболізму не відбувається, то влитий лактат якраз заважає корисності серійних вимірювань лактату як серійного показника тяжкості ацидозу.

Загалом, це, як правило, не є кращим рішенням для заміни ECF. Якщо це єдиний легко доступний розчин, його можна використовувати, і влитий лактат (основа) не може погіршити ацидемію. «Офіційна» рекомендація полягає в тому, щоб не використовувати розчин Хартмана у пацієнтів з лактоацидозом. (Як цікаву точку, ви можете розглянути, чи нормальний фізіологічний розчин, який містить хлорид, що не метаболізується, як аніон, можливо, може бути кращим!)

ендогенний лактат

Деякий надлишок лактату зазвичай виробляється в певних тканині і «переливається» в кровообіг. Цей лактат може бути прийнятий і метаболізований в різних тканині (наприклад, міокарді) для забезпечення енергією. Тільки в печінці і нирці лактат може бути перетворений назад в глюкозу (глюконеогенез) як альтернативу метаболізму вуглекислого газу. Глюкоза може знову потрапляти в кров і бути прийнята клітинами (esp м'язовими клітинами). Цей цикл глюкози-лактат-глюкози між тканинами відомий як цикл Корі. Як правило, немає чистого вироблення лактату, який виводиться з організму. Нирковий поріг лактату відносно високий і в нормі весь відфільтрований лактат реабсорбується в канальцях.

Загальна кількість задіяного лактату велика (1500 ммоль/добу) в порівнянні з чистою продукцією фіксованої кислоти (від 1 до 1,5 ммоль/кг/добу). Метаболізм лактату в печінці побічно усуває Н ⁺, що виробляється в подальшому тканинним виробленням лактату. Молочний ацидоз призведе до того, якщо цей печінковий метаболізм не буде адекватним. (Див. Молочний ацидоз).

Метаболізм лактату, отриманого з IV розчину Хартмана, також призводить до чистого споживання H ⁺, але оскільки цей лактат був пов'язаний з Na ⁺, загальний результат - чисте виробництво бікарбонату. Ефективно метаболізм цього лактату призводить до утворення еквівалентної кількості бікарбонату. Аналогічна ситуація з метаболізмом цитрату і глюконату в інших рідинях IV.

Кетони

Кетокислоти, такі як ацетоацетат, виробляються в печінкових мітохондріях внаслідок неповного окислення жирних кислот. Кетони вивільняються в кровотік і метаболізуються в тканині (esp м'язи). Печінкова продукція кетокислот виробляє Н ⁺, а окислення кето-аніону в тканині споживає Н ⁺ і тим самим регенерує HCO ₃ ^- який буферував його в кровотоці. При тяжкому діабетичному кетоацидозі вироблення кето-кислоти може перевищувати 1200 ммоль/добу у дорослої людини! У здорових осіб скромна кількість надлишку кетонів виробляється тільки при значному голодуванні. (Див. також Розділ 8.2 Кетоацидоз)

Амінокислоти

Амінокислоти - це всі диполярні іони (zwitterions) при фізіологічному рН, оскільки всі вони мають обидві групи COO ^- і NH ₃ ⁺. Це групи, які беруть участь в утворенні пептидного зв'язку. Оскільки ці групи присутні на всіх амінокислотах, то окислення цих груп у всіх амінокислотах призведе до отримання рівних кількостей бікарбонату та амонію: як правило, 1000 ммоль/день кожного. Цей аспект та кислотно-лужні наслідки були висвітлені в попередньому розділі 2.4 і тут не повторюватимуться.

Амінокислоти також мають побічні ланцюги і неповний метаболізм деяких з них має кислотно-лужні ефекти - наприклад, побічний ланцюговий метаболізм може призвести до чистого виробництва фіксованої кислоти. Сірчана кислота виробляється з метаболізму метіоніну і цистеїну. Це основний компонент мережі фіксованого кислотного навантаження.

Аргінін, лізин та гістидин мають азот у своїх бічних ланцюгах, тому їх метаболізм генерує Н ⁺. Глутамат і аспартат мають групи карбонових кислот (COO ^-) у своїх бічних ланцюгах, тому їх метаболізм споживає H ⁺ (і тому виробляє HCO ₃ ^-). Баланс цих реакцій становить чисте добове вироблення Н ⁺ і кислоти аніонів 50 ммоль/добу (тобто вироблення 210 ммоль/добу і споживання 160 ммоль/добу). Печінка є основним чистим виробником фіксованих кислот.

Метаболізм амонію

Детальніше див. Розділ 2.4. Перетворення NH ₄ ⁺ в сечовину в печінці призводить до еквівалентної продукції Н ⁺. Настої NH ₄ Cl надають кислотний навантажувальний ефект через це печінковий метаболізм. H ⁺ не може бути вивільнений безпосередньо з NH ₄ ⁺ в організмі, оскільки високий pKA реакції означає, що NH ₃ присутній лише в хвилинних кількостях при рН 7,4.

Синтез білків плазми

Печінка є основним виробником білків плазми, оскільки майже всі (крім імуноглобулінів) виробляються тут. Синтез альбуміну становить 50% всього синтезу печінкового білка. Кислотно-лужні ролі альбуміну:

це основний невиміряний аніон в плазмі, який сприяє нормальному значенню аніонної щілини
позаклітинний буфер для CO ₂ і фіксованих кислот
аномальний рівень може спричинити метаболічний кислотно-лужний розлад

Гемоглобін важливіший за альбумін для буферизації Н ⁺, виробленого з СО ₂. Також бікарбонат важливіший за альбумін як буфер для фіксованих кислот.

Роль низького або високого рівня альбуміну у спричиненні кислотно-лужних порушень важко пояснити в традиційних рамках кислотно-лужного аналізу. Роль альбуміну як основної нелеткої слабкої кислоти, присутньої в плазмі, та її значення в кислотно-лужному балансі обговорюється в розділі 10. Гіпоальбумінемія викликає метаболічний алкалоз.

Огляд

Розгляд всіх цих факторів показує, що печінці відіграє вкрай важливу роль в нормальній кислотно-лужної фізіології. Традиційний акцент на легенях і нирках як органах кислотно-лужної регуляції слід поширити на нову концепцію важливості комплексу легені-печінка-нирки.

Печінкові розлади часто пов'язані з кислотно-лужними порушеннями. Найпоширенішими порушеннями при хронічних захворюваннях печінки є респіраторний алкалоз (найбільш поширений) і метаболічний алкалоз.