体内无论何种来源的酸性和碱性物质,都要先进入血液被稀释,并经血液缓冲体系缓冲,使较强的酸或碱转变成为较弱的酸或碱,因此在调节酸碱平衡的诸多因素中,血液缓冲体系最为重要。
(一)血液的缓冲体系
血液的缓冲体系主要存在于血浆和红细胞中。分别是碳酸氢盐缓冲体系、磷酸氢盐缓冲体系和蛋白缓冲体系。
血液中缓冲能力最强、最为重要的缓冲体系是:血浆中的NaHCO3/H2CO3缓冲体系;红细胞中的K-Hb/H-Hb缓冲体系和K-HbO2/H-HbO2缓冲体系。
血浆pH与[NaHCO3]/[H2CO3]的比值有关。即:pH=pKa+1g[NaHCO3]/[H2CO3]。其中Ka是碳酸的解离常数,37℃时pKa值为6.1。正常生理状况下,血浆中NaHCO3与H2CO3的浓度比值是20∶1,代入公式可计算出血浆pH:
pH=6.1+lg20/1=6.1+1.3=7.4
由此可见,无论血浆中NaHCO3和H2CO3的浓度如何变化,只要二者的浓度之比是20∶1,血浆pH即为7.4。一般把NaHCO3称为代谢因素,其浓度可以反映体内的代谢情况;H2CO3称为呼吸因素,它的浓度可以反映肺的通气情况。
(二)血液缓冲体系的作用
血浆中碳酸氢盐缓冲体系主要缓冲进入血液中的固定酸或碱;血红蛋白缓冲体系主要缓冲挥发性酸(H2CO3)。
1.对固定酸的缓冲作用 代谢产生的固定酸如乳酸、磷酸等,在血液中主要由NaHCO3中和,使较强的固定酸转变为较弱的碳酸。H2CO3可分解为水和二氧化碳,后者经肺呼吸排出体外。过程如下:
HA(固定酸)+NaHCO3→NaA(固定酸钠)+H2CO3
血浆中的Na-Pr和Na2HPO4也能缓冲固定酸,但以NaHCO3为主。因此,在一定程度上NaHCO3可以代表血浆对固定酸的缓冲能力。所以习惯上把血浆NaHCO3称为碱储。碱储的多少可以用血浆CO2结合力(CO2C.P)表示。
2.对挥发性酸的缓冲作用 代谢产生的CO2扩散进入血液,主要在红细胞中迅速生成碳酸,进而被血红蛋白缓冲体系与氧合血红蛋白缓冲体系缓冲。血红蛋白缓冲体系与氧合血红蛋白缓冲体系是调节挥发性酸的主要因素。
当血液流经组织时,血液中的HbO2可释放O2生成Hb-,红细胞中生成的H2CO3可解离生成H+和HCO-3,H+与Hb-结合生成HHb,HCO-3由红细胞向血浆扩散。当血液流经肺部时,HHb与O2结合生成HHbO2,HHbO2的酸性增加,又可解离释放H+,H+与血浆中的HCO-3再结合生成H2CO3,在碳酸酐酶(CA)的催化下,H2CO3分解为CO2和H2O,CO2经肺呼吸排出体外。
3.对碱的缓冲作用 血浆缓冲体系中的弱酸均可缓冲进入血液中的碱性物质。由于物质代谢能够不断地产生CO2,进而生成H2CO3,所以尽管血浆碳酸氢盐缓冲液中H2CO3含量相对较少,但它仍是缓冲碱的主要成分。例如:
Na2CO3+H2CO3→2NaHCO3
由此可见,在调节酸和碱的过程中,首先起作用的是血浆缓冲体系,但缓冲产生的过多的NaHCO3和H2CO3仍需要肾脏和肺的进一步调节,才能维持NaHCO3和H2CO3的正常浓度比值,从而保持血液pH的恒定。
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