Метаболические кислоты и продукция бикарбонатов

Кислоты постоянно образуются в организме как побочные продукты метаболических процессов. Физиологически эти кислоты подразделяются на две группы: летучая кислота Н₂СО₃ и все другие нелетучие кислоты.

Различие между двумя типами кислот связано с тем, что Н₂СО₃ находится в равновесии с летучим газом СО₂, который выводится из организма через дыхательные пути. Концентрация Н₂СО₃, таким образом, определяется внешним дыханием. Нелетучие кислоты (например, серная, соляная, фосфорная) не элиминируются через легкие, амортизируются в организме белками или внеклеточными буферами, такими как НСО₃ˉ , а затем экскретируются почками.

Двуокись углерода и продукция бикарбонатов

Обмен веществ в организме приводит к образованию приблизительно 15.000 ммоль СО₂ ежедневно. Двуокись углерода транспортируется в циркуляции в трех формах: соединенной с гемоглобином, растворенной СО₂ и ионов НСО₃ˉ. Суммарно растворенная СО₂ и ионы НСО₃ˉ составляют примерно 77% двуокиси углерода, транспортируемой во внеклеточной жидкости (без учета СО₂, переносимой гемоглобином). Сама СО₂ не является кислотой, но очень небольшое ее количество взаимодействует с водой в плазме крови с образованием Н₂СО₃.

Реакция, в ходе которой образуется Н₂СО₃ из СО₂ и воды, катализируется карбоангидразой - ферментом, содержащимся в больших количествах в эритроцитах, клетках эпителия почечных канальцев и ряде других тканей организма. Присутствие карбоангидразы приблизительно в 5000 раз увеличивает скорость реакции взаимодействия между СО₂ и водой. При отсутствии этого фермента, реакция оказывается столь медленной, что не имеет для организма никакой значимости.

Поскольку практически невозможно измерить уровень Н₂СО₃, для расчета рН обычно используют определение растворенной СО₂. Содержание Н₂СО₃ в крови можно вычислить, умножая парциальное давление СО₂ (РСО₂) на коэффициент ее растворимости, который составляет 0,03. Это означает, что концентрация Н₂СО₃ в артериальной крови, в норме имеющей РСО₂ приблизительно 40 мм рт.ст., составляет 1,2 mEq/L (40×0,03=1,2).