ກົນໄກການຄວບຄຸມ pH ຂອງຮ່າງກາຍ
ຮ່າງກາຍຂອງມະນຸດເຮັດວຽກໄດ້ດີທີ່ສຸດພາຍໃນຂອບເຂດສະພາບພາຍໃນທີ່ຂ້ອນຂ້າງຄົງທີ່ເທົ່ານັ້ນ. ໜຶ່ງໃນຕົວກໍານົດທີ່ສຳຄັນທີ່ສຸດທີ່ຕ້ອງໄດ້ຮັບການຕິດຕາມຢ່າງໃກ້ຊິດແມ່ນ pH, ເຊິ່ງວັດແທກລະດັບຄວາມເປັນກົດ ຫຼື ຄວາມເປັນດ່າງຂອງສານລະລາຍ. ໃນມະນຸດ, pH ເລືອດປົກກະຕິແມ່ນປະມານ 7,35–7,45. ຕົວເລກນີ້ເບິ່ງຄືວ່າງ່າຍດາຍ, ແຕ່ເຖິງແມ່ນວ່າຄວາມແຕກຕ່າງເລັກນ້ອຍກໍ່ສາມາດລົບກວນກິດຈະກໍາຂອງເອນໄຊມ໌, ການເຜົາຜານອາຫານຂອງເຊວ, ການເຮັດວຽກຂອງເສັ້ນປະສາດ, ແລະ ການຫົດຕົວຂອງກ້າມຊີ້ນຫົວໃຈ. ດັ່ງນັ້ນ, ຮ່າງກາຍມີກົນໄກການຄວບຄຸມ pH ຫຼາຍຊັ້ນ, ວ່ອງໄວ, ແລະ ສະໜັບສະໜູນເຊິ່ງກັນແລະກັນ.
ເຂົ້າໃຈ pH ແລະ ຄວາມສຳຄັນຂອງຄວາມສົມດຸນຂອງກົດ-ເບສ
ຄ່າ pH ຖືກກຳນົດໂດຍຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງໄອອອນໄຮໂດຣເຈນ (H⁺) ໃນນໍ້າໃນຮ່າງກາຍ. H⁺ ຍິ່ງສູງເທົ່າໃດ, ກໍ່ຈະຍິ່ງມີກົດຫຼາຍຂຶ້ນເທົ່ານັ້ນ; H⁺ ຍິ່ງຕ່ຳລົງ, ກໍ່ຈະຍິ່ງມີພື້ນຖານຫຼາຍຂຶ້ນເທົ່ານັ້ນ. ປະຕິກິລິຍາເຄມີຕ່າງໆໃນຮ່າງກາຍຈະຜະລິດກົດ ແລະ ເບສເປັນຜະລິດຕະພັນຂ້າງຄຽງ. ຕົວຢ່າງ, ການເຜົາຜານຄາໂບໄຮເດຣດ ແລະ ໄຂມັນຈະຜະລິດອາຍຄາບອນໄດອອກໄຊ (CO₂), ເຊິ່ງສາມາດປະກອບເປັນກົດຄາບອນນິກ, ໃນຂະນະທີ່ການເຜົາຜານໂປຣຕີນຈະຜະລິດກົດທີ່ບໍ່ລະເຫີຍເຊັ່ນ: ກົດຊູນຟູຣິກ ແລະ ກົດຟອສຟໍຣິກ.
ເປັນຫຍັງການຮັກສາ pH ໃນເລືອດຈຶ່ງມີຄວາມສຳຄັນ? ເອນໄຊມ໌ - ໂປຣຕີນທີ່ເລັ່ງປະຕິກິລິຍາທາງຊີວະເຄມີ - ມີ pH ທີ່ດີທີ່ສຸດ. ການປ່ຽນແປງຂອງ pH ສາມາດປ່ຽນແປງໂຄງສ້າງໂປຣຕີນ, ສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ພັນທະທາງເຄມີ, ແລະປ່ຽນແປງໜ້າທີ່ຂອງຕົວຮັບ ແລະ ຊ່ອງທາງໄອອອນ. ດັ່ງນັ້ນ, ລະບົບຕ່າງໆຂອງຮ່າງກາຍສາມາດປະສົບກັບການເຮັດວຽກຜິດປົກກະຕິໄດ້. ພາວະອາຊິດໃນເລືອດ (pH ຕໍ່າເກີນໄປ) ສາມາດເຮັດໃຫ້ການຫົດຕົວຂອງຫົວໃຈຫຼຸດລົງ, ຫົວໃຈເຕັ້ນຜິດປົກກະຕິ, ແລະ ການຕອບສະໜອງຂອງເສັ້ນເລືອດຕໍ່ catecholamines ຫຼຸດລົງ. ພາວະດ່າງໃນເລືອດ (pH ສູງເກີນໄປ) ສາມາດເຮັດໃຫ້ເກີດອາການຕ່າງໆເຊັ່ນ: ອາການຄັນ, ເປັນຕະຄິວ, ແລະ ແມ່ນແຕ່ຫົວໃຈເຕັ້ນຜິດປົກກະຕິຍ້ອນການປ່ຽນແປງຂອງການຜູກມັດຂອງແຄວຊຽມກັບໂປຣຕີນ.
ແຫຼ່ງທີ່ມາຂອງກົດ ແລະ ເບສໃນຮ່າງກາຍ
ຮ່າງກາຍຜະລິດ "ກົດ" ຕົ້ນຕໍມາຈາກສອງແຫຼ່ງຫຼັກ. ຫນຶ່ງ, ກົດລະເຫີຍ, ໃນຮູບແບບຂອງ CO₂, ແມ່ນຜະລິດໂດຍການຫາຍໃຈຂອງເຊວ. CO₂ ສາມາດຂັບຖ່າຍອອກໄດ້ງ່າຍໂດຍປອດ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງເອີ້ນວ່າກົດລະເຫີຍ. ສອງ, ກົດທີ່ບໍ່ລະເຫີຍ (ກົດຄົງທີ່) ແມ່ນໄດ້ມາຈາກການເຜົາຜານໂປຣຕີນ ແລະ ຟອສໂຟລິປິດ, ເຊັ່ນ: ກົດຊູນຟູຣິກ ແລະ ກົດຟອສຟໍຣິກ. ກົດທີ່ບໍ່ລະເຫີຍບໍ່ສາມາດຂັບຖ່າຍຜ່ານປອດໄດ້ ແລະ ອາໄສໝາກໄຂ່ຫຼັງໃນການຂັບຖ່າຍ.
ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ຮ່າງກາຍຍັງຜະລິດເບສ, ໜຶ່ງໃນນັ້ນແມ່ນໄບຄາບອນເນດ (HCO₃⁻), ເຊິ່ງມີບົດບາດສຳຄັນເປັນບັຟເຟີຫຼັກໃນ plasma. ຄວາມສົມດຸນລະຫວ່າງກົດ ແລະ ເບສນີ້ແມ່ນຮັກສາໄວ້ໂດຍລະບົບການຄວບຄຸມ pH.
ສາມເສົາຄໍ້າຂອງການຄວບຄຸມ pH: ບັຟເຟີ, ປອດ ແລະ ໝາກໄຂ່ຫຼັງ
ກົນໄກການຄວບຄຸມ pH ຂອງຮ່າງກາຍສາມາດເຂົ້າໃຈໄດ້ວ່າເປັນສາມແນວປ້ອງກັນຫຼັກຄື:
1. ລະບົບບັຟເຟີ້ເຄມີ (ໄວທີ່ສຸດ, ເຮັດວຽກພາຍໃນວິນາທີ)
2. ລະບົບຫາຍໃຈ (ໄວ, ນາທີ ຫາ ຊົ່ວໂມງ)
3. ລະບົບໝາກໄຂ່ຫຼັງ (ແຂງແຮງທີ່ສຸດແຕ່ຊ້າ, ຫຼາຍຊົ່ວໂມງຫາຫຼາຍມື້)
ທັງສາມຢ່າງນີ້ເຮັດວຽກຮ່ວມກັນເພື່ອຮັກສາ pH ຂອງເລືອດໃຫ້ຄົງທີ່ເຖິງວ່າຈະມີການປ່ຽນແປງຂອງການຜະລິດກົດ-ເບສ.
1) ລະບົບປ້ອງກັນສານເຄມີ: ປ້ອງກັນແນວໜ້າທຳອິດ
ບັຟເຟີແມ່ນຄູ່ກົດ-ເບສທີ່ອ່ອນແອເຊິ່ງຕ້ານທານການປ່ຽນແປງຂອງ pH ໂດຍການ “ຈັບ” ຫຼື “ປ່ອຍ” ໄອອອນ H⁺. ບັຟເຟີບໍ່ໄດ້ກຳຈັດກົດອອກຈາກຮ່າງກາຍ, ແຕ່ແທນທີ່ຈະເຮັດໃຫ້ pH ຄົງທີ່ຊົ່ວຄາວເພື່ອໃຫ້ລະບົບອື່ນໆມີເວລາປັບຕົວ.
ບັຟເຟີໄບຄາບອນເນດ (HCO₃⁻/H₂CO₃)
ບັຟເຟີທີ່ສຳຄັນທີ່ສຸດໃນເລືອດແມ່ນລະບົບໄບຄາບອນເນດ, ເຊິ່ງກ່ຽວຂ້ອງກັບປະຕິກິລິຍາຕ່າງໆ:
CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃ ⇌ H⁺ + HCO₃⁻
ເມື່ອ H⁺ ເພີ່ມຂຶ້ນ (ຄວາມເປັນກົດເພີ່ມຂຶ້ນ), HCO₃⁻ ຈະຜູກມັດ H⁺ ເພື່ອສ້າງ H₂CO₃, ເຊິ່ງຫຼັງຈາກນັ້ນສາມາດປ່ຽນເປັນ CO₂ ແລະຂັບອອກທາງປອດ. ໃນທາງກັບກັນ, ເມື່ອ H⁺ ຫຼຸດລົງ (ມີທາດແຫຼວຫຼາຍເກີນໄປ), H₂CO₃ ສາມາດຍ່ອຍສະຫຼາຍເພື່ອຜະລິດ H⁺ ເພື່ອຫຼຸດຄ່າ pH ອີກຄັ້ງ.
ຂໍ້ໄດ້ປຽບຂອງລະບົບນີ້ແມ່ນວ່າອົງປະກອບຂອງມັນສາມາດຄວບຄຸມໄດ້ໂດຍສອງອະໄວຍະວະຄື: ປອດຄວບຄຸມ CO₂ ແລະ ໝາກໄຂ່ຫຼັງຄວບຄຸມ HCO₃⁻.
ຮີໂມໂກລບິນບັບເຟີ ແລະ ໂປຣຕີນໃນພລາສມາ
ຮີໂມໂກຼບິນໃນເມັດເລືອດແດງເປັນຕົວປ້ອງກັນທີ່ມີປະສິດທິພາບເພາະມັນສາມາດຜູກມັດ H⁺ ໄດ້. ເມື່ອ CO₂ ເຂົ້າໄປໃນເມັດເລືອດແດງ, ບາງສ່ວນຂອງມັນຈະຖືກປ່ຽນໂດຍເອນໄຊມ໌ຄາບອນນິກແອນໄຮເດຣສເປັນ H⁺ ແລະ HCO₃⁻. ຫຼັງຈາກນັ້ນ H⁺ ຈະຖືກຜູກມັດໂດຍຮີໂມໂກຼບິນ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງບໍ່ເພີ່ມຄວາມເປັນກົດຂອງເລືອດຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ໂປຣຕີນໃນ plasma ຍັງມີກຸ່ມກົດ-ເບສທີ່ສາມາດປ້ອງກັນການປ່ຽນແປງ pH ໄດ້, ເຖິງແມ່ນວ່າການປະກອບສ່ວນຂອງມັນມີໜ້ອຍກວ່າຮີໂມໂກຼບິນ.
ບັຟເຟີຟອສເຟດ
ລະບົບຟອສເຟດ (H₂PO₄⁻/HPO₄²⁻) ແມ່ນມີຢູ່ຫຼາຍພາຍໃນຈຸລັງ ແລະ ໃນທໍ່ນໍ້າໃນໝາກໄຂ່ຫຼັງ. ບັຟເຟີນີ້ມີຄວາມສຳຄັນເປັນພິເສດຕໍ່ການຂັບຖ່າຍກົດຂອງໝາກໄຂ່ຫຼັງ, ຍ້ອນວ່າຟອສເຟດສາມາດ "ກັກຂັງ" H⁺ ໄວ້ໃນນໍ້າຍ່ຽວໄດ້.
2) ການຄວບຄຸມໂດຍປອດ: ຄວບຄຸມ CO₂
ປອດຄວບຄຸມຄ່າ pH ໂດຍການຄວບຄຸມປະລິມານ CO₂ ທີ່ຖືກປ່ອຍອອກມາຜ່ານການລະບາຍອາກາດ. ເນື່ອງຈາກ CO₂ ກ່ຽວຂ້ອງໂດຍກົງກັບການສ້າງ H⁺ ໃນປະຕິກິລິຍາໄບຄາບໍເນດ, ການປ່ຽນແປງຂອງການລະບາຍອາກາດຈະສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ຄ່າ pH ໃນເລືອດ.
- ຖ້າເລືອດກາຍເປັນກົດ (acidosis): ຮ່າງກາຍຈະເພີ່ມການລະບາຍອາກາດ (hyperventilation) ເພື່ອຂັບໄລ່ CO₂ ອອກມາຫຼາຍຂຶ້ນ. ການຫຼຸດລົງຂອງ CO₂ ຈະປ່ຽນປະຕິກິລິຍາໄປທາງຊ້າຍ, ຫຼຸດຜ່ອນ H⁺ ແລະ ເພີ່ມ pH.
- ຖ້າເລືອດກາຍເປັນດ່າງເກີນໄປ (alkalosis): ການລະບາຍອາກາດສາມາດຊ້າລົງ (hypoventilation) ເພື່ອໃຫ້ CO₂ ຍັງຄົງຢູ່, ປະຕິກິລິຍາຈະປ່ຽນໄປທາງຂວາ, H⁺ ເພີ່ມຂຶ້ນ, pH ຫຼຸດລົງໃກ້ກັບປົກກະຕິ.
ການຄວບຄຸມນີ້ຖືກຄວບຄຸມໂດຍສູນກາງການຫາຍໃຈໃນກ້ານສະໝອງ, ເຊິ່ງຮັບສັນຍານຈາກຕົວຮັບເຄມີ. ຕົວຮັບເຄມີສູນກາງມີຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່ການປ່ຽນແປງຂອງ CO₂ (ຜ່ານການປ່ຽນແປງຂອງ pH ຂອງນ້ຳໃນສະໝອງ), ໃນຂະນະທີ່ຕົວຮັບເຄມີອຸປະກອນອ້ອມຂ້າງ (ໃນ carotid ແລະ aortic bodies) ມີຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່ pH ໃນເລືອດ ແລະ ລະດັບອົກຊີເຈນ.
ເຖິງຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ລະບົບຫາຍໃຈມີຂໍ້ຈຳກັດ. ການຫາຍໃຈຕໍ່າເກີນໄປສາມາດນຳໄປສູ່ການຂາດອົກຊີເຈນ (hypoxia). ດັ່ງນັ້ນ, ການຊົດເຊີຍການຫາຍໃຈສຳລັບ alkalosis ບໍ່ສາມາດສືບຕໍ່ໄປໄດ້ຢ່າງບໍ່ມີກຳນົດ.
3) ການຄວບຄຸມໂດຍໝາກໄຂ່ຫຼັງ: ຄວບຄຸມການຂັບຖ່າຍຂອງໄບຄາບອນເນດ ແລະ ກົດ
ໝາກໄຂ່ຫຼັງເປັນຜູ້ຄວບຄຸມຄວາມສົມດຸນຂອງກົດ-ເບສໃນໄລຍະຍາວ. ໂດຍທົ່ວໄປ, ໝາກໄຂ່ຫຼັງຮັກສາຄ່າ pH ໃນສາມວິທີຫຼັກຄື:
1. ການດູດຊຶມຄືນຂອງໄບຄາບອນເນດທີ່ກັ່ນຕອງແລ້ວ (HCO₃⁻)
2. ການຂັບຖ່າຍໄອອອນ H⁺
3. ການສ້າງໄບຄາບອນເນດໃໝ່ (HCO₃⁻ ໃໝ່) ເພື່ອທົດແທນທີ່ໃຊ້ເພື່ອກຳຈັດກົດ.
ການດູດຊຶມຄືນຂອງໄບຄາບອນເນດ
HCO₃⁻ ສ່ວນໃຫຍ່ໃນ plasma ແມ່ນຖືກກັ່ນຕອງຢູ່ທີ່ glomerulus. ໝາກໄຂ່ຫຼັງຕ້ອງ "ຟື້ນຟູ" HCO₃⁻ ເພື່ອປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ມັນສູນເສຍໄປໃນນໍ້າຍ່ຽວ. ໃນທໍ່ proximal, ຈຸລັງທໍ່ຈະປ່ອຍ H⁺ ເຂົ້າໄປໃນ lumen ຂອງທໍ່. H⁺ ນີ້ລວມກັບ HCO₃⁻ ເພື່ອສ້າງ H₂CO₃, ເຊິ່ງຫຼັງຈາກນັ້ນຈະຖືກແຍກອອກເປັນ CO₂ ແລະ H₂O. CO₂ ແຜ່ກະຈາຍກັບຄືນສູ່ຈຸລັງທໍ່ ແລະ ຖືກປ່ຽນກັບຄືນສູ່ HCO₃⁻, ເຊິ່ງຫຼັງຈາກນັ້ນຈະກັບຄືນສູ່ເລືອດ. ກົນໄກນີ້ຮັກສາສະຫງວນໄບຄາບອນເນດຢ່າງມີປະສິດທິພາບ.
ການຂັບຖ່າຍອາຊິດອອກເປັນອາຊິດທີ່ປັບລະດັບ ແລະ ແອມໂມນຽມ
ໝາກໄຂ່ຫຼັງຂັບຖ່າຍ H⁺ ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນອອກເປັນສອງຮູບແບບຄື:
- ກົດໄຕເຕຣດ (ໂດຍສະເພາະຟອສຟໍຣິກ): H⁺ ຖືກຜູກມັດໂດຍ HPO₄²⁻ ເພື່ອສ້າງ H₂PO₄⁻ ແລະ ຖືກຂັບອອກທາງປັດສະວະ.
– ແອມໂມນຽມ (NH₄⁺): ໝາກໄຂ່ຫຼັງຈະທຳລາຍກລູຕາມີນເພື່ອຜະລິດ NH₃ (ແອມໂມເນຍ), ເຊິ່ງຫຼັງຈາກນັ້ນຈະຜູກມັດກັບ H⁺ ເພື່ອສ້າງ NH₄⁺. ຂະບວນການນີ້ມີຄວາມສຳຄັນຫຼາຍເມື່ອຮ່າງກາຍປະສົບກັບພາວະກົດໃນເລືອດຊຳເຮື້ອ ເພາະມັນສາມາດເພີ່ມຄວາມສາມາດໃນການກຳຈັດກົດໄດ້ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ.
H⁺ ໃດໆທີ່ຖືກກຳຈັດອອກເປັນ NH₄⁺ ຫຼື H₂PO₄⁻ ໂດຍພື້ນຖານແລ້ວແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບການສ້າງ HCO₃⁻ ໃໝ່ ເຊິ່ງກັບຄືນສູ່ເລືອດ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງຊ່ວຍເພີ່ມ pH.
ແນວຄວາມຄິດຂອງການຊົດເຊີຍ: ເມື່ອລະບົບໜຶ່ງຖືກລົບກວນ
ຄວາມຜິດປົກກະຕິຂອງກົດ-ເບສໂດຍທົ່ວໄປແບ່ງອອກເປັນ:
– ຄວາມຜິດປົກກະຕິທາງເດີນຫາຍໃຈ: ການປ່ຽນແປງຂັ້ນຕົ້ນຂອງ CO₂ (ຕົວຢ່າງ: ການຂາດການຫາຍໃຈ → ພາວະກົດໃນລະບົບຫາຍໃຈ; ພາວະຫາຍໃຈໄວເກີນໄປ → ພາວະດ່າງໃນລະບົບຫາຍໃຈ).
– ຄວາມຜິດປົກກະຕິດ້ານການເຜົາຜານອາຫານ: ການປ່ຽນແປງຂັ້ນຕົ້ນໃນ HCO₃⁻ ຫຼື ປະລິມານກົດ (ຕົວຢ່າງ: ຖອກທ້ອງຮຸນແຮງຈະສູນເສຍໄບຄາບອນເນດ → ອາຊິດໃນເລືອດທີ່ເຜົາຜານອາຫານ; ຮາກເປັນເວລາດົນຈະສູນເສຍອາຊິດໃນກະເພາະອາຫານ → ອາຊິດໃນເລືອດທີ່ເຜົາຜານອາຫານ).
ຮ່າງກາຍຈະຊົດເຊີຍຜ່ານລະບົບອື່ນໆ: ຄວາມຜິດປົກກະຕິຂອງການເຜົາຜານອາຫານຈະໄດ້ຮັບການຊົດເຊີຍໂດຍປອດ (ການປ່ຽນແປງການລະບາຍອາກາດ), ໃນຂະນະທີ່ຄວາມຜິດປົກກະຕິຂອງການຫາຍໃຈຈະໄດ້ຮັບການຊົດເຊີຍໂດຍໝາກໄຂ່ຫຼັງ (ການປ່ຽນແປງການດູດຊຶມ HCO₃⁻ ຄືນໃໝ່ ແລະ ການຂັບຖ່າຍ H⁺). ການຊົດເຊີຍຊ່ວຍເຮັດໃຫ້ pH ໃກ້ຄຽງກັບປົກກະຕິ, ແຕ່ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວຈະບໍ່ຟື້ນຟູມັນຄືນຢ່າງເຕັມທີ່ຈົນກວ່າສາເຫດທີ່ຕິດພັນຈະໄດ້ຮັບການແກ້ໄຂ.
Penutup
ການຄວບຄຸມຄ່າ pH ຂອງຮ່າງກາຍແມ່ນຕົວຢ່າງທີ່ດີຂອງຄວາມແມ່ນຍຳຂອງລະບົບ homeostasis ຂອງມະນຸດ. ສານບັຟເຟີ້ທາງເຄມີເຮັດວຽກພາຍໃນວິນາທີເພື່ອບັຟເຟີ້ການປ່ຽນແປງຂອງ pH, ປອດປັບ CO₂ ຢ່າງໄວວາຜ່ານການປ່ຽນແປງຂອງການລະບາຍອາກາດ, ແລະໝາກໄຂ່ຫຼັງຄວບຄຸມການຂັບຖ່າຍກົດ ແລະ ສະຫງວນໄບຄາບອນເນດຢ່າງແຂງແຮງເພື່ອຮັກສາຄວາມໝັ້ນຄົງໃນໄລຍະຍາວ. ລະບົບທັງສາມນີ້ເສີມເຊິ່ງກັນແລະກັນ, ຮັກສາຄ່າ pH ໃນເລືອດໃຫ້ຢູ່ໃນລະດັບແຄບທີ່ຊ່ວຍໃຫ້ຈຸລັງເຮັດວຽກໄດ້ດີທີ່ສຸດ. ການເຂົ້າໃຈກົນໄກເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນມີຄວາມສຳຄັນບໍ່ພຽງແຕ່ສຳລັບຊີວະວິທະຍາ ແລະ ການແພດເທົ່ານັ້ນ, ແຕ່ຍັງສຳລັບການຮັບຮູ້ວ່າການລົບກວນເລັກນ້ອຍໃນການຫາຍໃຈ, ການເຮັດວຽກຂອງໝາກໄຂ່ຫຼັງ, ຫຼື ການເຜົາຜານອາຫານສາມາດມີຜົນກະທົບຢ່າງກວ້າງຂວາງຕໍ່ສຸຂະພາບຂອງຮ່າງກາຍທັງໝົດໄດ້ແນວໃດ.