استتباب حمضي قاعدي

الاستتباب الحمضي القاعدي هو ضبط الأس الهيدروجيني للسائل خارج الخلوي في الجسم. يعد التوازن الصحيح بين الأحماض والقواعد (أي الأس الهيدروجيني) في السائل خارج الخلوي أمرًا بالغ الأهمية لضمان وظائف الأعضاء الطبيعية في الجسم، وعمليات الاستقلاب الخلوي. يجب الحفاظ على الأس الهيدروجيني للسائل داخل الخلوي والسائل خارج الخلوي عند مستوى ثابت.

تكون العديد من البروتينات خارج الخلوية مثل بروتينات البلازما والبروتينات الغشائية لخلايا الجسم حساسة للغاية، بفضل بنيتها ثلاثية الأبعاد، للأس الهيدروجيني خارج الخلية. لذلك توجد آليات صارمة للحفاظ على الأس الهيدروجيني ضمن حدود ضيقة للغاية. خارج النطاق المقبول للأس الهيدروجيني، يحدث إفساد البروتينات (أي تمسخ بنيتها ثلاثية الأبعاد)، ما يؤدي إلى خلل في الإنزيمات والقنوات الأيونية (من بين أمور أخرى).

في البشر والعديد من الحيوانات الأخرى، يتم الحفاظ على الاستتباب الحمضي القاعدي بواسطة آليات متعددة تشارك فيها ثلاثة خطوط للدفاع:

• خط الدفاع الأول هو المحاليل الكيميائية المنظمة المختلفة التي تقلل من تغيرات الأس الهيدروجيني التي كانت ستحدث في غيابها. فهي لا تصحح انحرافات الأس الهيدروجيني، ولكنها تعمل فقط على تقليل مدى التغيير الذي قد يحدث خلاف ذلك. تتضمن هذه المحاليل المنظمة محلول منظم بيكربونات، ومحلول منظم فوسفات، ومحلول منظم بروتين.
• خط الدفاع الثاني للسائل خارج الخلوي يتمثل في التحكم في تركيز حمض الكربونيك ضمن السائل خارج الخلوي. يتحقق ذلك من خلال التغيرات في معدل التنفس وعمقه (أي عن طريق فرط التنفس أو نقص التهوية)، بالتالي التخلص من ثاني أكسيد الكربون (بالتالي حمض الكربونيك) أو الاحتفاظ به في بلازما الدم.
• خط الدفاع الثالث هو الجهاز الكلوي، الذي يمكنه إضافة أو إزالة أيونات البيكربونات من أو إلى السائل خارج الخلوي. تتشكل البيكربونات من ثاني أكسيد الكربون المُستَقلب الذي يتحول بفعل الإنزيمات إلى حمض الكربونيك في خلايا النبيبات الكلوية. يتفكك حمض الكربونيك تلقائيًا إلى أيونات الهيدروجين وأيونات البيكربونات. عندما تنخفض قيمة الأس الهيدروجيني في السائل خارج الخلوي (أي يصبح الوسط أكثر حمضية) تفرز أيونات الهيدروجين في البول، بينما تفرز أيونات البيكربونات في بلازما الدم، ما يسبب ارتفاع الأس الهيدروجيني البلازمي (تصحيح الانخفاض الأولي). يحدث العكس إذا ارتفعت قيمة الأس الهيدروجيني في السائل خارج الخلوي: تفرز حينها أيونات البيكربونات مع البول وأيونات الهيدروجين إلى بلازما الدم.

تشكل الإجراءات التصحيحية الفزيولوجية خطي الدفاع الثاني والثالث. السبب أنها تعمل عن طريق إجراء تغييرات على المحاليل المنظمة، التي يتكون كل منها من مكونين: حمض ضعيف وقاعدة مترافقة. تحدد النسبة بين تركيزي الحمض الضعيف وقاعدته المترافقة الأس الهيدروجيني للمحلول. بالتالي، من خلال التلاعب أولًا بتركيز الحمض الضعيف، وثانيًا بتركيز قاعدته المترافقة، يمكن تعديل الأس الهيدروجيني للسائل خارج الخلوي بدقة شديدة ليبلغ القيمة الصحيحة. يتكون المحلول المنظم بيكربونات من خليط من حمض الكربونيك (H₂CO₃) وملح بيكربونات (HCO₃-) في المحلول، وهو المحلول المنظم الأكثر وفرة في السائل خارج الخلوي، وهو أيضًا المحلول المنظم الذي يمكن تغيير نسبة الحمض إلى القاعدة فيه بسهولة شديدة وبسرعة.

يُسمى اختلال توازن الحمض والقاعدة احمضاض الدم عندما تكون الحموضة عالية، أو قلاء الدم عندما تكون الحموضة منخفضة.