CO2 i zakwaszenie organizmu.docx

Opracowane w ramach FESTIWALU NAUKI 2010:                                  

                    CO2 i „zakwaszenie organizmu”!

Powtórka dla lekarzy: http://www.biofizyka.ump.edu.pl Fragmenty z wykładów i ćwiczeń.

Na podstawie wykładu: dr Piotra J. Piskunowicza Katedra Biofizyki UM Poznań, ćwiczenia ktoś?Na podstawie średniej wielkości ciśnienia atmosferycznego na Ziemi na poziomie morza wprowadzono jednostkę ciśnienia  równą 101 325 Pa. = 1 Atmosfera fizyczna [atm] = 760 Tr              (1 tor [Tr]=133.322 Pa).                                                                                                                                           Gdyby atmosferą było tylko CO2 ( 100%), to w osoczu powinno być 17.3 x mniej niż w wodzie max :                                                                                                                                                                                    V max CO2 = 5x10-7 x 101 325 =0.0 506 l CO2/l osocza =  5.066 %.(= 50 660 ppm)

W Praktyce :   POJEMNOŚĆ KRWI DLA CO2 = 100 ml krwi może związać 52-56 ml CO2 (95% jest w osoczu!). Tak więc rozpuszczalność CO2 w osoczu jest głównym mechanizmem związanym z oddychaniem. Dyfundujący z tkanek do krwi CO2  ulega reakcji z wodą  (reakcja katalizowana jest przez anhydrazę węglanową):  1) CO2 + H2O  à     H2CO3                                                                   powstały kwas węglowy jest nietrwały i niemal natychmiast dysocjuje:                                                                            

                                                           2) H2CO3      à        H+ +   HCO3-   (HCO3à anchydraza węglanowa)

ćwiczenia  z patomorfologii „Agnieszki” z Internetu + dodatek o równaniu „He-Ha”.

Zależność w układzie bufor CO2/wodorowęglan można wyrazić równaniem Hendersona-Hasselbacha:

                      pH=6,10 + log {[HCO3-]/(PCO2 * 0,03)} = 7,62 + log {[HCO3-]/PCO2}

często wygodniejsze jest korzystanie z liniowej formy równania:

Ta forma równania jest najbardziej przydatna w ocenie jak unikać zakwaszenia organizmu:

Zakwaszenie to usuwanie jonów H+ , które  zależy od à efektywnego odychania-usuwanie CO2spożytego pokarmu

Fizjologiczna kompensacja zmian układowego pH obejmuje zmiany zarówno wentylacji pęcherzykowej (PCO2), jak i nerkowego wydalania kwasów. Całkowita kompensacja oddechowa kwasicy metabolicznej wymaga 12-24 godzin. Nerki reagują wolniej na zmiany pH układowego, modyfikując wydalanie kwasów. Oczywistym jest, że inne mechanizmy  równowag są też ważne!

Kwasica oddechowa

Kwasica oddechowa stanowi wynik pierwotnego wzrostu PCO2 jest spowodowane głównie niezdolnością wydalania CO2 wskutek zmniejszonej wentylacji pęcherzykowej, a nie wzmożonym wytwarzaniem CO2. kwasica oddechowa występuje często w chorobach centralnego układu nerwowego, płuc i serca. (Czy ktoś tu wspomniał o Prawie Newtona i kominie?)

Gazometria – badanie umożliwiające rozpoznanie i monitorowanie zaburzeń równowagi kwasowo-zasadowej organizmu. Polega na pobraniu krwi, najczęściej tętniczej (m.in. z tętnicy promieniowej, udowej) lub kapilarnej (z opuszki palca lub płatka ucha) na heparynę, bez kontaktu z powietrzem i oznaczeniu następujących parametrów:

·         pH - norma 7,35 - 7,45

·         pO2 (ciśnienie parcjalne tlenu) - norma 70 - 116 mm Hg (9,2 - 15,5 kPa)

·         pCO2 (ciśnienie parcjalne dwutlenku węgla) - norma 35 - 45 mm Hg (4,7 - 6,0 kPa)

·         HCO3 (stężenie molowe jonów wodorowęglanowych) - norma 22 - 26 mmol/l

·         SpO2 (saturacja) - norma 95 - 99%

Co jeszcze wiemy o tym  metabolizmie i  składzie powietrza?

A teraz co piszą gazety o stężeniu CO2 w pomieszczeniach                 Pomorze: Kontrole urządzeń wentylacyjnych w szkołach i urzędach.

Czy: Dwutlenek truje dzieci.

Po co to pisać jak podają za encyklopediami i podręcznikami:   ale my znamy „He-Ha”:      A tak naprawdę, to aby przy 5% usunąć CO2 z osocza, to z fizyki procesu wynika, że przy 5% CO2 potrzeba cudu, albo użycia sprężarki! Czy nikt nie słyszał o NDS = 5 000 ppm = 0.5% i NDS Ch= 15 000 ppm? Rzeczywiście w CIOP i Instytucie Medycyny Pracy „specjaliści” nie słyszeli! Dlaczego nie wiedzą, że: „Nagły wzrost PCO2 do wartości 80mmHg może spowodować zaburzenia świadomości i śpiączkę”. Hodowcy owiec wiedzą o max 2500ppm w oborze! Ale CO2 ludziom w Polsce nie szkodzi?! Przy oddychaniu powietrzem zawierającym dwutlenek węgla w małych stężeniach (poniżej 5% w powietrzu wdechowym) zwiększa się jego ciśnienie parcjalne we krwi (hiperkapnia), co powoduje uczucie duszności, niepokój, pobudzenie ośrodka oddechowego i zwiększenie częstości oddechów. W przypadku pieczarki, powyżej 0,2% ( 2000 ppm) dwutlenku węgla uzyskuje się owocniki niskiej jakości, o długich trzonkach i małych kapeluszach. Stężenia CO2 powyżej 1% są dla roślin toksyczne i powodują zahamowanie procesy fotosyntezy! Chyba jesteśmy już tą wiedzą o CO2 uodpornieni na  „objawy pomroczności jasnej” u „specjalistów”     i szukamy haseł:   Słynne pH. Wartość pH krwi zdrowego człowieka waha się pomiędzy 7,35 a 7,45, krew ma więc odczyn lekko zasadowy. Przypomnijmy, że pH jest miarą stopnia zakwaszenia roztworu – jego wartość poniżej 7 oznacza odczyn kwaśny, powyżej 7 – zasadowy. Pod wpływem spożywanych produktów oraz efektów procesów metabolicznych, na które znaczny wpływ ma tryb życia czyli: stres, używki, aktywność fizyczna, odczyn ten podlega stałym wahaniom. Ponieważ jednak nawet niewielkie odchylenia od normy powodują poważne zaburzenia w procesach przemiany materii, organizm człowieka wyposażony jest w wewnętrzny system regulacji, który pozwala mu utrzymywać odczyn krwi na stałym poziomie. Umiarkowane odchylenia redukowane są poprzez system buforowy krwi, a produkty tego procesu wydalane przy pomocy płuc i nerek. Na możliwości tego systemu wpływ ma zarówno wydolność tych narządów, jak również dostępność w pożywieniu składników mineralnych o oddziaływaniu zasadowym. Źródłem tych składników mogą być owoce, warzywa i mleko lub specjalne suplementy diety. Zakwaszenie wzrasta.   Jeśli zakwaszenie przekracza pojemność buforową systemu, nadmiar kwasu magazynowany jest w tkance łącznej, a do jego zobojętniania wykorzystywany jest wapń zawarty w kościach oraz glukozaminoglikany, będące istotnym składnikiem tkanki łącznej – chrząstek czy ścięgien.                                                                                     Efektem tego procesu jest tak zwana demineralizacja kości czyli osteoporoza oraz choroby tkanki łącznej jak na przykład reumatyzm. Jednocześnie sam stan zakwaszenia organizmu wpływa na ogólne pogorszenie jego działania, m.in. nerwowość i zmniejszenie odporności na stres, problemy z koncentracją, depresję, obniżenie odporności i wydolności organizmu, mdłości, wyczerpanie, brak sił witalnych.                                                                                                          

Co z dietą? M. Pawlikowski - Biomineralogia osteoporozy - BIP_137 styczeń 2005 r.

prof. Maciej Pawlikowski – Pracownia Biomineralogii Zakład Mineralogii, Petrografii i Geochemii AGH

Problemy osteoporozy stały się ostatnio „modne”. Liczne środki masowego przekazu często poruszają ten problem podając przykłady, skutki osteoporozy oraz różne sposoby które jej mogą zapobiegać. Procesy życiowe komórek kostnych prowadzą do przetworzenia wielocukrów i tlenu głównie w wodę i CO2 oraz niewielkie ilości innych substancji. Głównym efektem procesów życiowych komórek kostnych jest zatem wzrost w ich otoczeniu poziomu CO2. Gaz ten reagując z wodą daje kwas węglowy, który zakwasza środowisko czyli najbliższe otoczenie komórek kostnych. Ten spadek pH powoduje, że hydroksyapatyt węglanowy występujący w kolagenie beleczek kostnych zaczyna się powoli rozpuszczać jest to bowiem minerał nietrwały w środowisku kwaśnym o pH < 6.6. Na początku niewidoczne nasila się wraz z wiekiem organizmu powodując coraz większe ubytki w strukturze kostnej. Co może na to poradzić mineralog? Nie da się odbudować struktury kolagenowo-mineralnej beleczek kostnych podając człowiekowi wyłącznie leki bogate w wapń i fosfor. Wydaje się także niezbyt korzystnym stosowanie w starszym wieku z diety bogatej w wapń. Pierwiastek ten niekoniecznie „wnika” do osteoporetycznych kości natomiast bardzo chętnie krystalizuje w postaci tzw. zwapnień np. w naczyniach krwionośnych. Dlatego mleko i jego przetwory jako pokarmy o wysokiej zawartości wapnia i fosforu wydają się nie być najlepszym pożywieniem w starszym wieku. Do odbudowy zniszczonych osteoporozą beleczek kostnych potrzebny jest kolagen ponownie utworzony przez organizm, który będzie mineralizowany przez fosfatazę alkaliczną. Należy zatem tak stymulować organizm by tworzył kolagen kostny, a osteoblasty syntetyzowały ponownie fosfatazę alkaliczną. Produkty powstałe po spaleniu przez komórkę wielocukrów, a więc CO2 i H2O, mają z kolei największe stężenie w najbliższym otoczeniu komórek kostnych. Ich koncentracja zmniejsza się w stronę naczyń żylnych. To właśnie gradient stężeń odpowiada za przepływ wspomnianych substancji do i z komórek kostnych. Badania mineralogiczne np. płuc wskazują, że centra mineralizacji mogą rozwijać się w wyniku infekcji. Żyjące w naszych zainfekowanych organizmach drobnoustroje produkują toksyny niszczące tkanki, w tym także tętnice i serce (zastawki i inne). Toksyny powodujące lizę struktur biologicznych tętnic (zrywanie wiązań międzyatomowych np. w białkach) prowadzą do powstania centrów mineralizacji. ( Za to jako inż. energetyk który też interesują te ppm jako zarodzia w „wodzie” cytował bym tego autora w całości a nie skrótami, bo nie sposób streścić jego  wielu prac jednym skrótem. Ale woda to mój inny heterogeniczny „konik” z zasoleniem i erozjo- korozją jest to oddzielny temat! )    Mineralogiczne aspekty czynników ryzyka miażdżycy tętnic człowieka Rozpatrując czynniki ryzyka miażdżycy w tym także choroby wieńcowej należy szczegółowo omówić formy i sposoby powstawania tzw. płytki miażdżycowej, a dokładniej mówiąc mineralizacji naczyń krwionośnych. Badania wskazują, że obecność centrów krystalizacji jest warunkiem koniecznym do powstawania miażdżycy. Nie jest to jednak warunek wystarczający. Do rozwoju miażdżycy obok centrów krystalizacji niezbędne są substancje które w tych centrach będą krystalizowały. W tym wypadku należy szczególną uwagę zwrócić na źródła z których te substancje mogą pochodzić. Badania mineralogiczne sugerują, że większość wspomnianych pierwiastków, które tworzą zwapnienia w tętnicach może pochodzić przynajmniej częściowo z kości. Należy także zaznaczyć, że strącanie się apatytu (zwapnień) w tętnicach a nie w żyłach wynika z chemicznego charakteru krwi tętniczej, której pH wynosi około 7,2 (tam idą do zakwaszonych organów  antyoksydanty).     Natomiast krew żylna może mieć pH < 7,0.                                                               Ten czynnik ...