Tăng nồng độ H+: làm tăng thông khí phế nang

Phương pháp thứ 2 để điều chỉnh rối loạn kiềm toan là điều chỉnh nồng độ CO2 ngoại bào nhờ phổi. Sự tăng thông khí giúp làm giảm CO2 ngoại bào, qua đó là giảm nồng độ H+. Ngược lại, giảm thông khí làm tăng CO2 ngoại bào dẫn đến tăng nồng độ H+.

Không chỉ thông khí phế nang ảnh hưởng đến nồng độ H+ thông qua thay đổi pCO2 dịch cơ thể mà nồng độ H+ cũng ảnh hưởng đến thông khí phế nang. Như vậy, hình cho thấy tốc độ thông khí ở phổi tăng 4-5 lần bình thường khi pH giảm từ giá trị bình thường là 7,4 tới giá trị axit mạnh 7.0.

Hình. Ảnh hưởng của pH máu đến tốc độ thông khí phế nang.

Ngược lại, gia tăng pH plasma trên 7.4 gây ra sự sụt giảm tốc độ thông khí.  Mức thay đổi tốc độ thông khí/1 đơn vị pH thay đổi khi pH giảm (tương ứng nồng độ H+ cao) lớn hơn nhiều khi pH tăng. Lí do của hiện tương này là khi tốc độ thông khí giảm (như là kết quả của sự tăng pH) lượng oxy đi vào máu sẽ giảm, đồng thời áp suất riêng phần của oxi là pO2 cũng giảm nên kích thích tăng thông khí. Do đó, việc bù hô hấp để tăng pH hầu như không có hiệu quả bằng đáp ứng đó để giảm pH.

Phản hồi của nồng độ H+ bởi hệ hô hấp

Bởi vì tăng nồng độ H+ kích thích hô hấp và tăng thông khí ở phổi làm giảm nồng độ H+, vì thế hệ hô hấp hoạt động như một bộ phản hồi feedback cho nồng độ H+.

Bất cứ khi nào nồng độ H+ tăng hơn bình thường, hệ hô hấp sẽ bị kích thích làm tăng thông khí phế nang. Cơ chế này làm giảm pCO2 trong dịch ngoại bào và làm giảm pH về mức bình thường. Ngược lại nếu nồng độ H+ giảm xuống dưới bình thường, trung tâm hô hấp bị ức chế, giảm thông khí ở phổi và nồng độ H+ dần tăng về  bình thường.

Hiệu quả kiểm soát hô hấp của nồng độ H+

Kiểm soát hô hấp không thể đưa nồng độ H+ hoàn toàn về bình thường trong trường hợp có một nguyên nhân mất cân bằng ngoài hệ hô hấp ảnh hưởng đến pH. Ví dụ, nếu pH đột ngột giảm bằng cách thêm axit vào dịch ngoại bào và pH giảm xuống 7,4-7,0, hệ thống hô hấp có thể giúp pH trở lại đến giá trị khoảng 7,2-7,3. Phản ứng này xảy ra trong vòng 3-12 phút.

Khả năng đệm của hệ hô hấp

Khả năng bù bằng hô hấp của cân bằng acid - base là một loại sinh lý của hệ thống đệm vì nó hoạt động nhanh chóng và giữ cho nồng độ H+ không thay đổi quá nhiều cho đến khi thận từ từ đáp ứng bù lại mất cân bằng kiềm toan. Nhìn chung, khả năng đệm của hệ hô hấp bằng 1-2 lần khả năng đệm của tất cả các hệ đệm hóa học trong cơ thể cộng lại.

Suy giảm chức năng phổi có thể gây ra toan hô hấp

Hoạt động hô hấp bình thường là để đệm cho sự thay đổi nồng độ H+. Tuy nhiên các bất thường về hô hấp cũng có thể gây ra thay đổi nồng độ H+. Ví dụ, suy giảm chức năng phổi, chẳng hạn như bệnh khí phế thủng, làm giảm khả năng thải CO2 của phổi, gây ra một sự tích tụ CO2 trong dịch ngoại bào nên dễ nhiễm toan hô hấp. Ngoài ra, khả năng đáp ứng với nhiễm toan chuyển hóa bị suy yếu vì khả năng bù bằng hô hấp bị suy giảm. Trong những trường hợp này, thận đại diện cho các cơ chế sinh lý còn lại duy nhất để đưa pH về bình thường sau khi đệm hóa học ban đầu trong dịch ngoại bào đã xảy ra.