Επιστήμες Υγείας

Φυσικοχημική προσέγγιση του Stewart – μία νέα ματιά μέσα από έναν επιστημονικό διάλογο

Φυσικοχημική προσέγγιση του Stewart – μία νέα ματιά μέσα από έναν επιστημονικό διάλογο

του Ιωάννη Βασιλειάδη, Αναπληρωτή Καθηγητή Παθολογίας-Εντατικής Θεραπείας, A’ Κλινική Εντατικής Θεραπείας, ΕΚΠΑ, Νοσοκομείο “ο Ευαγγελισμός”,
του Μάνου Αλευράκη, Ιατρού, Ειδικευόμενου Πνευμονολογίας, Νοσοκομείο “η Σωτηρία” και
του Νικολάου Γιαλελή, Μαθηματικού, Ιατρού

Κλασικά, ο τρόπος με τον οποίο ερμηνεύονται/κατατάσσονται οι οξεοβασικές διαταραχές βασίζεται στην αντίδραση διάστασης του ανθρακικού οξέος στο πλάσμα (ασθενές οξύ, pKa=6.1). Η εφαρμογή του νόμου δράσης των μαζών των Guldberg-Waage για την αντίδραση αυτή οδηγεί στην γνωστή εξίσωση των Henderson-Hasselbalch, από την οποία υπολογίζεται το pH. Ο Peter A. Stewart, Καναδός φυσιολόγος (1921-1993), ακολουθώντας μια εναλλακτική/φυσικοχημική προσέγγιση, καθόρισε τρεις ανεξάρτητες μεταβλητές, οι οποίες μπορεί να μεταβάλλουν τη [Η+] στα υδατικά διαλύματα: τη διαφορά της συγκέντρωσης των ισχυρών ιόντων (Strong Ion Difference, SID), την ολική συγκέντρωση των μη-πτητικών, ασθενών οξέων ([ΑΤΟΤ]) και την PCO2
Διαταραχές αυτών των μεταβλητών, επηρεάζουν τη διάσταση του ύδατος (Η2Ο) σε Η+ και ιόντα υδροξυλίου (ΟΗ) και μεταβάλουν τη [Η+]. Επίσης ο Stewart καθόρισε και τον τρόπο αλληλεπίδρασης αυτών των μεταβλητών, που υπακούει σε τρεις θεμελιώδεις φυσικοχημικές αρχές: 1. την αρχή διατήρησης της μάζας, 2. την αρχή της ηλεκτρικής ουδετερότητας των υδατικών διαλυμάτων και, προκειμένου για τη διάσταση των ασθενών ηλεκτρολυτών, 3. τον νόμο δράσης των μαζών, των Guldberg-Waage.

Σε σχετικά πρόσφατο Editorial που δημοσιεύτηκε στο Acta Physiologica, διερευνήσαμε τη σημασία της [SID] (ή χάσματος ανιόντων) στα ούρα (ιδιαίτερα σε περίπτωση μεταβολικής οξέωσης με φυσιολογικό χάσμα ανιόντων πλάσματος) και με τις δύο προσεγγίσεις: κατά την κλασική προσέγγιση η τιμή αυτής της παραμέτρου σχετίζεται με την αποβολή της περίσσειας Η+ στα ούρα με τη μορφή ΝΗ4+ ενώ κατά την φυσικοχημική προσέγγιση με την αποβολή αυξημένης ποσότητας ισχυρών ανιόντων (Cl) στα ούρα, με αποτέλεσμα την μείωση (ή και αρνητικοποίηση) της [SID] των ούρων και την αύξηση/αποκατάσταση της [SID] στο πλάσμα. Η ερμηνευτική μας προσέγγιση αποτέλεσε την αιτία για μια ‘επιστημονική αντιπαράθεση’ με τον Καθηγητή Φυσιολογίας P. Bie (Peter Bie, Professor of Physiology, University of Southern Denmark), ο οποίος αμφισβήτησε συνολικά την εγκυρότητα της οπτικής του Stewart (δεν είναι ο μόνος!).

Τελικά, από το σύνολο των ‘ερωτημάτων’ παρέμειναν –και απαντήθηκαν– δύο: 1. το ερώτημα για τη διακίνηση Η+ στα υδατικά διαλύματα και δια των διαύλων ιόντων και 2. η δυνατότητα της [SID] να δρα ως ανεξάρτητη μεταβλητή, ρυθμίζοντας το pH στα διάφορα υγρά του οργανισμού.

Η μεταφορά Η+ μεταξύ των διαφόρων διαμερισμάτων του οργανισμού αποτελεί κεντρικό σημείο των κλασικών προσεγγίσεων ερμηνείας των οξεοβασικών διαταραχών. Όπως αναφέρουμε, η αποδοχή μιας πραγματικής διακίνησης Η+, δεν δυσκολεύει τόσο την αποδοχή της οπτικής του Stewart όσο εξηγεί την εμμένουσα προσέγγιση στην κλασική οπτική της ερμηνείας των οξεοβασικών διαταραχών (η αρχή της θα μπορούσε να αναζητηθεί στον ορισμό των οξέων από τον Arrhenius –ή τους Brønsted και Lowry: ουσία που διΐσταται σε υδατικά διαλύματα δίνοντας Η+ –ή οποιαδήποτε ουσία η οποία μπορεί να δίνει ένα Η+, αντίστοιχα).                                                                                        

Παρόλα αυτά, η πραγματική διακίνηση (μέσω διαχύσεως) συγκεκριμένων Η+ (σε υδατικά διαλύματα ή δια μέσου ιοντικών διαύλων) έχει αμφισβητηθεί λόγω της πολύ χαμηλής συγκέντρωσης των Η+ στα υγρά του οργανισμού και της ‘φευγαλέας’ παρουσίας τους στα υδατικά διαλύματα (της τάξης των picoseconds). Έναντι αυτής της διακίνησης έχει προταθεί –ήδη από το 1806– ο μηχανισμός Grotthuss (Ann Chim 58: 54–73, 1806), ο οποίος φαίνεται να αποτελεί την επικρατούσα άποψη σήμερα. Κατ’ αυτόν περιγράφεται αλληλομετατροπή ‘κατιονικών συμπλεγμάτων’ μορίων Η2Ο (Eigen – Zundel cations) και ουσιαστικά μετατόπιση φορτίου, μέσω διαδοχικής διάσπασης και επανασχηματισμού ομοιοπολικών δεσμών στο δίκτυο των δεσμών υδρογόνου των υδατικών διαλυμάτων. Στα δίκτυα αυτά, η κατανομή του φορτίου μπορεί να μεταβληθεί με την αλλαγή του μεγέθους των ηλεκτροστατικών δυνάμεων που δρουν (πχ μεταβολή [SID]), ερμηνεύοντας απόλυτα την μεταβολή αντίστοιχα της [Η+] επί μεταβολής της [SID], χωρίς ανάγκη για πραγματική διακίνηση Η+. Ο ίδιος μηχανισμός έχει προταθεί για την ερμηνεία της μεταβολής της [Η+] εκατέρωθεν ιοντικών διαύλων, στους οποίους περιγράφεται ‘διακίνηση’ Η+.

Ο μηχανισμός αυτός ‘κλονίζει’ αντίστοιχα και την οπτική που θεωρεί την διατροφή και τον μεταβολισμό ως παραγωγούς πρωτονίων και τους νεφρούς ως όργανα αποβολής της περίσσειας πρωτονίων.

Τέλος, σχετικά με την ιδιότητα της [SID] να δρα ως ανεξάρτητη μεταβλητή, καταδείχθηκε, με την χρήση μαθηματικών (αναλυτικών και προσεγγιστικών) τεχνικών, ότι αφορά στις φυσικοχημικές ιδιότητες(μέγεθος σταθεράς διάστασης) των ισχυρών ιόντων που συνθέτουν τη [SID], συγκριτικά με τις αντίστοιχες ιδιότητες των ασθενών ηλεκτρολυτών (εξαρτημένες μεταβλητές) – και όχι στη φυσιολογική ρύθμιση των αντίστοιχων συγκεντρώσεων από τα συστήματα του οργανισμού, προς εξυπηρέτηση, τελεολογικά, της φυσιολογίας του. Μάλιστα, για την ιδιότητα της [SID] να ρυθμίζει σε ένα διάλυμα την [Η+], χρησιμοποιήσαμε, εμφατικά, την έννοια του Αριστοτελικού κινοῦντος ἀκινήτου’.

Παραθέτουμε, με τη σειρά δημοσίευσης, τα άρθρα του παραπάνω αναφερόμενου επιστημονικού διαλόγου:

  1. Acta Physiol (Oxf). 2020;230(3):e13559.
  2. Acta Physiol (Oxf). 2021;232(2):e13616
  3. Acta Physiol (Oxf). 2021;232(2):e13622.
  4. Acta Physiol (Oxf). 2021;233(2):e13667.
  5. Acta Physiol (Oxf). 2022;234(1):e13698. 
Ομόφωνη απόφαση του Συμβουλίου Διοίκησης του ΕΚΠΑ

Ομόφωνη απόφαση του Συμβουλίου Διοίκησης του ΕΚΠΑ

 ΑΛΜΑΤΑ ΠΡΟΟΔΟΥ ΚΑΙ ΕΠΙΤΕΥΓΜΑΤΑ: Η ΑΠΑΝΤΗΣΗ ΣΤΗ ΣΤΟΧΕΥΜΕΝΗ ΠΑΡΑΠΛΗΡΟΦΟΡΗΣΗ Στον απόηχο των σημαντικών επιτυχιών που επιτεύχθηκαν χάρη στην καθημερινή και συλλογική προσπάθεια όλων των μελών της πανεπιστημιακής κοινότητας, το Συμβούλιο Διοίκησης ομόφωνα διαπιστώνει ότι το τελευταίο διάστημα παρατηρείται οργανωμένη προσπάθεια απαξίωσης του έργου του Πανεπιστημίου, η οποία βασίζεται σε ανυπόστατα και παραπλανητικά δημοσιεύματα που διακινούνται […]

19-22 Ιουνίου 2025: Το Τμήμα Ψηφιακών Τεχνών και Κινηματογράφου του ΕΚΠΑ στο Evia Film Project.

19-22 Ιουνίου 2025: Το Τμήμα Ψηφιακών Τεχνών και Κινηματογράφου του ΕΚΠΑ στο Evia Film Project.

Οι φοιτητές του Τμήματος Ψηφιακών Τεχνών και Κινηματογράφου του ΕΚΠΑ παρακολούθησαν για μία ακόμη χρονιά τα masterclasses και τις δράσεις στο πλαίσιο του Evia Film Project. 19/6/2025: Στο πλαίσιο της δράσης PREP THE FUTURE, οι φοιτητές είχαν κυκλικές ταχείες συναντήσεις (speed meetings) με επαγγελματίες στον χώρο του κινηματογράφου : Marcella Jelic | Sales & Acquisitions, […]

Άρθρα του Ομότιμου Καθηγητή Παναγιώτη Ε. Πετράκη στο ΒΗΜΑ, τη Real News και τον Οικονομικό Ταχυδρόμο

Άρθρα του Ομότιμου Καθηγητή Παναγιώτη Ε. Πετράκη στο ΒΗΜΑ, τη Real News και τον Οικονομικό Ταχυδρόμο

Τις εξελίξεις στη Μέση Ανατολή και τις οικονομικές επιπτώσεις τους αλλά και τις πολιτικές για την αύξηση των επενδύσεων στην Ελλάδα εξετάζει σε τρία άρθρα του ο Ομότιμος καθηγητής Παναγιώτης Ε. Πετράκης. Ιράν:Οι αντιδράσεις, τα σενάρια και ο κίνδυνος εκτίναξης των τιμών πετρελαίου (άρθρο στον Οικονομικό Ταχυδρόμο, ot.gr) Ιράν: Οι αντιδράσεις, τα σενάρια και ο […]

Alpha TV: Στα 100 καλύτερα πανεπιστήμια του κόσμου το ΕΚΠΑ

Alpha TV: Στα 100 καλύτερα πανεπιστήμια του κόσμου το ΕΚΠΑ

Πρυτάνεις και αντιπρυτάνεις από 54 πανεπιστήμια της Ευρώπης συναντήθηκαν στο ιστορικό κεντρικό κτήριο του Πανεπιστημίου Αθηνών, για να συμμετάσχουν, για πρώτη φορά στην Ελλάδα, στην 35η γενική συνέλευση Πανεπιστημίων των Πρωτευουσών της Ευρώπης. Την ίδια ώρα, το Πανεπιστήμιο Αθηνών, αναδείχθηκε και πάλι μεταξύ των 100 καλύτερων πανεπιστημίων του κόσμου. Να ακούσουμε τι δήλωσε ο Πρύτανης […]

Φιλοσοφική Σχολή: Τελετή αποφοίτησης φοιτητών/φοιτητριών του Πανεπιστημίου Ξένων Γλωσσών της Γκουανγκντόνγκ της Λ.Δ. της Κίνας

Φιλοσοφική Σχολή: Τελετή αποφοίτησης φοιτητών/φοιτητριών του Πανεπιστημίου Ξένων Γλωσσών της Γκουανγκντόνγκ της Λ.Δ. της Κίνας

Την Πέμπτη 5 Ιουνίου, στην Κοσμητεία της Φιλοσοφικής Σχολής του ΕΚΠΑ πραγματοποιήθηκε η τελετή αποφοίτησης των προπτυχιακών φοιτητών/φοιτητριών του Πανεπιστημίου Ξένων Γλωσσών της Γκουανγκντόνγκ της Λ.Δ. της Κίνας, οι οποίοι/οποίες φοίτησαν στη Φιλοσοφική Σχολή του ΕΚΠΑ, κατά το ακαδημαϊκό έτος 2024-2025, σύμφωνα με τη γενική διμερή συμφωνία συνεργασίας, αλλά και τα ειδικά προγράμματα φοίτησης αλλοδαπών […]

Ανακοίνωση: Απάντηση του Αντιπρύτανη Οικονομικών σε παραπλανητικό και συκοφαντικό δημοσίευμα ιστοσελίδας

Ανακοίνωση: Απάντηση του Αντιπρύτανη Οικονομικών σε παραπλανητικό και συκοφαντικό δημοσίευμα ιστοσελίδας

Η Διοίκηση και οι Υπηρεσίες του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών διαχειρίζονται τα οικονομικά του Ιδρύματος με υπευθυνότητα, συνέπεια και πλήρη συμμόρφωση προς το θεσμικό πλαίσιο που διέπει τα Ανώτατα Εκπαιδευτικά Ιδρύματα. Κάθε οικονομική απόφαση λαμβάνεται βάσει τεκμηριωμένης αξιολόγησης, και εντάσσεται στο συνολικό Στρατηγικό Σχέδιο του Ιδρύματος που αποσκοπεί στην προώθηση της αποστολής του Πανεπιστημίου, […]

Το Πανεπιστήμιο Αθηνών

Το Ε.Κ.Π.Α. το οποίο εγκαινιάστηκε στις 3 Μαΐου του 1837, αρχικά στεγάστηκε σε ένα ανακαινισμένο οθωμανικό κτήριο στη βορειοανατολική πλευρά της Ακρόπολης, το οποίο στις μέρες μας έχει ανακαινιστεί και λειτουργεί ως Μουσείο του Πανεπιστημίου. Αρχικά ονομάστηκε «Οθωνικό Πανεπιστήμιο» από το όνομα του πρώτου βασιλιά της Ελλάδας Όθωνα και αποτελούνταν από 4 ακαδημαϊκά Τμήματα με 52 φοιτητές. Καθώς αποτελούσε το πρώτο Πανεπιστήμιο του νεοσύστατου ελληνικού κράτους, αλλά και της ευρύτερης βαλκανικής και μεσογειακής περιοχής, απέκτησε σημαντικό κοινωνικο-ιστορικό ρόλο, ο οποίος υπήρξε καθοριστικός για την παραγωγή συγκεκριμένης γνώσης και πολιτισμού μέσα στη χώρα.

Stay Connected

Ακολουθήστε το hub.uoa.gr στα Social Media

Newsletter

Γραφτείτε για να λαμβάνετε ενημερώσεις

closebutton
Μετάβαση στο περιεχόμενο