Säure Base Haushalt

Der pH-Wert des Blutes liegt bei etwa 7,4. Diesen Wert sollte man sich wirklich merken, denn dieser Wert ist für eine Vielzahl von Stoffwechselvorgängen von ganz zentraler Bedeutung.

Nur bei diesem pH-Wert können vielfältige Prozesse des Stoffwechsels, chemische Reaktionen und dergleichen optimal ablaufen.

Der normale physiologische pH-Wert von 7,4, also eine leicht alkalische Lösung, darf nur in sehr engen Grenzen schwanken. Liegt ein Blut-pH-Wert von über 7,45 vor, so spricht man von Alkalose, ist der Blut-pH-Wert unter 7,35 so spricht man von einer Azidose.

Bei der Azidose habe ich also deutlich mehr Wasserstoffionen als normalerweise im Blut, bei der Alkalose habe ich weniger Wasserstoffionen im Blut als normal.

Die Begriffe Azidose und Alkalose liest und hört man häufiger in Kombinationen wie beispielsweise respiratorische Alkalose, metabolische Azidose und jede andere denkbare Kombination.

Einfach aus Verständnisgründen möchte ich zunächst einmal mit der Regulation des Säure-Base-Haushaltes über die Niere beginnen. 

Einmal angenommen: im Blut finden wir zu viele H+-Ionen, also es droht eine Azidose.

In der Niere passiert nun Folgendes: Das Blut durchströmt die Gefäßschlingen des Glomerulum, es bildet sich das Ultrafiltrat des Blutes. In diesem Ultrafiltrat finden wir alle Bestandteile des Blutes mit Ausnahme der Eiweiße und der Blutkörperchen. Also in dem Ultrafiltrat finden sich auch jetzt vermehrt H+-Ionen.

Wie geht nun die Niere mit diesen H+Ionen um?

Die im Überschuss vorliegenden H+-Ionen sollen ja nicht, wie sonst üblich, rückresorbiert werden, sondern möglichst, was den Überschuss betrifft, im Urin landen. Die Niere hat hierfür auch mehrere Puffersysteme, um diese überschüssigen H+-Ionen abzupuffern.

Neben den hier zu viel im Primärharn vorkommenden H+-Ionen findet man im ganz normalen Primärharn auch beispielsweise Phosphat-Ionen. Unter normalen Umständen werden diese Phosphat-Ionen während ihrer Passage durch die Tubuli resorbiert.

Im Falle eines Überschusses an H+-Ionen verbinden sich die H+-Ionen mit den Phosphat-Ionen und die entsprechenden Moleküle werden als schwache Säuren im Urin ausgeschieden.

Das ist auch der Grund, warum bei unserer durchschnittlichen Ernährung der Urin meist leicht sauer ist, also einen pH-Wert von unter 7 (zwischen 5-6) aufweist.  (Die Abb. links zeigt die Bestimmung des Urin-pH-Wertes mit einem Teststreifen) Die Vegetarier lediglich haben einen pH-Wert von 8.

Ein anderer Weg, in der Niere die überflüssigen H+-Ionen los zu werden, besteht darin, dass statt Wasserstoff, also H+, vermehrt Natrium rückresorbiert wird.

Das überschüssige H+ verbindet sich dann mit den Chlor-Ionen des Natriumchlorits und wird im Urin ausgeschieden.

Nun mag man sagen, das könnte ja bereits genügen als Regulation des Säure-Base-Haushaltes. Der Nachteil einer alleinigen Regulation über die Niere ist jedoch der Zeitfaktor, bis die vorhin erläuterten Mechanismen über die Niere greifen und den pH-Wert wieder in Richtung 7,4 verschieben, ist es viel zu spät. Dieser Vorgang dauert nämlich Stunden.

Um diesen Nachteil auszugleichen, gibt es im Blut und über die Atmung ein zweites Regulationssystem, das sehr schnell wirksam ist: es ist der Bicarbonatpuffer.

Nun, was passiert wenn im Blut - aus welchen Gründen auch immer - plötzlich zu viele H+-Ionen auftauchen?

Folgender Vorgang läuft im Blut ab: Die Base des Puffersystems, das HCO3-  (also negativ geladen)  verbindet sich mit je einem H+-Ion zu Kohlensäure. Wenn Kohlensäure im Blut über ein bestimmtes Maß gelöst wird , so zerfällt die Kohlensäure in Wasser und in Kohlendioxyd.

Und dieser Schritt ist ganz entscheidend. Bei einem Überschuss an Säure im Blut (H+) wird dieser Überschuss durch das Hydrogenkarbonate abgefangen. (statt Hydrogenkarbonat kann man auch Bicarbonat sagen)

Aus dem Bicarbonat bildet sich Kohlensäure. Die Kohlensäure aber zerfällt in Wasser und Kohlendioxyd.

Und nun wird das Ganze recht einfach: Das Kohlendioxid - also CO2 - ist ein Atemgas. Das Kohlendioxid wird abgeatmet. Bei vermehrtem Anfall von Kohlendioxyd wird einfach die Atmung beschleunigt. (bis zu einem gewissen Grad ist dies möglich)

Bei metabolischen Alkalose besteht primär ein Mangel an H+-Ionen im Stoffwechsel.

Im Blut reagiert die Kohlensäure, indem sie H+Ionen abgibt, um den Blut-pH konstant zu halten.

Bekanntlich zerfällt ein Teil der Kohlensäure in Kohlendioxyd und Wasser. Das Kohlendioxyd wird abgeatmet. Im Falle der metabolischen Alkalose kommt es wiederum zu einer Kompensation durch die Atmung.

Es wird weniger Kohlendioxyd abgeatmet, sodass mehr im Blut gelöst bleiben kann. Natürlich ist dieser Kompensationsmechanismus durch eine Verminderung und Abflachung der Atmung nur bis zu einem gewissen Grade überhaupt möglich.

Aber das Prinzip ist klar.  Metabolische Alkalose, eine Verminderung der H+-Ionen, der Bicarbonat Puffer, also hier die Kohlensäure, spendet H+-Ionen und der resultierende Mangel an Kohlensäure wird bis zu einem gewissen Grad durch die Atmung kompensiert. Es wird weniger CO2 abgeatmet.  

Was passiert eigentlich bei einer schnellen flachen Atmung, wie im Fall der Hyperventilationstetanie?

Bei einer solchen flachen schnellen Hechelatmung wird naturgemäß zu viel Kohlendioxyd abgeatmet. Im Blut fehlt das Kohlendioxyd, es muss nachgeliefert werden durch Zerfall der Kohlensäure.

Weniger Kohlensäure bedeutet weniger H+-Ionen! Der Blut-pH droht, sich in alkalische Richtung zu verschieben.

Konkret: Es entsteht oder es droht zu entstehen eine respiratorische Alkalose.

Umgekehrt kommt es bei einer zu flachen oder unzureichenden Atmung, präzise, wenn zu wenig CO2 abgeatmet wird, zu einer respiratorischen Azidose. Im Blut ist zu viel Kohlendioxyd gelöst, dies verbindet sich mit Wasser zu Kohlensäure.

Es entsteht als ein Überschuss an H+-Ionen, eine Azidose auf respiratorischem Wege ist entstanden.

Für besondere Stresssituationen oder auch für einfache Überlegungen im Alltag vielleicht folgende Sätze Merksätze:

-           Mehr CO2 im Blut bedeutet mehr Kohlensäure im Blut.

-         Mehr Säure bedeutet Azidose. Weniger Säure bedeutet Alkalose

-         Umgekehrt bedeutet weniger CO2 weniger Kohlensäure, damit Alkalose.

-         Wird also CO2 weniger abgeatmet, bedeutet dies im Blut mehr Kohlensäure.

-         Folge: respiratorische Azidose.

-         Wird mehr Kohlensäure abgeatmet, bedeutet das im Blut weniger Kohlensäure.

-         Folge respiratorische Alkalose.

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