Allgemeines
Das Verhältnis von Säuren zu Basen ist für die Funktion aller Stoffwechselvorgänge im Organismus von großer Bedeutung. Für einen normalen Stoffwechsel ist ein Gleichgewicht zwischen Säuren und Basen erforderlich. Dieses Gleichgewicht ist entscheidend für die Struktur und Funktion von Proteinen, die Permeabilität von Membranen, die Verteilung von Elektrolyten sowie die Funktion des Bindegewebes.
Damit die vielfältigen Prozesse in unserem Körper geregelt ablaufen können, muß der pH-Wert des Blutes sowie der extra- und intrazellulären Kompartimente unter allen Umständen innerhalb einer geringen Schwankungsbreite konstant gehalten werden. Dazu sind verschiedene Puffersysteme (Regulationssysteme, die Säure- bzw. Basenüberschüsse kompensieren) vorhanden, die ständig entsprechend der aktuellen Säure- bzw. Basenbelastung des Organismus in Anspruch genommen werden.
Regulation des Säure-Basen-Gleichgewichts
Mehrere Faktoren sind an der Regelung des Säure-Basen-Haushalts beteiligt. Dazu zählen die Puffereigenschaften des Blutes sowie der extra- und intrazellulären Kompartimente, der Gasaustausch in den Lungen und die Ausscheidungsmechanismen der Nieren. Diese Systeme stehen miteinander in einem funktionellen Gleichgewicht.
Die Regulation des Blut-pH-Wertes erfolgt über verschiedene Puffersysteme, die aus einer schwachen Säure und ihrer korrespondierenden Base in einem bestimmten Mischungsverhältnis bestehen. Werden Protonen bzw. Hydroxidionen zugeführt, ändert sich zwar das Mischungsverhältnis von Säure und korrespondierender Base, der pH-Wert wird jedoch kaum verändert. Dabei wird die Pufferkapazität des Blutes durch die Gesamtheit der pufferwirksamen anionischen Gruppen bestimmt:
- Bicarbonat-Puffer (52%)
- Proteinat-Puffer (15%)
- Phosphat-Puffer (2%)
- Hämoglobin-Puffer (31%)
Für einen konstanten Blut-pH ist in erster Linie das Bikarbonat-Puffersystem verantwortlich, gefolgt von den Puffereigenschaften des Hämoglobins und der Plasmaproteine sowie dem Phosphatpuffer. Die besondere Reaktionsfähigkeit der Puffersysteme des Blutes befähigt sie zu einer außerordentlich schnellen Regulation des Blut-pH auf Werte im Normalbereich (pH 7,35 - 7,45).
Der Bikarbonat-Puffer steht durch die Bildung von Kohlendioxid mit der Atmung in direkter Wechselwirkung. Dabei entsteht aus Hydrogencarbonat Kohlensäure, die in Wasser und Kohlendioxid zerfällt, das abgeatmet wird. Bicarbonat trägt mengenmäßig am meisten zur Pufferkapazität des Blutes bei. Der wichtigste intrazelluläre Puffer der Erythrozyten ist das Redox- system des Hämoglobins. Daneben spielt der Phosphat- und Proteinat-Puffer (z.B. die Aminosäure Histidin enthaltende Serumproteine) ebenfalls eine wichtige Rolle.
Wenngleich über die Kohlendioxid-Abatmung eine Säurebelastung vermieden werden kann, so dient jedoch primär die Niere zur Ausscheidung der beim Abbau verschiedener Säuren entstandenen Protonen. Diese Ausscheidung ist notwendig,da die Entstehung von Protonen die Aufnahme von basisch wirksamen Substanzen beim Verzehr einer üblichen Mischkost deutlich überschreitet.
Ernährung
Eine wesentliche Bedeutung bei der Pufferung von Protonen besitzen die organischen Salze von Mineralstoffen und Spurenelementen. Bei der Dissoziation dieser Salze werden organische Anionen freigesetzt, die dann - entsprechend der Dissoziationskonstante der Säuregruppe - Protonen aufnehmen können. Diese organischen Säuren werden danach im Stoffwechsel letztendlich zu Wasser und Kohlendioxid abgebaut und sorgen so für eine Entfernung von Protonen aus dem Organismus.
Die verbleibenden positiv geladenen Mineralstoffkationen können im Tausch gegen Protonen aus dem Primärharn der Niere rückresorbiert werden, wodurch es ebenfalls zu einer Entfernung von Protonen aus dem Körper kommt. Die Höhe der Zufuhr organisch gebundener Mineralstoffe und Spurenelemente stellt deshalb einen wesentlichen Faktor bei der Regulation des Säure-Basen-Status dar.