Störungen des Säure-Basen-Haushalts

Eine der Hauptkonstanten des Körpers ist die Konstanz der Wasserstoffionenkonzentration (H ⁺ ) in der Extrazellulärflüssigkeit, die bei gesunden Menschen 40±5 nmol/l beträgt. Der Einfachheit halber wird die H ⁺ -Konzentration meist als negativer Logarithmus (pH) ausgedrückt. Normalerweise beträgt der pH-Wert der Extrazellulärflüssigkeit 7,4. Die pH-Regulierung ist für die normale Funktion der Körperzellen notwendig.

Der Säure-Basen-Haushalt des Körpers umfasst drei Hauptmechanismen:

• Funktionsweise extra- und intrazellulärer Puffersysteme;
• Mechanismen der Atmungsregulierung;
• Nierenmechanismus.

Säure-Basen-Störungen sind krankhafte Reaktionen, die mit einem Ungleichgewicht des Säure-Basen-Haushalts einhergehen. Man unterscheidet zwischen Azidose und Alkalose.

Puffersysteme des Körpers

Puffersysteme sind organische und anorganische Substanzen, die eine starke Änderung der H ⁺ -Konzentration und damit des pH-Wertes bei Zugabe von Säure oder Lauge verhindern. Dazu gehören Proteine, Phosphate und Bicarbonate. Diese Systeme befinden sich sowohl innerhalb als auch außerhalb der Körperzellen. Die wichtigsten intrazellulären Puffersysteme sind Proteine, anorganische und organische Phosphate. Intrazelluläre Puffer kompensieren fast die gesamte Kohlensäurefracht (H ₂ CO ₃ ), mehr als 50 % der Fracht anderer anorganischer Säuren (Phosphorsäure, Salzsäure, Schwefelsäure usw.). Der wichtigste extrazelluläre Puffer des Körpers ist Bicarbonat.

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Atmungsmechanismen der pH-Regulierung

Sie sind auf die Arbeit der Lunge angewiesen, die den Kohlendioxidpartialdruck (CO2 ₎ im Blut trotz großer Schwankungen der Kohlensäurebildung auf dem erforderlichen Niveau halten kann. Die Regulierung der CO2-Freisetzung _erfolgt durch Veränderungen der Frequenz und des Volumens der Lungenventilation. Eine Erhöhung des Atemminutenvolumens führt zu einer Verringerung des Kohlendioxidpartialdrucks im arteriellen Blut und umgekehrt. Die Lunge gilt als erste Instanz bei der Aufrechterhaltung des Säure-Basen-Haushalts, da sie einen Mechanismus zur sofortigen Regulierung der CO2- _Freisetzung bietet.

Renale Mechanismen der Aufrechterhaltung des Säure-Basen-Gleichgewichts

Die Nieren sind an der Aufrechterhaltung des Säure-Basen-Gleichgewichts beteiligt, indem sie überschüssige Säuren über den Urin ausscheiden und den Basenhaushalt im Körper erhalten. Dies wird durch eine Reihe von Mechanismen erreicht. Die wichtigsten sind:

• Rückresorption von Bicarbonaten durch die Nieren;
• Bildung titrierbarer Säuren;
• Bildung von Ammoniak in Nierentubuluszellen.

Bicarbonat-Reabsorption durch die Nieren

In den proximalen Tubuli der Nieren werden fast 90 % des HCO3 nicht durch direkten Transport von HCO3 durch die Membran absorbiert, sondern durch komplexe Austauschmechanismen, von denen die Sekretion von H ⁺ in das Lumen des Nephrons als der wichtigste angesehen wird.

In den Zellen der proximalen Tubuli entsteht aus Wasser und Kohlendioxid unter dem Einfluss des Enzyms Carboanhydrase instabile Kohlensäure, die sich schnell in H ⁺ und HCO ₃ zersetzt. Die in den Tubuluszellen gebildeten Wasserstoffionen gelangen in die luminale Membran der Tubuli, wo sie gegen Na ⁺ ausgetauscht werden, wodurch H ⁺ in das Lumen der Tubuli gelangt und das Natriumkation in die Zelle und dann ins Blut gelangt. Der Austausch erfolgt mit Hilfe eines speziellen Trägerproteins – Na ⁺ -H ^{+ -Austauscher. Der Eintritt von Wasserstoffionen in das Lumen des Nephrons aktiviert die Rückresorption von HCO}₃ ~ ins Blut. Gleichzeitig verbindet sich das Wasserstoffion im Lumen des Tubulus schnell mit ständig gefiltertem HCO ₃ zu Kohlensäure. Unter Beteiligung von Carboanhydrase, die auf die luminale Seite des Bürstensaums einwirkt, wird H2C0 _{3 in H2Ound} CO ₂ umgewandelt. In In diesem Fall diffundiert Kohlendioxid zurück in die Zellen der proximalen Tubuli, wo es sich mit H2O _zu Kohlensäure verbindet und so den Zyklus schließt.

Somit gewährleistet die Sekretion von H ⁺ -Ionen die Rückresorption von Bicarbonat in einer äquivalenten Menge Natrium.

In der Henle-Schleife werden etwa 5 % des gefilterten Bicarbonats rückresorbiert, im Sammelrohr weitere 5 %, ebenfalls aufgrund der aktiven Sekretion von H ⁺.

Bildung titrierbarer Säuren

Einige im Plasma vorhandene schwache Säuren werden gefiltert und dienen als Puffersysteme im Urin. Ihre Pufferkapazität wird als „titrierbare Säure“ bezeichnet. Der Hauptbestandteil dieser Urinpuffer ist HPO4 ~, das nach Zugabe eines Wasserstoffions in ein ^{disubstituiertes} Phosphorsäureion (HPO42 ₊ H ⁺ = H2PO _{~ )umgewandelt wird}, das eine geringere Säure aufweist.

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Bildung von Ammoniak in Nierentubuluszellen

Ammoniak entsteht in den Zellen der Nierentubuli beim Stoffwechsel von Ketosäuren, insbesondere Glutamin.

Bei neutralem und insbesondere niedrigem pH-Wert der Tubulusflüssigkeit diffundiert Ammoniak aus den Tubuluszellen in deren Lumen und verbindet sich dort mit H ⁺ zu einem Ammoniumanion (NH ₃ + H ⁺ = NH ₄⁺ ). Im aufsteigenden Schenkel der Henle-Schleife werden NH ₄⁺ -Kationen rückresorbiert, die sich im Nierenmark anreichern. Ein geringer Anteil der Ammoniumanionen dissoziiert in NH und Wasserstoffionen, die rückresorbiert werden. NH ₃ kann in die Sammelrohre diffundieren und dient dort als Puffer für das von diesem Nephronteil sezernierte H ^+.

Die Fähigkeit, die Bildung von NH ₃ und die Ausscheidung von NH ₄⁺ zu erhöhen, gilt als die wichtigste Anpassungsreaktion der Nieren auf einen Anstieg des Säuregehalts, die die Ausscheidung von Wasserstoffionen durch die Nieren ermöglicht.

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Säure-Basen-Ungleichgewichte

Unter verschiedenen klinischen Bedingungen kann die Konzentration von Wasserstoffionen im Blut von der Norm abweichen. Es gibt zwei Hauptpathologien, die mit einer Verletzung des Säure-Basen-Gleichgewichts verbunden sind - Azidose und Alkalose.

Eine Azidose ist durch einen niedrigen pH-Wert des Blutes (hohe H ⁺ -Konzentration) und eine niedrige Bikarbonatkonzentration im Blut gekennzeichnet.

Eine Alkalose ist durch einen hohen pH-Wert des Blutes (niedrige H ⁺ -Konzentration) und eine hohe Bikarbonatkonzentration im Blut gekennzeichnet.

Es gibt einfache und gemischte Varianten des Säure-Basen-Ungleichgewichts. Bei primären oder einfachen Formen wird nur ein Ungleichgewicht beobachtet.

Einfache Varianten des Säure-Basen-Ungleichgewichts

• Primäre respiratorische Azidose. Verbunden mit einem Anstieg des p _a CO ₂.
• Primäre respiratorische Alkalose. Tritt als Folge einer Abnahme auf
• Metabolische Azidose. Verursacht durch eine Abnahme der HCO3- Konzentration _.
• Metabolische Alkalose. Tritt auf, wenn die HCO3-Konzentration _ansteigt.

Häufig treten die oben genannten Erkrankungen bei einem Patienten kombiniert auf, man spricht dann von Mischerkrankungen. In diesem Lehrbuch konzentrieren wir uns auf einfache Stoffwechselformen dieser Erkrankungen.