Physiologie des Menschen
SÄURE - BASEN - HAUSHALT
DER SÄURE-BASEN-HAUSHALT UND SEINE STÖRUNGEN
Auswirkung des pH Wertes auf die Medizin
Für den menschlichen Organismus ist der Konstanthaltung des pH Wertes von besonderer Bedeutung. Die Molekülform der Proteine und Enzyme ist abhängig von einem konstanten pH Wert, sinkt oder steigt er, so verformen sich diese Moleküle und können ihre Funktion nicht mehr aufrecht erhalten, die Durchlässigkeit von Zellmembran ist gestört, die Elektrolytverteilung entgleist, der Stoffwechsel bricht zusammen.
Der pH Wert des Blutes liegt deshalb in den engen Grenzen zwischen 7, 35 und 7,45
Der pH Wert des Blutes ist somit leicht im alkalischen Bereich. Blut pH Werte von unter 7,0 oder über 7,8 sind mit dem Leben nicht mehr vereinbar. Ein Wert über 7,45 wird als Alkalose bezeichnet, ein Wert unter 7,35 wird als Azidose bezeichnet.
Somit ist ein Wert von z.B. 7,1 im medizinischen Sinn eine Azidose. Der neutrale Bereich liegt chemisch gesehen ja bei 7,0, ein Wert von 7,1 wäre somit chemisch gesehen ein leicht alkalischer Bereich, im medizinischen Sinne jedoch schon eine starke Azidose.
In der Entstehung von Störungen im Säure-Basen Haushalt unterscheidet man zwei Möglichkeiten:
- Atembedingte Störung des Säure-Basen Haushaltes: Solche Störungen werden als respiratorische Azidose oder Alkalose bezeichnet.
- Stoffwechselbedingte Störungen des Säure-Basen Haushaltes werden als metabolische Azidose und metabolische Alkalose bezeichnet.
Da im Körper durch den Stoffwechsel ständig v.a. Säuren anfallen, muss es für den Organismus eine Möglichkeit geben, den pH Wert in engen Grenzen zu halten. Dies geschieht mittels Puffersystemen.
Puffer
Def.: Ein Puffer ist ein Lösung aus einer schachen Säure und einer dazugehörigen schwachen Base. Ein Puffer ist imstande den pH Wert in einer Lösung (in begrenztem Rahmen) konstant zu halten.
Für die Konstanthaltung des pH-Wertes im Organismus sorgen verschiedene pH-Puffer. Pufferlösungen sind also im Stande (in begrenztem Maße), bei Zufuhr einer Säure oder einer Base in die Lösung, den pH Wert konstant zu halten. Da im Körper permanent, v.a. Säuren entstehen ist ein solcher Mechanismus überlebensnotwendig. Eine Pufferlösung enthält eine relativ hohe Konzentration einer schwachen Säure und einer schwachen Base. Im Falle des menschlichen Organismus ist der Kohlendioxid (Säure) / Bikarbonat (=HCO3-; Base) Puffer das wichtigste System. Kohlendioxid, welches durch die innere Zellatmung permanent entsteht, reagiert mit dem Wasser des Blutplasmas zu Kohlensäure.
Kohlensäure ist ein schwache Säure, kann ein Proton abgeben (H+ Ion), dabei entseht Hydrogenkarbonat (Trivialname: Bikarbonat (HCO3-)).
CO2 + H2O ---- H2CO3 ----- H+ + HCO3-
Gelangen in eine solche Lösung nun H+ Ionen (also Säure), werden sie durch die Pufferbase (HCO3-) abgefangen, dadurch entsteht die Puffersäure (CO2).
H+ + HCO3- --- CO2 + H2O
Das Kohlendioxid kann abgeatmet werden, das Puffersystem kann sich wieder regenerieren.
Im Prinzip gilt das Gleiche für die Basen (OH- Ionen). Diese reagieren mit der schwachen Säure Kohlendioxid, Bikarbonat entsteht, was über die Niere ausgeschieden werden kann.
OH- + CO2 --- HCO3-
Ein großer Vorteil besteht darin, dass Kohlendioxid und Bikarbonat von weitgehend unabhängigen Organsystemen verändert werden können. Das Kohlendioxid über die Lunge und das Bikarbonat über die Niere. Neben dem genannten Kohlendioxid / Bikarbonat Puffer existieren im menschlichen Organismus noch andere Puffersysteme, die aber alle eine untergeordnete Rolle spielen, wie z.B. das Hämoglobin der roten Blutzellen, Phosphate, Plasmaproteine u.a..
Steigt der Blut PH-Wert über die Norm an, so spricht man von einer Alkalose, fällt er darunter spricht man von einer Azidose. Wobei man unterscheidet in:
- Metabolische Azidose
- Metabolische Alkalose
- Respiratorische Azidose
- Respiratorische Alkalose
Diese Störungen können teilweise oder völlig kompensiert oder unkompensiert sein.
METABOLISCHE AZIDOSE
Ursachen einer m.A. können u.a. sein: Insuff. der Nieren, erhöhte Hydronium Ionen Aufnahme, unvollständiger Fettabbau bei Diabetes, anaerobe Glykolyse,....Bei all diesen Ereignissen kommt es zuerst zur Pufferung der überschüssigen H+Ionen. Die Pufferbasenkonz. fällt ab. Der zweite Schritt ist die Kompensation der metabolischen Azidose durch vermehrte Atemtätigkeit (resp. Kompensation). Reicht dies nicht aus kommt es zur vermehrten H+ Ausscheidung aus der Niere.
METABOLISCHE ALKALOSE
Eine metabolische Alkalose wird u.a. hervorgerufen durch Zufuhr von Basen, vermehrter Stoffwechsel oder den Verlust von H+ Ionen durch erbrechen. Die Pufferung dieser Störung verläuft sinngemäß wie bei der metabolischen Azidose. Eine respiratorische Kompensation durch Hypoventilation ist allerdings wegen des entstehenden O² Mangels nur sehr begrenzt möglich. Sofern die Alkalose nicht renalen Ursprungs ist, kann sie durch eine vermehrte HCO³- Ausscheidung im Urin normalisiert werden.
RESPIRATORISCHE STÖRUNGEN
Wird mehr CO² abgeatmet als im Stoffwechsel entsteht, kommt es zu einem Abfall des Pco² im Plasma (Hypokapnie) und damit zu einer sog. respiratorischen Alkalose ( Urs: Hyperventilation psychisch oder in großen Höhen). Wird ungekehrt relativ zuwenig CO² abgeatmet, steigt der Pco² im Plasma (Hyperkapnie) und es kommt zu einer respiratorischen Azidose (Urs.: Verminderung des funktionstüchtigen Lungengewebes (Tbc), unzureichender Atemantrieb (Polio, MO),...). Die Pufferbasen Konz. bleibt im Gegensatz zur metabol. Azidose gleich. Die Kompensation einer respiratorischen Azidose geschieht renal durch vermehrte Abgabe von H+ Ionen. Wegen der relativ langsam einsetzenden renalen Komp. (1-2 Tage Anlaufzeit) ist der PH-Wert bei akuter respiratorischen Azidose stärker erniedrigt als bei chronischer Azidose.
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