Einleitung
Puffersysteme
Lungen
Die Lungen regulieren den Säure-Base-Haushalt über die Abatmung von CO2. Wie bereits zuvor dargestellt, führt CO2 zur Produktion von Säuren

Gründe für eine Erhöhung von CO2

CO2 entsteht physiologisch im Stoffwechsel bei der Oxidation der C-Atome von Kohlenhydraten, Fetten und Proteinen. Es entsteht somit als Abbauprodukt im Rahmen der Energiegewinnung.
Eine Erhöhung des CO2-Wertes im Blut
Bei einer Hypoventilation
CO2-Abatmung
Fällt vermehrt CO2 an, z.B. im Rahmen von Sport, so kommt es zu einem Abfall des pH-Wertes. Über verschiedene Mechanismen wird die Atemfrequenz gesteigert, sodass das überschüssige CO2 abgeatmet wird. Die Atemfrequenz wird über folgende Mechanismen gesteigert:
- pCO2-Anstieg im Blut
- pH-Abfall im Blut
- Mechanorezeptoren in den Muskeln

Nieren
Die Nieren regulieren den pH-Wert
Die Wasserstoffionen (H+) werden in Form von Ammonium (NH4+) und Hydrogenphosphat (HPO42−) ausgeschieden.
Ausscheidung von Säuren
Über die Nieren können Wasserstoffionen (H+) ausgeschieden werden. Hierdurch verschiebt sich das Gleichgewicht in Richtung der Basen

Im proximalen Tubulus können die H+-Ionen über einen Na+/H+-Antiporter und in den Schaltzellen über eine H+-ATPase sowie eine H+/K+-ATPase ausgeschieden werden.
Bei einer Azidose

Produktion und Resorption von Basen
Über die Nieren kann Bicarbonat (HCO3-) neu synthetisiert und ausgeschieden, aber auch resorbiert werden.
Synthese: In den Nieren wird Glutamin zu a-Ketoglutarat abgebaut, es entstehen zwei Moleküle Ammoniak und indirekt zwei Moleküle Bicarbonat (HCO3-). Hierzu folgen auf der nächsten Seite mehr Informationen.
Bei einer Azidose
Bei einer Alkalose

Reabsorption: Im proximalen Tubulus kann Bicarbonat aus dem Harn resorbiert werden. Da HCO3- selbst nicht durch die Membran diffundieren kann, wird es zunächst in Reaktion mit H+ zu CO2 und H2O umgewandelt. Diese Reaktion wird durch ein Enzym, die Carboanhydrase katalysiert. CO2 und H2O diffundieren durch die Membran und werden durch die Carboanhydrase wieder zu Bicarbonat und H+ umgewandelt. Das Bicarbonat kann nun ins Blut
Bei einer respiratorischen Azidose
Bei einer Alkalose

Leber
Auch die Leber hat einen Einfluss auf den pH-Wert
Harnstoffzyklus
Im Harnstoffzyklus werden aus 2 Molekülen NH3 und einem Molekül HCO3- Harnstoff

Glutaminsynthese
Eine alternative Entgiftungsmöglichkeit ist die Ausscheidung von Ammoniak (NH3) über die Glutaminsynthese. Die Besonderheit ist, dass hierbei kein Bicarbonat verbraucht wird. Glutamat reagiert mit Ammoniak zu Glutamin. Das Glutamin gelangt anschließend von der Leber in die Nieren. Dort werden der Ammoniak und ein H+-Ion abgespalten. NH4+ wird über den Harn ausgeschieden.

Bei der Ammoniakausscheidung über die Glutaminsynthese wird kein Bicarbonat verbraucht. Bei einer Azidose
Bei einer Alkalose
Übersicht
Im aeroben Stoffwechsel entsteht CO2. Im anaeroben Stoffwechsel entsteht Laktat, das wiederum H+ freigibt. Diese spielen eine wichtige Rolle im Bicarbonat Puffer. Das CO2 wird über die Lunge abgeatmet. HCO3- kann über die Nieren ausgeschieden und resorbiert werden.
- Aerobes Gewebe:
- CO₂-Produktion: Kohlendioxid wird in aerobem Gewebe (z.B. Muskeln) durch Zellatmung produziert und in das Blut
abgegeben
- CO₂-Produktion: Kohlendioxid wird in aerobem Gewebe (z.B. Muskeln) durch Zellatmung produziert und in das Blut
- Blut
: - CO₂-Transport: CO₂ wird im Blut
transportiert und reagiert mit Wasser (H₂O) zu Kohlensäure (H₂CO₃), die weiter zu Bicarbonat (HCO₃⁻) und einem Proton (H⁺) dissoziiert
- CO₂-Transport: CO₂ wird im Blut
- Anaerobes Gewebe:
- Protonenproduktion: In anaerobem Gewebe entstehen Protonen (H⁺) durch anaerobe Stoffwechselprozesse und werden ins Blut
abgegeben
- Protonenproduktion: In anaerobem Gewebe entstehen Protonen (H⁺) durch anaerobe Stoffwechselprozesse und werden ins Blut
- Lungen:
- CO₂-Abgabe: In den Lungen wird CO₂ aus dem Blut
in die Alveolen transportiert und ausgeatmet
- CO₂-Abgabe: In den Lungen wird CO₂ aus dem Blut
- Leber:
- Bicarbonat und Ammoniumproduktion: In der Leber wird Ammonium (NH₄⁺) durch Desaminierung von Aminosäuren produziert und in Harnstoff
umgewandelt oder als Glutamin gespeichert - Bicarbonat-Regulation: Die Leber spielt somit indirekt über den Harnstoffzyklus eine Rolle bei der Regulierung von HCO₃⁻ im Blut
- Bicarbonat und Ammoniumproduktion: In der Leber wird Ammonium (NH₄⁺) durch Desaminierung von Aminosäuren produziert und in Harnstoff
- Nieren:
- Ammoniumausscheidung: In den Nieren wird Glutamin zu NH₄⁺ umgewandelt, welches in den Urin ausgeschieden wird
- Bicarbonat-Reabsorption und Sekretion: Die Nieren reabsorbieren und sekretieren Bicarbonat (HCO₃⁻) und regulieren den Säure-Basen
-Haushalt durch Ausscheidung von Protonen (H⁺) und Hydrogenphosphat (HPO42−) sowie Dihydrogenphosphat (H2PO4−)