Blutpuffernde Systeme und Regulation des Säure-Basen-Haushalts

Analyse der vier Blutfuersysteme — Hydrogencarbonat-, Protein-, Phosphat- und Hämoglobinpuffersystem — und ihre Rolle bei der Aufrechterhaltung der pH-Konstanz zusammen mit Lunge, Nieren, Magen-Darm-Trakt und Schweißsekretion.

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Säure-Basen-Haushalt und pH-Wert

Der Säure-Basen-Haushalt (SBH) bzw. das Säure-Basen-Gleichgewicht ist die Konstanz des Verhältnisses von Säuren und Basen im inneren Milieu des Organismus. Er wird anhand des pH-Werts bewertet — des negativen dekadischen Logarithmus der Wasserstoffionenkonzentration. So beträgt bei einer H⁺-Konzentration von 10⁻⁷ mol/l der pH-Wert 7.

Normalerweise liegt der pH-Wert des arteriellen Blutes bei 7,40 und des venösen Blutes bei 7,35. Der niedrigere Wert im venösen Blut ist auf dessen Anreicherung mit Kohlenstoffdioxid zurückzuführen: Unter Einwirkung des Enzyms Carboanhydrase verbindet sich CO₂ mit Wasser zu Kohlensäure H₂CO₃, die teilweise in HCO₃⁻ und H⁺ dissoziiert.

Die Strenge der pH-Konstante ist durch die Abhängigkeit der Proteinfunktionen — Enzyme, Transporter, Rezeptoren — von einem streng definierten pH-Optimum bedingt. Eine pH-Verschiebung stört oder sistiert deren Funktion vollständig. Die Aufrechterhaltung des pH-Werts wird durch Todessysteme gewährleistet: Lungenventilation, Blutfuersysteme, Ausscheidungsfunktion der Nieren, Schweißsekretion und die Aktivität des Magen-Darm-Trakts.

Hydrogencarbonat-Puffersystem

Besteht aus Kohlensäure H₂CO₃ und Natriumhydrogencarbonat NaHCO₃ (in dissoziierter Form — als HCO₃⁻-Ion) in einem Verhältnis von etwa 1 : 20.

Dieses System arbeitet in enger Kooperation mit der Lungenventilation.

Proteinpuffersystem

Die PufferEigenschaften der Proteine sind auf deren Amphoterie zurückzuführen — die Fähigkeit, sich sowohl als Säuren als auch als Basen zu verhalten.

Phosphatpuffersystem

Gebildet aus Dihydrogenphosphat NaH₂PO₄ und Hydrogenphosphat Na₂HPO₄ im Verhältnis von ca. 1 : 4. Bei einem Überschuss an Basen gibt das Dihydrogenphosphat H⁺ ab, wandelt sich in Hydrogenphosphat um und bildet Wasser. Bei einem Überschuss an H⁺ lagert das Hydrogenphosphat ein Wasserstoffion an und geht in Dihydrogenphosphat über.

Der Phosphatpuffer funktioniert überwiegend in den Nierentubuli und intrazellulär, wo die Phosphatkonzentration höher ist als im Plasma. In den Tubuli wird das Na⁺-Ion aus Na₂HPO₄ ins Blut reabsorbiert, und an dessen Stelle tritt das H⁺-Ion, das bei der Dissoziation der Kohlensäure in den Tubuluszellen entsteht. Das entstehende NaH₂PO₄ wird über den Urin ausgeschieden, während das HCO₃⁻-Ion ins Blut gelangt und den Hydrogencarbonatpuffer auffüllt. So unterstützt das Phosphatsystem die Arbeit des Hydrogencarbonatpuffers.

Hämoglobin-Puffersystem

Hämoglobin ist fähig, Wasserstoffionen an- und abzugeben, wobei es seine Affinität in Abhängigkeit von der Sauerstoffsättigung ändert.

Kooperation von Puffersystemen und Effektororganen

Alle Blutfuersysteme arbeiten abgestimmt: Das Hämoglobinpuffersystem gewährleistet den CO₂-Transport und ist eng mit dem Hydrogencarbonatpuffer verbunden, das Phosphatpuffersystem füllt den Hydrogencarbonatvorrat über die Nierentubuli auf, und das Proteinpuffersystem ergänzt die Wirkung der übrigen im Plasma und Gewebe.

Die Aufrechterhaltung des pH-Werts ist ohne die Beteiligung von Effektsystemen undkierbar: Lungenventilation (CO₂-Elimination), Nieren (H⁺-Sekretion, HCO₃⁻-Reabsorption), Magen-Darm-Trakt (Säure- und Basensekretion durch Drüsen), Schweißsekretion (Ausscheidung eines Teils der Säuren und Basen). Das gemeinsame Wirken dieser Mechanismen gewährleistet den engen physiologischen Rahmen des Blut-pH-Werts.

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