Säure-Basen-Haushalt

Säure-Basen-Haushalt ist die allgemeine Bezeichnung für diverse physiologischeRegelmechanismen. Sie halten den Ablauf der notwendigen Stoffwechselvorgängebei einem pH-Wertesvon 7,4 (±0,05) im Blutaufrecht. Zur Regulierung des Säurebasengleichgewichts tragen die Puffereigenschaften des Blutes und der Gewebe sowie der Gasaustausch in der Lungeund der Ausscheidungsmechanismen der Nierebei. Störungen im Säure-Basen-Haushalts des Körper führen zu Azidose(Übersäuerung) oder Alkalose(Untersäuerung) und wirken sich lebensbedrohlich aus.

Stoffwechselvorgänge

Eine Änderung des pH-Werts im Blutkann verschiedene Gründe haben. In Frage kommen z.B. die Aufnahme von "saurer" (Essig, Obst) oder "basischer" (Salz) Nahrung, die Ausscheidung saurer oder basischer Valenzen mit Urinund Stuhlund in erster Linie die Produktion von CO₂, Kohlendioxid, im Energiestoffwechsel.

CO₂ als Endprodukt der biologischen Oxidationfällt insbesondere bei körperlicher Arbeit in großen Mengen an. Im Blut reagiert es mit Wasserunter Bildung von Kohlensäure und Wasserstoff-Ionen:

CO₂ + H₂O <===> H₂CO₃ <===> H⁺ + HCO₃^-

Puffersysteme

Die Aufgabe der Teil-Puffersysteme in unserem Blut ist die Konstanthaltung des pH-Werts. Sie werden unter dem Namen Blutpufferzusammengefasst. Die Pufferkapazität eines Systems beschreibt die Menge an Säurebzw. Base, die hinzugegeben werden muß, um den pH-Wert zu ändern. Je größer die Pufferkapazität, desto stabiler ist das System gegenüber Änderungen des pH-Werts. Im Allgemeinen hat ein System seine größte Pufferkapazität im Bereich seines pK-Wertes. Für das Blut bedeutet das, daß der pK-Wert eines Puffersystems möglichst nah bei pH = 7,4 liegen sollte. Weiterhin wichtig ist die Konzentration des Puffersystems.

• Das bedeutendste Teil-Puffersystem im Körper ist das Bikarbonat-Puffersystem. Obwohl sein pK ungünstig bei 6,1 liegt, ist es von großer Bedeutung, weil es ein offenes System ist: Über die Atmungkann ständig CO₂ abgegeben werden; die Menge läßt sich sogar variieren (siehe Hypoventilationbzw. Hyperventilation). Auch HCO₃^- kann den Bedürfnissen entsprechend über die Nierenund indirekt über die Leberausgeschieden werden.
• Die anderen Teil-Puffersysteme werden wegen ihrer geringeren Bedeutung oft als Nicht-Bicarbonat-Puffer, NBP, zusammengefasst. Es sind geschlossene Systeme, die Gesamtkonzentrationder Puffersubstanzenkann sich nicht schnell ändern.
  • Proteinat-Puffer; Hämoglobin, Plasmaproteineetc.

Störungen

• Eine Alkalose liegt bei einem Blut-pH-Wert > 7,45 vor.
• Eine Azidose liegt bei einem Blut-pH-Wert < 7,35 vor.

CO₂ + H₂O <===> H₂CO₃ <===> H⁺ + HCO₃^-

An der Formel kann man erkennen, daß ein Anstieg der Konzentration von CO₂ auf der rechten Seite zum Anstieg der Konzentrationen von Bikarbonat (HCO₃^-) und H⁺ führt ==> Azidose.

Verstärktes "Abatmen" von CO₂ (Hecheln nach dem Joggen) verringert in der Folge die Konzentrationen von Bikarbonat (HCO₃^-) und H⁺ ==> Alkalose.

Eine Azidose ohne Krankheitswert tritt z.B. bei schwerer körperlicher Arbeit auf, da die Muskulatur zum einen direkt die Säure Lactat freisetzt, zum anderen, weil die CO₂-Produktion stark zunimmt

Ebenfalls ohne Krankheitswert ist die respiratorische Höhenalkalose. Besteigt man einen Berg, wird die Luft sprichwörtlich "dünner" (siehe Barometerformel). Um trotzdem genug Sauerstoffeinzuatmen, muß die Atemfrequenzund Atemtiefe gesteigert werden. Dabei kann man nicht verhindern, daß automatisch auch mehr CO₂ abgeatmet wird und nach obiger Formel der Blut-pH ansteigen wird.

Je nachdem, ob die Ursache einer Azidose bzw. Alkalose bei der Atmung (= Respiration) zu suchen ist, spricht man von

• respiratorischen und
• nicht-respiratorischen (synonym: metabolischen) Störungen .

Parameter zur Beurteilung

Folgende Parameter werden in der Klinik herangezogen, um eine Azidose bzw. Alkalose auf ihren Ursprung hin zu klassifizieren und herauszufinden, inwiefern der Körper diese (teilweise) kompensiert.

Standard-Bikarbonat

Um das Standardbikarbonat zu bestimmen, muß das Probenblut bei 37°C, 100% Sauerstoffsättigung und einem CO₂-Partialdruck von 40 mm Hguntersucht werden.

• Referenzwert: 24 mmol/|l
• verändert bei nicht-respiratorischen Störungen

Base Excess und Gesamtpufferbasen

Gesamtpufferbasen:

• Summe aus Standard-Bikarbonat und allen weiteren basischen Puffern im Blut. Referenzwert für 100% mit Sauerstoff gesättigtes Blut: 48 mmol/l
• verändert sich nicht bei respiratorischen, dafür aber bei nicht-respiratorischen Störungen.

Base Excess:

• kennzeichnet die Abweichung vom Referenzwert der Gesamtpufferbasen. "+1" bedeutet also einen Wert der Gesamtpufferbasen in Höhe von 49 mmol/l.
• positive Werte: nicht-respiratorische Alkalose
• negative Werte: nicht-respiratorische Azidose

aktuelles Bikarbonat

Über die Henderson-Hasselbalch-Gleichungstehen der pH-Wert, der CO₂-Partialdruck und die aktuelle Bikarbonatkonzentration im Blut im Zusammenhang. Werden pH und P_CO2 gemessen, kann das aktuelle Bikarbonat daraus errechnet werden.

• geringe diagnostische Bedeutung, weil es sowohl bei respiratorischen, wie auch bei nicht-respiratorischen Störungen vom Standard-Bikarbonat abweicht.

Normalwerte

Links

• Bicarbonat- und BE-Rechner - eng
• Henderson-Hasselbalch-Gleichung
• pK-Wert

Literatur

Silbernagl, S., Despopoulos, A.: Taschenatlas der Physiologie, 5. Aufl., Thieme

Deetjen, Speckmann: Physiologie, 3. Auflage, Urban & Fischer

Martin, H.-H., Weigt, S.: * Säure-Basen-Haushalt: Essen wir uns sauer?In: UGB-Forum, 6/05 S. 296-299

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