Kurz gesagt: Der Blut-pH hängt vom Verhältnis von Bicarbonat zu gelöstem CO2 ab, nicht von einem der beiden Werte allein. Die Henderson-Hasselbalch-Gleichung macht das rechenbar: pH = 6,1 + log (HCO3- / 0,03 × PaCO2). Bei einem Verhältnis von 20 zu 1 ergibt sich ein pH von etwa 7,4. Der Bicarbonatpuffer ist trotz seines pKs von 6,1 der wichtigste Puffer im Blut, weil er offen ist: Die Lunge regelt das CO2, die Niere das Bicarbonat.
Im Physikum wird der Säure-Basen-Haushalt fast immer über Mechanismen geprüft: Was passiert mit dem pH, wenn sich CO2 verdoppelt? Warum puffert Hämoglobin im Gewebe besser als in der Lunge? Wie erzeugt die Niere neues Bicarbonat? Wer die Henderson-Hasselbalch-Gleichung als Verhältnisgleichung versteht und die beiden Regelorgane trennt, kann diese Fragen ableiten, statt sie auswendig zu lernen.
Der pH ist der negative dekadische Logarithmus der Wasserstoffionenaktivität. Ein Abfall um etwa 0,3 pH-Einheiten entspricht ungefähr einer Verdopplung der H+-Aktivität, ein Abfall um eine ganze Einheit einer Verzehnfachung. Ein pH von 7,10 bedeutet also etwa doppelt so viele freie Protonen wie ein pH von 7,40. Deshalb ist der Referenzbereich von etwa 7,35 bis 7,45 so eng und eine Verschiebung um wenige Zehntel klinisch bedeutsam.
Für das Bicarbonatsystem lautet die Gleichung: pH = pKs + log ([HCO3-] / [CO2 gelöst]). Der pKs beträgt etwa 6,1. Das gelöste CO2 berechnest du aus dem Partialdruck mit dem Löslichkeitskoeffizienten von etwa 0,03 mmol/l pro mmHg.
Die letzte Zeile ist der Kern für viele Physikumsfragen: Nicht die absolute Höhe von Bicarbonat oder CO2 entscheidet, sondern ihr Verhältnis. Sind beide erhöht, kann der pH sauer, normal oder alkalisch sein.
| Puffer | Wo er wirkt | Besonderheit fürs Physikum |
|---|---|---|
| Bicarbonat / CO2 | Plasma und Interstitium | offenes System, pKs etwa 6,1, größte Kapazität, weil CO2 abgeatmet und HCO3- renal reguliert wird |
| Hämoglobin | Erythrozyten | wichtigster Nichtbicarbonatpuffer, desoxygeniertes Hämoglobin bindet mehr Protonen (Haldane-Effekt) |
| Plasmaproteine | Plasma | vor allem Histidinreste, Albumin trägt negative Ladungen |
| Phosphat | intrazellulär und im Urin | pKs etwa 6,8, im Blut wegen geringer Konzentration wenig bedeutsam, im Urin Teil der titrierbaren Säure |
| Ammoniak / Ammonium | Tubulus und Urin | NH4+ aus Glutamin ermöglicht Protonenausscheidung und Bildung neuen Bicarbonats |
Wichtig für das Verständnis: Ein Puffer begrenzt nur die kurzfristige pH-Änderung. Er beseitigt die Säurelast nicht. Ein abgepufferter Stoff ist nicht ausgeschieden, und bei ständigem Säureanfall ist die Pufferkapazität irgendwann erschöpft. Dafür braucht es Lunge und Niere.
Die Lunge regelt den PaCO2 über die alveoläre Ventilation. Bei gleicher CO2-Produktion senkt mehr alveoläre Ventilation den PaCO2. Atemfrequenz und effektive Ventilation sind dabei nicht dasselbe: Wer schnell und flach atmet, ventiliert vor allem den Totraum. Die Lunge reagiert innerhalb von Minuten.
Die Niere resorbiert das filtrierte Bicarbonat, vor allem im proximalen Tubulus mit Hilfe der Carboanhydrase. Neues Bicarbonat entsteht, wenn Protonen netto ausgeschieden werden, als Ammonium aus dem Glutaminabbau und als titrierbare Säure, vor allem Phosphat. So kann die Niere Säure ausscheiden, ohne den Urin unbegrenzt anzusäuern. Ihre volle Antwort braucht Tage, weil Transport- und Stoffwechselprozesse angepasst werden müssen.
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Etwa 6,1. Trotzdem ist er der wichtigste extrazelluläre Puffer, weil CO2 über die Lunge und Bicarbonat über die Niere reguliert werden.
pH = 6,1 + log (HCO3- / 0,03 × PaCO2). Mit HCO3- 24 mmol/l und PaCO2 40 mmHg ergibt sich ein Verhältnis von 20 und ein pH von etwa 7,4.
Protonen, die im Urin an Puffer wie Phosphat gebunden ausgeschieden werden. Zusammen mit Ammonium bildet sie die Netto-Säureausscheidung der Niere.
Desoxygeniertes Hämoglobin bindet mehr Protonen und CO2 als oxygeniertes. Im Gewebe nimmt das Blut dadurch mehr CO2 auf, in der Lunge gibt es mehr ab.
Nein. Der Urin-pH zeigt die renale Ausscheidung an, nicht unmittelbar den pH im Blut.
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