Rollen von Säuren in der physiologischen Homöostase: Verdauung, pH-Balance und zelluläre Energie

Säuren sind fundamental für die Aufrechterhaltung der inneren Stabilität (Homöostase) in mehreren Körpersystemen.

1. Verdauungssystem

Magensäure HCl (pH 1,5–3,5) aktiviert Pepsinogen → Pepsin, denaturiert Proteine, tötet eingetragene Krankheitserreger ab und regt die Sekretion von Pankreasbikarbonat und Galle an.

2. Systemischer Säure-Basen-Haushalt

• Bikarbonat-Puffer: H₂CO₃/HCO₃⁻ neutralisiert sofort H⁺/OH⁻.
• Respiratorische Kompensation: CO₂-Ausatmung passt den pH-Wert innerhalb weniger Minuten an.
• Nierenregulation: H⁺-Ausscheidung (titrierbare Säure, NH₄⁺) und HCO₃⁻-Resorption/-Generierung über Stunden–Tage.

Der arterielle pH-Wert wird bei 7,35–7,45 aufrechterhalten.

3. Zelluläre Energieproduktion

Der mitochondriale Protonengradient (H⁺) über die innere Membran treibt die ATP-Synthase → ATP an. Erzeugt durch die Elektronentransportkette, die NADH/FADH₂ aus Glukose und Fettsäuren oxidiert.

4. Nierenfunktion

Proximaltubulus: H⁺-Sekretion / HCO₃⁻-Resorption (85–90 %).
Sammelrohr: Interkalierte Zellen feinjustieren die Säureausscheidung; generieren neues HCO₃⁻ über Glutaminmetabolismus.

5. Weitere Rollen

• Lysosomale Enzyme benötigen niedrigen pH-Wert für den Abbau.
• Knochenpufferung: chronische Azidose setzt Karbonat aus Hydroxylapatit frei.
• Hämoglobin-O₂-Affinität wird durch H⁺ moduliert (Bohr-Effekt).

Dysregulation (Azidose/Alkalose) stört die Enzymfunktion, die Elektrolytverteilung und die kardiovaskuläre Stabilität.