Die Auswirkungen auf die Zellen aufgrund von pH-Änderungen von Körperflüssigkeiten

Eine Änderung des pH-Werts von Körperflüssigkeiten kann tiefgreifende Auswirkungen auf die Zellen haben. Der optimale pH-Wert verschiedener Körperflüssigkeiten oder Kompartimente variiert. Arterielles Blut hat einen pH-Wert von 7,4, intrazelluläre Flüssigkeit einen pH-Wert von 7,0 und venöses Blut und interstitielle Flüssigkeit haben einen pH-Wert von 7,35. Die pH-Skala misst die Wasserstoffionenkonzentrationen und da die Messung auf einer logarithmischen Skala erfolgt, bedeutet eine Differenz von 1,0 eine 10-fache Differenz der Wasserstoffionenkonzentration. Wenn der pH-Wert in Körperflüssigkeiten zu niedrig abfällt, beginnt der Körper an Azidose zu leiden, und wenn er zu hoch ansteigt, wird die Erkrankung Alkalose genannt. Azidose oder Alkalose können durch Krankheit oder Ernährung verursacht werden.

Eine leichte pH-Änderung in der Rückenmarks- und Hirnflüssigkeit während einer Azidose führt zu einer Verringerung der Affinität des Hämoglobins für Sauerstoff, wodurch die kritische Sauerstoffversorgung der Gehirnzellen verringert wird. Akute Azidose führt zu Lethargie und geistiger Verwirrung. Bei einer Alkalose oder einem Anstieg des pH-Wertes verengen sich die Blutgefäße und reduzieren dadurch die Blut- und Sauerstoffversorgung der Gehirnzellen. Alkalose kann zu Verwirrung, Krampfanfällen und Bewusstlosigkeit führen.

Wenn der pH-Wert des Blutes während einer Azidose unter 7,35 sinkt, setzen Immunzellen wie Makrophagen entzündliche Zytokine frei, die Entzündungen verursachen. Azidose beeinträchtigt auch die Reaktion von Lymphozyten auf die Bekämpfung von Krankheitserregern, was zu einer schwachen Immunantwort führt.

Azidose hat eine nachteilige Wirkung auf die Knochen und führt zu einem erhöhten Kalziumverlust. Wenn der pH-Wert des Blutes unter pH 7,35 fällt, werden Osteoklastenzellen aktiviert und resorbieren oder zerstören Knochen. In Knochenzellexperimenten verdoppelte ein pH-Abfall von weniger als 0,1 die von Osteoklasten resorbierte Knochenmenge. Während des normalen Knochenumbaus resorbieren Osteoklasten Knochen und Osteoblasten bauen Knochen auf. Ein niedriger pH-Wert oder Azidose hemmt die knochenaufbauende Aktivität von Osteoblasten und trägt zum allgemeinen Knochenverlust bei. Bei einem hohen pH-Wert von 7,4 oder darüber wird die Osteoklastenaktivität unterdrückt.

Eine Blutazidose kann zu Muskelschwund oder -abbau führen. Skelett- und Herzmuskelzellen sind betroffen. Ein niedriger pH-Wert unterdrückt die Kontraktionen der Herzmuskelzellen. Auch glatte Muskelzellen sind von einer Azidose betroffen. Zum Beispiel kontrahieren vaskuläre glatte Muskelzellen mit Zunahmen des extrazellulären pH-Wertes und relaxieren mit Abnahmen des pH-Wertes. Ein Anstieg des extrazellulären pH-Wertes erhöht den Einstrom von Kalzium in die glatten Gefäßmuskelzellen, während eine Abnahme des pH-Wertes den Kalziumeintritt in die Zellen hemmt.