Równowaga kwasowo-zasadowa w organizmie

Równowaga kwasowo-zasadowa w organizmie jest kluczowa dla prawidłowego funkcjonowania wszystkich procesów fizjologicznych. Jej zachwianie, szczególnie zmiany dotyczące pH krwi, wiążą się z poważnymi konsekwencjami, najczęściej pobytem w szpitalu. Trudności w interpretacji zaburzeń kwasowo-zasadowych wynikają z konieczności niezwłocznego podjęcia decyzji terapeutycznych zapadających głównie na oddziałach intensywnej opieki medycznej.

Równowaga kwasowo-zasadowa – ogólna charakterystyka

Równowaga kwasowo-zasadowa to stan organizmu, w którym zachowana jest równowaga między kationami (jonami dodatnimi) a anionami (jonami ujemnymi) w płynach ustrojowych. Dzięki temu utrzymywana jest równowaga pH oraz funkcjonowanie organizmu. Wartość pH jest ściśle powiązana z obszarem ciała, rodzajem płynów i jest zróżnicowana. Mechanizmy regulujące utrzymują ją na właściwym poziomie. Skala pH uwzględnia wartości od 0 do 14. Wartość pH środkowa (7) to odczyn neutralny (obojętny). Wszystkie wartości poniżej 7 określa się jako odczyn kwasowy, a powyżej 7 – jako odczyn zasadowy. Przebieg wszystkich procesów zachodzących w organizmie zależy od wartości pH.

U zdrowych osób optymalny zakres pH krwi mieści się w przedziale od 7,35 do 7,45 (jest lekko zasadowy). pH moczu może ulegać wahaniom, co jest związane z funkcją regulacyjną nerek. Jednak najczęściej mocz jest lekko kwaśny (prawidłowe pH moczu mieści się w przedziale od 4,5 do 8,2). Jeśli chodzi o wpływ diety na odczyn moczu, warto zwrócić uwagę na spożywanie pokarmów bogatych w puryny, takich jak wątroba, nerki, mięso i rośliny strączkowe.

Z kolei spożywanie większej ilości świeżych warzyw i owoców oraz nabiału (półtłustego lub chudego) może pomóc w obniżeniu poziomu kwasu moczowego. Najniższe pH występujące w żołądku u zdrowych osób wynosi 2 – pH soku żołądkowego (odczyn kwaśny), związane jest z funkcją trawienną soku żołądkowego. Tak niskie pH ochrania również organizm przed patogenami. Skóra stanowi barierę ochronną przed mikroorganizmami, ponieważ wykazuje dość kwaśny odczyn.

Gospodarka kwasowo-zasadowa organizmu – na czym polega?

Optymalny zakres pH krwi dla większości procesów przemiany materii wynosi 7,35-7,45 (słabo zasadowy). Utrzymywanie właściwego pH płynów ustrojowych jest kluczowe dla prawidłowego funkcjonowania organizmu. Organizm posiada mechanizmy, które pozwalają na utrzymanie równowagi kwasowo-zasadowej. Do tych mechanizmów zaliczamy buforowanie zmiennych stężeń jonów wodorowych oraz eliminowanie równoważników kwaśnych przez nerki (regulacja metaboliczna) i płuca (regulacja oddechowa).

Wartość pH krwi zależy od ilości tlenu i pożywienia pobranego przez tkanki, a więc od nasilenia w nich procesów metabolicznych oraz od działania wszystkich mechanizmów regulujących równowagę kwasowo-zasadową. Na zachowanie stałego pH środowiska wewnętrznego wpływa wiele precyzyjnie kontrolowanych przez organizm człowieka mechanizmów. Jednym z nich jest wiązanie jonów wodorowych przez układy buforowe występujące w płynach ustrojowych, takie jak bufor węglowy, fosforanowy, hemoglobinianowy, oksyhemoglobinianowy oraz bufory białczanowe. Część kwasów organicznych jest usuwana z moczem ze względu na ograniczoną pojemność układów buforowych.

Przy prawidłowo funkcjonujących nerkach pH moczu może zmieniać się w granicach 4,5-8,2. Wydzielanie przez nerki dwuzasadowego fosforanu sodu i węglanu sodu powoduje zmianę pH moczu na bardziej alkaliczną, natomiast wzrost kwasowości moczu następuje wskutek wydzielania większej ilości słabych kwasów. Jeśli usuwanie słabych kwasów przez nerki nie wystarcza do utrzymania słabo zasadowego odczynu krwi, następuje zużywanie nadmiaru jonów wodorowych do produkcji amoniaku, który następnie wydalany jest przez nerki w postaci soli amonowych. Zachowanie równowagi kwasowo-zasadowej zabezpieczone jest przez wydalanie nadmiaru CO2 (dwutlenku węgla) przez płuca. Przy obniżeniu pH krwi następuje pobudzenie ośrodka oddechowego, dzięki czemu wzrasta gwałtownie wentylacja płuc, co powoduje intensywne wydalanie CO2.

Czynniki takie jak nieprawidłowo zbilansowana dieta pełna produktów wysoko przetworzonych, przyjmowanie niektórych leków (na przykład leków moczopędnych), stosowanie używek oraz przewlekły stres, w dużym stopniu zakłócają równowagę kwasowo-zasadową w organizmie. Powyższe czynniki powodują zaburzenia metaboliczne, zmianę aktywności enzymów i hormonów oraz znaczne upośledzenie zdolności hemoglobiny do oddawania tlenu do tkanek.

Równowaga kwasowo zasadowa – kwasica

Kwasica to sytuacja, gdy we krwi jest za dużo substancji o właściwościach kwasowych lub za mało tych o właściwościach zasadowych. Może to być spowodowane przez:

• zwiększone spalanie lub tworzenie kwasów organicznych;
• niedostateczną syntezę wodorowęglanów lub ich utratę przez nerki i/ lub układ pokarmowy np. w wyniku biegunki lub przetoki żółciowej;
• toczeń rumieniowaty układowy;
• zablokowanie dróg moczowych;
• gorączkę,
• niski poziom aldosteronu i stosowanie glikokortykoidów;
• dietę.

Do skutków należy:

• przyspieszony rozkład białek;
• osłabienie skurczów mięśnia sercowego;
• zwiększone wydalanie wapnia, magnezu i sodu z moczem;
• powstawanie kamieni nerkowych – wykazano, że najważniejszym czynnikiem wpływającym na ten problem jest dieta bogata w pokarmy kwasotwórcze;
• obniżenie efektywności procesu glikolizy, a wzrost glikogenolizy – może to sprzyjać rozwojowi hiperglikemii i oporności na insulinę.

Objawy:

• stałe uczucie zmęczenia, które nie znika po odpoczynku;
• brak apetytu;
• bóle głowy i mięśni;
• objawy neurologiczne.

Równowaga kwasowo zasadowa – zasadowica

Zasadowica to sytuacja, gdy we krwi jest za dużo substancji o właściwościach zasadowych lub za mało tych o właściwościach kwasowych. Może to być spowodowane przez:

• zmniejszenie poziomu potasu w płynie poza komórkami;
• wtórne zaburzenie aktywności tkanek;
• wymioty;
• używanie leków zwiększających zasadowość;
• dietę.

Skutki zasadowicy są następujące:

• zaburzenie funkcji układu mięśniowego, nerwowego i pokarmowego (szczególnie widać to w zmianach w ruchliwości jelit),
• tężyczka;
• uczucie braku powietrza.

Objawy:

• nadmierna potliwość;
• biegunka;
• wymioty;
• osłabienie.

Zaburzenia pH związane z dietą określane są jako zaburzenia „niskiego stopnia”. Zbadano, że spożywanie pewnych produktów zmienia pH krwi tylko nieznacznie, w sposób niegroźny dla zdrowia i w sposób możliwy do wyrównania przez organizm.

Gazometria krwi tętniczej i równowaga kwasowo-zasadowa

Do oznaczenia parametrów równowagi kwasowo-zasadowej w organizmie człowieka stosuje się gazometrię krwi tętniczej. Gazometria to diagnostyczne badanie laboratoryjne krwi, które umożliwia rozpoznanie i monitorowanie zaburzeń równowagi kwasowo-zasadowej i wymiany gazowej organizmu. Badanie polega na pobraniu krwi tętniczej (najczęściej z tętnicy promieniowej lub udowej) do specjalnej strzykawki. Alternatywą do krwi tętniczej jest krew włośniczkowa. W gazometrii oznacza się między innymi następujące parametry:

• pH krwi, czyli logarytm dziesiętny ze stężenia jonów wodorowych,
• ciśnienie dwutlenku węgla we krwi,
• stężenie jonów wodorowęglanowych w osoczu,
• całkowitą zawartość dwutlenku węgla w osoczu,
• nadmiar lub niedobór pierwiastków zasadotwórczych,
• saturację, czyli nasycenie krwi tlenem.

Rozpoznanie zaburzeń równowagi kwasowo-zasadowej na podstawie wyników gazometrii może prowadzić do jednej z poniższych diagnoz:

• kwasica oddechowa,
• kwasica metaboliczna,
• zasadowica oddechowa,
• zasadowica metaboliczna,
• zaburzenia mieszane.

Równowaga kwasowo zasadowa a wpływ diety

Równowaga kwasowo-zasadowa w organizmie zależy również od minerałów zawartych w żywności. Minerały te uwalniają się podczas trawienia i wpływają na odczyn w narządach i tkankach, działając kwasząco lub zasadowo. Do minerałów kwaszących (kwasotwórczych) należą głównie: chlor, fosfor, siarka. Do minerałów zasadowych (zasadotwórczych) należą przede wszystkim: wapń, sód, potas, magnez. Zawartość minerałów kwaszących i zasadowych w produktach spożywczych jest różna. Dlatego skład posiłków ma wpływ na gospodarkę kwasowo-zasadową organizmu.

W większości produktów spożywczych będących podstawą żywienia człowieka dominują minerały kwaszące. Znajdują się one w dużych ilościach w produktach takich jak: mięso i wyroby mięsne, drób, ryby, jaja, a w mniejszym stopniu w produktach zbożowych. Źródłem minerałów zasadowych są głównie warzywa (z wyjątkiem grochu i soi, w których przeważają składniki kwaszące), owoce oraz mleko. Potencjalna zdolność tych produktów do zasadowania jest mniejsza niż potencjalna siła kwasząca produktów mięsnych. Dlatego, dla utrzymania równowagi kwasowo-zasadowej w żywieniu powinny być większe ilości produktów zasadowych.

Podczas procesów technologicznych często dochodzi do utraty minerałów (np. przez rafinację lub wymywanie) lub zmiany ich biodostępności, co może wpływać na potencjał kwaszący lub zasadowy produktów. Na przykład podczas otrzymywania twarogu z mleka wapń przechodzi w dużej części do serwatki, co sprawia, że zawartość tego pierwiastka w serach twarogowych jest mała i mają one charakter kwaszący. Spośród podstawowych składników odżywczych kwasząco na organizm działają białka i tłuszcze.

Duże ilości tłuszczów w diecie przy jednoczesnym małym spożyciu węglowodanów (dieta ketogeniczna), powodują powstawanie produktów niepełnego spalania lipidów (kwasu acetylooctowego i hydroksymasłowego), co dodatkowo nasila kwaszące działanie tłuszczów. Najprostszym wskaźnikiem określającym wpływ żywności na równowagę kwasowo-zasadową organizmu jest pH moczu. Przy prawidłowym sposobie żywienia (dieta mieszana) odczyn moczu jest lekko kwaśny, u wegetarian (dieta bez mięsa, drobiu, ryb, jaj) – neutralny, a u ludzi jedzących dużo mięsa – odczyn moczu jest wyraźnie kwaśny.

Należy dodać, że dieta wywołuje zmiany w równowadze kwasowo-zasadowej możliwe do wyrównania przez tzw. mechanizmy kompensacyjne. Za „poważne” objawowe zachwianie gospodarki kwasowo-zasadowej, które najczęściej wymaga leczenia na oddziale szpitalnym odpowiadają choroby: m.in. układu oddechowego, krążenia oraz zatrucia lekami.

Mgr Agnieszka Nowak

Bibliografia:

1. Physiology, Acid Base Balance. Hopkins E, Sanvictores T, Sharma S. 2022 Sep 12. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2023 Jan–.
2. Acid-base balance: a review of normal physiology. Shaw I, Gregory K. BJA Educ. 2022 Oct;22(10):396-401.
3. Diet-induced low-grade metabolic acidosis and clinical outcomes: a review. Carnauba, R. A, Baptistella, A. B, Paschoal, V, & Hübscher, G. H. (2017). Nutrients, 9(6), 538.
4. Diet-induced acidosis: is it real and clinically relevant? Pizzorno, J, Frassetto, L. A, & Katzinger, J. (2010). British journal of nutrition, 103(8), 1185-1194.
5. Równowaga kwasowo – zasadowa. W: Żywienie człowieka. Brzozowska A: Podstawy nauki o żywieniu, tom 1, red. Gawęcki J, Hryniewiecki L. Wydawnictwo naukowe PWN, Warszawa 2008: 237 – 240