Тази публикация в блога научно изследва как тялото ни поддържа pH хомеостазата чрез буфериране на кръвта и дишане, въз основа на общоприетите схващания за киселинните и алкалните храни.
Консумираме различни видове храни, за да си набавим енергията, необходима за ежедневието и за поддържане на здравето ни. За да постигнат тези цели, хората търсят информация за храните и избират това, което смятат за подходящо за своите нужди. В този процес повечето от тях са се сблъсквали с информация за pH на храните в даден момент. Например, често чуваме, че колата е киселинна храна, вредна за здравето на зъбите, докато алкалните храни като картофи, сладки картофи и моркови са полезни. Това естествено повдига въпроса: Може ли консумацията на по-кисели храни да направи телата ни киселинни, а консумацията на алкални храни да ги направи алкални?
Живите организми обаче притежават характеристиката да поддържат вътрешната си среда относително постоянна, независимо от променящите се външни условия, свойство, известно като хомеостаза. В действителност, консумацията на храна със специфично pH не променя директно вътрешното pH на тялото до тази стойност. Ако pH на тялото се промени драстично в отговор на околната среда, то би се затруднило да изпълнява нормално нормалните си функции правилно, а в тежки случаи животът може да бъде застрашен. Този обяснителен текст ще разгледа буферното действие на кръвта – един от ключовите механизми, които телата ни използват, за да поддържат стабилно вътрешно pH и да предотвратяват увреждане на функцията на органите – и заболяванията, които възникват, когато това буферно действие е нарушено.
Преди да се разбере буферното действие, е необходимо да се разберат понятията pH, киселини и основи. Критерият, който разграничава киселините от основите, е концентрацията на водородни йони, присъстващи в разтвора. Скалата, показваща тази степен на концентрация на водородни йони, е pH. pH се определя като отрицателен логаритъм на концентрацията на водородни йони в разтвор, образуван при разтваряне на вещество в разтворител. Според съвременната дефиниция, то се изразява като отрицателен общ логаритъм на концентрацията на водородни йони.
Тоест, по-високата стойност на pH показва по-ниска концентрация на водородни йони в разтвора, докато по-ниската стойност на pH показва по-висока концентрация на водородни йони. При неутрална вода, дефинирана като pH 7, pH под 7 е киселинно, а pH над 7 е основно. Киселинността и основността могат да се класифицират и по степен. Въз основа на реда на производство на водородни йони при разтваряне в разтворител, веществата се категоризират като силни киселини, слаби киселини, неутрални, слаби основи или силни основи. Например, вещества като солна киселина или сярна киселина произвеждат много голямо количество водородни йони, когато се разтварят в разтворител, което води до много ниско pH. Следователно, те се класифицират като силно киселинни вещества. Обратно, вещества като натриев хидроксид произвеждат много ниска концентрация на водородни йони, когато се разтварят в разтворител, което води до високо pH и следователно се разбират като силно основни вещества.
Буферното действие се отнася до ефекта на минимизиране на промените в концентрацията на водородни йони, когато към разтвор се добави киселина или основа. Причината това буферно действие да е възможно в кръвта е, че слабата киселина (въглеродна киселина), присъстваща в кръвта, и основният бикарбонатен йон, образуван, когато тази слаба киселина освободи водородни йони, съществуват в равновесие помежду си. Ако към кръвта се добави киселина, повишените водородни йони се комбинират с бикарбонатните йони, които действат като основа, за да образуват отново въглеродна киселина. Това предотвратява прекомерната киселинност на кръвта. Обратно, когато се добави основа, реакцията протича в обратна посока. Въглеродната киселина се йонизира, произвеждайки бикарбонатни йони и водородни йони. Това предотвратява прекомерната алкалност на кръвта. Чрез този процес кръвта буферира ефектите на киселините или основите, въведени отвън. В резултат на това, дори когато консумираме киселинни или алкални храни, pH на кръвта остава относително постоянно.
Въпреки това, проблеми с регулирането на pH на кръвта могат да възникнат, ако буферното действие на кръвта е нарушено или поради навлизането или излизането на други вещества. Въглеродната киселина и бикарбонатните йони, които играят ключова роля в буферирането на кръвта, се образуват, когато въглеродният диоксид, произведен в тялото, се разтваря в телесни течности. Въглеродният диоксид е газ, генериран по време на тъканния метаболизъм, вдишван отвън или издишван чрез дишане. Ако дишането отслабне или газообменът стане неефективен, концентрацията на въглероден диоксид в тялото се увеличава. По-високите нива на въглероден диоксид водят до повишено образуване на въглеродна киселина в кръвта. С йонизирането на въглеродната киселина количеството водородни йони се увеличава, понижавайки pH на тялото. Това състояние се нарича ацидоза.
Обратно, ако дишането стане прекомерно учестено или концентрацията на въглероден диоксид стане прекомерно ниска, производството на въглеродна киселина намалява. Следователно, производството на водородни йони също намалява, което води до повишаване на pH на тялото. В такива ситуации може да възникне алкалоза.
Синтезирайки тези принципи, виждаме, че буферното действие на кръвта е един от ключовите механизми, поддържащи хомеостазата чрез поддържане на равновесието между киселините и основите. По-специално, чрез регулиране на pH за стабилно поддържане на функциите на клетките и органите и по този начин подпомагане на човешкото тяло да поддържа нормални физиологични процеси, буферното действие на кръвта е от съществено значение за опазването на нашето здраве.
