Tento blogový příspěvek vědecky zkoumá, jak si naše tělo udržuje homeostázu pH prostřednictvím pufrování krve a dýchání, a to na základě běžných představ o kyselých a zásaditých potravinách.
Konzumujeme různé druhy potravin, abychom získali energii potřebnou pro každodenní život a udrželi si zdraví. Abychom těchto cílů dosáhli, lidé vyhledávají informace o potravinách a vybírají si to, co považují za vhodné pro své potřeby. Většina z nás se při tomto procesu již někdy setkala s informacemi o pH potravin. Například často slýcháme, že kola je kyselá potravina škodlivá pro zdraví zubů, zatímco zásadité potraviny, jako jsou brambory, batáty a mrkev, jsou prospěšné. To přirozeně vyvolává otázku: Mohla by konzumace kyselejších potravin učinit naše tělo kyselým a konzumace zásaditých potravin jej zalkalizovat?
Živé organismy však disponují vlastností, že si udržují relativně konstantní vnitřní prostředí bez ohledu na měnící se vnější podmínky, což je vlastnost známá jako homeostáza. Ve skutečnosti konzumace potravy se specifickým pH přímo nemění vnitřní pH těla na tuto hodnotu. Pokud by se pH těla v reakci na prostředí drasticky změnilo, tělo by obtížně správně vykonávalo své normální funkce a v závažných případech by mohl být ohrožen život. Tento vysvětlující text se bude zabývat pufrovacím účinkem krve – jedním z klíčových mechanismů, které naše tělo používá k udržení stabilního vnitřního pH a prevenci poškození funkcí orgánů – a onemocněními, která vznikají, když je tento pufrovací účinek narušen.
Než pochopíme pufrovací účinek, je nutné pochopit pojmy pH, kyselin a zásad. Kritériem pro rozlišení kyselin a zásad je koncentrace vodíkových iontů přítomných v roztoku. Stupnice udávající tento stupeň koncentrace vodíkových iontů je pH. pH je definováno jako záporný logaritmus koncentrace vodíkových iontů v roztoku, který vznikne rozpuštěním látky v rozpouštědle. Podle moderní definice se vyjadřuje jako záporný společný logaritmus koncentrace vodíkových iontů.
To znamená, že vyšší hodnota pH indikuje nižší koncentraci vodíkových iontů v roztoku, zatímco nižší hodnota pH indikuje vyšší koncentraci vodíkových iontů. U neutrální vody definované jako pH 7 je pH pod 7 kyselé a pH nad 7 zásadité. Kyselost a zásaditost lze také klasifikovat podle stupně. Na základě pořadí produkce vodíkových iontů při rozpuštění v rozpouštědle se látky kategorizují jako silné kyseliny, slabé kyseliny, neutrální, slabé zásady nebo silné zásady. Například látky jako kyselina chlorovodíková nebo kyselina sírová produkují při rozpuštění v rozpouštědle velmi velké množství vodíkových iontů, což vede k velmi nízkému pH. V důsledku toho se klasifikují jako silně kyselé látky. Naopak látky jako hydroxid sodný produkují při rozpuštění v rozpouštědle velmi nízkou koncentraci vodíkových iontů, což vede k vysokému pH, a proto se považují za silně zásadité látky.
Pufrovací účinek se týká efektu minimalizace změn v koncentraci vodíkových iontů při přidání kyseliny nebo zásady do roztoku. Důvod, proč je tento pufrovací účinek v krvi možný, je ten, že slabá kyselina uhličitá přítomná v krvi a zásaditý hydrogenuhličitanový ion, který vzniká při uvolnění vodíkových iontů touto slabou kyselinou, existují ve vzájemné rovnováze. Pokud se do krve přidá kyselina, zvýšené množství vodíkových iontů se spojí s hydrogenuhličitanovými ionty, které působí jako zásada, a vytvoří kyselinu uhličitou. To zabraňuje nadměrnému okyselení krve. Naopak, když se přidá zásada, reakce probíhá opačným směrem. Kyselina uhličitá ionizuje a vytváří hydrogenuhličitanové ionty a vodíkové ionty. To zabraňuje nadměrnému zásaditému promíchání krve. Tímto procesem krev tlumí účinky kyselin nebo zásad přiváděných zvenčí. V důsledku toho, i když konzumujeme kyselé nebo zásadité potraviny, pH krve zůstává relativně konstantní.
Problémy s regulací pH krve se však mohou vyskytnout, pokud je narušena pufrovací funkce krve nebo je-li v krvi přítomen či vylučován jinými látkami. Kyselina uhličitá a hydrogenuhličitanové ionty, které hrají klíčovou roli v pufrování krve, vznikají, když se oxid uhličitý produkovaný v těle rozpouští v tělních tekutinách. Oxid uhličitý je plyn vznikající během metabolismu tkání, vdechovaný zvenčí nebo vydechovaný dýcháním. Pokud se dýchání oslabí nebo se výměna plynů stane neefektivní, koncentrace oxidu uhličitého v těle se zvyšuje. Vyšší hladiny oxidu uhličitého vedou ke zvýšené tvorbě kyseliny uhličité v krvi. Jak se kyselina uhličitá ionizuje, zvyšuje se množství vodíkových iontů, což snižuje pH těla. Tento stav se nazývá acidóza.
Naopak, pokud se dýchání nadměrně zrychlí nebo koncentrace oxidu uhličitého nadměrně sníží, produkce kyseliny uhličité se sníží. V důsledku toho se sníží i produkce vodíkových iontů, což způsobí zvýšení pH těla. V takových situacích může dojít k alkalóze.
Syntetizujeme-li tyto principy, vidíme, že pufrovací účinek krve je jedním z klíčových mechanismů podporujících homeostázu udržováním rovnováhy mezi kyselinami a zásadami. Zejména regulací pH pro stabilní udržení funkcí buněk a orgánů, a tím pomáhá lidskému tělu udržovat normální fyziologické procesy, má pufrovací účinek krve významný význam pro ochranu našeho zdraví.
