В норме концентрация ионов водорода в жидкостях организма поддерживается в узких границах с помощью буфера, представляющего собой первую линию защиты от изменений pH; он не может поддерживать кислотно-основное равновесие. Действительно, при патологических состояниях или внезапных изменениях образования ионов водорода буферная система не в состоянии поддерживать pH на нормальном уровне в течение длительного времени. Действие буферов должно дополняться компенсаторными и корригирующими физиологическими изменениями в легких и почках.

Компенсация первичных нарушений кислотно-основного равновесия более медленный процесс, чем просто действие буферов, но он более эффективен в отношении нормализации pH. При первичном изменении метаболических процессов дыхательная система выполняет функцию компенсаторного механизма, почки же участвуют в компенсации нарушений при первичных дыхательных расстройствах. В процессе компенсации изменения pH уменьшаются, но за этим должны нормализоваться все параметры кислотно-основного равновесия. Это наступает после коррекции первичного нарушения, осуществляемой при участии почек или легких. Несмотря на то что буферная, легочная и почечная системы обсуждаются по отдельности, они взаимозависимы и действуют согласованно.

Буферные системы. Основным буфером во внеклеточной жидкости служит система гидрокарбонат — угольная кислота, буферная система внутри клетки включает в себя белки и органические фосфаты. В моче основные буферные системы представлены фосфатом и его моно и двузамещенными формами. В настоящем разделе детально будет рассмотрен буферный механизм только внутриклеточной жидкости.

Поскольку угольная кислота находится в равновесии с растворенной двуокисью углерода, уровень Рсо2 может свидетельствовать о концентрации угольной кислоты. Очевидно, что при снижении концентрации гидрокарбоната натрия и увеличения Рсоа добавление ионов водорода к плазме приведет к некоторому уменьшению pH, несмотря на присутствие буферов. Однако эти изменения выражены в меньшей степени, чем при отсутствии буферного механизма.

Легочный механизм. Из приведенного уравнения следует, что pH зависит не от абсолютного значения концентрации гидрокарбоната натрия и угольной кислоты, а от соотношения их концентрации. При уменьшении или увеличении концентрации гидрокарбоната натрия pH не изменяется, если при этом происходит пропорциональное снижение или увеличение Рсс2. В связи с этим при изменении скорости выведения двуокиси углерода легкие способны регулировать и изменять pH. Несмотря на то что значительные количества двуокиси углерода образуются при нормальной метаболической активности, pH изменяется незначительно благодаря уникальным свойствам буферной системы гидрокарбонат- угольная кислота и высокоразвитому контролирующему механизму. При увеличении частоты дыханий, стимулированном повышением уровня двуокиси углерода, увеличивается экскреция последней, снижается рС02, что сопровождается увеличением значения pH. В противоположность этому при уменьшении частоты дыхания повышается Рсо2 и снижается pH.

Даже если легкие способны влиять на pH путем изменений Рсо2 и соотношения угольной кислоты и гидрокарбоната натрия, это не может быть причиной потери ионов водорода. Легкие не способны восстанавливать гидрокарбонат для возмещения потерь ионов водорода, нейтрализуемых буфером. Регенерация гидрокарбоната и, если это необходимо, его экскреция осуществляются почками.