Выведение ионов водорода при увеличении их содержания с образованием нового гидрокарбоната или его выведением происходит с помощью двухступенчатого регулирующего механизма. Во-первых, практически весь фильтрующийся гидрокарбонат натрия утилизируется в проксимальных канальцах. Это не приводит к экскреции чистых ионов водорода, но у взрослых этот процесс обеспечивает утилизацию почти до 5000 ммоль гидрокарбоната, ежедневно фильтрующегося через клубочки. Если гидрокарбонат не утилизируется, его потери эквивалентны количеству накапливающихся ионов водорода, что приведет к выраженному системному ацидозу. Во-вторых, образование нового гидрокарбоната натрия происходит в более дистальных сегментах нефрона и сопровождается секрецией чистых ионов водорода, необходимых в большинстве случаев для поддержания их равновесия.

В противоположность легочной экскреции двуокиси углерода, происходящей за счет пассивной диффузии, механизмы регуляции для той и другой ступени высокоразвиты и требуют энергетических затрат и активного транспортного процесса. При одних и тех же реакциях для той и другой ступени необходимо образование ионов водорода. На 55 можно видеть, что под влиянием угольной ангидразы в клетках проксимальных канальцев почек двуокись углерода гидролизуется в угольную кислоту, диссоциирующую затем на ионы водорода и гидрокарбонат натрия. Ионы водорода переносятся в проксимальные канальцы и обмениваются на фильтруемый натрий, всасывающийся в околоканальцевых капиллярах вместе с гидрокарбонатом натрия, образующимся при выделении ионов водорода. В просвете проксимального канальца ион водорода соединяется с фильтрующимся гидрокарбонатом, в результате чего образуются двуокись углерода и вода. Эти механизмы фактически предотвращают прохождение гидрокарбоната натрия в более дистальные сегменты нефрона и количество гидрокарбоната натрия, эквивалентное фильтруемому количеству, возвращается в околоканальцевые капилляры.

Ионы водорода образуются в клетках дистальных канальцев в результате процесса, аналогичного описанному в клетках проксимальных канальцев. Они также экскретируются в просвет канальцев, возможно, в результате активного переноса и обмениваются на натрий.

В норме реабсорбция гидрокарбоната натрия происходит в проксимальных канальцах, в которых угольная ангидраза, находящаяся на границе просвета канальца и щеточной каемкой, облегчает его превращение в двуокись углерода и воду. Этот механизм не связан с экскрецией чистых ионов водорода, но обеспечивает ресинтез гидрокарбоната в количестве, эквивалентном выведенному из плазмы в процессе клубочковой фильтрации. Неполная реабсорбция гидрокарбоната натрия в проксимальных канальцах обусловливает поступление его в дистальный нефрон, где в результате этого уменьшается количество ионов водорода, необходимых для образования аммония, натрия фосфата, в связи с чем снижается экскреция кислоты. До настоящего времени не известно, относится ли механизм транспорта натрия и ионов водорода через оболочку клеток проксимальных канальцев к активному процессу. Стрелки в кружке означают активный транспорт натрия.