Hjem » Syre-/baseforstyrrelsernes patofysiologi » pH i human cellefysiologi
pH i human cellefysiologi
af Anders Kaack, d. 8. august 2022. Senest opdateret d. 8. september 2025
Taget i betragtning hvor få protoner, der faktisk findes i en vandig opløsning, er det helt fantastisk, hvor stor betydning, de har.
Overvej 1 L plasma, der indeholder omtrent 150 mmol natrium, 110 mmol klorid og 40 mmol blandede anioner. Det indeholder også 40 nano(!)mol protoner, dvs. en omtrent 4 millioner gange færre protoner end natrium. Og sammenlign endda med mængden af vand i plasma, der er godt 50 mol H2O.
Der er altså over 1 milliard vandmolekyler for hver proton i 1 L plasma.
Den bedste og hurtigst læste kilde til protonfysiologi er Brandis’ Acid-Base Physiology, navnlig denne side og denne side. Nedenstående er et ydmygt forsøg på at gøre Brandis kunsten efter på dansk.
Protoners påvirkning på enzymkinetik og cellulær metabolisme
De primære protoner at bekymre sig om er de intracellulære protoner, fordi de er med til at sikre to grundlæggende funktioner:
1. Ion-trapping af metabolismens intermediære molekyler.
Plasmamembranen er i store træk impermeabel for ladede molekyler, så når metabolismes intermediære er ioniserede, så fanges de i deres respektive kompartments.
Tag som eksempel ammonium, der grundlæggende er et metabolisk affaldsprodukt, og som giver et helvedes bøvl for specielt hjernen, når det ophobes: Det fjernes normalt i den hepatiske cytosolære ureacyklus. Var ammonium deprotoneret ved fysiologisk pH var der grundlæggende intet til hinder for, at ammonium (nu som ammoniak) kunne undslippe hepatocytterne. Patienter med levercirrose og hepatisk encephalopati kan, hvis de ellers er ved bevidsthed, bevidne problemerne med ophobning af ammonium.
2. Regulering af makromolekylers funktion.
Proteinkonformitet og dermed fx enzymfunktion er helt afhængig af, at de enkelte aminosyrer har den korrekte ladning. Man kan forestille sig mange ting gå galt på det strukturelle plan, hvis pH ændres: nedsat substratbinding, nedsat katalytisk aktivitet, osv.
Boron & Boulpaep har flere gode eksempler:
- Når pH sænkes med 1, dvs. protonkoncentrationen tidobles, sænkes fx aktiviteten i NaKATPasen med 50 %.
- Aktiviteten i fosfofructokinase, der i glykolysen fosforylerer fruktose-6-fosfat til fruktose-1,6-bifosfat, falder med 90 %, når pH falder med blot 0,1.
- Hele cellers funktion og deling påvirkes af pH: Celleproliferation falder med 85 %. Er du sur, kan du ikke gro.
Der er enkelte undtagelser til regel 1 ovenfor, dvs molekyler der fint kan passere plasmamembranen.
Tag for eksempel lipider, der fint kan krydse lipidmembraner, men som ved cellulært (eller ekstracellulært!) behov kan bindes hårdt til proteiner, der ingen chance har for at krydse membramer.
Eller tag fx glukose, der let passerer over cellemembraner pga. indtil flere glukose-transportere. Det er imidlertid en metabolisk pointe i sig selv, at glukose skal passere let hen, hvor der er brug for det. Og det allerførste der sker med glukose inde i cellen er jo også, at det fosforyleres til glukose-6-fosfat og vupti, it’s caught.
pH i forskellige humane kompartments
Der er ikke mange protoner i 1 L plasma, men forskellige kompartments i kroppen har væsensforskellige pH, her en bearbejdet gengivelse af tabel 28-2 fra Boron & Boulpaep:
| Kompartment | pH | [H+] relativt til plasma |
| Ventrikelsekret | 0,7 | x 50.000.000 |
| Lysosomer | 5,5 | x 80 |
| Cytosol i typisk celle | 7,2 | x 1,5 |
| Indre mitokondriematrix | 7,5 | x 0,77 |
| Pankreassekret | 8,1 | x 0,21 |
Og desalineret vand ved 37 grader celsius har et pH på 6,81.
Hvilket afspejler de forskellige kompartments forskellige funktioner. Fx ville cytosolen, jf. ovenfor, jo ikke være meget bevendt med et lysosomalt pH. Ventrikelsekrets primære funktion er at slå ihjel, og en protonkoncentration 50 millioner gange højere end hvad normale celler tåler for at fungere: det gælder også prokaryote.
Hvorfor bekymre sig om arteriel pH?
Det er svært at sample intracellulært, men til gengæld er plasma ekstremt let tilgængeligt, så man er tvunget til at kigge udefra og ind. Det bliver det grundlæggende budskab i dette afsnit, når det forhåbentlig ingen længe er færdigskrevet.
Kilder
Boron WF (2016). Acid-Base Physiology i Boron & Boulpaeps Medical Physiology 3rd ed. Elsevier. pp 628ff
Brandis K (2015). 1.5 pH and Cellular Metabolism. Fra AcidBaseBook på aneasthesiamcq.com.
Brandis K (2015). 2.6 Regulation of Intracellular Hydrogen Ion Concentration. Fra AcidBaseBook på aneasthesiamcq.com.