Menschliches arterielles Blut wird in einem Band gehalten, das fast unglaublich schmal ist: pH-Wert 7,35 bis 7,45, jede Minute eines jeden Tages, ein Leben lang. Rutscht es unter 7,35, verlieren Enzyme ihren Halt, der Herzmuskel wird schwach, das Bewusstsein trübt sich; steigt es über 7,45, fällt Calcium aus der Lösung, und Nerven feuern von selbst. Ein Abfall auf 6,8 oder ein Anstieg auf 7,8 ist in der Regel innerhalb von Stunden tödlich. Der Körper, der im Lauf des gewöhnlichen Stoffwechsels Tag für Tag genug Säure produziert, um ein kleines Stück Kalkstein aufzulösen, hält seinen eigenen pH-Wert dennoch ruhiger als jedes Reagenzglas im Labor. Der Mechanismus ist unsichtbar, automatisch und allen Zellen gemeinsam.
Der Trick steckt im Bicarbonat-Puffer: eine Partnerschaft zwischen gelöstem CO₂ und dem Bicarbonat-Ion HCO₃⁻, mit Kohlensäure als flüchtigem Vermittler. Kommt metabolische Säure dazu, nimmt Bicarbonat das Proton auf und es entsteht CO₂, das die Lunge abatmet; kommt eine Base hinzu, hydratisiert CO₂ wieder zu Bicarbonat und neutralisiert sie. Weil die Lungen die CO₂-Abgabe binnen Sekunden verstellen können und die Nieren die Bicarbonat-Retention über Stunden, hat der Körper am selben Gleichgewicht einen schnellen und einen langsamen Regler. Die für Blut formulierte Henderson-Hasselbalch-Gleichung — pH-Wert = 6,1 + log([HCO₃⁻]/0,03·pCO₂) — fasst diese Anordnung in einer Zeile zusammen, und der Kliniker, der eine arterielle Blutgasanalyse liest, liest genau diese drei Zahlen, um zu entscheiden, ob ein Patient in einer respiratorischen Azidose, einer metabolischen Azidose oder einer kompensierten Mischung aus beidem steckt.
In den Zellen ist die Chemie eine andere. Der dominante intrazelluläre Puffer ist das Phosphat-System (H₂PO₄⁻ ↔ HPO₄²⁻, pKa 6,86, gut abgestimmt auf einen zytoplasmatischen pH-Wert nahe 7,2), ergänzt durch die Histidin-Seitenketten der Proteine, die selbst als Puffer wirken, weil ihre Imidazolgruppen einen pKa direkt am physiologischen pH-Wert haben. Das Hämoglobin spielt nach derselben Chemie: gibt es in arbeitenden Geweben Sauerstoff ab, nehmen seine Histidinreste Protonen auf und tragen die metabolische Säure mit zurück zur Lunge. Die Kompartimente sind entscheidend: der extrazelluläre pH-Wert ist bicarbonat-dominiert und respiratorisch geregelt; der intrazelluläre ist phosphat- und proteindominiert und bewegt sich langsamer. Das Versagen des einen wie des anderen Kontrollsystems ist als eigenes klinisches Syndrom erkennbar.
Die chronische Nierenerkrankung ist ein Stück weit eine Geschichte vom Versagen der Pufferchemie: mit dem Verlust von Nephronen kommt die Niere mit dem Regenerieren von Bicarbonat der täglichen Säurelast nicht mehr hinterher, und die Patienten driften in eine leichte metabolische Azidose, die still und leise Knochenabbau, Muskelschwund und Herz-Kreislauf-Erkrankungen vorantreibt. Orales Natriumbicarbonat, gegeben, um das Serum-HCO₃⁻ wieder Richtung 24 mmol/L zu schieben, ist eine der wenigen billigen Maßnahmen, die das Fortschreiten einer mittelschweren CKD verlangsamen — eine Therapie, die Cent kostet und exakt nach jener Chemie funktioniert, die Sørensen als Erster aufschrieb. Die diabetische Ketoazidose und die schwere COPD sind die akuten Gegenstücke: ein metabolisches und ein respiratorisches Versagen desselben Puffersystems, behandelt jeweils durch Umkehr der entgleisten Seite.