Talloze complexe modellen en wiskundige vergelijkingen zijn opgesteld om het effect van de zuurgraad van het bloed op het respiratoire systeem en vice versa in beeld te brengen. Voor deze cursus wordt een eenvoudig hanteerbaar model gebruikt.
Koolstofdioxide (CO2) speelt de hoofdrol bij de respiratoire regulatie van het zuur-base evenwicht in het lichaam. CO2 wordt continu in het lichaam gevormd als afbraakproduct bij metabole processen. Verbranding van glucose draagt het meest significant hieraan bij. Glucose wordt verbruikt en CO2 en H2O worden gevormd. Hoe meer glucose wordt verbrand, des te meer CO2 wordt gevormd.
Hoe meer CO2 zich in het lichaam ophoopt, des te zuurder het lichaam wordt.
Dit klinkt in eerste instantie wellicht vreemd, gezien de zuurgraad af hangt van de concentratie H+ ionen. CO2 lijkt geen H+ ionen te bezitten. Dus hoe kan het lichaam nu zuur worden van CO2?
Dit wordt uitgelegd in de volgende formule die
beschrijft hoe CO2 reageert met water (H2O) en hiermee koolzuur (H2CO3) vormt.
H2CO3 splitst vervolgens en vormt hierbij bicarbonaat (HCO3–) en H+. Deze laatste stap verklaart het zuur worden van het lichaam: H+ ionen komen vrij via de reactie van CO2 en H2O. Hoe meer CO2 in het lichaam, des te meer H+ ionen in het lichaam en des te lager de pH.
Regulatie van de CO2 concentratie door het respiratoire stelsel
Door de hoeveelheid lucht die per minuut door de longen wordt uitgeademd te veranderen, kan het lichaam invloed uitoefenen op de concentratie CO2 in het bloed. Naarmate meer CO2 wordt uitgeademd, wordt de concentratie CO2 in het bloed lager en zal het lichaam minder zuur (dus meer alkalotisch) worden. Anderzijds, zal bij een minder intensieve ventilatie van de longen meer CO2 in het bloed ophopen en zal de patiënt acidotischer worden. Hiermee beschikt het lichaam over een uiterst krachtig mechanisme om de concentratie CO2 in het bloed snel te controleren. Dit mechanisme zorgt niet alleen voor een adequaat fysiologische balans bij de gezonde mens, maar ook voor snelle compensatie in het geval van metabole zuur-base stoornissen.