Чего такой кислый?

Под большинством этих постов что-то продается. Немецкие таблетки с комплексом щелочных минералов, услуги инста-диетологов, вебинар «17 рецептов из яблочного уксуса и соды» и даже курс «Красивые колени за 21 день». Бесплатно доступна шкала «кислотности» продуктов, по которой можно составить себе защелачивающую диету. Не вы ль на свете всех кислее, рекомендуют выяснять, сунув тест-полоску в утреннюю мочу. Что ж, приглашаем вас в путешествие через дебри человеческой физиологии, чтобы понять, почему не стоит ощелачиваться, независимо от результата утренних анализов.

Что такое pH и где он обитает

Это характеристика водного раствора, указывающая на концентрацию в нем свободных протонов, они же ионы водорода (H⁺). Обычно она колеблется от 10^–14 до 10⁰ моль/литр (исключение – растворы сильных кислот, вроде соляной, для которых степень над десяткой может становиться слегка положительной). pH — и есть эта степень без минуса, от 0 до 14: чем выше цифра, тем меньше протонов и более щелочная среда. Концентрации протонов и их антиподов – гидроксид-анионов (OH ^–) зависят друг от друга, в произведении всегда давая 10^–14. Поэтому pH еще называют показателем кислотно-щелочного баланса. За нейтраль в этой шкале принято pH 7, характерный для чистой воды.

Немного химии. Кислоты – вещества, которые, растворяясь, отпускают от себя протон. А основания – вещества, способные связывать протоны. Если добавлять их в воду, ее pH будет меняться. Однако существуют растворы, которые могут сопротивляться сдвигу pH. Они называются буферными. В них входят два родственных вещества, способных превращаться друг в друга, связывая или отдавая протон. Типичный пример – слабая кислота и ее соль. Слабые кислоты отличаются от сильных тем, что не при всяких значениях pH они ведут себя как кислоты, то есть отдают в среду протон, а только при высоких, когда протонов кругом мало. Если же pH низкий, протонов кругом завались, они предпочитают придержать свой при себе, а если его не имели, то захватить бесхозный протончик – то есть ведут себя как основания. Поэтому смесь слабой кислоты и ее соли будет противостоять сдвигу pH в обе стороны. Но только до определенного предела, который зовется буферной емкостью раствора.

Все жидкости нашего тела – такие же водные растворы, pH которых зависит от их состава. В норме pH плазмы крови и межклеточной жидкости – 7,4 ± 0,05. Жидкость внутри клеток кислее, но отличается в разных тканях и органах: от 7 до 7,4. Слюна имеет еще более кислый pH – 6,35–6,85, а pH мочи «болтает» от 4,8 до 7,5. В желудочном соке, естественно, сплошная кислота – 1,25–3,0. Как видно, pH жидкостей, которые организм выводит наружу, может сильно варьировать. Это моча, слюна и желудочный сок – ведь по отношению к внутренней среде организма просвет ЖКТ, по сути, уже «наружа». Только очень сильное изменение кислотно-щелочного баланса в этих жидкостях может навредить организму. Например, высокая кислотность слюны, обычно вызванная бактериями, разрушает эмаль зубов, а слишком кислый желудочный сок при некоторых заболеваниях ведет к повреждению слизистой желудка.

Но это все цветочки по сравнению с тем, к чему приводят сдвиги pH плазмы крови и жидкости внутри клеток. Все белки нашего организма, ферменты, которые катализируют цепочки реакций, крайне чувствительны к pH. У них есть строгий диапазон кислотности, оптимальной для их работы. За его пределами – остановка клеточного метаболизма и смерть. Поэтому pH внутри клеток и в плазме крови организм контролирует железной рукой. С клетками все просто. Они изолированы от окружающей среды клеточной мембраной, непроницаемой для ионов водорода. Главный их источник для клетки – ее собственный метаболизм. Чтобы эти протоны не сбили клетке pH, в ней работают буферные системы: в первую очередь фосфатная и на подхвате – бикарбонатная. Они считаются «первой линией защиты», препятствующей резким перепадам pH. Если они не справляются, клетка активирует белки-транспортеры в мембране и выкидывает лишние протоны. Проблема решена.

Теперь эти протоны – проблема межклеточной жидкости и крови, с которой та контактирует через стенки капилляров. Подавлять небольшие локальные колебания pH крови нетрудно – в ней задействованы могучие буферные системы. Здесь бикарбонатный буфер работает в связке с настоящим титаном – гемоглобиновым буфером. Когда эритроциты крови приходят в ткани, чтобы принести кислород, в обмен они забирают углекислый газ в форме угольной кислоты. Ее и удерживает на себе гемоглобин. Когда эритроциты достигают капилляров легких, они отпускают углекислый газ, а два протона воссоединяются с оставшимся атомом кислорода – получается вода. То есть каждый раз, когда мы делаем выдох, мы немного понижаем кислотность своей крови.

Круговорот кислот

Но никакого буфера крови не хватило бы, если бы ей пришлось столкнуться со всеми ионами водорода, которые тело производит за день. Их общий суточный оборот в организме оценивается в 150 тыс. миллиэквивалентов. Если сравнить его с концентрированной соляной кислотой – это больше 12 л. К счастью для нас, все это богатство не сваливается в кровь одномоментно. А главное: процессы, в ходе которых выделяются и поглощаются протоны, в организме почти полностью уравновешены.

Узнаваемый пример. Когда вы пашете в спортзале, мышцам приходится расщеплять глюкозу в условиях нехватки кислорода. Происходит анаэробный гликолиз, продукт которого – молочная кислота: лактат-анион плюс протон. Но когда лактат транспортируется в печень, чтобы из него снова получилась глюкоза, реакция идет с захватом протона. Кстати, обычный аэробный гликолиз так устроен, что практически не дает прибавки протонов. Так что на этом этапе становится непонятно, почему употребление сахара инстаграм-целители связывают с закислением организма. Если вы не бежите марафон и не разгружаете вагоны, глюкоза в вашем теле спокойно окисляется до CO₂, который покидает вас через легкие. Триглицериды, основные компоненты жира, тоже расщепляются, высвобождая протоны, а синтезируются из жирных кислот и глицерина, забирая. Аминокислоты уравнивают счет еще на этапе утилизации. Превращение их аминогрупп в мочевину – прибавка протонов, а метаболизм их углеводородных скелетов – поглощение.

Конечно, какие-то кислотные или основные вещества могут попасть в кровь напрямую из еды. В нашей пище в небольших количествах можно обнаружить и соляную кислоту, и соду, но все же в основном – это органические кислоты. Если они в форме именно кислот (обычно в таком виде к нам попадает лимонная), то пытаются сдвинуть pH крови в кислую сторону. Если в виде своих анионов без протона, то есть соли, то наоборот – проявляют основные свойства. Все эти кислоты и основания в еде находятся в смеси, а сама еда усваивается постепенно. Разнонаправленные процессы клеточного метаболизма тоже часто идут одновременно и происходят в разных тканях. Поэтому все эти протоны не наваливаются на буферные системы крови скопом, а потихоньку проходят транзитом. И в конце концов оказываются сбалансированы.

Так из чудовищной цифры в 150 тыс. миллиэквивалентов неприкаянными остаются чуть больше десятой части. Из них еще 15 тыс. миллиэквивалентов кислоты будет выведено из организма легкими. Останутся лишь от 70 до 100 миллиэквивалентов. Их происхождение связано в основном с органическими кислотами, которые организм или не успел окислить, или в принципе не умеет. К последним относится гиппуровая кислота, которую производит печень. В этом же списке щавелевая, которая попадает с пищей и может продуцироваться митохондриями (ее соли называются оксалаты). И последняя – мочевая (ее соли – ураты), конечный продукт деградации азотистых оснований аденина и гуанина, входящих в состав ДНК. Ураты и оксалаты – это те самые соли, которые любят образовывать камни в почках.

Камень за пазухой

Несложно догадаться, какой орган выводит из тела оставшиеся 70–100 миллиэквивалентов кислоты. Почка человека состоит из нефронов, в начале которых есть клубок капилляров с фильтрующим аппаратом и капсула, куда и сцеживается так называемая первичная моча. Она похожа по составу на плазму крови за вычетом белков – их крупные молекулы не могут пройти через сито нефрона. Но писать собственной плазмой – плохая идея, поэтому от каждой капсулы отходит длиннющий каналец, который змеится в толще почки. При продвижении первичной мочи по этому канальцу его клетки обратно всасывают часть воды и полезных веществ и выводят наружу то, что организму больше не нужно. Кислотно-щелочной баланс в организме клетки почечных канальцев поддерживают сразу тремя способами: выкачивают в мочу протоны, захватывают обратно бикарбонат и еще поглощают из мочи аминокислоту глутамин, которую сами же разбирают на два иона аммония (которые отправятся на выброс) и два бикарбоната (которые вернутся в кровь).

Ураты и оксалаты, с которых начался рассказ про почку, в это время уже продвигаются на выход в составе мочи в отрыве от своих протонов. Но с ними есть фокус. Они не очень растворимы в воде и могут выпадать в осадок в виде кристаллогидратов. Этому способствуют повышение их концентрации в моче (часто из-за недостаточного потребления воды) и снижение pH до 5,5. Время воскликнуть: «Ну вот же оно, закисление! Уже и камни в почках на горизонте». Не торопитесь, у камней может быть тысяча причин. И наследственность, и избыточное потребление сахарозаменителей на основе фруктозы, которая в организме метаболизируется в оксалат, и перебор с алкоголем (то есть частое обезвоживание), и даже проживание в жарком климате. А чаще эти причины идут пачкой. У людей с pH мочи 6–7 камни тоже образуются. К тому же есть способ закислить собственную мочу эффективней, чем «шашлычок под коньячок», – заработать инфекцию почек или мочевыводящих путей.

Зато из всего описанного следует, что что замеры pH в разовой порции мочи ничего не расскажут о кислотно-щелочном балансе крови. Более того, как показали исследования, утренняя моча, взятая натощак, даже не может служить мерой степени выведения кислот почками. Более информативен анализ суточной мочи, но расшифровать его сможет только врач: совать в нее тест-полоску совершенно бесполезно.

pH-датчик, pngmart.com

Не раскачивайте

В организме такое количество механизмов поддерживают кислотно-щелочной баланс, что выбить эту систему из равновесия диетой практически нереально. В качестве добровольных подопытных тут выступают приверженцы кетодиеты, при которой люди исключают углеводы, и организм, исчерпав запасы глюкозы, вынужденно переходит на энергоснабжение за счет жиров и белков. Это сопровождается массовым производством в печени продуктов переработки жирных кислот – кетоновых тел (ацетона и бета-гидроксибутирата), и выбросом в кровь свободных протонов. В обычных условиях организм почти не производит кетоновые тела и перерабатывает жирные кислоты другим путем. Но клетки мозга не могут этим удовлетвориться. Им постоянно нужна именно глюкоза или, на худой конец, подойдут кетоновые тела. И печень старается их предоставить. Жир сжигается действительно довольно эффективно, но на буферные системы крови ложится огромная нагрузка. Тем не менее, даже у кетодиетчиков были зафиксированы только отдельные случаи ацидемии, опасного закисления крови. И эти случаи особые: когда люди вместе с диетой принимали мочегонные, что приводило еще и к обезвоживанию.

Снижение pH крови ниже 7,35 – всегда признак поломки в системе контроля этого баланса. Это может быть респираторный ацидоз при астме или воспалении легких, когда организм не может вывести достаточно CO₂. Метаболический ацидоз развивается при нелеченом диабете, когда организм теряет способность усваивать глюкозу. Чаще всего сильное снижение pH крови – результат почечной недостаточности.

Симптомы у ацидемии достаточно яркие: непроходящая головная боль, спутанность сознания, сонливость, одышка, сильное сердцебиение, тошнота, рвота и понос и в конце концов кома. Вряд ли это то состояние, которое предлагают исправить диетой из Интернета. А что же мы тогда лечим? Все, что может сделать диета, – это сдвинуть pH плазмы крови внутри нормального диапазона на какие-то сотые или тысячные. Но, в отличие от советчиков из соцсетей, для ученых остается большим вопросом, может ли это небольшое закисление иметь последствия для здоровья.