Pengaturan pH tubuh oleh ginjal

Untuk mempertahankan keseimbangan asam basa, ginjal harus mengeluarkan anion asam nonvolatil dan mengganti HCO3^-. Ginjal mengatur keseimbangan asam basa dengan sekresi dan reasorbsi ion hidrogen dan ion bikarbonat. Pada mekanisme pengaturan oleh ginjal ini berperan tiga sistem yaitu bufer asam karbonat-bikarbonat, bufer fosfat dan pembentukan amonia.

Ion hidrogen, CO2 dan NH3 diekskresi ke dalam lumen tubulus dengan bantuan energi yang dihasilkan oleh mekanisme pompa natrium di basolateral tubulus. Pada proses tersebut , asam karbonat dan natrium dilepas kembali ke sirkulasi untuk dapat berfungsi kembali. Tubulus proksimal adalah tempat utama reabsorbsi bikarbonat dan pengeluaran asam.

Regenerasi bikarbonat

Bikarbonar dipertahankan dengan cara reasorbsi di tubulus proksimalagar konsentrasi ion bikarbonat di tubulus sama dengan di plasma. Pembentukan HCO3^- baru, merupakan hasil ekskresi H⁺ dengan bufer urine dan dari produksi dan ekskresi NH4⁺. Bikarbonat dengan ion hidrogen membentuk asam karbonat. Selanjutnya asam karbonat berdisosiasi menjadi CO2 dan air. Reaksi ini dipercepat oleh enzim anhidrase karbonat yang terdapat pada brush border sel tubulus ginjal. Karbondioksida masuk ke sel tubulus ginjal dengan bantuan enzim anhidrase karbonat kembali membentuk asam karbonat. Asam karbonat berdisosiasi menjadi ion bikarbonat dan hidrogen. Bikarbonat kembali ke aliran darah dan ion H⁺  kembali ke cairan tubulus untuk dipertukarkan dengan natrium. Dengan cara ini bikarbonat direasorbsi kembali. Berdasarkan pH urine, ginjal dapat mengembalikan bikarbonat ke dalam darah atau membiarkannya keluar melalui urin.

Sekresi ion hidrogen 
Ekskresi ion H⁺ dari tubulus proksimal dan distal sangat sedikit, hanya sekitar 0,025 mmol/L (pH 4,6) atau 0,1 mEq/L pada pH urin 4,0. Untuk mengeluarkan 3040 mmol ion H⁺ menurut perhitungan diperlukan 1200 L urine per hari. Namun dengan aktivitas bufer dalam lumen tubulus, tidak memerlukan volume urine sebesar itu. Bufer utama dalam lumewn tubulus adalah fosfat (HPO4^2- / H2PO4^-) dan amonia (NH3). Fosfat dalam tubulus bergabung dengan ion H⁺ membentuk H2PO4^-.

Kemampuan pengaturan atau eliminasi ion H⁺ dalam keadaan normal sangat tergantung pada pH cairan yang berada di tubulus ginjal (rerata normal 4,0-4,5) Ion H⁺ diekskresikan dengan bufer lumen tubulus terutama fosfat. Bila terjadi perubahan pH, maka ion H⁺ diekskresi melalui lumen tubulus. Proses eliminasi ini berlangsung di tubulus proksimal, tubulus distal dan duktus koligen. Normalnya berkisar 100 mEq ion H⁺ per hari dan ini setara dengan ioh H⁺ yang diabsorbsi di usus.

Ion H⁺ disekresikan melalui pertukaran dengan ion Na⁺ dengan bantuan energi yang berasal dari pompa Na-K-ATPase  yang berfungsi mempertahankan konsentrasi ion Na⁺. Sekresi ion H⁺ melintasi gradien konsentrasi, 40 nmol/L di plasma menuju 25.000 nmol/L (25 x 103 nmol/L) di urin. Ginjal mampu mengeluarkan ion H⁺ melalui pompa proton (H-K-ATPase dan H-ATPase) sampai pH urin turun menjadi 4,5.

Produksi dan ekskresi NH4⁺  
Meskipun pasangan amonium /amonia tidak berfungsi bufer secara fungsional (pKa = 9,4), tetapi berperan sebagai pengangkut utama proton ke urin. Dengan cara ini dua kali jumlah asam dapat dikeluarkan pada pH 4,5. Amonia dibuat dari asam amino glutamin di sel tubulus ginjal dengan bantuan enzim glutaminase. Enzim ini berfungsi opttimal pada pH rendah. Amonia tidak diionisasi dan cepat sekali merendahkan gradien konsentrasi. Amonia bergabung dengan ion H⁺ menjadi membentuk ion amonium yang tidak kembali ke sel tubulus dan keluar melalui urin bersamaan dengan ion H⁺. Produksi dan ekskresi NH4⁺ diatur ginjal sebagai respons perubahan keseimbangan asam basa. Anion asam nonvolatil diekskresikan dengan NH4⁺. Setiap ekskresi NH4⁺ dalam urin, HCO3^- kembali ke dalam darah.