Zuur-base en mineralen metabolisme

Bij een volledige verbranding van glucose naar CO2 en H2O komt netto geen zuur vrij. Als (een deel) van de glucose niet volledig wordt geoxideerd in de citroenzuurcyclus en niet alle zuur kan worden opgevangen via NAD+ en FAD+, dan kan er vrij zuur (H+) ontstaan. Hetzelfde geldt voor een onvolledige verbranding van vetzuren. Dit gaat altijd gepaard met ophoping van metabolieten van de citroenzuur cyclus of glycolyse, zoals melkzuur, 3-hydroxyboterzuur, azijnzuur, methylmalonzuur, etc.

Melkzuur, 3-hydroxyboterzuur, azijnzuur zijn echter relatief sterke zuren die bij fysiologische pH geen H+ kunnen binden. Het zuur wordt daarom gebonden aan buffer-stoffen zoals bicarbonaat en glutamaat. Op deze manier wordt het zuur alsnog uitgescheiden en geneutraliseerd in CO2 (uitgeademd) en water (neutraal) en/of het wordt gebonden aan glutamaat onder vorming van glutamine wat in de nieren wordt omgezet in ammonium (NH4+), waar glutamaat weer vrijkomt, wat wordt uitgescheiden in de urine. Een verhoogde hoeveelheid ammonium in de urine is daarom een maat voor teveel (endogeen) geproduceerd zuur. Dit gaat ook gepaard met een (geringe) verzuring in het bloed, hoewel dit vaak nog binnen de fysiologische grenzen valt. We spreken dan van laaggradige chronische metabole verzuring. Hieruit valt ook te concluderen dat laaggradige verzuring leidt tot verlies van stikstof en dus verlies van eiwit en dus verlies van spiermassa. Behoud van spiermassa is juist op oudere leeftijd zo belangrijk om gezond te blijven. Chronische verzuring speelt daarom op oudere leeftijd een rol bij ontstaan van sarcopenie, botontkalking en nierstenen. Vooral als tegelijkertijd sprake is van metabool syndroom met chronische ontstekingen en stress. In al deze  gevallen is de lactaat productie verhoogd met een verhoogde ammonium uitscheiding in urine.

Als er relatief weinig koolhydraten in de voeding aanwezig is (lowcarb of ketogeen) schakelt het lichaam over op oxidatie van vetzuren, waarbij veel acetyl-caA wordt gevormd. Als dit niet volledig wordt omgezet in de citroenzuur cyclus ontstaan zogenaamde ketonen, waaronder 3-hydroxyboterzuur. Dit is op zich een zeer gezonde respons, omdat 3-hydroxyboterzuur vele positieve metabole effecten heeft; juist bij licht verhoogde waarden tussen 150 en 500 µmol/l. Pas bij 3-hydroxyboterzuur waarden boven 500 µmol/l treedt chronische metabole verzuring op met verhoogde ammonium uitscheiding in urine. Bij waarden boven 1500 µmol/l neemt het risico op keto-acidose toe, dan treedt er ook meetbare verzuring op in het bloed. Het is dus bij ketogeen dieet van belang de 3-hydroxyboterzuur concentratie goed te monitoren.

Zuren kunnen ook afkomstig zijn uit de voeding. Inname van teveel eiwitten, vooral van dierlijke oorsprong, leiden tot een verhoogde uitscheiding van zuur; zowel de ammonium/kreatinine als de fosfaat/kreatinine uitscheiding in urine is dan verhoogd. Een belangrijk deel van het overschot aan aminozuren wordt afgebroken tot ureum. Bij een hoge eiwit inname is ammonium/kreatinine ratio en ureum/kreatinine verhoogd, maar de fosfaat/ureum ratio is binnen normale grenzen; we spreken nu van exogene verzuring door eiwitten. Bij endogene eiwit afbraak zal hetzelfde profiel te zien zijn, maar dan is ook CK verhoogd. Bij endogene metabole verzuring (zie boven) si alleen ammonium/kreatinine ratio verhoogd bij een normale ureum/kreatinine en fosfaat/kreatinine ratio.

Exogene verzuring kan ook optreden bij een hoge fosfaat inname. Dit is vooral het geval bij het eten van veel bewerkt voedsel waar fosforzuur/fosfaat wordt toegevoegd als voedingszuur (pakjes en zakjes uit de supermarkt; bewerkt vlees, cola, etc): E101, E338 t/m 341, E343, E442, E450 t/m 452, E541, E1410, E1412 t/m 1414 en E1442. In dat geval is de fosfaaat/kreatinine ratio verhoogd bij een normale ureum/kreatinine en ammonium/kreatinine uitscheiding.

Een verhoogde natrium inname kan ook leiden ook tot een chronische metabole acidose doordat minder zuur kan worden uitgescheiden in de urine. Keukenzout in grote hoeveelheden toegevoegd aan industrieel bewerkt voedsel (onderdeel van supermarkt syndroom) is de belangrijkste oorzaak van teveel natrium inname. Het fenomeen wordt versterkt als er tegelijkertijd te weinig kalium wordt ingenomen. De lage natrium/kalium ratio in urine wordt dan ook gezien als een belangrijke marker voor gezonde voedingsstatus. Kalium en magnesium komen vooral voor groente en fruit. Ook een gebrekkige water inname (uitdroging) kan uiteindelijk bijdragen aan een metabole acidose. Dit uit zich in relatief hoge ureum/kreatinine ratio in bloed bij een laag/normale ureum/kreatinine uitscheiding in urine.

Door de uitscheiding van de verschillende zuur-base componenten en elektrolyten in urine te meten kunnen we de mate van verzuring en de oorzaak ervan vast stellen. Op deze manier kunnen we een gepersonaliseerd voedingsadvies geven.