L'équilibre acido-basique de l'organisme est régulé par plusieurs systèmes : les systèmes tampons, la respiration et la fonction rénale. Ces systèmes permettent de maintenir le pH du sang dans une plage étroite autour de 7.4. Les systèmes tampons, comme le bicarbonate et le phosphate, agissent en quelques secondes. La régulation respiratoire intervient en modifiant la concentration de CO2 dans le sang, et agit en quelques minutes. Les reins excrètent ou retiennent des ions H+ et des bicarbonates, un processus plus lent qui agit sur plusieurs heures à jours.

Les systèmes tampons sont des solutions qui résistent aux changements de pH. Le tampon bicarbonate/acide carbonique est le plus important dans le sang. Il maintient le pH en équilibre grâce à la réaction : H2CO3 ↔ HCO3- + H+. Le tampon phosphate et les protéines, en particulier l'hémoglobine, agissent également comme tampons dans le sang et dans les cellules.

La régulation respiratoire du pH est effectuée par le contrôle de la respiration. Lorsque la concentration en CO2 augmente, le pH diminue, rendant le sang plus acide. En réponse, le taux de respiration augmente pour expulser plus de CO2, corrigeant ainsi l'acidose respiratoire. Inversement, un faible niveau de CO2 peut entraîner une alcalose respiratoire.

Les reins régulent le pH sanguin en ajustant la réabsorption et l'excrétion de bicarbonate et d'ions H+. Lorsqu'un excès d'acide est présent dans le corps, les reins augmentent l'excrétion d'H+ et conservent le bicarbonate, ce qui aide à restaurer l'équilibre. En cas d'alcalose, les reins peuvent excréter plus de bicarbonates et retenir les ions H+ pour corriger l'alcalinité.

Les déséquilibres acido-basiques peuvent être classés en quatre catégories principales : l'acidose respiratoire, l'acidose métabolique, l'alcalose respiratoire, et l'alcalose métabolique. L'acidose respiratoire résulte d'une augmentation du CO2 due à une hypoventilation, tandis que l'alcalose respiratoire est causée par une diminution du CO2 due à une hyperventilation. L'acidose métabolique peut être due à une accumulation d'acides ou une perte de bicarbonates, et l'alcalose métabolique est souvent due à une perte d'ions H+ ou un excès de bicarbonates.