DISORDINI DELL’EQUILIBRIO ACIDO - BASE

Equilibrio acido-base e potassio

• Nel tubulo distale e dotto collettore il riassorbimento del bicarbonato è legato a quello del potassio• Il riassorbimento del bicarbonato è aumentato nell’ipokalemia

• L'acidosi tende a far uscire il potassio dalle cellule• L'alcalosi tende a far entrare il potassio nelle cellule. • In caso di acidosi si tende ad avere iperpotassiemia, in alcalosi ipopotassiemia

La concentrazione di ioni idrogeno nel sangue è 40 mmoli/L ed è controllata dalla respirazione e dalla funzione renale

Acido solforico (metabolismo proteico: metionina, cisteina, cistina)

• Acido fosforico (metabolismo fosfolipidi)

• Acido cloridrico (conversione cloruro di ammonio in Urea)

• Acido lattico

• Corpi chetonici (Acido acetoacetico, β-idrossibutirrico)

La concentrazione di ioni idrogeno del fluido extracellulare deve essere mantenuta costante

Pertanto ogni giorno l’organismo deve eliminare:20.000 mmoli di CO2

40-80 mmoli di H+

«ammortizzano» i cambiamenti di concentrazione idrogenionica

Ruolo centrale del sistema tampone bicarbonato

•E’ il sistema tampone quantitativamente più importante dei fluidi extracellulari •E’ in equilibrio con i sistemi tampone intracellulari •Le due componenti del sistema (bicarbonato/acido carbonico, anidride carbonica) sono controllate separatamente dal rene (componente metabolica) e dal polmone (componente respiratoria)

Valutazione dello stato acido-base

La valutazione delle due componenti del sistema del bicarbonato consente di valutare l’equilibrio acido-base dell’organismo

1) CO2 + H2O H2CO3

2) H2CO3 H+ + HCO3-

[H+ ]+ [HCO3- ] [H2CO3]

[H+ ] = k [H2CO3]

[HCO3-]

[H+ ] proporzionale a[HCO3

- ]

pCO2

• L’aggiunta di H+ o la rimozione di bicarbonato o l’aumento di pCO2 daranno acidosi

• La rimozione di H+ o l’aggiunta di bicarbonato o la riduzione di pCO2 daranno alcalosi

• K è il prodotto delle K di equilibrio delle reazioni 1 e 2

Basterà misurare la [H+] e la pCO2 nel sangue arterioso di un paziente per ricavare anche [HCO3

- ]

X =

2) La CO2 si lega in forma di carbammato al gruppo N-terminale di ciascuna catena globinica liberando ioni idrogeno egenerando ulteriori legami salini tra le catene (stabilizzando la forma T)

CO2 + H2O H2CO3

H2CO3 H+ + HCO3-

1) La reazione della CO2

con H2O catalizzata dalla anidrasi carbonica libera protoniLa CO2 quindi contribuisce all’effetto Bohr

IL SISTEMA TAMPONE DELL’EMOGLOBINAHa effetti rapidissimi sul pH del plasma

L’His 146 delle subunità beta è la maggiore responsabile dell’effetto Bohr

L’Hb rilascia 0.6 protoni per ogni O2 che lega

146

CO2 riduce l’affinità dell’Hb per l’Ossigeno, stabilizza lo stato T

Un effettore allosterico eterotropico: i protoni H+

L’abbassamento del pH stabilizza la forma T

Effetto Bohr: risposta dell’Hb a variazioni del pH: pH basso → bassa affinità → rilascio di O2

arteriosa

21

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Gli eritrociti sono il sito principale di formazione di H+ e HCO3-

la dissociazione del’acido carbonico ad anidride carbonica ed acqua è un processo piuttosto lento, che richiedel’intervento diell’enzima anidrasi carbonica, presente negli eritrociti e nei reni

I protoni si legano all’Hb e il bicarbonato passa nel plasma, mediante l’antiporto bicarbonato/cloruro

Negli alveoli polmonari, la pCO2 è mantenuta a bassi livelli dalla ventilazione

La pCO2 dei capillari polmonari è maggiore che negli alveoli e la CO2 viene espirata

Ruolo del polmone nel mantenimento del bilancio acido-basico

3 sistemi cooperano per mantenere e regolare l’equilibrio acido-base

1) Tamponi biologici (bicarbonati, fosfati, proteine)agisce rapidamente, in pochi secondi

2) Renecomponente metabolica, effetto ritardato, ma prolungato, alcuni giorni

3) Polmonicomponente respiratoria, effetto rapido (aumento o diminuzione della frequenza e profondità degli atti respiratori)

Cosa succede se

• Si verificano disordini metabolici con eccesso o difetto di acidi non volatili

• Lo scambio gassoso di O2 e CO2 è alterato a livello polmonare

• Si hanno anomalie nell’escrezione renale

• Il filtrato glomerulare contiene la stessa concentrazione di bicarbonato del plasma

• I tubuli riassorbono tutto il bicarbonato

85 % viene riassorbito dal tubulo prossimale 10 % viene riassorbito dall’ansa di Henle 5% dal dotto collettore

Ruolo del rene nel mantenimento del bilancio acido-basicoPer mantenere l’equilibrio acido base i reni devono:• Eliminare gli ioni H+ prodotti • Riassorbire tutto il bicarbonato

Riassorbimento del Bicarbonato

Escrezione dei protoni

• Gran parte degli ioni H+ vengono utilizzati per il riassorbimento del bicarbonatonel tubulo prossimale• Il principale sistema tampone urinario è il fosfato• Partecipa anche lo ione ammonio, prodotto nelle cellule del tubulo contorto distaledalla glutammina per azione della glutamminasi• L'aldosterone agisce aumentando la secrezione di ioni idrogeno nel dotto collettore

• Il bicarbonato non può attraversare la membrana luminale del tubulo prossimale• Deve essere convertito in CO2

• In questo modo viene anche escreta la maggior parte dei protoni

Risultato: il pH delle urineL’urina è normalmente più acida del plasma (pH 5)Grazie a• riassorbimento di HCO3

- (nel tubulo prossimale)• secrezione di H+ (nel tubulo distale)

VALUTAZIONE: ESAME DEL CARICO ACIDOSomministrazione di cloruro di ammonio (rende il sangue più acido) e misurazione del pH delle urine

Acidosi tubulare renale (RTA)

Tipo 1: difetto nella secrezione ioni idrogeno, ereditario o acquisito (pH >5)Tipo 2: difetto di riassorbimento bicarbonato, più raroTipo 3: variante pediatrica del tipo 1Tipo 4: Alterazioni del segnale dell’aldosterone, che portano a difetti del riassorbimento del bicarbonato

DISFUNZIONE TUBULARE

Le alterazione dell’equilibrio acido-base si dividono in due categorie

Alterazioni Metaboliche (alcalosi o acidosi metabolica) perdita di H+ dall’organismo, o ritenzione di HCO3

- o aumento della produzione di acidi non volatili Alterazioni Respiratorie (alcalosi o acidosi respiratoria)

difetto nella ventilazione (quantità di aria che attraversa i polmoni) che influisce sulla pCO2 arteriosa

CompensazioneCompensazione renale (lenta): se la funzione polmonare è compromessa, aumenta l’escrezione renale di H+

Compensazione respiratoria (veloce): a seguito di disordini metabolici

L’obiettivo è ristabilire il rapporto [HCO3

- ]

pCO2

Acidosi metabolica:• Aumento della produzione di acidi organici• Perdita di bicarbonati dal tratto gastrointestinale• Difetto nell’escrezione renale di ioni idrogeno sotto forma di ioni ammonio• Assunzione di farmaci

Cause• Chetoacidosi diabetica (aumento di acetoacetato e beta-idrossibutirrato)• Acidosi lattica (anossia tissutale)• Malattia renale • Produzione di metaboliti acidi in caso di assunzione di farmaci, droghe, etc.

Sintomi• nausea e vomito• Letargia• iperpnea (aumento della ventilazione polmonare, risposta compensatoria)

diminuito aumentato

Risposta compensatoria all’acidosi metabolicaRiduzione secondaria della pCO2

• Iperventilazione • Aritmie (per contemporanea iperkalemia)

Diagnosi differenziale dell’acidosi metabolica: due categorie da individuare

•Acidosi metaboliche da aumentata produzione di acidi (endogena o da precursori esogeni): c’è iperproduzione di acidi e di che tipo sono?

•Acidosi da perdita di bicarbonatic’è perdita di bicarbonati e da dove avviene(è diretta o indiretta?)

Per discriminare tra le due categorie, si effettua il calcolo del gap-anionico

CALCOLO DEL GAP ANIONICO

Il gap anionico è la differenza tra la concentrazione di sodio nel siero(principale catione)e la somma delle concentrazioni di bicarbonato e cloruro

(principali anioni)

GAP ANIONICO = [Na+] – ([Cl-] + [HCO3-])

v.n. 6-18 nmoli/L

Questo gap apparente è dovuto al contributo della carica netta negativa ad es. delle proteine plasmatiche, che non viene considerata nel calcolo

Il gap anionico AUMENTA se aumentano acidi solforici, acetoacetico, lattico, salicilico

In acidosi metabolica

Gap Anionico AumentatoAcidosi metabolica da accumulo e/o aumentata produzione di acidi organici (lattico, chetoacidi, tossici esogeni etc.) Acidosi a gap anionico elevato

Gap Anionico NormaleAcidosi metabolica da perdita di bicarbonati, che può essere diretta (gastroenterica o renale) o indiretta (ridotta rigenerazione renale) Acidosi a gap anionico normale o ipercloremiche

Il principale meccanismo di compenso all’acidosi metabolica è rappresentato dall’aumento dell’ammoniuria (aumenta la rigenerazione di HCO3-) nell’acidosi metabolica, se la causa non è il rene, dovrà

esserci una ammoniuria elevata

Escrezione urinaria di ioni ammonio (NH4+)

Elevata (appropriata alla presenza di acidosi) il rene risponde appropriatamente all’acidosi l’acidosi è di origine extrarenale

Bassa (inappropriata alla presenza di acidosi) il rene non risponde in maniera adeguata alla presenza di acidosi l’acidosi è di origine renale

COMPENSAZIONE DELL’ACIDOSI METABOLICA

Le alterazione dell’equilibrio acido-base si dividono in due categorie

Alterazioni Metaboliche (alcalosi o acidosi metabolica) perdita di H+ dall’organismo, o ritenzione di HCO3

- , o aumento della produzione di acidi non volatili Alterazioni Respiratorie (alcalosi o acidosi respiratoria)

difetto nella ventilazione (quantità di aria che attraversa i polmoni) che influisce sulla pCO2 arteriosa

Compensazione

Compensazione respiratoria (veloce): a seguito di disordini metaboliciCompensazione renale (lenta): se la funzione polmonare è compromessa

L’obiettivo è ristabilire il rapporto [HCO3

- ]

pCO2

Acidosi metabolica:• Aumento della produzione di acidi organici• Perdita di bicarbonati dal tratto gastrointestinale• Difetto nell’escrezione renale di ioni idrogeno sotto forma di ioni ammonio• Assunzione di farmaci

Cause• Chetoacidosi diabetica (aumento di acetoacetato e beta-idrossibutirrato)• Acidosi lattica (anossia tissutale)• Malattia renale • Produzione di metaboliti acidi in caso di assunzione di farmaci, droghe, etc.

Sintomi• nausea e vomito• Letargia• iperpnea (aumento della ventilazione polmonare, risposta compensatoria)

diminuito aumentato

Risposta compensatoria all’acidosi metabolicaRiduzione secondaria della pCO2

• Iperventilazione • Aritmie (per contemporanea iperkalemia)

Alcalosi metabolica[H+] diminuita, aumento del bicarbonato• Perdita di ioni idrogeno col vomito• Assunzione eccessiva di una base, quale il bicarbonato• Deficit di potassio

Sintomi Ipoventilazione (bradipnea)Coma

diminuito aumentato

Le variazioni della pCO2 indicano disturbi respiratori primari

Acidosi respiratoriaAumento della pCO2

• Acuta• Cronica

• Acuta (non compensata)SoffocamentoBroncopolmoniteAsma

• Cronica (con compensazione renale, lenta)Bronchite cronicaEnfisema polmonare

[HCO3- ]

pCO2

[H+ ] è proporzionale a

Acidosi respiratoria

Perché un aumento di pCO2 causa ACIDOSI?

Alcalosi respiratoria

Diminuzione della pCO2

Solitamente acuta (senza compensazione renale)Cause• Respirazione stimolata• Respirazione forzata e isterica• Iperventilazione meccanica per pazienti in terapia intensiva• Pressione intracranica (stimola la respirazione)

DISORDINI ACIDO – BASE DI TIPO MISTO

Sia metabolica che respiratoriaEsempi: Bronchite cronica (acidosi respiratoria) con insufficienza renale (acidosi metabolica) Ostruzione cronica delle vie aeree (acidosi respiratoria) e ipopotassiemia (alcalosi metabolica) Iperventilazione (alcalosi respiratoria) accompagnata da reflusso rinogastrico (alcalosi metabolica) Avvelenamento da salicilato (alcalosi respiratoria) più acidosi metabolica dovuta al farmaco stesso

Bisogna conoscere il quadro clinico del paziente per bene interpretare i risultati dell’EMOGASANALISI

COME SI MISURA L’EQUIBRIO ACIDO-BASE

Emogasanalisi (EGA)•L'emogasanalisi è una procedura che consente di misurare contemporaneamente i valori ematici di pH, pCO2, pO2 edemoglobina. •Si effettua su un campione di sangue ARTERIOSOprelevato dall'arteria radiale o femorale, con siringa a riempimento automatico, eparinizzata. •È essenziale che il sangue non entri in contatto con l'aria e che venga trasportato in ghiaccio per essere esaminato all’EMOGASANALIZZATORE

• L'analizzatore automatico contiene elettrodi speciali per la misura di: pHpCO2

pO2

•Da questi valori, l'analizzatore è poi in grado di estrapolare automaticamente

la concentrazione dei bicarbonati nel plasma la concentrazione dell'anidride carbonica totale del plasma la saturazione in ossigeno (95-99%) il contenuto totale di O2 nel sangue (15-23 vol%)

Emogasanalizzatore

Interpretazione dei risultati dell’EGAValori di riferimento per emogasanalisi:H+ = 36-44 nEq/LpH = 7.36-7.44pCO2 = 36-44 mmHg (4.8 – 5.9 kPa)HCO3

- = 21-28 mmol/LpO2 = 60-100 mmHg

Questi grafici vengono utilizzati per seguire nel tempole variazioni a carico di un paziente durante una terapia

[H+ ] proporzionale a[HCO3

- ]

pCO2 L’obiettivo della compensazione è ristabilire il rapporto

Disordine di tipoprimario

Eventualecompensazione

COME SI PROCEDE PER CAPIRE LA TIPOLOGIADI DISORDINE ACIDO BASICO

Prima si valuta il pHPoi si considerano HCO3

-

e CO2

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