EMOGAS

ANALISI

L’EGA rappresenta l’esame “principe” dell’urgenza, poiché è un’ottima finestra su:

• VENTILAZIONE ALVEOLARE

• SCAMBIO GASSOSO

• PH ed EQUILIBRIO ACIDO-BASE

In particolare l’equilibrio acido-base è una “spia” di importanti funzioni come lo STATO DI IDRATAZIONESTATO DI IDRATAZIONE (pz disidratati

presentano alcalosi metabolica), LA CIRCOLAZIONELA CIRCOLAZIONE (pz in stato di shock presentano acidosi metabolica)

• Il nostro organismo tende a produrre acidi per effetto del metabolismo:

quotidianamente vengono prodotti 20.000 nMoli di acidi volatili (CO2) che vengono eliminati con la respirazione e 80 nMoli di acidi fissi

che vengono eliminati dal rene.

• L’organismo si difende contro le variazioni della concentrazione H+ con i sistemi tamponi, che se anche

molto efficienti e veloci sono una fonte limitata ed esauribile:

i polmoni intervengono nel giro di pochi minuti, i reni nel giro di qualche ora, ma completano il loro intervento solo dopo 2-3 giorni.

I fattori che determinano i livelli ematici di O2e CO2sono differenti ma il principio che permette gli scambi gassosi è quello fra gas a pressioni parziali differenti, separati da una membrana permeabile ed è regolato dalle leggi della diffusibilità dei gas (legge di Avogadro, legge di Henry, legge di Boyle)L’ossigeno introdotto con l’aria inspirata e passato nel letto capillare polmonare, è trasportato nel sangue in due forme: in combinazione con l’Hb (97%) e in soluzione nel plasma (3%).

Curva di dissociazione dell’HbO2

Ad ogni determinata pressione parziale di O2 la saturazione dell’ossiemoglobina dipende dal pH (es: con pO 260 mmHg a pH7,20 O2sat→84%, a 7,50 O2sat 92%)

• La CO2 è il più importante prodotto del catabolismo cellulare e viaggia nel sangue disciolta fisicamente (7%), legata alla porzione globinica dell’Hb desossigenata (23%), trasformata in acido carbonico (70%)

• La curva di dissociazione della CO2, cioè il rapporto tra pressione e contenuto, ha un andamento rettilineo per la sua diffusibilità (24 volte maggiore di quella di O2)

COMPONENTI DELL’EQUILIBRIO

Acido: sostanza che cede H+

Base: sostanza che cede OH-

pH: logaritmo negativo, in base 10, della concentrazione di H+

Soluzioni tampone: soluzioni che alterano poco il loro pH all’aggiunta di acidi o basi

• Funzioni dipendenti dal pH– Trasporto O2 nel sangue

– Reazioni enzimatiche

• Processi metabolici– 20000 mmol HCO3

- (volatile) polmoni (CO2)

– 80 mmol acidi non volatili reni

•Acidi volatili:possono lasciare le soluzioni Acidi volatili:possono lasciare le soluzioni come gascome gasHH22C0C033 (acido carbonico) (acido carbonico)

PcoPco22: fattore principale per regolazione pH tissutale: fattore principale per regolazione pH tissutale

•Acidi fissi:non lasciano le soluzioniAcidi fissi:non lasciano le soluzioniAcido solforico, fosforico, uricoAcido solforico, fosforico, urico

Catabolismo aminoacidi, acidi nucleici e fosfolipidiCatabolismo aminoacidi, acidi nucleici e fosfolipidi

Acido organici:Acido organici:Prodotti di:Prodotti di:

Metabolismo anaerobioMetabolismo anaerobioDiabete, digiuno Diabete, digiuno

Acido lattico, chetoniAcido lattico, chetoni

[H+] 40 mmol/l [H+] 40 mmol/l pH 7.4 pH 7.4 pH pH eliminaz CO2 dalla cellula eliminaz CO2 dalla cellula

pH pH scambio CO2 tra sangue e polmoni scambio CO2 tra sangue e polmoni

Sistemi tamponeSistemi tampone

Accettano o donano ioni H+ Accettano o donano ioni H+ stabilizzazione stabilizzazione pHpH

Formati da:Formati da:acidi deboli acidi deboli donano H+ donano H+ basi deboli basi deboli accettano H+ accettano H+

Intracellulari: proteine (Hb), fosfatiIntracellulari: proteine (Hb), fosfatiExtracellulari: proteine, fosfato Extracellulari: proteine, fosfato bi/monosodico, acido carbonicobi/monosodico, acido carbonico

Tamponi fisiologiciTamponi fisiologici

Agiscono in pochi secondiAgiscono in pochi secondi

ProteineProteine

-COOH o -NH-COOH o -NH22

Il maggiore buffer Il maggiore buffer dell’organismodell’organismo

Albumina, Albumina, globuline (Hb)globuline (Hb)

HCOHCO33-/ H-/ H22C0C033

Presente in grossa Presente in grossa quantitàquantitàSistema aperto Sistema aperto s. s. respiratorio e renalerespiratorio e renalePrincipale buffer Principale buffer extracellulareextracellulareLimitazioni:Limitazioni:

Non protettivo in Non protettivo in caso di problemi caso di problemi respiratori respiratori CO CO22 o o Limitato dalla Limitato dalla disponibilità di disponibilità di HCOHCO33

--..

FosfatiFosfati

Bassa [ ] Bassa [ ] extracellulareextracellulareBuffer Buffer intracellulare intracellulare migliore migliore rene, rene, ossoosso

SISTEMI TAMPONE

reperibili nel

Equazione di Henderson Equazione di Henderson HasselbachHasselbach

Si basa sull’equilibrio tra COSi basa sull’equilibrio tra CO22, ac. carbonico e , ac. carbonico e bicarbonatobicarbonato

H+ + proteine H+ + proteine H-proteine H-proteine

H+ + HCOH+ + HCO33- - H H22COCO33 CO CO22 + H + H22OO

L’equazione di Henderson Hasselbach indica che il L’equazione di Henderson Hasselbach indica che il potere tampone del sangue dipende solamente da:potere tampone del sangue dipende solamente da:concentrazione ione bicarbonatoconcentrazione ione bicarbonatoPressione parziale COPressione parziale CO22 negli alveoli negli alveoli

2

3

pCO

HCOHK

TRASPORTO DI O2

La quantità di O2 trasportata nell’unità di tempo dipende dalla gittata cardiaca e dal contenuto di O2 per mm di sangue. La percentuale di O2 legata all’emoglobina dipende dalla pressione parziale di O2 nel sangue e segue la curva di dissociazione dell’ossiemoglobina.Questa viene influenzata dalla temperatura (diminuzione aumenta l’affinità ma diminuisce il rilascio ), dal pH (diminuzione porta al rilascio di O2 nei tessuti ed all’ossigenazione nei polmoni) e dal 2,3-difosfoglicerato (aumenta causa diminuzione dell’affinità di Hb verso O2).Solo una piccola parte di ossigeno si trova disciolta come gas, questa aumenta solo in condizioni iperbariche.

TRASPORTO DI CO2

La CO2 diffonde dai tessuti nel plasma e da lì nei globuli rossi a seconda della sua pressione parziale, si lega con H2O per formare H2CO3 che a sua volta si dissocia in H+ e HCO3

-.

Questa reazione nel plasma è molto lenta mentre all’interno del globulo rosso è molto più veloce perché catalizzata dall’anidrasi carbonica.

Lo ione idrogeno che si forma viene tamponato dall’emoglobina mentre lo ione HCO3

- diffonde nel plasma richiamando all’interno Cl- (equilibrio elettrochimico ).

Tessuti

CO2

CO2

CO2

O2

Plasma

Globulo rosso

8% CO2 + H2O H2CO3Reazione lenta in assenza di anidrasi carbonica

65% CO2 +H2O H2CO3Reazione veloce in presenza di anidrasi carbonica

27% CO2 +HbO2 HbCO2

+ O2

H+ + HC03

-

HbO2- + H+ H-Hb + O2

HC03- + Na+

Cl-KHCO3

Sangue arterioso

Sangue venoso

pO2 100 40

pCO2 40 46

pH2O 47 47

pN2 573 573

PRESSIONI PARZIALI DEI GAS NEL SANGUE

In mmHg

L’equazione di Henderson-Hasselbalch viene controllata a livello del denominatore dalla respirazione e a livello del numeratore dai reni.

L’eliminazione della CO2 in eccesso contrasta l’accumulo di H+ (aumento della ventilazione), mentre l’aumento di HCO3

- trattiene la CO2 (diminuzione della ventilazione).

Sono variazioni rapide ma limitate dalla meccanica della respirazione e dal bisogno di ossigeno.

La diminuzione di HCO3- a livelli inferiori a 25 mEq/lt

induce il rene a riassorbire ed a reimmettere in circolo tutto il bicarbonato filtrato più il bicarbonato prodotto ex novo.

ALTERAZIONI DELL’EQUILIBRIO ACIDO-BASE(1)

• La funzione respiratoria, la funzione renale e i sistemi tampone dell’organismo interagiscono tra loro per controllare il pH dei liquidi organici con estrema precisione• Quando i tamponi sono saturi o alterati, o vi sia un danno respiratorio o renale, il pH oltrepassa questi limiti determinando la comparsa dei sintomi di acidosi o alcalosi• Anche alcune patologie del SNC coinvolgenti i riflessi respiratori e circolatori alterano l’equilibrio acido-base• Oscillazioni temporanee del pH sono frequenti e rapidamente recuperate; se la situazione patologica che ha determinato il disturbo permane, il compenso può non essere completo e il pH rimanere alterato

ALTERAZIONI DELL’EQUILIBRIO ACIDO-BASE(2)

• L’origine del problema viene di solito indicata con il nome dato alla situazione che ne deriva:– I disordini respiratori sono conseguenza di livelli anomali di CO2 nel LEC (discrepanza tra CO2 prodotta dai tessuti e rimossa dai polmoni)– I disordini metabolici sono determinati dalla produzione di acidi organici o non volatili o da patologie che influenzano la concentrazione dei bicarbonati nel LEC• Quattro sono i tipi di alterazione dell’equilibrio acido base: acidosi respiratoria, alcalosi respiratoria, acidosi metabolica, alcalosi metabolica

Gap anionico

• Catione principale: ione Na+

• Cationi secondari:– K+

– Ca2+

– Mg2+.

• Anioni principali (misurati

routinariamente): – HC03

-

– Cl-

• Anioni secondari– Albumina– Fosfati– Solfati– Anioni organici

• Lattato• Aceto acetato

Legge della neutralità elettrica: Il plasma contiene pari Legge della neutralità elettrica: Il plasma contiene pari cariche + e – cariche + e –

Gap anionicoLa concentrazione degli anioni (carichi negativamente) deve bilanciare quella dei cationi (carichi positivamente):

Na+ + ANM = (Cl- + HCO-3) + ANMANM (anioni non misurati) = PROTEINE, ACIDI ORGANICI,

FOSFATI, SOLFATICNM (cationi non misurati) = CALCIO, POTASSIO, MAGNESIO

v.n. AG = 3-11 mEq/l

L’AG è un parametro dello stato acido-base utilizzato nella valutazione dei pz che presentano un’acidosi metabolica, allo scopo di determinare se il problema sottostante sia un accumulo di idrogenioni o una perdita di bicarbonato.Il AG è un parametro affidabile soltanto in caso valore proteico normale

L’EMOGASANALISI

L’emogasanalisi è quel test di laboratorio che misurando direttamente la pCO2, la pO2 ed il pH dà una concentrazione del bicarbonato e delle basi.

Le alterazioni dell’equilibrio acido base vengono classificate in acidosi (metaboliche o respiratorie) e in alcalosi (metaboliche o respiratorie).

E’ovvio che queste risentano anche di ridotta o aumentata perfusione (apporto ematico ai polmoni) e di ridotta o aumentata ventilazione (assunzione di ossigeno e liberazione di anidride carbonica).

L’omeostasi dei gas è anche influenzata dagli elettroliti.

DISTURBI DELL’EQUILIBRIO ACIDO BASE

CAUSE PRIMARIE

Eccessivo accumulo

EliminazioneCO2

Anormalità respiratorie

Eccessivo accumulo Eliminazione

Acidi metabolici

Anormalità metaboliche

Squilibrio primitivo respiratorio compenso “metabolico”

Squilibrio primitivo metabolico compenso “respiratorio”

ACIDOSI METABOLICAAccumulo di ioni idrogeno dato da :

• aumentata produzione di ioni idrogeno

• ingestione di H+ o di farmaci metabolizzati ad acidi

• alterata escrezione di H+ dai reni

• perdita di bicarbonati dall’intestino o dalle urine

Si compensano con aumento della conversione di HCO3-

in CO2 aumentando la respirazione polmonare.

Un rapido aumento della [ H+] porta ad un aumento dell’eccitabilità neuromuscolare che può condurre ad aritmie progressive fino all’arresto cardiaco.

Diagnosi differenziale acidosi

Alto anion Gap

• Chetetoacidosi– Diabetica– Alcolica– Digiuno

• Acidosi lattica– Tipo A– Tipo B

• Intossicazioni– Glicole etilenico– Metanolo – Salicilati

• Insufficienza renale avanzata

Anion Gap normale

• Perdita GI di HCO3-

– Diarrea– Fistole

• Perdita renale di HCO3-

– Acetazolamide– Acidosi tubulare renale

(RTA)– RTA distale– RTA con iperpotassiemia

• Miscellanea– Ingestione di NH4Cl– Ingestione di zolfo– Emodiluizione

accentuata

Acidosi metaboliche: diagnostica di laboratorio

SANGUE• Emogasanalisi arteriosa• Gap anionico (Na, Cl, HCO3)• Gap osmolare (osmolarità misurata, osmolarità

calcolata)• Acido lattico• Screening tossicologico (tossici e farmaci)

URINE• pH urinario• Acidità titolabile e ammoniuria• Gap anionico urinario• Gap osmolare urinario

Misurazione indiretta NH4

+

ALCALOSI METABOLICA

Possono essere dovute a :

Perdita di H+ durante il vomito – frequente durante una stenosi pilorica che impedisce la perdita di bicarbonati.

Ingestione di sostanze alcaline – grosse quantità di bicarbonato di sodio o minori in presenza di insufficienza renale.

Severa ipopotassiemia – in questi casi gli H+ sono trattenuti all’interno delle cellule al posto dei K+. Nei tubuli renali, per il riassorbimento del sodio, vengono scambiati H+ invece che K+.

ACIDOSI RESPIRATORIA

• E’ l’alterazione più frequente • Si realizza quando l’apparato respiratorio è incapace di eliminare la CO2 prodotta dai tessuti• I sintomi sono quelli dell’acidosi prodotta dall’ipercapnia.• La CO2 viene idratata e si dissocia poi in H+ e HCO3-• Una volta saturati i tamponi il pH inizia a scendere• I tessuti producono rapidamente CO2 e pochi minuti di ipoventilazione determinano la comparsa di acidosi; questa stimola i chemorecettori del CSF che a loro volta determinano aumento della frequenza respiratoria; se la risposta dei chemorecettori fallisce o la ventilazione non può essere aumentata il pH continua a scendere

ACIDOSI RESPIRATORIA

• Acidosi respiratoria acuta→mette rapidamente in pericolo la vita. Si realizza in persone incapaci di una normale attività respiratoria; il recupero da questa situazione è il miglior risultato di una rianimazione in corso di arresto cardiorespiratorio• Acidosi respiratoria cronica→la normale funzione respiratoria è compromessa ma i meccanismi di compenso non sono completamente deficitari (traumi del SNC, intossicazione da alcool o barbiturici, malattie ostruttive polmonari, PNX, paralisi dei muscoli respiratori, scompenso cardiaco congestizio)• I reni compensano parzialmente l’acidosi, eliminando più ioni idrogeno, ma il solo meccanismo di compenso renale non è sufficiente se non vengono corretti i problemi sottostanti

Diagnosi acidosi respiratoria cronica

• Stimolo respiratorio anomalo– Ipoventilazione

alveolare di origine centrale

– Apnea da sonno– Infarto tronco encefalico– Mixedema

• Conduzione nervosa anomala– Poliomielite– Sclerosi multipla– Sclerosi laterale

amiotrofica– Lesioni del nervo frenico– Sindrome di Gulallain-

Barrè

• Anomalie della cassa toracica– Cifoscoliosi– Spondilite

anchilosante– Distrofia muscolare– Polimiosite

• Patologie pleuriche– Fibrotorace– Idrotorace

• Patologie toraciche– Fibrosi interstiziale

avanzata– BPCO

ALCALOSI RESPIRATORIAIperventilazione che provoca aumento dell’eliminazione di CO2 e aumento del pH, nel compenso intervengono prima i tamponi proteici poi il bicarbonato. L’alcalosi provoca aumento delle cariche negative delle proteine che legano maggior percentuale di calcio, con aumento dell’eccitabilità neuromuscolare.

È un disordine meno comune dell’acidosi, generalmente è acuta e non interviene il compenso renale. Il trattamento sta nel rimuovere la causa dell’iperventilazione.

Può essere causata da :

Iperventilazione isterica

Iperventilazione meccanica

Aumento della pressione o ipossia intracranica.

ALCALOSI RESPIRATORIA

• Si sviluppa quando l’iperventilazione determina la riduzione della CO2sotto i livelli normali →ipocapnia(raramente dura così a lungo da costituire un’emergenza clinica)• Durante iperventilazione il pH sale e alcune funzioni del SNC vengono alterate; compaiono parestesie alle mani, ai piedi, alle labbra, sensazione di testa vuota, talvolta perdita di coscienza• In questi casi gli stimoli sui centri del respiro sono soppressi e la FR diminuisce, riportando la situazione alla norma• Una terapia semplice consiste nel far respirare il paziente in un sacchetto di carta• Altre forme di alcalosi respiratoria, rare, interessano pazienti connessi a respiratori meccanici o con traumi cerebrali con danni del tronco cerebrale

Diagnosi alcalosi respiratoria

• Disordini pCO2

indipendenti che aumentano la ventilazione

• Masse endocraniche– Disordini psichiatrici– Farmaci e sostanze

cliniche ad azione centrale

• Salicilati• Endotossine• Progesterone

• Deplezione di volume (stimolo primario di iperventilazione)

• Disordini che causano ipossiemia ( iperventilazione ipocapnia) o riducono la compliance toraco-polmonare– Edema polmonare– Polmoniti– Emboli polmonari– Cirrosi epatica

(alterazione mista)

MECCANISMI NEUROLOGICI DELL’IPERCAPNIA

FASI DEL PROCESSO ANALITICO

1) Fase pre-analitica

2) Fase analitica

3) Fase post-analitica

EMOGASANALISI

La fase PRE-ANALITICA

rappresenta il punto debole

del processo analitico (60%

degli errori)

ASPETTI RILEVANTI DELLA FASE PRE-ANALITICA

1) Preparazione del paziente

2) Scelta dell’anticoagulante

3) Identificazione del campione

4) Prelievo

5) Miscelazione post-prelievo

6) Trasporto e Conservazione

7) Miscelazione pre-analisi

PROBLEMI LEGATI ALLA SCELTA DELL’ANTICOAGULANTE

1) Effetto di diluizione

2) Alterazione degli elettroliti

SCELTA DELL’ANTICOAGULANTE

L’uso di eparina LIQUIDA determina una diluizione del campione con conseguente:

a) Concentrazione degli elettroliti inferiore al reale

b) pCO2 inferiore poiché l’acqua ha pCO2 = 0 mmHg

SOLUZIONE: USO DI EPARINA LIOFILIZZATA

SCELTA DELL’ANTICOAGULANTE

Tutti i tipi di eparina più comune

influenzano la misurazione degli elettroliti

a causa dell'effetto del legame.

Quando gli ioni si legano all'eparina il loro

valore risulta più basso

SCELTA DELL’ANTICOAGULANTE

L’anticoagulante più indicato è la litio-

eparina liofilizzata bilanciata per  gli

elettroliti (da 60 UI a 80 UI), che ha un

contenuto standard di elettroliti in modo

da minimizzare l’effetto del legame.

ASPETTI RILEVANTI DELLA FASE PRE-ANALITICA

1) Preparazione del paziente

2) Scelta dell’anticoagulante

3) Identificazione del campione

4) Prelievo

5) Miscelazione post-prelievo

6) Trasporto e Conservazione

7) Miscelazione pre-analisi

IDENTIFICAZIONE del CAMPIONE

Identificare il campione

(preferibilmente con codice a

barre) indicando almeno:

1) modalità di ventilazione

2) FiO2

ASPETTI RILEVANTI DELLA FASE PRE-ANALITICA

1) Preparazione del paziente

2) Scelta dell’anticoagulante

3) Identificazione del campione

4) Prelievo

5) Miscelazione post-prelievo

6) Trasporto e Conservazione

7) Miscelazione pre-analisi

SCARSA MISCELAZIONE: COAGULI

La presenza di coaguli non solo produce

valori errati, ma può intasare l’analizzatore.

Si deve pertanto prestare particolare

attenzione all’omogeneità del campione,

anche se spesso le dimensioni dei coaguli

sono molto piccole (microcoaguli).

SCARSA MISCELAZIONE: COAGULI

Il campione va miscelato capovolgendolo

verticalmente e facendolo ruotare nel palmo

delle mani per disciogliere l'eparina

contenuta nella siringa.

Esistono siringhe con una sfera di metallo

all’interno per facilitare la miscelazione.

ASPETTI RILEVANTI DELLA FASE PRE-ANALITICA

1) Preparazione del paziente

2) Scelta dell’anticoagulante

3) Identificazione del campione

4) Prelievo

5) Miscelazione post-prelievo

6) Trasporto e Conservazione

7) Miscelazione pre-analisi

CONSERVAZIONE

Il gradiente di K+ tra l’interno è l’esterno dei

globuli rossi è mantenuto dalla pompa

sodio- potassio.

Durante la conservazione del campione la

pompa Na/K riduce progressivamente la

propria attività e il potassio passa

all’esterno delle cellule.

CONSERVAZIONE

Se l’esame non può essere eseguito

subito, il campione può essere conservato

in acqua e ghiaccio per non più di 30

minuti

EFFETTI DEL METABOLISMO

Il tempo ottimale per l’esecuzione dell’EGA è comunque entro 5-10 minuti dal prelievo:

pO2 diminuisce (utilizzato) pCO2 aumenta (prodotta) pH varia per la produzione di CO2 e per la glicolisi Ca++ aumenta perché le variazioni di pH

influenzano il legame tra Ca++ e proteine Glucosio diminuisce (metabolizzato) Lattato aumenta (glicolisi)

ASPETTI RILEVANTI DELLA FASE PRE-ANALITICA

1) Preparazione del paziente

2) Scelta dell’anticoagulante

3) Identificazione del campione

4) Prelievo

5) Miscelazione post-prelievo

6) Trasporto e Conservazione

7) Miscelazione pre-analisi

SCARSA MISCELAZIONE PRE-ANALISI: SEDIMENTAZIONE

All'interno della siringa il sangue inizia a

separarsi in plasma e cellule ematiche.

Se i campioni non vengono miscelati

correttamente prima di essere analizzati la

misura dell’Hb risulta falsata.