Equilibrio acido-base PON le scienze in … gara a.s. 2012/13 Liceo statale E.P.Fonseca – Napoli...
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Equilibrio acido-base
PON “le scienze in … gara”
a.s. 2012/13 Liceo statale “E.P.Fonseca” – Napoli
Esperto prof. C. FormicaTutor prof. L. Meduri
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Lo ione idrogeno come specie altamente reattiva
H+
Il legame con le proteine (enzimi, proteine contrattili,
proteine di trasporto) è collegato ad:
Alterazioni funzionali
Alterazioni strutturali
Forme di acidi fissi e volatili
3
Acidi fissiInorganiciH3PO4 (Fosfati
organici, proteine)H2SO4 (AA solforati)
OrganiciAcido latticoChetoacidiTossiciFarmaci
Acidi volatiliH2CO3 CO2 + H2O
Parametri dell’equilibrio acido-base:- quali sono, come si esprimono (unità di misura)- concetto di valori medi e range fisiologico
[H+] 40 nEq/L (36-44)pH 7.40 (7.36–7.44)PaCO2 40 mmHg (36-
44) HCO3 24 mEq/L (22–26)
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Dove si misurano: L’equilibrio acido-base nel suo complesso si può valutare solamente sul sangue arterioso, che consente di analizzare il ruolo dei tre componenti fondamentali della regolazione: trasporto ematico sotto forma di tamponi, polmone, rene l’emogasanalisi arteriosa rappresenta l’esame più importante
Concentrazioni normali anioni e cationi nel plasma
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CATIONI, mEq/LNa 140K 4.5 Ca 5 Mg 2 H+ 0.000040 (40 nEq/L)
ANIONI, mEq/LCl 103HCO3 24
Meccanismi che limitano e/o correggono modificazioni della concentrazione idrogenionica nell’organismo
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Sistemi tampone Sistema di prima difesa verso le alterazioni acido-basiche + trasporto acidi e basi verso gli apparati escretori (rene e polmone)
Rene eliminazione acidi fissi (e basi)Polmone eliminazione acidi volatili
(CO2) derivanti dal metabolismo dei nutrienti o dal tamponamento di acidi da parte del bicarbonato
Un sistema tampone è costituito da un acido e dalla sua base coniugata ed è in grado di rilasciare o legare H+ a seconda
delle necessità. In caso di legame l’H+ cessa temporaneamente di esistere come specie dissociata
autonoma (e quindi altamente reattiva) nel fluido contenente il tampone
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Sistemi tampone dell’organismo:tamponi intra- ed extracellulari
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CO2 + H2O H2CO3 HCO3- + H+
•tampone extracellulare più abbondante•è in equilibrio con i sistemi tampone intracellulari•la componente metabolica è controllata dal rene•la componente respiratoria è controllata dal polmone•componenti facilmente misurabili per valutare l’equilibrio acido-base dell’organismo, attraverso l’equazione di Henderson-Hasselbalch
Ruolo centrale del sistema tampone bicarbonato/ acido carbonico
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CO2 + H2O H2CO3 HCO3-
+ H+ polmone rene
pH = 6.1 + log HCO3-
0.0301 PaCO2
L’equilibrio di dissociazione del sistema tampone HCO3/H2CO3 è descritto dalla legge d’azione di massa, espressa come equazione di Henderson-Hasselbach, nella quale l’H2CO3 è inserito sotto forma di PaCO2 moltiplicata per un coefficiente di solubilità della CO2 in H2O (si ottiene un dato in mEq/L)
Tamponi cellulari
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pH = 6.1 + log HCO3-
0.0301xPaCO2
pH = 6.1 + log 24 mEq/L0.0301x 40 mmHg
pH = 6.1 + log 24 mEq/L 1.2 mEq/L
pH = 6.1 + log (24/1.2)
pH = 6.1 + log 20
pH = 6.1 + 1.3 = 7.4011
Ruolo del rene nel mantenimento del bilancio acido-basico
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Riassorbimento del bicarbonato già presente nel sangue e che venendo filtrato dal glomerulo verrebbe perso nelle urine (tubulo prossimale)
Eliminazione netta di H+ (tubulo distale)
La base fisiologica di entrambi gli effetti è rappresentata dalla secrezione di H+, a livello dei tubuli prossimale e distale
Fattori che stimolano l’escrezione di idrogenioni nel tubulo distale
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Riduzione pH ematicoAumento PaCO2
IpopotassiemiaAumento aldosterone
Le alterazioni
dell’equilibrio acido-base:
Acidosi respiratoria
Acidosi metabolica
Alcalosi respiratoria
Alcalosi metabolica14
Equilibrio acido-base: definizioniAcidemia pH < 7.36
Alcalemia pH > 7.44
Acidosi Processo fisiopatologico che tende ad aumentare [H+] e a ridurre il pH
Alcalosi Processo fisiopatologico che tende a ridurre [ H+] e ad aumentare il pH
Acidosi metabolica
processo che primitivamente riduce HCO3
Alcalosi metabolica
processo che primitivamente aumenta HCO3
Acidosi respiratoria
processo che primitivamente aumenta la PaCo2
Alcalosi respiratoria
processo che primitivamente riduce la PaCO2
Disordine misto Condizione nella quale è presente più di un disturbo acido-base primitivo
Compenso Risposta fisiologica all’acidosi o all’alcalosi, che determina un parizlale ritorno del pH verso i livelli normali 15
Compensi
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acidosi metabolica alcalosi metabolica acidosi respiratoria alcalosi respiratoria
riduzione PaCO2 (polmone)
aumento PaCO2 (polmone)
aumento bicarbonati (rene)
riduzione bicarbonati (rene)
ACIDOSI RESPIRATORIA
Alterazione dell’equilibrio acido acido-base caratterizzata da un primitivo aumento della PaCO2, eventuale riduzione del pH arterioso (acidosi respiratoria con acidemia), e da secondario aumento dei bicarbonati (compenso renale)
La patogenesi riconosce cause secondarie ad alterazioni del sistema ventilatorio
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ACIDOSI RESPIRATORIA
a) pazienti che non ventilano (di solito acidosi resp. acute)il problema è la depressione dello stimolo respiratorio (es. sedativi, narcotici, alcool, lesioni SNC post-anossiche, trauma cranico, encefalite, etc) b) pazienti che non possono ventilare (di solito acidosi resp. croniche)due possibili problemi1) insufficienza primitiva della pompa ventilatoria (m. respiratori): farmaci e tossici (curarizzanti, esteri organofosorici etc.), sclerosi multipla, miopatie acute etc. 2) insufficienza secondaria della pompa ventilatoria (fatica dei muscoli respiratori) da eccessivo aumento del lavoro respiratorio- lavoro elastico (malattie restrittive, ARDS etc.)- lavoro resistivo (ad es. crisi asmatica, BPCO)3) patologie del parenchima polmonare compromissione degli scambi gassosi (BPCO grave, edema polmonare acuto etc.)
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Acidosi metabolicaCondizione caratterizzata da primitiva riduzione della concentrazione di bicarbonati, con eventuale riduzione del pH (acidosi metabolica con acidemia) e riduzione secondaria della PaCO2 (compenso respiratorio)
La patogenesi riconosce più spesso cause che determinao perdita di bicarbonati, aumentata produzione di acidi (di solito organici), o insufficiente capacità escrezione di H+ sotto forma di ioni ammonio19
Meccanismi di compenso all’acidosi metabolica
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Sistemi tampone extra- e intracellulari
Polmone (se il sistema ventilatorio è adeguato)
Rene (se non è causa primitiva dell’acidosi metabolica)
cause dell’acidosi metabolica
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Aumentata produzione di acidi
endogena Acidosi lattica Chetoacidosi diabeticaesogena
intossicazione da farmaci – etanolo, aspirina, barbiturici (sonniferi)
Perdita di bicarbonati
diretta Via gastroenterica (diarrea etc.) Via renale (acidosi tubulari prossimali)indiretta (ridotta capacità di rigenerazione renale dei bicarbonati per
deficit di eliminazione urinaria di NH4+)
insufficienza renale acuta o cronica, acidosi tubulari distali
Acidosi da aumentata produzione endogena di acidi organici: l’acidosi lattica
Ridotta disponibilità periferica O2
a) Ridotta utilizzazionedel piruvato
b) Aumentata produzione piruvato
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Patogenesi dell’acidosi lattica
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Acidosi da aumentata produzione endogena di acidi organici: la chetoacidosi diabetica
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Composizione elettrolitica dei fluidi gastroenterici
HCO3mEq/L
NamEq/L
KmEq/L
ClmEq/L
plasma 22-26 135-145 3.5-5 98-106
bile 30-40 130-140 4-6 95-105
pancreas 80-100 130-140 4-6 40-60
Int tenue 80-100 130-140 4-6 40-60
Colon 30-50 80-140 25-45 80-100
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Alcalosi metabolica
Provocata da vomito e altre cause con ↑ bicarbonati, ↑ pH, e ↑ PaCO2 (compenso respiratorio).
Se il pH > 7.65 la mortalità sale all’80%
26
Alcalosi respiratoria
Provocata da vomito e altre cause da ↓ PaCO2 con ↑ pH,
↓ bicarbonati (compenso renale).
Se il pH > 7.65 la mortalità sale all’80%
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Cause di iperventilazione
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SepsiAnemia graveIpossiaIntossicazione da salicilatiPneumopatieInsufficienza epaticaCompenso respiratorio acidosi metabolica
Neurologic Effects of Hypocapnia
Systemic hypocapnia results in cerebrospinal fluid alkalosis, which decreases cerebral blood flow, cerebral oxygen delivery, and to a lesser extent, cerebral blood volume. The reduction in intracranial pressure may be lifesaving in patients in whom the pressure is severely elevated. However, hypocapnia-induced brain ischemia may occur because of vasoconstriction (impairing cerebral perfusion), reduced oxygen release from hemoglobin, and increased neuronal excitability, with the possible release of excitotoxins such as glutamate. Over time, cerebrospinal fluid pH and, hence, cerebral blood flow gradually return to normal. Subsequent normalization of the partial pressure of arterial carbon dioxide can then result in cerebral hyperemia, causing reperfusion injury to previously ischemic brain regions.
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Normale(7.36 – 7.44)
PaCO2 36-44
HCO3 22-26
PaCO2 < 36
HCO3 < 22
PaCO2 > 44
HCO3 > 26
< 7.36
PaCO2
< 40> 40
> 7.44
PaCO2
< 40 > 40
Acid MetabolicaRiduz PaCO2 = 1.2 HCO3oppure ultime due cifre pH
Eq. A-bNormale*
ac met + alc resp
ac resp + alc met
Acidosi RespiratoriaAc: aum HCO3= 0.1 PaCO2Cr: aum HCO3= 0.4 PaCO2
Alcalosi RespiratoriaAc: riduz HCO3 = 0.25 PaCO2Cr: riduz HCO3 = 0.5 PaCO2
Alc MetabolicaAum PaCO2= 0.7 x HCO3o le due cifre decimali del pH
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Riepilogo alcalosi e acidosi