Dipartimento Emergenza Disordini Acido-Base Simone Toccafondi Dipartimento Emergenza AOU Careggi

Disordini Acido-Base Meccanismi omeostatici acido-base del Plasma Fisologia della produzione e escrezione degli acidi I disordini Acido-Base: - Acidosi Metabolica - Alcalosi Metabolica - Acidosi Respiratoria - Alcalosi Respiratoria Approccio Clinico e Terapia dei disordini Acido-Base

Questa è una lezione... PESANTE!!!!!

Caso Clinico (25/10/2002) Giovane maschio 26enne, viene portato al DEA da ambulanza medicalizzata alle 2.00 di notte in stato di coma, con una “strana alitosi” interpretata come da alcool. I genitori lo hanno trovato in camera. Da qualche giorno depresso dopo lite con la fidanzata. Sul comodino una scatola vuota di Tavor 1 mg (usato dalla madre). I genitori riferiscono che il paziente è sempre stato bene e non soffre di nessuna malattia

Caso Clinico (25/10/2002) Parametri vitali: PA 120/80, HR 120 R, T 37°C, RR 28, SatO2 99% in ossigeno 6 L/min Coma (GCS 3-4), pupille isocicliche isocoriche normoreagenti allo stimolo luminoso E.O. per il resto nei limiti eccetto che per : toni cardiaci tachicardici e lievi crepitii bibasilari ai polmoni ECG: RS 120 b/min; Tracciato nei limiti della norma

Caso Clinico (25/10/2002) Dopo inserimento di catetere vescicale 150 cc di urine. Il Triage rapido tossicologico risulta positivo per benzodiazepine Vengono prelevati esami ematici di routine e il panel tossicologico ematico Si esegue Rx Torace (da cui risultano sfumati segni di congestione del piccolo circolo) Si richiede TC Cranio Si esegue Emogasanalisi (EGA)

Caso Clinico (25/10/2002) EGA pH 7.06 pO2 98.9 mmHg pCO2 21.9 mmHg Hb 14.8 g/dl K 5.0 mEq/L Na 143 mEq/L Cl 104 mEq/L HCO3¯ 6.0 mmol/L Anion Gap 33.0 Glu 96 mg/dl Lac 3.4 mmol/L COHb 1.5% MetHb 0.2% EGA

Caso Clinico (25/10/2002) Che tipo di disturbo acido-base è presente? Come può essere spiegato in questo caso? Una corretta interpretazione dell’EGA può essere determinante per la diagnosi?

Meccanismi omeostatici per l’equilibrio Acido-Base Equazione di Kassirer-Bleich [H ] = 24 X PCO2 [HCO3 ] Questa equazione è abbastanza semplice da applicare. Si deve tener presente però che la correlazione fra la [H΅] e il pH è di tipo logaritmico. Con pH=6.8 avremo una [H΅] di 158 mmol/L Con pH=7.4 avremo una [H΅] di 40 mmol/L Con pH=7.7 avremo una [H΅] di 20 mmol/L

Meccanismi omeostatici per l’equilibrio Acido-Base Equazione di Henderson-Hasselbach pH = pK + log [HCO3¯ ] [H2CO3] E’ l’equazione classica, usata anche da molte macchine di laboratorio per calcolare indirettamente il Bicarbonato una volta noti il pH e la PCO2

Meccanismi omeostatici per l’equilibrio Acido-Base Equazione di Henderson-Hasselbach Dato che l’acido carbonico è in equilibrio con la CO2: pH = 6,1 + log HCO3 0,03 PCO2 Tutte le variazioni primitive del valore del numeratore costituiscono alterazioni metaboliche dell’equilibrio acido base. Tutte le variazioni primitive del denominatore costituiscono alterazioni respiratorie dell’equilibrio acido base.

Aproccio clinico ai disordini acido-base Domanda: Ma l’Equazione di Henderson-Hasselbach e quella di Kassirer-Bleich sono davvero utili per l’approccio clinico ai disordini acido-base?

Approccio clinico ai Disordini Acido-Base Anamnesi ed Esame Obbiettivo: mirati al rilevo di perdite o di incrementi di valenze acide o basiche e alla ricerca di malattie del polmone, del rene e del fegato Applicazione ragionata di algoritmi tenendo sempre presente la situazione clinica del paziente Evitare di fare diagnosi basandosi su schemi e nomogrammi comunemente diffusi

Approccio clinico ai Disordini Acido-Base Valutare il disordine prevalente considerando il pH, la concentrazione del bicarbonato e la PCO2. Su questa base decidere quale algoritmo seguire per giungere ad una diagnosi appropriata e quindi ad una terapia ottimale

Approccio clinico ai Disordini Acido-Base Prima di esaminare gli algoritmi che consentono di giungere ad una sicura diagnosi rivediamo insieme alcuni determinanti fondamentali dell’ equilibrio acido-base nell’organismo.

L’equilibrio acido base dipende dalla regolazione dei seguenti parametri: Produzione di Acidi Volatili (CO2) Eliminazione di Acidi Volatili (CO2) Riassorbimento del Bicarbonato Rigenerazione del Bicarbonato Produzione di Acidi non Volatili Introduzione di Acidi dall’esterno Tre gli organi fondamentali in cui si compie l’omeostasi dell’equilibrio Acido-Base: il Polmone il Rene il Fegato

I sistemi tampone (buffers) nell’organismo sono molti e includono l’Emoglobina, i Fosfati, le Proteine e il Bicarbonato A livello epatico si produce 1 mol/die di Bicarbonato e di Ammonio. In corso di acidosi il fegato può aumentare la quota tampone di Bicarbonato e il rene espelle maggior quantità di urea. A livello del tubulo prossimale del rene si riassorbe l’85% del Bicarbonato, in misura pressochè costante. E’ a livello del tubulo distale che il restante 15% del Bicarbonato può essere riassorbito in misura variabile per mantenere l’omeostasi acido-base, sia con un meccanismo di pompa “sodio-indipendente”, sia con un meccanismo di pompa “sodio-dipendente”. Il meccanismo di omeostasi renale richiede da 2 a 4 giorni per essere pienamente efficiente: è per questo che la compensazione dei Disturbi Acido-Base Respiratori è diversa nelle forme acute da quelle croniche

Disordini Acido-Base Fondamentali Acidemia e Alcalemia: questi termini si riferiscono solo al pH ematico, quando questo è rispettivamente <7.35 o >7.45 senza tenere conto dei meccanismi con cui lo squilibrio si realizza. Acidosi e Alcalosi : questi termini fanno riferimento al meccanismo con cui si realizza lo squilibrio e possono essere usati anche quando il pH ematico si trova compreso nei limiti normali. Acidosi e Alcalosi vengono definite “primitive”, Respiratoria o Metabolica, quando costituiscono il “primum movens” del meccanismo che determina lo squilibrio acido base. I Disordini Acido-Base Misti sono frequenti e rendono difficile l’applicazione degli algoritmi interpretativi o dei nomogrammi comunemente disponbili

L’Anion-Gap (AG) [Na΅] - ([HCO3¯ ] + [Cl¯ ]) = AG (8±4 mEq/L) Presenta numerose limitazioni e diversi falsi positivi Purtuttavia è un elemento indispensabile di guida nell’interpretazione delle Acidosi Metaboliche In caso di Acidosi Metabolica con AG elevato è fondamentale dosare direttamente i Lattati, i Formati, i Ketoacidi, il Glicole Etilenico, i Salicilati

L’Anion-Gap (AG) Δ AG = Δ [HCO3¯ ] Se l’unico disturbo presente è l’Acidosi Metabolica ad elevato AG esiste una correlazione lineare e inversa con il Bicarbonato Se la riduzione del Bicarbonato è superiore a quella attesa coesiste un altro tipo di Acidosi Metabolica Se la riduzione del Bicarbonato è inferiore a quella attesa coesiste Alkalosi Metabolica Questa relazione non è influenzata dai Disturbi Acido-Base respiratori, Acuti o Cronici

Approccio clinico per algoritmi La prima domanda da porsi nell’interpretazione di un’EGA è: Com’è il pH? < 7.35? > 7.45? >7.35 e < 7.45? La seconda domanda: l’alterazione prevalente riguarda il bicarbonato ( disordine metabolico) oppure riguarda la pCO2 ( disordine respiratorio?)

pH < 7.35 con [HCO3¯] ridotto Acidosi Metabolica Controlla ΔPCO2/ΔHCO3 per vedere il compenso repiratorio: normale (1:1) Ac. Resp. Associata Alk. Resp. associata Acidosi Metabolica ad alto AG Acidosi Metabolica a normale AG Controlla Osm Plasma Controlla ΔAG/ΔHCO3 Associata a Alkalosi Metab. Pura Associata a Acidosi Metab. con AG normale

Cause di Acidosi Metabolica ad elevato AG Uremia Ketoacidosi diabetica Ketoacidosi alcoolica Ketoacidosi da digiuno Acidosi lattica tipo A (ipossia tissutale: shock) Acidosi lattica tipo B1 (sepsi, leucemia, ecc.) Acidosi lattica tipo B2 (es. da biguanidi) Acidosi lattica tipo B3 (difetti congeniti del metabolismo) Da intossicazione (Metanolo, Glicole etilenico, Salicilati) caratterizzata da aumento della Osmolalità Plasmatica

Cause di Acidosi Metabolica a normale AG Con tendenza all’IperKaliemia Uremia iniziale Ketoacidosi diabetica sottostante iniziale Uropatia ostruttiva iniziale Acidosi tubulare renale tipo IV Ipoaldosteronismo (Addison) Infusione o ingestione di HCl, NH4Cl, Lisina o Arginina-HCl Diuretici risparmiatori di Potassio

Cause di Acidosi Metabolica a normale AG Con tendenza all’IpoKaliemia Acidosi tubulare renale tipo I (distale) Acidosi tubulare renale tipo II (prossimale) Acetazolamide Diarrea Ureterosigmoidostomia Acidosi da diluizione Ostruzione di neovescica ileale

Acidosi Metabolica Il compenso respiratorio si realizza in tempi molto brevi (< 1 h) e con una relazione matematica precisa: PCO2 = (1.5 X [HCO3¯] + 8) ± 2 Quando [HCO3¯] è maggiore di 8 mEq/L la relazione è semplice e lineare: la PCO2 cala di 1 mmHg per 1 mEq/L di [HCO3¯] perso Questo relazione vale solo se non ci sono disturbi respiratori concomitanti. Per un pH<7.10 il compenso respiratorio non è più adeguato ed è stato indicato questo “cut-off” per definire severa un’acidosi metabolica

Acidosi Metabolica: Conseguenze Patofisiologiche La contrattilità del miocardio si riduce La soglia per la Fibrillazione Ventricolare si abbassa La soglia per la defibrillazione (durante ACR) aumenta La perfusione epatica e renale diminuisce Le resistenze vascolari del piccolo circolo aumentano Gli effetti delle catecolamine sono diminuiti Si sviluppa uno stato catabolico generalizzato Alterazioni del sensorio fino al coma profondo

Acidosi Metabolica: Terapia Il primo provvedimento riguarda il sostegno della ventilazione: se il compenso respiratorio è inadeguato si deve procedere ad intubazione e a ventilazione meccanica Il secondo provvedimento: cerca la causa e, se possibile, rimuovila Se l’acidosi è di grado lieve-moderato la somministrazione di bicarbonato dovrebbe essere evitata perché: 1. Il bicarbonato produce CO2 e se il compenso respiratorio non è adeguato si può avere un effetto paradosso con peggioramento dell’acidosi 2. Si determina un sovraccarico osmotico e di Sodio 3. Si può determinare un’Alkalosi metabolica secondaria una volta risolta l’Acidosi metabolica primitiva

Acidosi Metabolica: Terapia Indicazioni alla terapia con bicarbonato: Severa deplezione di [HCO3¯] (< 4 mEq/L) Severa acidosi (pH< 7.20) con segni clinici di shock Severa acidosi ipercloremica (AG normale) Dosaggio del bicarbonato da usare [HCO3¯] 0.5 mEq/kg per ogni mEq/L di [HCO3¯] plasmatico da far aumentare, con l’obiettivo di restaurare il [HCO3¯] plasmatico almeno a 8 mEq/L

Acidosi Metabolica: Terapia Alternative terapeutiche al bicarbonato: Nessuna, nella pratica clinica corrente. Sono studiate da alcuni anni due diverse sostanze, come alternativa al bicarbonato: Carbicab: una miscela equimolare di bicarbonato e di carbonato di Sodio che ha il vantaggio di liberare minori quantità di CO2. In alcuni recenti Trials sull’Arresto Cardiaco i risultati sono stati insoddisfacenti. THAM: un amioacido di sintesi con pK di 7.8 in grado di penetrare in sede intracellulare. Risultati buoni ma ancora in fase di sperimentazione.

La lezione continua…….

pH > 7.45 con [HCO3¯] elevato Alkalosi Metabolica Controlla Δ PCO2/Δ HCO3 <0.7 >0.7 0.7 Associata a Acidosi Resp. Associata a Alkalosi Resp. Pura

Alkosi Metabolica L’Alkalosi Metabolica è data o da una perdita di valenza acide o da un recupero renale eccessivo di bicarbonato Si possono identificare 2 sottoclassi di Alkalosi Metabolica 1 Alkalosi Metabolica Cloro-responsiva E’ associata alla contrazione del volume extracellulare e risponde alla riespansione volemica 2 Alkalosi Metabolica Cloro-resistente E’ associata a normovolemia e spesso a ipertensione. Non risponde alla riespansione volemica

Cause di Alkalosi Metabolica Cloro-responsiva Vomito Diarrea Terapia diuretica Fibrosi cistica Enteropatie cloro-disperdenti Le urine sono alkaline e con bassa concentrazione di Cloro (<10 mEq/L)

Cause di Alkalosi Metabolica Cloro-resistente Ipertensione nefrovascolare Tumori renino-secernenti Iperplasia surrenalica Iperaldosteronismo Sindrome di Cushing, di Liddle, di Bartter Sostanze esogene (Liquorizia, Cortisonici) Non risponde alla riespansine volemica e le urine hanno concentrazione di Cloro > 10 mEq/L

Alkalosi Metabolica: Conseguenze Patofisiologiche Manifestazioni neurologiche quali tetania e epilessia La perfusione coronarica e cerebrale diminuisce a causa del vasospasmo Aritimie cardiache refrattarie alla terapia Diminuzione del rilascio di O2 da parte dell’Emoglobina con gravi conseguenze nelle patologie respiratorie preesistenti Depressione del Drive respiratorio

Alkalosi Metabolica: Terapia Il primo provvedimento: cercare la causa e, se possibile, rimuoverla Acetazolamide (250-500 mg/die): è efficace nel determinare aumentata escrezione di bicarbonato, ma si devono monitorizzare attentamente i livelli ematici del Potassio, del Magnesio e del Fosfato Se l’Alkalosi è severa con [HCO3¯] > 45 mEq/L si deve utilizzare un infusione endovenosa di HCl (una soluzione 0.1, con 100 mmol/L di HCl, infusa lentamente (0.2 mmol/Kg/h) in una vena centrale, monitorizzando frequentemente il pH, usando la formula: [HCl] da infondere = (Δ[HCO3¯] ) x (peso paz in Kg) x (0.5)

La lezione continua….

pH < 7.35 con PCO2 elevata (>40 mmHg) Acidosi Respiratoria Controlla Δ [H΅]/ Δ [HCO3¯] >0.8 <0.3 <0.8 >0.3 0.8 0.3 Associata a Acidosi Metab. Associata a Alkalosi Metab. Cronica Acuta Acuta o Cronica

Acidosi Respiratoria Acuta [HCO3¯] 1 mEq/L per PCO2 10 mmHg Acidosi Respiratoria Cronica [HCO3¯] 3 mEq/L per PCO2 10 mmHg

Acidosi Respiratoria E’ sempre data da un meccanismo di ipoventilazione alveolare che riconosce: Cause neurologiche (centrali o periferiche) Cause neuromuscolari Cause polmonari Cause farmacologiche-tossicologiche

Acidosi Respiratoria: Terapia E’ la terapia dell’insufficienza respiratoria che è fondata sulla terapia farmacologica e/o sulla ventilazione meccanica, invasiva o non invasiva. Le indicazioni cliniche e i criteri emogasanalitici che guidano alla scelta della ventilazione meccanica sono noti ed esulano dagli scopi della presente lezione. E’ tuttavia utile ricordare i criteri per la selezione dei pazienti da sottoporre a ventilazione meccanica non invasiva (NPPV) in DEA

Criteri di selezione per l’utilizzo della NPPV Diagnosi appropriata Necessità di ventilazione assistita - Distress respiratorio severo - Tachipnea - Utilizzo muscoli accessori - EGA con pH < 7.35, PaCO2 > 45 - PaO2/FiO2 < 200 Controindicazioni alla NPPV - Arresto Respiratorio - Paziente instabile - Incapacità a roteggere le vie aeree - Eccesso di secrezioni - Incapacità di collaborare - Intolleranza alla maschera - Recente chirurgia toracica o addominale

Determinanti del successo della NPPV Respirazione sincronizzata Dentatura intatta APACHE II < 25 Secrezioni non eccessive Buona tenuta Buona risposta iniziale alla NPPV - Correzione del pH - Riduzione della Freq. Resp. - Riduzione della PaCO2 - Assenza di processo infettivo - Miglioramento Score Neurologico pH > 7.10 PaCO2 < 92 mmHg

pH > 7.45 con PCO2 bassa (<35 mmHg) Alkalosi Respiratoria Controlla Δ [H΅]/ Δ PCO2 <0.4 >0.75 0.4 0.75 Associata a Acidosi Metab. Associata a Alkalosi Metab. Acuta Cronica

Alkalosi Respiratoria Acuta Alkosi Respiratoria Alkalosi Respiratoria Acuta [HCO3¯] 2 mEq/L per PCO2 10 mmHg Alkalosi Respiratoria Cronica [HCO3¯] 4 mEq/L per PCO2 10 mmHg

Alkosi Respiratoria L’ iperventilazione causa diminuzione della PCO2 e conseguente aumento del pH ematico. Alkalosi Respiratoria acuta : Cause psicogene (Attacchi di panico) Malattie neurologiche ( Ictus, Neoplasie, Traumi, Meningoencefaliti) Cause farmacologiche (Salicilati, Metilxantine, Nicotina) Cause varie (Febbre, Colpo di calore, Iperpiressia maligna) Alkalosi Respiratoria cronica : Gravidanza Encefalopatia epatica Anemia grave Permanenza ad alta quota (>3000 m s.l.m.)

Alkosi Respiratoria: Terapia Nella forma acuta è utile le tecnica del “re-breathing”, cioè si può usare una maschera ad ossigeno con un basso flusso d’ossigeno (ma non senza ossigeno: si deve evitare una brusca caduta dell’O2 insieme alla CO2!) Nella forma cronica, specie se legata a permanenza ad alte quote, può essere utile l’Acetazolamide, 250 mg/die

La lezione…. e sta per finire … Meno male!!!

Disordini Acido-Base con pH normale e Disordini Misti Quando siano presenti 2 disordini primari dell’equilibrio acido-base il pH è spesso nei limiti della normalità. Può essere molto utile l’applicazione dell’algoritmo interpretativo seguente per inquadrare facilmente il disturbo.

7.35 < pH < 7.45 Acidosi Metabolica e Alkalosi Respiratoria Bassa PCO2 Basso HCO3¯ Alta PCO2 Alto HCO3¯ Normale PCO2 Normale HCO3¯ Acidosi Metabolica e Alkalosi Respiratoria Alkalosi Metabolica e Acidosi respiratoria Controlla AG Normale Aumentato Normale Acidosi Metab. a normale AG e Alkalosi Metabolica Acidosi Metab. ad alto AG e Alkalosi Metabolica

Caso Clinico (25/10/2002) EGA pH 7.06 pO2 98.9 mmHg pCO2 21.9 mmHg Hb 14.8 g/dl K 5.0 mEq/L Na 143 mEq/L Cl 104 mEq/L HCO3¯ 6.0 mmol/L Anion Gap 33.0 Glu 96 mg/dl Lac 3.4 mmol/L COHb 1.5% MetHb 0.2% EGA

pH < 7.35 con [HCO3¯] ridotto Acidosi Metabolica Controlla ΔPCO2/ΔHCO3 per vedere il compenso repiratorio: normale (1:1) Ac. Resp. Associata Alk. Resp. associata Acidosi Metabolica ad alto AG Acidosi Metabolica a normale AG Controlla Osm Plasma Controlla ΔAG/ΔHCO3 Associata a Alkalosi Metab. Pura Associata a Acidosi Metab. con AG normale

Caso Clinico (25/10/2002) Acidosi Metabolica pura ad elevato AG Aumento dell’Osm Plasmatica Sospetta intossicazione da Metanolo o da Glicole Etilenico La succecciva analisi su liquido da gastrolusi e gli specifici dosaggi ematici confermano l’intossicazione da Glicole Etlenico

Caso Clinico (25/10/2002) Terapia di questo paziente - Intubazione O-T - Bicarbonato di Sodio ev - Etanolo ev - Emodialisi urgente Il paziente viene ricoverato in Tossicologia

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