Liquidi corporei e principali elettroliti: principi di fisiologia, patologia e trattamento

COMPOSIZIONE FLUIDA CORPOREA

DISTRIBUZIONE CORPOREA

BILANCIO FLUIDI ESTERNO INTERNO Scambio organismo ed ambiente esterno 1) Forze Starling 2) Tonicità

FORZE STARLING (BILANCIO INTERNO)

L’osmolarità è data dal numero di particelle disciolte in soluzione, indipendentemente dalla carica elettrica e dalle dimensioni 1 L di soluzione 1 L di soluzione 6 mOsm/L 6 mOsm/L 7 g/L 70 g/L

OSMOTONICITA’ - OSMOLARITA’

Osmolarità plasmatica Elettroliti Sodio 140 mmol/L Potassio 4 mmol/L Cloro 104 mmol/L Bicarbonato 24 mmol/L Magnesio 1 mmol/L Calcio 2.5 mmol/L Non elettroliti Azotemia 5 mmol/L Glicemia 5 mmol/L OSMOLITI Urea Glucosio (presenza insulina) Etanolo OSMOTONICI Sodio Glucosio (carenza insulina) v.n. 290 mOsm/L

BILANCIO ESTERNO SETE (Iperosmolarità  Osmocettori ipotalamici  Sete  Introduzione H2O). ESCREZIONE RENALE Generazione e mantenimento dell’ipertonicità midollare: Adeguato delivery di sodio al nefrone distale Riassorbimento di sodio a livello dell’ansa di Henle Moltiplicazione in controcorrente Ricircolo dell’urea Flusso midollare normale Permeabilità del tubulo collettore all’H2O (ADH) e al sodio (aldosterone)

ARGININA-VASOPRESSINA (ADH)

Regolazione ormonale dei liquidi corporei AUMENTO DELLA QUANTITA’ DI LIQUIDI

Regolazione ormonale dei liquidi corporei RIDUZIONE DELLA QUANTITA’ DI LIQUIDI

Regulation of ECF Volume

Bilancio idroelettrolitico intra – extra cellulare

SQUILIBRI ELETTROLITICI Possono interessare tutti gli elettroliti corporei ma quelli che più frequentemente risultano alterati sono: Na+ K+ Tali alterazioni possono essere sia in eccesso che in difetto e possono essere responsabili di gravi quadri clinici con evoluzioni a volte fatali.

IPONATREMIA L’ipoNa è descritta nel 15 - 30% dei pazienti ospedalizzati. Quando è severa è associata ad elevata morbilità e mortalità. Si tratta solitamente di pazienti anziani in pluriterapia. Recentemente vi è stato un risveglio dell’interesse scientifico verso questa condizione verosimilmente condizionato dalla commercializzazione dei VAPTANI, gli antagonisti della vasopressina

-Ipertrigliceridemia IPONATREMIA IPER-TONICA o pseudo ipoNa -Iperglicemia -Mannitolo -Sorbitolo -Glicina ISO-TONICA -Ipertrigliceridemia -Iperprotidemia IPO-TONICA Ipovolemiche Euvolemiche Ipervolemiche

IpoNa ipovolemica E’ legata a perdite di fluidi a livello: Renale: Diuretici tiazidici Diuresi osmotica Deficit di mineralcorticoidi mineraloattivi (utile in questo caso la determinazione del potassio plasmatico ed urinario) Nefropatie con perdite elettrolitiche Cerebral salt wasting →perdita renale di Na e H2O dopo trauma cerebrale o intervento neurochirurgico (sistema nervoso autonomo e/o pepetidi netriuretici) Extra-renali: Vomito Diarrea Sequestro compartimentale per pancreatite, peritonite, ostruzione intestinale, fenomeni di ischemia e riperfusione, ustioni O’Donoghue D et al. NDT Plus 2009

IpoNa euvolemica SIADH con aumento dell’ADH → osmolarità urinaria > 100 mmol/Kg che indica che l’ADH sta agendo in modo inappropriato vista la condizione di euvolemia Deficienza di glucocorticoidi da deficit della ghiandola pituitaria (il cortisolo inibisce l’ADH) Ipotiroidismo (in presenza di mixedema) Inappropriata antinatriuresi da sindrome nefrogenica (mutazione del recettore dell’ADH con ritenzione renale in assenza di ADH) Esercizio fisico (legata ad eccessiva ingestione di H2O) Polidipsia primaria Insufficiente assunzione di soluti (bevitori di birra, impossibilità del rene a diluire le urine legata alla osmolarità inferiore a 50 mmol/Kg ed obbligata ritenzione di H2O; l’ADH è assente) O’Donoghue D et al. NDT Plus 2009

Hyponatraemia with essentially normal ECF volume: SIADH

IpoNa ipervolemica Scompenso cardiaco (pepetidi netriuretici inefficaci) Cirrosi (aumento del flusso ematico splancnico, riduzione del flusso ematico periferico) Insufficienza renale acuta e cronica Sindrome nefrosica O’Donoghue D et al. NDT Plus 2009

Trattamento E’ importante differenziare le forme acute da quelle croniche. Livello di rischio Na = 125 mmol/L Un errore nella variazione della sodiemia espone il paziente al rischio di sindrome da demielinizzazione osmotica La sodiemia va corretta da 10-12 mmol/L nelle prime 24 ore e non oltre i 18 mmol/L nelle 48 ore successive (in generale si usa una correzione di 1-2 mmol/L/h nelle forme acute e di circa la metà nelle forme croniche, con monitoraggi ogni 2-3 ore)

Effects of hyponatraemia

Mielinosi pontina cerebrale Sintomi si sviluppano in pochi giorni: Paralisi flaccida Disfagia Disatria Pazienti più a rischio: Donne, malnutriti, etilisti Fattore protettivo: mioinositolo (uremia)

Trattamento IpoNa ipovolemica → soluzione fisiologica IpoNa euvolemica → restrizione sodica, ipertonica, antagonisti dell’ADH (demeclociclina) IpoNa ipervolemica → restrizione di liquidi e Na, diuretici

Management

Vaptani: la nuova frontiera I vaptani sono gli antagonisti recettoriali dell’ADH e rappresentano nuovi farmaci, non ancora in commercio, per il trattamento dell’iponatremia associata ad aumento dell’ADH. L’ADH agisce a livello periferico su due recettori: Tipo 1, divisi in tipo 1a e 1b, che inducono vasocostrizione, attivazione piastrinica, funzione cardiaca, secrezione di ACTH attraverso l’attivazione della fosfolipasi C; Tipo 2, situati a livello renale e dell’endotelio vascolare ed attivano l’AMP ciclico Berl T. Nephrology 2007

Sono controindicati nella ipoNa ipovolemica VAPTANI CONIVAPTAN : inibisce i recettori 1a e 2; viene somministrato per via parenterale per almeno 9 giorni alle dosi di 40-80 mg/die; l’effetto è un incremento del flusso urinario, diluizione delle urine (escrezione di 2 L/die) e incremento della concentrazione ematica di Na. Non altera le concentrazioni di K. TOLVAPTAN : inibisce selettivamente i recettori di tipo 2; somministrato per os aumenta l’escrezione urinaria di 2.3 – 4 L/die. Tutti i vaptani inducono acquaresi o escrezione di H2O libera Sono usati nello scompenso cardiaco e nella SIADH Sono controindicati nella ipoNa ipovolemica Gross P. Inter Med 2008; 47: 885 – 891 Chagan L. P&T 2007

IPERNATREMIA AUMENTATO APPORTO RIDOTTA TBW

SINTOMI IPERNATREMIA I sintomi si sviluppano quando le concentrazioni ematiche di sodio raggiungono valori superiori ai 160 mmol/L

CAUSE IPERNATREMIA Perdita di acqua Eccessiva introduzione di sale

Una volta generata, l’ipersodiemia verrà mantenuta se sono presenti una o più delle seguenti condizioni Alterazione del senso della sete (caratteristica degli anziani). Indisponibilità di acqua o fluidi ipotonici. Secrezione di ADH inappropriatamente ridotta o assente. Risposta patologica del rene all’ADH. Riduzione o assenza dell’ipertonicità della midollare.

Relazione ipernatremia e volemia Lancet 1998

DIABETE INSIPIDO: CAUSE

ADATTAMENTO SNC ALLE VARIAZIONI DELLA NATREMIA CORREGGERE LE VARIAZIONI DELLA NATREMIA SEMPRE PIANO, SOPRATTUTTO SE CRONICHE (Na+-140)/140 x TBW Correzione non > 0,5-1,0 mmol/L ( 10 mmol/L nelle 24 h)

Hypernatraemia: signs and symptoms

Metabolismo del potassio Principale catione intracellulare (K+) Range valori normali 3.5 – 5.0 mEq/L (o mmol/L) Partecipa alla regolazione dell’attività elettrica cellulare La maggior parte del pool potassico dell’organismo è contenuta nelle cellule dei muscoli scheletrici

Regulation of intracellular K+ Potassium uptake by cells is actively driven by Na + ,K + -ATPase. Leak-back into the extracellular space is opposed by: the electrical gradient (cell interior—negative), The chemical gradient [intracellular K + (K i + ) > extracellular K + (K e + )] the permeability characteristics of the membrane.

Transcellular Potassium Distribution (1)

La distribuzione cellulare del potassio è mantenuta dalla Na-K-ATPasi Tale pompa permette lo spostamento del potassio nei due compartimenti cellulari mantenendo l’omeostasi del potassio La maggior parte dei fattori che influenzano la distribuzione del potassio agisce direttamente o indirettamente sulla Na-K-ATPasi (ad es. ormoni e farmaci adrenergici)

I valori di potassiemia sono determinati da: Apporto esterno di K Distribuzione intra – extracellulare Escrezione urinaria

Controllo dell’escrezione renale di K (I°) Aldosterone e attività mineralcorticoide Flusso distale Potassiemia Anioni non riassorbibili

Effetti cellulari dell’aldosterone (cellule principali del t Effetti cellulari dell’aldosterone (cellule principali del t. collettore corticale) Aumento del numero di pompe Na-K-ATPasi a livello del lato basolaterale della cellula tubulare Aumento del numero dei canali del sodio a livello del lato luminale della cellula tubulare Aumento del gradiente elettrico per il riassorbimento del K

L’aldosterone è in grado di regolare in maniera separata l’escrezione di sodio e di potassio Ciò che conta ai fini della regolazione differenziata è il flusso al nefrone distale, a sua volta influenzato dallo stato dei volumi. Due possibilità: Se l’aldosterone è elevato perché c’è deplezione di volume  risparmio di Na, secrezione di K invariata o ridotta (essendo il flusso basso, anche se l’aldosterone è elevato, il gradiente è sfavorevole all’uscita di K dalle cellule) 2) Se l’aldosterone è elevato perché c’è iperpotassiemia, e i volumi sono normali  flusso nel nefrone distale normale  aumentata escrezione di K I mineralcorticoidi hanno un effetto sull’escrezione di potassio sovrapponibile a quello dell’aldosterone

Controllo dell’escrezione renale di K (I°) Aldosterone e attività mineralcorticoide Potassiemia Flusso nel tubulo distale (sodio e acqua) Anioni nonriassorbibili

Potassiemia e secrezione renale di potassio: l’aumento della potassiemia aumenta l’escrezione di K indipendentemente dall’effetto dell’aldosterone Aumento del numero di pompe Na-K-ATPasi a livello del lato basolaterale Aumento del numero dei canali del sodio a livello del lato luminale Aumento del numero dei canali del potassio, con facilitazione dell’escrezione di potassio Aumento del gradiente elettrico che favorisce la diffusione del K nel lume tubulare

Controllo dell’escrezione renale di K (I°) Aldosterone e attività mineralcorticoide Potassiemia Flusso nel tubulo distale Anioni non riassorbibili

L’escrezione urinaria di K aumenta all’aumentare del flusso urinario a livello del tubulo distale

Controllo dell’escrezione renale di K (I°) Aldosterone e attività mineralcorticoide Potassiemia Flusso nel tubulo distale Anioni non riassorbibili

La presenza di anioni non riassorbibili nel lume tubulare aumenta la negatività luminale e quindi il gradiente elettrico tra cellule tubulare e lume  è favorita la diffusione del K dalla cellula al lume

Acid/base balance and K+ secretion ACUTE ACIDOSIS: impairs K+ secretion inhibition of Na+/K+-ATPase decreased apical permeability to K+ CHRONIC ACIDOSIS: increases K+ secretion Na+/K+ ATPase inhibition decreases proximal water and NaCl absorption increased tubular flow, increased distal K+ secretion reduced ECF stimulates aldosterone secretion high plasma [K+] stimulates aldosterone secretion

Regolazione della potassiemia Due strategie di controllo della potassiemia:   In acuto: meccanismi cellulari (redistribuzione tra intra ed extracellulare) In cronico: meccanismi renali di escrezione (aldosterone)

Potassium Handling: renal transport (2)

Ipopotassiemia K < 3.5 mEq/L (o mmol/L) Può essere dovuta a redistribuzione cellulare, ridotto apporto alimentare, aumentate perdite (renali o extrarenali)

Ipopotassiemia: diagnosi differenziale (I°) 1 2 3

Ipopotassiemia: diagnosi differenziale (II°)

Ipopotassiemia: diagnosi differenziale (III°)

Meccanismi di aumentata escrezione urinaria di K nelle condizioni di aumentata perdita renale di potassio Aumento flusso di preurina nel nefrone distale Diuretici Sindrome di Bartter Sindrome di Gitelman Aumento anioni nonriassorbibili nel lume tubulare chetoacidosi diabetica vomito Acidosi tubulare renale Toluene Aumentata attività mineralcorticoide iperaldosteronismo primitivo Sindrome di Cushing Iperplasia surrenalica congenita Iperreninismo pseudoiperldosteronismo

Meccanismi di aumentata escrezione urinaria di K nelle condizioni di aumentata perdita renale di potassio Aumento flusso di preurina nel nefrone distale Diuretici Sindrome di Bartter Sindrome di Gitelman Aumento anioni non riassorbibili nel lume tubulare Chetoacidosi diabetica Vomito Acidosi tubulare renale prossimale Farmaci e tossici (toluene) Aumentata attività mineralcorticoide iperaldosteronismo primitivo (sindrome di Conn, iperplasia surrenalica, carcinoma del surrene) Sindrome di Cushing Iperplasia surrenalica congenita (deficit di 17α-idrossilasi o 11β-idrossilasi) Iperreninismo (stenosi dell’arteria renale) Pseudoiperldosteronismo (liquerizia, carbenoxolone etc.)

Anioni non riassorbibili La presenza nel lume di anioni non riassorbibili (a differenza del Cl che è in parte riassorbibile) che accompagnano il Na, rende ancor più negativo il lume in caso di riassorbimento di quest’ultimo Nel lume tubulare di conseguenza passeranno quantità maggiori di K Gli anioni non riassorbibili in causa sono i corpi chetonici (chetoacidosi diabetica), il bicarbonato (vomito, acidosi tubulare prossimale), farmaci (antibiotici come piperacillina e ticarcillina), tossici (ippurato nell’intossicazione da toluene)

Meccanismi di aumentata escrezione urinaria di K nelle condizioni di aumentata perdita renale di potassio Aumento flusso di preurina nel nefrone distale Diuretici Sindrome di Bartter Sindrome di Gitelman Aumento anioni nonriassorbibili nel lume tubulare chetoacidosi diabetica vomito Acidosi tubulare renale toluene Aumentata attività mineralcorticoide Iperaldosteronismo primitivo (sindrome di Conn, iperplasia surrenalica, carcinoma del surrene) Sindrome di Cushing Iperplasia surrenalica congenita (deficit di 17α-idrossilasi o 11β-idrossilasi) Iperreninismo (stenosi dell’arteria renale) Pseudoiperldosteronismo (liquerizia, carbenoxolone etc.)

Ipopotassiemia: segni e sintomi Il potassio è critico per la generazione dei potenziali di membrana nelle cellule eccitabili (cellule nervose e muscolari) La clinica dell’ipopotassiemia, al di là dei segni e sintomi specifici delle patologie che si associano allo squilibrio (per es. sindrome di Cushing), sarà caratterizzata soprattutto da astenia muscolare e aritmie cardiache Un fattore importante, oltre alla gravità della deplezione potassica, è rappresentato dal ritmo di instaurazione dello squilibrio

Ipopotassiemia e attività elettrica delle cellule Riduzione del potenziale di riposo delle cellule eccitabili (ex. miocardiociti)

Ipopotassiemia: sintomi e segni muscolari Muscolo scheletrico Debolezza Mialgie Crampi Parestesie Paralisi Dolore Aumento CPK, LDH, mioglobina Rabdomiolisi Insuff. ventilatoria Muscolo liscio Ileo paralitico Stipsi Distensione addominale Anoressia Vomito

ECG nell’ipopotassiemia Onde T appiattite Depressione ST Onda U prominente

Depressione ST

Onda U

Aritmie da ipopotassiemia Extrasistoli atriali Extrasistoli ventricolari Tachiaritmie sopraventricolari Tachiaritmie ventricolari Aumentato rischio di aritmie da intossicazione digitalica

Terapia dell’ipopotassiemia L’ipokaliemia è particolarmente grave nei pazienti in terapia digitalica, nei asmatici in terapia con β2-agonisti e nei diabetici non insulino dipendenti. Si basa sulla somministrazione di K esogeno; il deficit di K può essere calcolato secondo la formula: Deficit di K+= (4.5-Ke) x 0.6 x 0.6 x Pcorporeo Il 50% della quota stimata deve essere somministata in 1-2 h, il resto successivamente. La dose massima raccomandata è di 20 mEq/h. Sono fondamentali il monitoraggio dell’ECG e la determinazione oraria della kaliemia.

Iperpotassiemia Potassio > 5 mEq/L (o 5 mmol/L) Può essere dovuta ad aumentato apporto (raramente come meccanismo isolato), redistribuzione cellulare (fuoriuscita di K) o ridotta escrezione renale Una iperpotassiemia acuta è più spesso dovuta al concorso di varie cause (ruolo centrale della funzione renale) Una iperpotassiemia cronica è sempre dovuta ad una ridotta escrezione renale

Cause di iperkaliemia A) INTROITO B) DISTRIBUZIONE ICF/ECF C) ESCREZIONE

INTROITO Farmaci ricchi in potassio (Penicillina) Infusioni di potassio endovenose Introduzione orale di potassio

RIDISTRIBUZIONE (ALTERATA CAPTAZIONE CELLULARE K+) ACIDOSI (ACIDI INORGANICI, IRC) DEFICIT INSULINA BETA-BLOCCO IPERTONICITA’

RIDISTRIBUZIONE (FUORIUSCITA K+ DALLA CELLULA) SEVERA EMOLISI INTRAVASCOLARE RABDOMIOLISI SINDROME SCHIACCIAMENTO LISI TUMURALE IPOTERMIA SEVERA ISCHEMIA TISSUTALE SANGUINAMENTI RIASSORBIMENTI VASTI EMATOMI ESERCIZIO MASSIMALE IN CONDIZIONI CLIMATICHE ESTREME

ALTERATA ESCREZIONE RENALE DISFUNZIONE TUBULARE Tubolopatia interstiziale acquisita e congenita Uropatia ostruttiva IPOALDESTERONISMO ED IPOCORTISOLISMO IPERENINEMICO BLOCCO SISTEMA RAA (IPOALDOSTERONISMO IPORENINEMICO) FANS ACE-inibitori e sartani Antialdosteronici Ciclosporina RIDOTTO FLUSSO TUBULARE - Oligo-anuria BLOCCO CANALI ENaC Diuretici amiloride e triamtirene Trimethoprim e pentamidina AUMENTATO RIASSORBIMENTO CLORO Ciclosporina Sindrome di Gordon ATR 4

Diagnosi differenziale di iperkaliemia

Clinica dell’iperkaliemia Spesso asintomatico Sintomatico Muscoli striati (parastesie, astenia fino a paresi flaccida) Muscoli lisci (nausea vomito e dolore addominale…) ECG (alterazioni )

Alterazioni cardiache in corso di iperkaliemia

Effetti dell’iperpotassiemia sul potenziale d’azione: maggiore eccitabilità cellulare (aumento del potenziale di riposo) e successivamente ineccitabilità (depolarizzazione al di sotto del potenziale soglia)

Iperpotassiemia: alterazioni ECG K > 6 mEq/L: iniziale incremento della velocità di ripolarizzazione aumento della permeabilità di membrana al K  onde T alte ed appuntite (T a tenda) e accorciamento QT K > 7 mEq/l: depolarizzazione della membrana al di sotto del potenziale soglia  riduzione del potenziale di membrana  inattivazione parziale dei canali del Na  rallentamento della depolarizzazione  disturbi di conduzione intra-atriali ed intraventricolari  scomparsa dell’onda P e allargamento QRS K > 8 mEq/l: arresto cardiaco (BAV III°) o fibrillazione ventricolare

ECG nell’iperpotassiemia

intossicazione digitalica ipocalcemia ipomagnesiemia iposodiemia  La tossicità cardiaca da iperpotassiemia e’ aggravata da: intossicazione digitalica ipocalcemia ipomagnesiemia iposodiemia acidosi

INQUADRAMENTO DIAGNOSTICO Escludere iperpotassiemia spuria Presenza di insufficienza renale Farmaci risparmiatori di potassio (ACE-inibitori, sartani, antialdosteronici e sali per os) Infusioni endovenose di sali di K+ EGA (acidosi) Glicemia (iperglicemia) Ricerca clinica di fattori favorenti (trauma, ustioni, ipoaldosteronismo…)

TRATTAMENTO RIDURRE APPORTI CARDIOPROTEZIONE SHIFT INTRACELLULARE Calcio gluconato (2 fiale in 100 cc di sf in circa 30 min) SHIFT INTRACELLULARE Insulina Sodio-Bicarbonato (evitare associazione con il Ca che potrebbe salificare e portare alla formazione di calcoli) Salbutamolo nebulizzazione RIMOZIONE Emodialisi Resine a scambio ionico