EQUILIBRIO ACIDO-BASE

EQUILIBRIO ACIDO-BASE E’ assicurato dal normale funzionamento dei diversi sistemi tampone (intracellulari, extracellulari, osseo, renale, respiratorio) dell’organismo -Tamponi extracellulari: bicarbonati -Tamponi intracellulari: emoglobina, fosfati, e proteine -Osso, rene, sistema respiratorio

EQUILIBRIO ACIDO-BASE E’ mantenuto da una corretta regolazione della concentrazione di ioni H+ nei liquidi corporei espressa dal pH. basso pH: [H+] pH= 1/[H+] alto pH: [H+]

Alterazioni dell’equilibrio acido-base Metabolica (variazioni della [HCO3-]) Acidosi ( pH) Respiratoria (variazioni della P CO2) Alcalosi ( pH)

Acidosi metabolica Alterazione dell’equilibrio acido-base caratterizzata da riduzione della concentrazione di bicarbonati, riduzione del pH Eziologia: diversa in base ai valori di “gap anionico” e “gap osmolare”. -“gap anionico”: [Na+] – ( [Cl-] + [HCO3-] ) valori normali: 9-14 mEq/l -”gap osmolare”: (osmolarità attuale – osmolarità nromale) valori normali: <10 mOsm/kg

EQUILIBRIO ACIDO-BASE Acidosi con “gap anionico” e “gap osmolare” normale: acidosi tubulari renali, somministrazione di agenti acidificanti (cloruro di calcio, di magnesio e di ammonio), alimentazione parenterale Acidosi con “gap anionico” elevato e “gap osmolare” normale: chetoacidosi diabetica, acidosi lattica, chetoacidosi alcolica, insufficienza renale Acidosi con “gap anionico” e “gap osmolare” elevati: acidosi da intossicazione da salicilati, acidosi da intossicazione da metanolo

Acidosi metabolica Risposta fisiologica alla riduzione di pH: attivazione di meccanismi di difesa sia di tipo precoce (tamponi extracellulari, intracellulari e osseo) che di tipo tardivo (tampone respiratorio e renale) che riportano il pH cellulare verso la norma. Ruolo dei sistemi tampone: -bicarbonati: tamponano il 40-45% del carico acido -emoglobina, fosfati, proteine e tampone osseo: tamponano il 55-60% del carico acido -tampone respiratorio: la riduzione del pH stimola i chemocettori centrali e periferici con successiva iperventilazione alveolare, riduzione della P CO2 e ritorno del pH verso valori normali -tampone renale: elimina il carico acido mediante l’escrezione di H+ che si combinano con i fosfati urinari (acidità titolabile) e con NH3

Tampone renale (I) La regolazione renale dell’equilibrio acido-base è fondamentalmente basata sul controllo del contenuto plasmatico di bicarbonato. Il rene tende, infatti, a mantenere costante la concentrazione o ad adeguarla a quella della CO2, a sua volta controllata dai centri respiratori tramite la ventilazione polmonare.

Tampone renale (II) Il valore fisiologico del pH plasmatico (7,4) è determinato dal rapporto tra la concentrazione di bicarbonato ed acido carbonico, secondo l’equazione di Henderson-Hasselbach: pH=pK+ log HCO3-/CO2 + H2CO3 = 6,1 + log 25/1,2 = 6,1+1,3=7,4 Il rene stabilizza il numeratore dell’equazione, il polmone regola il denominatore. La regolazione dell’equilibrio acido-base è, quindi, frutto della stretta collaborazione rene-polmone.

Meccanismi renali di regolazione dell’equilibrio acido-base Riassorbimento dei bicarbonati -Rigenerazione di bicarbonati, mediata dalla escrezione dell’acidità titolabile e dalla sintesi e secrezione di ammoniaca

Riassorbimento di bicarbonati Il bicarbonato è completamente filtrato ed è poi quasi completamente riassorbito prevalentemente a livello prossimale, ma anche a livello distale.

Trasporto dei bicarbonati lungo il nefrone Tubulo prossimale: lume tubulare -secrezione attiva di ioni H+ nel lume tubulare mediante un carrier Na+/H+ -formazione nel lume tubulare di acido carbonico (H+ +HCO3- =H2CO3) -rapida scissione dell’acido carbonico in CO2 e H2O ad opera dell’anidrasi carbonica (H2CO3 = H2O+CO2) -diffusione passiva di CO2 nella cellula secondo gradiente di concentrazione

Trasporto dei bicarbonati lungo il nefrone Tubulo prossimale: cellula+interstizio peritubulare -formazione di acido carbonico all’interno della cellula (H2CO3 = H2O+CO2) -rapida scissione in H+ e HCO3- ad opera dell’anidrasi carbonica -H+ disponibile per la secrezione -diffusione passiva di HCO3- nell’interstizio peritubulare secondo gradiente elettrochimico

Riassorbimento dei bicarbonati La secrezione attiva di ioni H+ Na-dipendente è responsabile del riassorbimento a livello di tubulo prossimale di circa il 70% dei bicarbonati filtrati a livello glomerulare. pH dell’ultrafiltrato = 7,25 pH della preurina a livello di tubulo prossimale dopo riassorbimento dei bicarbonati = 6,7

Trasporto dei bicarbonati lungo il nefrone Ansa di Henle: a questo livello è riassorbito il 25% dei bicarbonati filtrati a livello glomerulare Branca discendente: eccessivo riassorbimento di acqua con iperconcentrazione di bicarbonati (riassorbimento iperosmotico) e significativa alcalinizzazione della preurina (pH = 7,3) Branca ascendente: cospicuo riassorbimento di bicarbonati (riassorbimento isosmotico) e ritorno del pH ai valori d’ingresso (pH = 6,7). pH all’ingresso dell’ansa = pH all’uscita dell’ansa

Trasporto dei bicarbonati lungo il nefrone Segmenti distali -Dotto collettore corticale: secerne e riassorbe bicarbonati a seconda delle necessità -Dotto midollare esterno: riassorbe solo bicarbonato -Dotto midollare interno: riassorbe sodio e bicarbonato A livello di nefrone distale -cellule principali: deputate al riassorbimento di bicarbonato -cellule intercalate: deputate alla secrezione di ioni H+

Trasporto dei bicarbonati lungo il nefrone Segmenti distali: lume tubulare -secrezione attiva di ioni H+ mediante una pompa elettrogenica Na- indipendente -formazione di acido carbonico mancanza dell’anidrasi carbonica con comparsa di un pH acido rispetto -accumulo transitorio di acido carbonico nel lume per a quello del tubulo prossimale(disequilibrium pH) -lenta scissione di H2CO3 per mancanza di anidrasi carbonica -diffusione passiva di CO2 nella cellula

Trasporto dei bicarbonati lungo il nefrone Segmenti distali: cellula+ interstizio peritubulare -formazione di acido carbonico -rapida scissione ad opera dell’anidrasi carbonica -secrezione di H+ nel lume tubulare, successivo legame ai fosfati(acidità titolabile) ed eliminazione -riassorbimento di HCO3- mediante antiporter con il Cl-

Fattori che influenzano il riassorbimento dei bicarbonati -Soglia renale: superato il riassorbimento tubulare massimo (Tm= 28 mEq/l), i bicarbonati vengono eliminati con le urine -Tensione arteriosa di CO2: l’aumento della pCO2 abbassa il pH intracellulare, favorendo la secrezione di H+ e il riassorbimento di bicarbonati -Potassio: la deplezione di poitassio aumenta il riassorbimento di bicarbonati

Rigenerazione dei bicarbonati ed acidificazione dell’urina I normali processi metabolici (catabolismo di proteine e fosfolipidi) determinano accumulo di acidi forti nell’organismo, neutralizzati dai sistemi tampone ematici. Il principale sistema tampone ematico è il bicarbonato di sodio. Quindi: -depauperamento di bicarbonati -necessità di rigenerazione per mantenere il pH costante

Rigenerazione dei bicarbonati Acidità titolabile: quantità di alcali necessari a titolare una urina acida fino al raggiungimento del pH del plasma. E’ rappresentata dal fosfato monosodico, mentre il fosfato bisodico è il principale tampone del filtrato glomerulare

Rigenerazione dei bicarbonati Formazione ed escrezione di acidità titolabile Nel lume tubulare uno ione Na+ si lega ad H2PO-4 (acidità titolabile) che viene eliminato con le urine. Un secondo ione Na+ si scambia con uno ione H+ secreto dalla cellula

Rigenerazione dei bicarbonati Formazione e secrezione di ammoniaca -deaminazione all’interno delle cellule tubulari della glutamina ad opera delle glutaminasi I e II con formazione di due moli di ammoniaca -diffusione dell’ammoniaca prodotta nel lume tubulare distale -formazione di NH4+ e successiva eliminazione con le urine

Rigenerazione dei bicarbonati Fattori che regolano l’escrezione di NH4+ -Acidità urinaria -Grado di acidosi sistemica (metabolica e respiratoria) -Equilibrio del potassio

Acidosi metabolica Dati di laboratorio -Ph ematico: inferiore a 7,36 -pCO2: inferiore a 35 mmHg -HCO3-: inferiore a 22 mEq/l -pH urinario: acido Trattamento: correzione dei fattori patogenetici; infusione di soluzioni saline appropriate; infusione di bicarbonati

Alcalosi metabolica Condizione patologica caratterizzata da aumento del pH, aumento della concentrazione di HCO3-, aumento della pCO2. Eziologia: eccessiva perdita di H+ (cause gastroenteriche e renali), ritenzione di HCO3- (trasfusioni massive di sangue) Quadro clinico: irritabilità neuromuscolare, aritmie cardiache, lipotimie. Dati di laboratorio:pH ematico:superiore a 7,42; pCO2:superiore a 44 mmHg; HCO3-:superiore a 25 mEq/l; pH urinario:alcalino Trattamento:correzione dei fattori patogenetici; somministrazioni di soluzioni saline appropriate; infusione di acido cloridrico; emodialisi

Acidosi respiratoria Alterazione dell’equilibrio acido-base causata da ipoventilazione alveolare dovuta a: -depressione del SNS (farmaci, infezioni, danno cerebrale) -disordini neuromuscolari (miopatie, sindrome di Guillian-Barrè) -malattie polmonari (patologie croniche ostruttive, asma, cifoscoliosi, pneumotorace) Quadro clinico: agitazione, cefalea, sonnolenza, tachicardia, aritmie, scompenso cardiaco.

Acidosi respiratoria Dati di laboratorio: -pH ematico: 7,36 -HCO3-: superiore a 25 mEq/l -pCO2: superiore a 44 mmHg -pH urinario: acido Trattamento: miglioramento della ventilazione polmonare

Alcalosi respiratoria Condizione patologica causata da iperventilazione alveolare dovuta a: -alterazioni del SNC (ansia, tumori cerebrali, infezioni) -tossicità da farmaci (salicilati, catecolamine, progestinici) -ipossiemia da patologia polmonare (polmonite, edema polmonare), grandi altitudini, sepsi, ipertiroidismo, malattie epatiche, gravidanza. Quadro clinico: letargia, delirio, sincope, attacchi epilettici, aritmie cardiache.

Alcalosi respiratoria Dati di laboratorio: -pH ematico: superiore a 7,42 -HCO3-: inferiore a 25 mEq/l -pCO2: inferiore a 36 mmHg -pH urinario: alcalino Trattamento: respirazione autoassistita