Equilibrio acidoEquilibrio acido--basebaseEquilibrio acidoEquilibrio acido--basebase

Plasma pH 7.35-7.42

Tamponi: LEC: HCO -

Assunzione HAssunzione H++CO2, acido lattico,

chetoacidi

Dieta:

Acidi grassi Aminoacidi

LEC: HCO3-

LIC: Proteine, Emoglobina, FosfatiUrina: Fosfati e ammoniaca

Eliminazione HEliminazione H++Ventilazione:

Eliminazione CO2

Rene:Eliminazione H+

pH = log 1/[H +] = - log [H +]

Sangue arterioso pH = 7.4

Sangue venoso pH = 7.35

pH inferiori = acidosi (limite pH = 6.8)

pH superiori = alcalosi (limite pH = 8)pH superiori = alcalosi (limite pH = 8)

pH intracellulare = 6 - 7.4

pH urina 4.5 - 8

Sistemi di regolazione del pH

• Sistemi tampone dei liquidi corporei si combinanoistantaneamente con acidi e basi per impedire variazioniconsistenti del pH (risposta immediata )

• Centro respiratorio risente delle variazioni di pH e regolain pochi minuti la ventilazione e quindi l’eliminazione diCO (risposta rapida )CO2 (risposta rapida )

• Rene elimina dall’organismo H+ o le basi in eccesso(risposta lenta )

Sistema tampone del Bicarbonato

Formato dalla coppia tampone HCO3- /H2CO3

Quando viene aggiunto un acido forte come HCl, l’H+ liberato vienetamponato da HCO3

- con formazione di H2CO3 secondo la reazione:

H+ + HCO3- H2O + CO2H2CO3

Quando viene aggiunta una base forte come NaOH, l’OH - liberato sicombina con H CO formando HCO -. La concentrazione di H CO

A.C.

combina con H2CO3 formando HCO3-. La concentrazione di H2CO3

diminuisce e la reazione è spostata verso sinistra.

Il sistema tampone bicarbonato è il sistema tamponeextracellulare più potente dell’organismo, perchérappresenta un sistema aperto, in quanto la CO2 ècontrollata dalla respirazione e l’HCO3

- dal rene.

Sistema tampone del Fosfato

HPO42-/H2PO4

-

E’ meno efficace perché:• meno concentrato• la forma acida, a differenza della CO2 non può essereeliminataE’ comunque un tampone molto efficace per la regolazionedel pH a livello renaledel pH a livello renale

Sistema tampone delle Proteine

Le proteine sono i sistemi tampone più abbondantidell’organismo.Nei globuli rossi l’Emoglobina ha una importante funzionetampone.

L’equilibrio acido-base può essere controllato regolando la ventilazione

CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3

-

La seconda linea di difesa dalle alterazioni dell’equilibrioacido-base è costituita dal controllo della pCO2

↑pCO2 � ↓pH↓pCO2 � ↑pH.

A.C.

↓pCO2 � ↑pH.

Regolando la pCO2, attraverso variazioni dellaventilazione, l’apparato respiratorio può regolare il pH:• Se ↓pH (acidosi) � ↑ventilazione � ↓pCO2 � il pHtorna vicino ai valori normali↓• Se ↑pH (alcalosi) � ↓ventilazione � ↑pCO2 � il pHtorna vicino ai valori normali

In condizioni normali, il rene mantiene l’equilibrioacido-base attraverso:

• Il riassorbimento di HCO3- filtrato

• La secrezione di una quantità di ioni H+ equivalente aquella prodotta

In condizioni di alterazione (acidosi) attraverso:

• Il riassorbimento di tutto l’HCO3- filtrato• Il riassorbimento di tutto l’HCO3- filtrato

• La secrezione di quantità maggiori di H+

• La produzione di nuovi HCO3-

In condizioni di alterazione (alcalosi) attraverso:

• Il riassorbimento di quantità minori di HCO3- filtrato

• La secrezione di quantità minori di H+

Cellule tubulari

Filtrazione

HCOHCO33--

ATPATPNaNa++

+HCOHCO33--

NaNa++

HH++HH+++

Il riassorbimento degli HCO3- filtrati avviene grazie alla

secrezione di ioni H+

San

gue

San

gue

Liquido interstiziale Lume tubulare

ATPATPKK++

HH22COCO33

HH22OOCOCO22++COCO22

+HH22OO

HH22COCO33

NaNa++

Anidrasi Anidrasi carbonicacarbonica

Per ogni ione H+ secreto nel lume,uno ione HCO3

- viene riassorbitoe passa nel sangue

HH++

In condizioni normali la quantità di ioni H+ secreti a livellotubulare (4400 mEq/dì) supera di 80 mEq/dì la quantità diioni HCO3

- presenti nel filtrato (4320 mEq/dì).

Gli H+ in eccesso vengono escreti con l’urina ma, poiché ilpH dell’urina non può scendere sotto 4.5, sono tamponatida altri tamponi urinari come:

• Il sistema tampone fosfato• Il sistema tampone fosfato

• Il sistema tampone dell’ammoniaca.

Per ogni ione H+ secreto nel lume, che si combina con un tampone diverso dall’ HCO3

- , un nuovo ione HCO3- viene

immesso nel sangue.

• Nell’alcalosi , gli ioni HCO - sono in eccesso rispetto agli

• Nelle acidosi , gli ioni H+ in eccesso sono tamponati dafosfato ed ammoniaca ed escreti in forma di sali.

Questo tamponamento porta alla formazione di nuovoHCO3

-.

• Nell’alcalosi , gli ioni HCO3- sono in eccesso rispetto agli

ioni H+.

La quantità di ioni HCO3- che non può essere riassorbita a

livello tubulare, per mancanza di H+ viene escreta con leurine.

In condizioni di acidosi grave, il sistema tamponeprevalente è quello dell’NH3.• NH3 deriva dal metabolismo della glutammina, grazieall’azione di un enzima, la glutamminasi.• NH3 intrappola H+ trasformandosi in ione ammonio NH4

+.• La formazione di NH3 dalla glutammina è associata aproduzione di HCO3

- che torna nel sangue.

Nell’acidosi, aumenta la sintesi della glutamminasi, e quindiil metabolismo renale della glutammina viene stimolato, conconseguente aumento dell’escrezione di NH4

+ che diventa ilmeccanismo prevalente per l’eliminazione di H+.

• Si ha acidosi quando il rapporto HCO3-/CO2 diminuisce.

Se il rapporto diminuisce per perdita di HCO3- l’acidosi è

definita metabolica (non-respiratoria), se per aumento diCO2 l’acidosi è definita respiratoria

• Si ha alcalosi quando il rapporto HCO3- /CO2 aumenta.

Se il rapporto aumenta per aumento di HCO3- l’alcalosi è

definita metabolica (non-respiratoria), se per diminuzionidefinita metabolica (non-respiratoria), se per diminuzionidi CO2 l’alcalosi è definita respiratoria

pH = 6,1 + log [HCO 3- ]

[CO2]

Equazione di HendersonHenderson--HasselbalchHasselbalch:

Acidosi respiratoria:Acidosi respiratoria:

� ↑HCO3-

� ↓pH↑pCO2

Compenso renale:

• ↑secrezione H+

• Tutto HCO3- riassorbito

• ↑escrezione NH4+ � formazione nuovo HCO3

-

pH = 6,1 + log [HCO 3- ]

[CO2]

Acidosi metabolica:

↓pH � ↓HCO3-�↓pCO2

Compenso respiratorio:

• Iperventilazione � ↓pCO2

Compenso renale:

• ↑secrezione H+

• Tutto HCO3- riassorbito

• ↑escrezione NH4+ (formazione nuovo HCO3

-)

pH = 6,1 + log [HCO 3- ]

[CO2]

Alcalosi respiratoria:

Compenso renale:

• ↓secrezione H+

• ↓riassorbimento e ↑escrezione HCO3-

� ↓HCO3-� ↑pH↓pCO2

3

• ↓escrezione NH4+

pH = 6,1 + log [HCO 3- ]

[CO2]

Compenso respiratorio:

• Ipoventilazione �↑pCO2

Alcalosi metabolica:

↑pH � ↑HCO3-�↑pCO2

Compenso renale:

• ↓secrezione H+

• ↓riassorbimento e ↑escrezione HCO3-

pH = 6,1 + log [HCO 3- ]

[CO2]

Criteri diagnostici:Misurare su campioni di sangue arterioso legrandezze che permettono la distinzione fraalcalosi-acidosi , come fra forme respiratorie enon -respiratorie:• pH, indica la presenza di squilibrio acido-base• pCO permette di distinguere un’alterazione• pCO2 permette di distinguere un’alterazioneprimaria di tipo respiratorio• Concentrazione HCO3

- permette di riconoscereun’alterazione primaria di tipo respiratorio ometabolico (non respiratorio)

Analisi dei disturbi acido-base semplici

Parametri misurati nel sangue arterioso

Acidosi< 7.4 > 7.4

AlcalosipH

HCO3-

< 24 mEq/lpCO2

> 40 mmHgHCO3

-

> 24 mEq/lpCO2

< 40 mmHg< 24 mEq/l

Metabolica

Compenso respiratorio

pCO2

< 40 mmHg

> 40 mmHg

Respiratoria

Compenso renale

HCO3-

> 24 mEq/l

> 24 mEq/l < 40 mmHg

Metabolica

pCO2

> 40 mmHg

Respiratoria

Compenso renale

HCO3-

< 24 mEq/l

Compenso respiratorio