Disturbi dello stato acido-base

Una delle principali costanti dell'organismo è la costanza della concentrazione di ioni idrogeno (H ⁺ ) nel liquido extracellulare, che negli individui sani è pari a 40±5 nmol/l. Per comodità, la concentrazione di H ⁺ viene spesso espressa come logaritmo negativo (pH). Normalmente, il valore di pH del liquido extracellulare è 7,4. La regolazione del pH è necessaria per il normale funzionamento delle cellule del corpo.

L'equilibrio acido-base dell'organismo comprende tre meccanismi principali:

• funzionamento dei sistemi tampone extra e intracellulari;
• meccanismi di regolazione respiratoria;
• meccanismo renale.

Gli squilibri acido-base sono reazioni patologiche associate a squilibri acido-base. Si distinguono acidosi e alcalosi.

Sistemi tampone del corpo

I sistemi tampone sono sostanze organiche e inorganiche che impediscono brusche variazioni della concentrazione di H ⁺ e, di conseguenza, del pH quando si aggiungono acidi o basi. Tra questi rientrano proteine, fosfati e bicarbonati. Questi sistemi sono presenti sia all'interno che all'esterno delle cellule del corpo. I principali sistemi tampone intracellulari sono proteine, fosfati inorganici e organici. I tamponi intracellulari compensano quasi l'intero carico di acido carbonico (H₂CO₂ ₎, _oltre il 50% del carico di altri acidi inorganici (fosforico, cloridrico, solforico, ecc.). Il principale tampone extracellulare del corpo è il bicarbonato.

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Meccanismi respiratori di regolazione del pH

Dipendono dal lavoro dei polmoni, che sono in grado di mantenere la pressione parziale di anidride carbonica (CO2 ₎ nel sangue al livello richiesto, nonostante le grandi fluttuazioni nella formazione di acido carbonico. La regolazione del rilascio di CO2 _avviene grazie a variazioni della frequenza e del volume della ventilazione polmonare. Un aumento del volume respiratorio al minuto porta a una diminuzione della pressione parziale di anidride carbonica nel sangue arterioso e viceversa. I polmoni sono considerati la prima linea nel mantenimento dell'equilibrio acido-base, poiché forniscono un meccanismo per la regolazione immediata del _rilascio di CO2.

Meccanismi renali di mantenimento dell'equilibrio acido-base

I reni contribuiscono al mantenimento dell'equilibrio acido-base, eliminando gli acidi in eccesso con le urine e preservando le basi per l'organismo. Questo obiettivo si ottiene attraverso diversi meccanismi, i principali dei quali sono:

• riassorbimento dei bicarbonati da parte dei reni;
• formazione di acidi titolabili;
• formazione di ammoniaca nelle cellule tubulari renali.

Riassorbimento del bicarbonato da parte dei reni

Nei tubuli prossimali dei reni, quasi il 90% dell'HCO3 viene assorbito non attraverso il trasporto diretto dell'HCO3 attraverso la membrana, ma attraverso complessi meccanismi di scambio, il più importante dei quali è considerato la secrezione di H ⁺ nel lume del nefrone.

Nelle cellule dei tubuli prossimali, l'acido carbonico instabile si forma a partire da acqua e anidride carbonica sotto l'azione dell'enzima anidrasi carbonica, che si decompone rapidamente in H ⁺ e HCO3 _. Gli ioni idrogeno formati nelle cellule tubulari penetrano nella membrana luminale dei tubuli, dove vengono scambiati con Na ⁺, di conseguenza l'H ⁺ entra nel lume dei tubuli e il catione sodio entra nella cellula e quindi nel sangue. Lo scambio avviene con l'aiuto di una speciale proteina trasportatrice, lo scambiatore Na ⁺ -H ^{+. L'ingresso degli ioni idrogeno nel lume del nefrone attiva il riassorbimento di HCO3}_nel sangue. Allo stesso tempo, nel lume del tubulo, lo ione idrogeno si combina rapidamente con l'HCO3 costantemente filtrato _per formare acido carbonico. Con l'intervento dell'anidrasi carbonica, che agisce sul lato luminale dell'orletto a spazzola, l'H₂CO₂ _viene convertito in H₂O _e CO₂. _2. In questo caso, l'anidride carbonica si diffonde nuovamente nelle cellule dei tubuli prossimali, dove si combina con H2O _per formare acido carbonico, completando così il ciclo.

Pertanto la secrezione di ioni H ⁺ assicura il riassorbimento del bicarbonato in una quantità equivalente di sodio.

Nell'ansa di Henle viene riassorbito circa il 5% del bicarbonato filtrato e nel tubo collettore un altro 5%, sempre per secrezione attiva di H ⁺.

Formazione di acidi titolabili

Alcuni acidi deboli presenti nel plasma vengono filtrati e fungono da sistemi tampone nelle urine. La loro capacità tampone è chiamata "acidità titolabile". Il componente principale di questi tamponi urinari è HPO4 _{~, che dopo l'aggiunta di uno ione idrogeno viene convertito in uno} ione acido fosforico ^{disostituito (HPO4²}₊ H ⁺ = H2PO _~ ), che ha un'acidità inferiore.

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Formazione di ammoniaca nelle cellule tubulari renali

L'ammoniaca si forma nelle cellule dei tubuli renali durante il metabolismo degli chetoacidi, in particolare della glutammina.

A pH neutro e soprattutto a bassi valori del fluido tubulare, l'ammoniaca diffonde dalle cellule tubulari nel suo lume, dove si combina con H ⁺ per formare un anione ammonio (NH3 ₊ H ⁺ = NH4 ₊⁾. Nel ramo ascendente dell'ansa di Henle, i cationi NH4 ₊^vengono riassorbiti, accumulandosi nella midollare renale. Una piccola quantità di anioni ammonio si dissocia in NH3 e ioni idrogeno, che vengono riassorbiti. L'NH3 _può diffondere nei dotti collettori, dove funge da tampone per gli H ⁺ secreti da questa parte del nefrone.

La capacità di aumentare la formazione di NH ₃ e l'escrezione di NH ₄⁺ è considerata la principale reazione adattativa dei reni all'aumento dell'acidità, che consente l'escrezione di ioni idrogeno da parte dei reni.

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Squilibri acido-base

In diverse condizioni cliniche, la concentrazione di ioni idrogeno nel sangue può discostarsi dalla norma. Esistono due principali reazioni patologiche associate a una violazione dell'equilibrio acido-base: l'acidosi e l'alcalosi.

L'acidosi è caratterizzata da un basso pH del sangue (alta concentrazione di H ⁺ ) e da una bassa concentrazione di bicarbonato nel sangue;

L'alcalosi è caratterizzata da un pH ematico elevato (bassa concentrazione di H ⁺ ) e da un'elevata concentrazione di bicarbonato nel sangue.

Esistono varianti semplici e miste di squilibrio acido-base. Nelle forme primarie, o semplici, si osserva un solo squilibrio.

Semplici varianti dello squilibrio acido-base

• Acidosi respiratoria primaria. Associata ad un aumento della p _a CO ₂.
• Alcalosi respiratoria primaria. Si verifica a seguito di una diminuzione
• Acidosi metabolica. Causata da una diminuzione della concentrazione di HCO3 _~.
• Alcalosi metabolica. Si verifica quando la concentrazione di HCO3 _aumenta.

Molto spesso, i disturbi sopra menzionati possono essere presenti in combinazione nello stesso paziente, e vengono definiti misti. In questo libro di testo, ci concentreremo sulle forme metaboliche più semplici di questi disturbi.