Equilibrio Acido-Base

Alan W. Grogono, M.D.
Chairman and Merryl and Sam Israel Professor
Department of Anesthesiology
Tulane University School of Medicine, New Orleans

Storia dell'equilibrio Acido-Base

Introduzione alla Storia
Principali Eventi Storici

Introduzione alla Storia

La nostra comprensione dell'equilibrio acido-base dipende da numerose invenzioni, scoperte e teorie. L'emogasanalisi è frequentemente usata; questo in parte è dovuto all'attuale comodità di esecuzione e in parte al miglioramento delle nostre conoscenze e della nostra comprensione della fisiologia dell'equilibrio acido-base.

La storia è stata riepilogata in una serie di saggi e revisioni dai due migliori studiosi conosciuti di questo complesso e affascinante argomento: John Severinghaus e Poul Astrup (1985, 1986). Alcuni dei protagonisti e degli eventi principali che esssi ricordano sono citati nel sommario storico seguente che ha la finalità di: sottolineare il tempo richiesto alle idee e alle attrezzature perchè raggiungessero il loro attuale livello; citare i nomi dei più importanti studiosi; ricordare alcuni dei molti tentativi per misurare i disturbi metabolici; descrivere la controversia che ha circondato l'introduzione del concetto di "eccesso di basi".

L'interesse per l'equilibrio acido-base nasce dalla sua imporatanza fisiologica, dal fascino di un argomento che ha esercitato e sfidato l'interesse scientifico nell'ultimo secolo, e dalla necessità di dovere preparare e superare gli esami.

Principali Eventi Storici

Boyle (1627-1691): "La pressione è inversamente proporzionale al volume."
Benjamin Franklin (1706-1790): Chiamò "vitrea" la carica "positiva" che successivamente rese necessario etichettare l'eccesso elettronico con l'aggettivo di "negativo".
Dalton (1801): Propose la legge delle pressioni parziali.
Henry (1802): "Il gas disciolto è proporzionale alla pressione parziale."
Gay-Lussac (1808): "La pressione è proporzionale alla temperatura 'assoluta' ". Legge dei volumi combinati.
Avogadro (1811): Eguali volumi di tutti i gas alla stessa temperatura e pressione contengono eguale numero di molecole.
Faraday (1833): Coniò la terminologia (ione, anione, anodo, etc.) e stabilì la legge dell'elettrolisi.
Lord Kelvin (1848): Combinò le leggi dei gas per il calcolo della costante (R) universale dei gas:
PV=nRT (P = pressione, V = volume, n = numero di moli, T = temperatura).
Claussius (1857): Concluse che gli ioni esistono già nelle soluzioni.
Van't Hoff (1887): Collegò le "leggi dei gas" al comportamento della pressione osmotica nelle soluzioni.
Arrhenius (1887): Provò che sali e acidi disciolti sono ionizzati.
Ostwald (1887): Fece la prima misurazione elettrica della concentrazione di ioni idrogeno.
Nernst (1889): Derivò l'equazione che correla il cambio di voltaggio a: costante universale dei gas (R), temperatura assoluta (T), valenza (n), faraday (F) e attività (a):
E = E^o + [RT/nF] log(a/a^o ). (note: RT/nF = 61.5 mV at 37^o C)
Nernst (1889): inoltre raccomandò di selezionare i sali con ioni che hanno simili percentuali di diffusione per evitare errori di voltaggio alle giunzioni liquide.
Bjerrum (1905): Adottò le raccomandazioni di Nernst; introdusse l'attuale ponte standard del potassio cloruro.
Cremer (1906): Scoprì che una differenza di pH può causare una differenza di potenziale attraverso un'elettrodo di vetro.
Henderson (1908): Scoprì il potere tampone della CO₂ e applicò la legge di azione di massa:
K = [H⁺] [HCO₃^-] / [dCO₂] (dove dCO₂ = CO₂disciolta)
Sorensen (1909): Suggerì il termine di pH. Inoltre sviluppò l'elettrodo dell'idrogeno per uso biologico.
Hasselbach (1916): Utilizzò la terminologia di Sorensen per l'equazione di Henderson in forma logaritmica:
pH = pK + log(HCO₃^-/dCO₂)
Hasselbach (1916): Propose di misurare l'acidosi metabolica usando il pH "standard" a 38^oC con una PCO₂ = 40 mm Hg (analogamente al bicarbonato 'standard' introdotto successivamente da Jorgensen and Astrup).
Van Slyke (1921): Pubblicò un diagramma acido-base usando come assi log(H⁺):log(PCO₂) , precursore del diagramma in-vivo di Siggaard-Andersen (1971).
Van Slyke (1924): Produsse l'apparecchio manometrico di Van Slyke per misurare le quantità di gas rilasciate dal sangue.
Eisenman (1927): Derivò il pH dall'interpolazione su un grafico che utilizza come assi log(contenuto di CO₂):log(PCO₂). Le misurazioni del contenuto di CO₂ furono fatte usando le misurazioni di Van Slyke a PCO₂ nota.
MacInnes e Dole (1929): Perfezionarono la composizione del vetro per gli elettrodi del pH (noti successivamente come 015 pH glass - Corning).
MacInnes e Belcher (1933): Disegnarono il primo elettrodo commerciale per la misurazione del pH ematico.
Poul Astrup (1952): Ebbe la necessità di misurare la PCO₂ nel suo laboratorio di chimica clinica durante l'epidemia di poliomielite a Copenhagen, e derivò la PCO₂ dall'interpolazione su un grafico ad assi log (PCO₂): pH. Le misurazioni del pH furono eseguite a livelli noti di PCO₂ .
Stow (1954): Ricoprì l'elettrodo del pH e quello di riferimento con della gomma per confezionare un pratico elettrodo per la PCO₂ , successivamente modificato e migliorato da Severinghaus.
Astrup (1956): Progettò un elettrodo di vetro controllato termostaticamente in una camera di equilibrazione della CO₂ .
Jorgensen e Astrup (1957): Introdussero il "bicarbonato standard " (il livelllo di bicarbonato a PCO₂ = 40 mmHg) come "la migliore misura utilizzabile dei disturbi non-respiratori".
Astrup e Siggard-Andersen (1958): Introdussero il microelettrodo capillare e il concetto di "eccesso di basi" come misura del trattamento richiesto per correggere i disturbi metabolici. L'eccesso di basi "in-vitro" era dipendente dal livello di emoglobina - da qui causa di critiche e dibattiti.
Severinghaus e Bradley (1958): Presentarono l'apparecchiatura per l'emogasanalisi che conteneva sia l'elettrodo della PCO₂ che quello della PO₂ .
Siggaard-Andersen (1962): Pubblicò il nomogramma acido-base con gli assi log(PCO₂):pH per i calcoli di: (per interpolazione) PCO₂, bicarbonato, bicarbonato standard ed eccesso di basi. La tecnica richiedeva che il pH fosse misurato a livelli noti di PCO₂ .
Siggaard-Andersen (1963): Pubblicò il nomogramma di allineamento.
Schwartz e Relman (1963): Revisionarono in modo critico il concetto di "eccesso di basi" e proposero l'uso delle equazioni lineari per caratterizzare le sindromi acido-basi. Essi evitarono di descrivere l'adattamento all'ipercapnia cronica come "alcalosi metabolica" ma piuttosto considerarono il paziente come compensato se adattato alla loro equazione.
Severinghaus (1966): Sviluppò il regolò dell'emogas.
Siggaard-Andersen (1971): Pubblicò il diagramma In-Vivo (vedi Van Slyke 1921)

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