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

Fisiologia Acido-Base


Fisiologia

L'acido Carbonico (H2CO3) ha un ruolo centrale nella comprensione e nella valutazione dei disturbi acido-base. I prodotti di dissociazione e di ionizzazione normalmente sono in equilibrio:

[H+] x [HCO3-] = k1 x H2CO3 = k2 x [CO2] x [H2O]

In vivo, [H2O] è costante e la PCO2 è più familiare della [CO2]. Perciò l'equazione può essere scritta:

[H+] x [HCO3-] = k x PCO2

Questa è l'equazione di Henderson modificata. Essa è un esempio della Legge di Azione di Massa: i prodotti delle concentrazioni da un lato sono proporzionali ai prodotti dell'altro lato.

Interactive Hypercard Stack: Se usate un Macintosh, potete scaricare Interactive Hypercard Stack che permette di sperimentare e cambiare i valori di PCO2 e del pH ottenendo un'analisi per ogni insieme di valori. Sono disponobilli due versioni:

Acid Base Stack (ab.stk). Si carica velocemente (46 k); richiede Hypercard or Hypercard Player.

Acid Base Application (ab.applic). Si scarica più lentamente (1300 k); direttamente eseguibile.


L'acidosi respiratoria pura (elevata PCO2) implica una normale situazione metabolica e aumenta sia l'[HCO3-] sia l'[H+]. Le modificazioni degli [H+] sono solo in parte dovute al tamponamento degli H+, soprattutto dall'emoglobina. Se, a questo livello di PCO2, il rene compensa riducendo gli [H+], allora gli [HCO3-] aumentano ulteriormente (cioè: l'acidosi respiratoria aumenta il livello di bicarbonato e il compenso metabolico lo aumenta ulteriormente). Similmente, l'acidosi metabolica pura implica una normale PCO2; l'elevata concentrazione di [H+] è associata a una proporzionale caduta degli [HCO3-]. In practica il compenso respiratorio riduce prontamente la PCO2, riducendo sia gli [H+] che gli [HCO3-], (cioè: l'acidosi metabolica abbassa il livello di bicarbonati e il compenso respiratorio lo abbassa ulteriormente). In considerazione di questo effetto congiunto sulla concentrazione degli ioni bicarbonato, sembra logico evitare di usare il bicarbonato come misura sia delle anormalità metaboliche che respiratorie.

La parete cellula fornisce un ambiente protetto per le reazioni chimiche alla base della vita. Essa limita il passaggio di varie sostanze, in particolare di quelle polari o ionizzate. La composizione della cellula dipende dal pH per due motivi - primo: con le modificazioni del pH si modificherà il grado di ionizzazione e da qui la concentrazione di sostanze ionizzate; - secondo: se il grado di ionizzazione si modifica in modo importante, una certa sostanza non si troverà più in forma ionizzata e quindi potrà uscire dalla celllula. In pratica noi non possiamo nè misurare nè direttamente trattare il pH all'interno della cellula. Esso è molto più vicino alla neutralità (pH 6.8 a 37oC) del liquido extracellulare, ma varia da una parte all'altra della cellula.

Il liquido extracellulare è l'ambiente che fornisce alla cellula sostanze nutritive, ossigenazione, rimozione delle scorie metaboliche, temperatura e alcalinità. Il normale pH (7.4) representa [H+] = 40 nmol/1, che è circa un quarto della concentrazione neutra di [H+] all'interno della cellula pari a 160 nmol/1. Questo gradiente di concentrazione favorisce l'eliminazione di ioni idrogeno dalla cellula ma è controbilanciato dal potenziale intracellulare di -60 mV che tende ad attrarre gli ioni idrogeno all'interno della cellula.

Volume trattabile: il liquido extracellulare rappresenta anche il prinipale settore dell'organismo che viene trattato quando somministriamo sostane alcaline o acide. Se la parete cellulare fosse completamente impermeabile, il liquido extracellulare sarebbe il solo settore dell'organismo ad essere trattato. Poichè tra la cellula e il liquido extracellulare si stabilisce un certo equilibrio, di solito si tratta di un volume leggermente maggiore. Il liquido extracellulare rappresenta il 20% del peso corporeo (per es. 14 litri) , ma lo spazio trattabile è stimato del 30% (per es. 21 litri). Questa è un'utile approssimazione per la terapia in emergenza. Dopo un periodo più lungo, tuttavia, tra il liquido intra- ed extra- cellulare l'equilibrio va crescendo; perciò il volume trattabile appare un pò più grande. Inoltre possono esservi altre cause di modificazione durante un periodo di terapia, poichè nell'organismo le anormalità possono risultare corrette o peggiorate.

Eliminazione degli acidi e compenso: I veri regolatori corporei dell'equilibrio acido-base sono i polmoni e i reni che sono responsabili rispettivamente dell'eliminazione degli acidi respiratorio e metabolici. La quantità di acido respiratorio prodotto al giorno è calcolata facilmente. 250ml di anidride carbonica al minuto fa 360 litri al giorno. Poichè ogni grammo molecola di gas occupa 22.4 litri a STP, ogni giorno sono approssimativamente prodotti 16 moli di anidride carbonica. Questa enorme quantità corrisponde a una capacità proporzionalmente efficace di eliminazione. La capacità dei polmoni di eliminare grandi quanità di anidride carbonica li abilita a compensare rapidamente. A meno che l'apparato respiratorio non sia ammalato o depresso, i disturbi metabolici prontamente stimolano un parziale compenso respiratorio. Per contro il rene è abituato a eliminare solo 0.1 mole (100 mEq) di acido al giorno. Questa minore quantità corrisponde a una relativamente più bassa percentuale di compenso; un paziente può essere ventilato a una PCO2 anormale per giorni prima che si raggiunga il tipico, parziale compenso.


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