EQUILIBRIO ACIDO

EQUILIBRIO ACIDO - BASE
da appunti del dott. Claudio Italiano, internista ospedaliero
Che significa?
Vuol dire che l’organismo ha un suo equilibrio, detto omeòstasi, cioè il sangue deve necessariamente avere un
valore di acidità o di pH intorno a 7,35 e 7,45. Guai se ciò non accade!!! Si vira verso condizioni non compatibili
con la vita, dette di ACIDOSI, se il valore del pH si abbassa o di ALCALOSI se sale.
L’organismo umano è costituito in massima parte da acqua in cui sono disciolte svariate sostanze. Nell’acqua
pura, come sappiamo, la concentrazione degli ioni idrogeno H+, in sostanza i protoni, sono in perfetto equilibrio,
ma se disciogliamo nell’acqua acido carbonico (es. acque acidule frizzanti) il valore dell’acidità virerà verso
l’acido ed il pH si abbasserà. Per convenzione il pH (parola che deriva dal francese pouvoir(potenziale) +
Hydrogene ) si definisce come il logaritmo negativo in base 10 della concentrazione di ioni di idrogeno libero in
moli per litro cioè pH = -log10[H+] .
Nell’acqua neutra il pH è 7 poiché la quantità di protoni H+ è perfettamente pari e bilanciata da quella degli
anioni OH-, di segno opposto. Infatti per entrambi gli ioni la concentrazione è di 10-7 moli per litro per cui il pH
dell’acqua neutra corrisponde a –log (10-7)ossia al log 107 quindi a 7.
Ma la reazione del plasma, cioè della parte liquida del sangue, è normalmente alcalina con un pH di 7,41, al
contrario dell’urina che è quasi sempre debolmente acida intorno a 6 e può variare da 4,4 (acidità) a 8 (basicità
debole) in ragione delle sostanze escrete, perché il rene è una potente macchina dell’omeostasi
dell’organismo, cioè corregge gli errori metabolici e regola l’acidità del sangue, per così dire.
Il pH arterioso sistemico viene regolato e mantenuto costante grazie a dei sistemi, detti SISTEMI TAMPONE,
che sono dovuti alla presenza di sostanze chimiche nel sangue che possono "tamponare" cioè intervenire per
correggere il disequilibrio che nel frattempo si sta creando. Ma questi sistemi non sono infiniti!! La regolazione
della tensione di anidride carbonica, che come sappiamo è il gas di rifiuto che si ottiene dalla combustione
chimica dei carboidrati (e non solo) contribuisce a questa regolazione del pH del sangue ed è funzione, cioè
dipende, della ventilazione respiratoria. Chi vi scrive, oggi per esempio, sta impegnandosi a correggere una
elevata pCO2, cioè pressione parziale di anidride carbonica in una paziente con artrite reumatoide e polmone
reumatoide, cioè un polmone che non scambia e non "butta fuori" la CO2. A parte il polmone, esiste un altro
organo importante nella regolazione dell’equilibrio acido-base, che è il rene. Così se un soggetto soffre di
insufficienza renale ed anche di bronchite cronica possiamo affermare con certezza che la fine regolazione del
suo pH ematico sarà molto difficoltosa.
In particolare per sapere qual è il pH del sangue, esiste una splendida equazione che tutti i medici studiano e
che è quella di Henderson- Hasselbach:
pH = 6,1 + log [HCO3 -]
Pa CO2x 0,0301
Nella maggioranza dei casi la produzione e l’escrezione di Co2 sono bilanciate e la Pa CO2 (pressione parziale
di anidride carbonica) è mantenuta su valori massimi di 40 mmHg (millimetri di mercurio). L’esame che ci dà
contezza di ciò è l’emogas o EGA. L’ipercapnia è il risultato di una ipoventilazione piuttosto che di una
aumentata produzione di anidride carbonica, cioè se un paziente ha problemi respiratori che vanno dalla
infezione delle vie respiratorie alle bronchiti croniche aumenterà il tasso di CO2 nel sangue. Poiché la CO2 con
H2O dà origine a H2CO3, cioè acido carbonico, allora ne consegue che l’acido nel sangue farà abbassare il
valore del pH verso l’acido. Ma non sempre è così, perchè talvolta avviene esattamente il contrario ed allora
nemmeno il medico più bravo ci capisce niente! Che cosa può accadere allora? Che se la Pa CO2 è maggiore
o minore di 40 mmHg, allora il pH rispettivamente (vedi la formula) scende a valori più acidi -à acidosi
respiratoria o sale a valori più alcalini -à alcalosi respiratoria, e si dice respiratoria perché dipende dalla
concentrazione parziale della CO2.
Quando viceversa il problema è del HCO3-, cioè del bicarbonato è sempre il rene responsabile dei metabolismi
e dell’escrezione dei bicarbonati, allo scopo di mantenere l’equilibrio acido-base.
Ma qual’ è il ruolo del polmone come organo deputato alla regolazione del pH ematico ed emuntorio di
anidride carbonica?
Il polmone svolge un ruolo fondamentale, insieme al rene nel regolare l’equilibrio acido-base.
Esso capta ossigeno che si lega all’emoglobina e viene veicolato ai tessuti, ma L’EMOGLOBINA , a sua volta,
dai tessuti capta l’anidride carbonica o CO2, che viene condotta al polmone e qui eliminata come CO2
respiratoria ed H2O. Per capirne il motivo occorre sapere che esiste nei globuli rossi l’anidrasi carbonica che
interviene nella reazione che da CO2 + H20 conduce alla produzione di acido carbonico o H2CO3. Nel
polmone, invece, non esiste questa possibilità e l’acido carbonico si divide in acqua ed anidride carbonica che,
appunto, come già detto, è eliminata con il respiro.
Ma i bicarbonati, cioè la forma dissociata dell’acido carbonico, HCO3-, da una parte servono per secernere
CO2, ma d'all'altra per mantenere il pH nei range.
Fondamentalmente il mantenimento del pH nel range di normalità è funzione di una normale PaCO2
(circa 40 mmHg dove mmHg = equivale ad 1 millimetro di mercurio) e di una normale quantità di
bicarbonati circa 24 mEq/litro ( meq = milionesima parte ). La PaCO2 varia al variare della funzione respiratoria,
come l'HCO3- si modifica in base alla funzionalita' del rene.
Ne consegue che la attività respiratoria e quella renale sono fondamentali nella omeostasi dell’equilibrio acido
– base. La formula: CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ HCO3- + H+ illustra questo concetto.
La reazione può andare in un senso o nell’altro, a seconda dei reagenti. Ogni variazione degli ioni di idrogeno e
bicarbonato o dell'anidride carbonica determinano una alterazione di questo equilibrio con spostamenti a
sinistra o a destra, che dovranno essere corretti dall’apparato respiratorio (che con un aumento della
ventilazione smaltirà la quantità eccedente di CO2) e dall’apparato renale (che aumenterà o ridurrà la
eliminazione degli ioni H+ e HCO3-)
In parole povere:
•
•
se aumenta l'acidità, il conseguente aumento di H+ provoca una reazione da destra a sinistra con
aumento della CO2 che viene eliminata dai polmoni.
Se aumenta la alcalinità, ovvero diminuiscono gli ioni H+, si ha una reazione da sinistra a destra con
diminuzione di CO2.
I reni regolano la HCO3- attraverso :
•
•
•
Riassorbimento di bicarbonato filtrato
Produzione di acido titolabile
Escrezione di NH4+
Ora sperando che abbiate poche idee, ma ben confuse (!), diremo che le alterazioni dell’equilibrio acido-base si
dividono in:
•
•
Alterazioni semplici dell’equilibrio
Alterazioni miste
Le malattie respiratorie possono dare, come si è detto, accumulo di anidride carbonica, fino ad arrivare al
quadro del coma ipercapnico. Il paziente respiratorio, cioè può presentarsi sonnolento e se gli fate una
emogas, scoprirete che scambia male, cioè che il tasso di anidride carbonica o pCO2 è elevato, oltre i 40
mmHg. L’acidosi metabolica è dovuta all’aumento di acidi endogeni (per esempio i chetoacidi), per
esempio nel coma diabetico chetoacidotico, dove vengono prodotti corpi chetonici, cioè l’organismo riesce
solo a bruciare i grassi perché i carboidrati non sono metabolizzati come dovrebbe nella catena respiratoria.
Considerazioni alla base del compenso acido base
Meccanismi tampone
Il metabolismo dell’organismo umano deve quindi mantenere costantemente in equilibrio il pH, attraverso alcuni
principali meccanismi tampone:
1) modifica escrezione renale di bicarbonati: CO2 + H2O ⇄ H2CO3 ⇄ HCO3- + H+ ( gli H+ vengono escreti,
come detto sopra attraverso il rene, mentre i bicarbonati vengono riassorbiti nel tubulo renale ovvero funzione
renale)
2) modifica escrezione respiratoria CO2 (attraverso l'iperventilazione o l'ipoventilazione, funzione
respiratoria)
3) modifica escrezione renale di fosfati: NaHPO4 + H + HCO3 → NaH2PO4 (escreto nelle urine) + NaHCO3
(riassorbito) (che nella praticano legano gli H+ e li eliminano nelle urine- è il principale sistema tampone a livello
renale)
4) modifica escrezione renale di ammoniaca: Na+R + NH3 + H+ + HCO3- → NaHCO3- (riassorbito) + NH+4R
(escreto nelle urine) (R è un qualunque acido non volatile) (idem come sopra, nella praticano lega gli H+ e li
eliminano nelle urine) per cui secondo l'equazione di Henderson-Hasselblach ovvero
[H] = [H2CO]/[HCO3-]
ovvero considerando che esiste una diretta proporzionalità tra [H2CO] e [CO2],
pH = 6,1 x log HCO3/0,0031 PaCO2
per ogni aumento di PaCO2 dovremo avere un reciproco aumento di HCO3- e viceversa, se vogliamo
mantenere costante il pH
Nella pratica si tende ad utilizzare la analoga equazione di Kaisseres Bleich: H+ = 24 x PaCO2/HCO3-
Meccanismi di compenso
1)Compenso respiratorio]
I chemorecettori siti nei centri respiratori bulbari o nel glomo carotideo quando si "allertano" per via di una
alterazione del pH, modificano la risposta ventilatoria, ovvero se acidosi (ovviamente metabolica) si avrà
iperventilazione, se alcalosi (metabolica) si avrà ipoventilazione.
2)Compenso renale
E' un meccanismo per cui ad una alterazione del pH si avra' un movimento di HCO3- per tentare di ristabilire
l'equilibrio. Questo movimento può avvenire per modifica del riassorbimento di HCO3- o modifica della
rigenerazione di HCO3-.
2a)Riassorbimento di bicarbonati]
Praticamente tutti i bicarbonati che passano attraverso il nefrone vengono riassorbiti. (infatti come detto sopra il
riassorbimento di bicarbonati è correlato alla secrezione di H+. Il riassorbimento è però anche (parzialmente)
modulato da K+ e PaCO2. Infatti l'aumento di CO2 incrementa il riassorbimento di HCO3- e viceversa. La
disidratazione accresce il riassorbimento di HCO3- e viceversa.
2b)Rigenerazione dei bicarbonati
Le cellule distali del nefrone infatti idratano l'anidride carbonica e la scindono in H+ e HCO3-, per cui il protone
(H) viene escreto nelle urine assieme a fosfati o ammoniaca), mentre lo ione bicarbonato rientra nel circolo
ematico.(come mostrato nelle formule 3 e 4)
Valori di riferimento
pH normali = 7,35-7,45
PaCO2 = 35-45 mmHg
HCO3- = 22-26
Cl- sierico = 95-105 mEq/l
Na+ sierico = 135-145 mEq/l
K+ sierico = 3,3-4,9 mEq/l
Anion gap= Na+-(HCO3-+Cl-) = 12 +/-4
delta PaCO2 = PaCO2 attuale-PaCO2 di riferimento
delta HCO3- = HCO3- attuale - HCO3- di riferimento
delta anion gap = anion gap attuale-anion gap di riferimento
compenso atteso = compenso che noi ci aspettiamo e che può essere calcolato in termine di di modifica di
HCO3-- o di PaCO2.