EXPLORAREA ECHILIBRULUI ACIDO-BAZIC1. DEFINITIE. PARAMETRII ECHILIBRULUI ACIDO-BAZIC

Echilibrul acido-bazic reprezinta mentinerea în limite normale a pH-ului, ca rezultat a lunor procese complexe legate de homeostazia gazelor sangvine si de compoziia electrolitica a organismului.Mecanismele care intervin în mentinerea echilibrului acido-bazic sunt de doua tipuri:• mecanisme fizico-chimice, reprezentate de sistemele tampon (cel mai important sistem tampon este [HCO3-] / [H2CO3]); intervin rapid dar au eficienta limitata;• mecanisme biologice, care implica mai multe organe, un rol deosebit îl au plamânii si rinichii; rinichii intervin mai tardiv, dar au eficienta maxima.Definirea exacta a echilibrului acido-bazic necesita cunoasterea a cel puin patru parametrii:• pH-ul sanguin se exprima ca fiind logaritm cu semn schimbat din concentratia ionilor de hidrogen [H+]

pH = -log [H+]

Descrierea clasica a echilibrului acido-bazic se bazeaza pe ecuatia Henderson-Hasselbach:

pH = pKa + log [baza] / [acid]pH = pKa + log [HCO3-] / [H2CO3]

pKa se numeste constanta de ionizare sau constanta de disociere a acidului din sistemul tampon. Pentru sistemul tampon [HCO3-]/[H2CO3] valoarea pKa este 6,1.Valoarea normala a pH-ului sanguin este cuprinsa între 7,35 si 7,45.Scaderea pH-ului sângelui arterial sub 7,35 defineste acidoza decompensata, iar cresterea pH-ului sanguin peste 7,45 defineste alcaloza decompensata.• Concentratia acidului carbonic [H2CO3], calculata utilizând valoarea presiunii paritale a dioxidului de carbon în sângele arterial ( PCO2) cu formula:

[H2CO3] = PCO2×0,03unde: 0,03 este coeficientul de solubilitate al CO2 în apa.Valoarea normala a PCO2 = 38 - 42 mm Hg, deci [H2CO3] în sângele arterial este 1,14 –1,26 mmol/l. Este componenta respiratorie a sistemului tampon, concentratia sa modificându-se prin intervenitia plamânului.Scaderea PCO2 sub 38 mm Hg defineste alcaloza respiratorie, iar cresterea PCO2 peste 42 mm Hg defineste acidoza respiratorie.

• Concentratia anionului bicarbonat în sângele arterial [HCO3-]Valoarea normala a [HCO3-] în sângele arterial este 23 - 27 mEq/l (mmol/l). Este componenta metabolica a sistemului tampon, concentratia sa modificându-se prin interventia rinichiului.Cresterea [HCO3-] peste valoarea normala defineste alcaloza metabolica, iar scaderea [HCO3-] sub valoarea normala defineste acidoza metabolica.• Raportul dintre [HCO3-] si [H2CO3]Valoarea normala a raportului [HCO3-]/[H2CO3] = 20 (18 – 22) si determina valoarea pHului conform ecuatiei Henderson-Hasselbach.Valori mai mici sau mai mari fata de valoarea normala a acestui raport indica starea de decompensare a tulburarii de echilibru acido-bazic.O valoare normala a acestui raport, rezultata din împarirea unor valori modificate patologic în acelasi sens ale [HCO3-] si [H2CO3], indica starea de compensare a tulburarii de echilibru acido-bazic.

Parametrii sistemului tampon [HCO3-] /H2CO3] sunt:

• [HCO3-] = 24 mEq/l (23 - 27 mEq/l)

• PCO2 = 40 mm Hg (38 - 42 mm Hg)

• [H2CO3] = PCO2×0,03 = 1,2 mmol/l (1,14 - 1,26 mmol/l)

• [CO2] total = [HCO3-] + [H2CO3] = 25,2 mmol/l (24,14-28,26 mmol/l)

• [HCO3-] / [H2CO3] = 20 (18-22)

• pH = pKa + log [HCO3-] / [H2CO3] = 7,40 (7,35-7,45).

2. EXPLORAREA ECHILIBRULUI ACIDO-BAZIC2.1. DETERMINAREA PARAMETRILOR ASTRUP

Folosind micrometoda ASTRUP se pot determina urmatorii parametri:

• pH-ul actual al sângelui arterial are valoarea normala 7,35 - 7,45.• Presiunea pariala a dioxidului de carbon (PCO2) are valoarea normala cuprinsa între 38 si 42 mm Hg.• Bicarbonatul actual (BA) reprezinta coninutul în HCO3- din sângele pacientului la PCO2 actuala, iar valorile normale oscileaza între 23 - 27 mEq/l (mmol/l).• Bicarbonatul standard (BS) reprezinta coninutul de HCO3- al sângelui daca PCO2 ar fi de 40 mm Hg.Evident, în conditii normale, bicarbonatul standard va fi egal cu bicarbonatul actual.Cresterea bicarbonatului actual peste valorile bicarbonatului standard indica o reactiecompensatorie într-o acidoza respiratorie, iar scaderea bicarbonatului actual fata debicarbonatul standard este o caracteristica a reactiilor compensatorii din alcalozarespiratorie.• Bazele tampon (BT) reprezinta suma anionilor tampon din sânge (proteinati, bicarbonati, hemoglobina) care pot accepta H+. Valoarea normala este cuprinsa între 46 si 52 mEq/l (mmol/l). De exemplu, pentru un coninut de hemoglobina de 15 g%, valoarea normala a acestei variabile este 47 mmol/l.

• Bazele exces (BE) reprezinta cantitatea de acizi sau de baze care ar putea restabili echilibrul acido-bazic într-un litru de sânge la PCO2 de 40 mm Hg. Este evident ca valoarea va fi negativa într-o acidoza metabolica si pozitiva într-o alcaloza metabolica, oscilând la subiectii normali între +2,3 si –2,3 mmol/l sau mEq/l. De precizat ca bazele exces evalueaza doar componenta metabolica a unui dezechilibru acido-bazic.

• Continutul total de CO2 (CO2 total) reprezinta suma concentratiilor bicarbonatului actual si a acidului carbonic (egal cu produsul dintre PCO2 si 0,03) din sângele arterial. Valoareanormala a acestui parametru este 24 – 28 mmol/l.

Cunoasterea parametrilor ASTRUP este utila pentru interpretarea dezechilibrelor acidobazice.

2.2. ANALIZA AUTOMATA A PARAMETRILORECHILIBRULUI ACIDO-BAZIC

Determinarile separate de pH si bicarbonat sunt astazi depasite gratie introducerii unor analizoare automate care asigura masurarea „in vitro” a pH-ului si a presiunilor pariale ale oxigenului (PO2) si bioxidului de carbon (PCO2). Pornind de la acesti parametri masurati si de la valoarea presiunii atmosferice, analizorul calculeaza si alti parametrii în afara parametrilor ASTRUP, menionati anterior, si anume:• gradientul alveolo-arterial al oxigenului (AaO2) este util pentru studiul procesului de hematoza.• pH-ul standard (pHst) indica valoarea pH-ului daca PCO2 ar fi de 40 mm Hg. Prin compararea acestei valori cu cea a pH-ului actual se poate evalua daca anomaliile echilibrului acido-bazic sunt condiionate predominant metabolic sau respirator.Explorarea echilibrului acido-bazic cuprinde suplimentar:• dozarea concentratiei serice a potasiului, avându-se în vedere interrelatiile între economia potasiului si echilibrul acido-bazic.• calcularea lacunei anionice (anion gap) care reprezinta diferenta între concentratia cationilor de sodiu si suma concentratiilor anionilor de bicarbonat si clor din plasma.Lacuna anionica are valori normale medii de 10 mEq/l, cu oscilatii admise între 7 si 15 mEq/l. Este utila pentru identificarea cauzelor unei acidoze metabolice.

VARIATII FIZIOLOGICE. Parametrii echilibrului acido-bazic prezinta o serie de modificari în functie de:• vârsta- la copii pH-ul sângelui arterial este mai alcalin (pH=7,42), favorizând procesele anabolice- la vârstnici pH- ul sângelui arterial este mai acid datorita predominantei proceselor catabolice• digestie- în timpul digestiei gastrice pH-ul sângelui arterial devine mai alcalin- în timpul digestiei intestinale pH-ul sângelui arterial devine usor acid• efort fizic - acidoza de efort apare datorita acumularii de acid lactic• variatii nictemerale - noaptea si dimineaa pH-ul sângelui arterial poate fi mai acid datorita acumularii nocturne de CO2 (scaderea activitatii centrilor respiratori).

VARIATII PATOLOGICESe cunosc patru modificari primare ale echilibrului acido-bazic: acidoza sau alcaloza respiratorie si acidoza sau alcaloza metabolica. În majoritatea cazurilor modificarea primara este urmata de modificari secundare compensatorii, pentru a readuce pH-ul la valori normale.

• ACIDOZA RESPIRATORIE. Cresterea PCO2 peste 40 mm Hg în afectiunile respiratorii care se însotesc de hipoventilaie (BPOC, fumatori), este urmata de scaderea pH-ului sangvin sub valoarea normala. Compensarea se realizeaza renal prin cresterea productiei si reabsorbiei HCO3 - si a eliminarii de H+.

• ALCALOZA RESPIRATORIE. Scaderea PCO2 datorita eliminarii în exces a CO2, prin hiperventilatie (sindrom febril, în special la copii), este urmata de cresterea pH-ului peste valoarea normala. Compensarea renala se realizeaza prin scaderea secretiei de H+ si cresterea eliminarii de HCO3-.

• ACIDOZA METABOLICA. Scaderea [HCO3-] prin utilizarea sa în tamponarea acizilor (acid lactic în efortul fizic, sau corpi cetonici în diabetul zaharat decompensat), este urmata de scaderea pH-ului sangvin. Compensarea se poate face respirator prin stimularea centrului respirator bulbar pentru a elimina CO2 în exces, sau renal (în afara afectiunilor renale) prin reabsorbia crescuta de HCO3- si cresterea excretiei de H+ si NH4+, urmata de readucerea pH-ului la valoarea normala.

• ALCALOZA METABOLICA. Se caracterizeaza prin cresterea [HCO3-] care poate avea trei cauze: reabsorbtia crescuta de HCO3- (în hiperaldosteronism), pierdere de [H+] sub forma de HCl (în varsaturi incoercibile) sau aport excesiv de substante alcaline (ingestie de antiacide), urmata de cresterea pH-ului sângelui arterial peste limita superioara a normalului. Compensarea se face respirator prin reducerea ventilatiei cu retentie de CO2 sau renal prin scaderea reabsorbtiei de HCO3-, cu readucerea pH-ului la valoarea normala.Analiza tulburarii de echilibru acido-bazic parcurge trei etape:• examinarea pH-ului stabileste daca tulburarea de echilibru este de tip acidoza sau alcaloza• stabilirea cauzei primare a tulburarii de echilibru acido-bazic: respiratorie sau metabolica• identificarea mecanismului de compensare

Atunci când tulburarea de echilibru acido-bazic este compensata (raportul [HCO3-] /[H2CO3] = 20), identificarea dezechilibrului primar trebuie sa tina seama de contextul clinic si paraclinic al pacientului.

Acidoza respiratorieAcidoza respiratorie Presiunea arterială a CO2 : valori normale: 35 - 45 mm HgPresiunea arterială a CO2 : valori normale: 35 - 45 mm Hg Creşteri ale CO2 la nivel alveolar determină creşteri ale Creşteri ale CO2 la nivel alveolar determină creşteri ale

presiuniipresiunii arteriale a CO2 ceea ce determină scăderea pH arterial cuarteriale a CO2 ceea ce determină scăderea pH arterial cu instalarea acidozei respiratoriiinstalarea acidozei respiratorii Etiologie:Etiologie:

HipoventilaţieHipoventilaţie:: Depresia centrilor nervoşi care controlează respiraţia Depresia centrilor nervoşi care controlează respiraţia

(anestezice,(anestezice, sedative, traumatisme cerebrale, hipoxie severă).sedative, traumatisme cerebrale, hipoxie severă). Afecţiuni neuromusculare – miastenia gravisAfecţiuni neuromusculare – miastenia gravis Obstrucţie de căi respiratoriiObstrucţie de căi respiratorii Restricţie pulmonară – fibroză pulmonară, pleurezii,Restricţie pulmonară – fibroză pulmonară, pleurezii, pneumotoraxpneumotorax Edem pulmonar, pneumoniiEdem pulmonar, pneumonii

Alcaloza respiratorie

Condiţiile care induc hiperventilaţie generează alcaloză respiratorie.

Etiologie:

•Meningite, encefalite•Embolism pulmonar•Febra•Anxietatea•Criza de astm bronşic

Acidoza metabolică

Producţie crescută de acizi:

•Acidoza lactică (hipoxie, şoc hipovolemic, şoc septic, anemie)•Cetoacidoza diabetică•Malnutriţie (cetoacidoză)•Ingestia de substanţe toxice – etanol, metanol, etilenglicol•(metanolul este metabolizat de alcool dehidrogenază la•formaldehidă, formaldehida este metabolizată de aldehid-•dehidrogenază la acid formic)•Pierdere de bicarbonat : Diaree

Alcaloza metabolică

Pierderi de acid: ex. vărsături abundenteCreşterea absorbţiei de bicarbonat: ConstipaţiePierderi de acizi şi retenţie de bicarbonat: Hiperaldosteronismprimar sau alte situaţii ce induc exces de mineralocorticoizi

EXEMPLU

pH = 7,40; [HCO3-] = 20 mEq/l; PCO2 = 33 mm Hg; pacientul a prezentat un sindrom febril prelungit.- circumstante clinice: febra , hiperventilatie , tulburare de echilibru primara respiratorie.- PCO2 → tulburare de echilibru de tip alcaloza respiratorie (prin hiperventilatie)- [HCO3-] → compensare metabolica (prin scaderea reabsorbtiei renale) - [HCO3-] / [H2CO3] = 20 / (33 x 0,03) = 20 (normal)→ pH = 7,4 (normal)→ dezechilibru acido-bazic compensatInterpretare: alcaloza respiratorie compensata metabolic.