FIZIOPATOLOGIA ECHILIBRULUI ACIDO - BAZIC (I)umf.alinolaru.com/an3/fiziopatologie-1/c09-eab-1.pdf · Sistemele tampon sunt sisteme chimice care pot ceda sau pot accepta ioni de H+,

FIZIOPATOLOGIA

ECHILIBRULUI ACIDO - BAZIC

(I)

FIZIOPATOLOGIA TULBURARILOR

ECHILIBRULUI ACIDO-BAZIC

I. Variațiile pH-ului sanguin: acidoza și alcaloza

II. Sistemele tampon ale organismului

III. Tulburări ale echilibrului acido-bazic de origine metabolică

IV. Tulburări ale echilibrului acido-bazic de origine respiratorie

I. VARIATIILE pH-ului SANGUIN

- Starea echilibrului acido-bazic este reflectată de concentrația

ionilor de H+ deoarece:

- pH-ul unei soluţii este egal cu logaritmul cu semn schimbat al activităţii

ionilor de hidrogen exprimat în valoare absolută.

- în organismul uman, activitatea ionilor de hidrogen este egală cu

concentraţia ionilor de hidrogen, pH-ul fiind invers proporțional cu

concentrația ionilor de H+.

pH = - log (concentrația H+)

Variațiile fiziologice ale pH-ului plasmatic se află în intervalul

7,35 – 7,45

I. VARIATIILE EXTREME ALE pH-ul SANGUIN

Joyce LeFever Kee, Betty J. Paulanka,Carolee Polek. Acid-Base Balance and Imbalance - Third Edition. Delmar Cengage Learnîng, 2010

Raportul fiziologic H2CO3/HCO3 este

de 1:20

→ Echilibrul reacției este situat

în zona de pH ușor alcalin (7.4).

Variațiile patologice maxime ale pH-

ului se situează între 6.9 și 7.8; peste

aceste valori nu mai este posibilă

supraviețuirea.

Deplasarea echilibrului:

- La stânga deficit de baze sau

exces de acizi.

- La dreapta exces de baze sau

deficit de acizi

I. VARIATIILE pH-ului SANGUIN SURSE DE IONI DE HIDROGEN în ORGANISMUL UMAN

Surse de ioni de hidrogen (H+)

- Majoritatea ionilor de H+ provin din metabolismul celular (Normal: 50-100 mEq/zi) prin:

- metabolizarea compușilor organici (proteine, lipide, carbohidrati) care generează:

- Acizi și corpi cetonici ce pot fi preluați în ciclul Krebs → CO2 → în circulație

sunt în echiilibru cu H2CO3 (acid carbonic, sau acid volatil) → CO2 se elimină

pe cale respiratorie

- Acizi ce nu pot fi degradați până la CO2 (acid

uric, oxalic, glucuronic și hipuric) fac parte tot din

categoria acizilor non-volatili, numiți și acizi

non-carbonici → eliminare urinară

- degradarea proteinelor care conţin fosfor sau sulf → eliberare

de acid fosforic/sulfuric (acizi non-volatili) în spaţiul

extracelular → eliminare urinară

- În condiţii fiziologice, variaţiile relativ reduse ale valorilor pH-ului

plasmatic se datorează:

- Intervenției sistemelor tampon ce controlează pH-ul plasmatic

- Eliminării CO2 la nivel respirator

- Eliminării acizilor non-carbonici la nivel renal

I. VARIATIILE pH-ului SANGUIN RELATIA ACIZI - BAZE

ACIZII

Substanțe capabile să elibereze H+

HCl H+ + Cl ¯

H2CO3 H+ + HCO3 ¯

Acid lactic H+ + lactat

NH4+ H+ + NH3

¯

Acidul poate fi slab sau puternic, în

funcție de gradul de eliberare a ionilor

de H+:

- HCl – acid puternic

- Acidul lactic – acid slab

BAZELE Substanțe capabile să accepte H+

HCl H+ + Cl ¯

H2CO3 H+ + HCO3 ¯

Acid lactic H+ + lactat

NH4+ H+ + NH3¯

Orice acid se disociază într-o bază și

un ion de H+

O bază slabă și un acid slab sunt substanțe tampon !


ACIDOZA

Acidemia reprezintă scăderea pH-ului sub limita de 7,35

Acidoza reprezintă procesul fiziopatologic prin care scade pH-ul sanguin.

Stadiul acidozei Limitele pH-ului

I Usoară 7,35 – 7,11

II Moderată 7,10 – 6,93

III Avansată 6,92 – 6,9

IV Severă <6,89

Acidoza este un dezechilibru al pH-ului în sensul prezenței unui surplus de sarcini acide față de

cele bazice ce se produce prin:

- Acumularea de CO2 prin:

- Scăderea ventilației alveolare eficiente → scăderea eliminării de CO2

- Scăderea HCO3- plasmatic prin:

- Scăderea eliminării HCO3- la nivel renal

- Creșterea consumului de HCO3- în procesul de tamponare a excesului

de acid produs în organism


ALCALOZA

• Alcaliemia reprezinta creșterea pH-ului peste valoarea de 7,45

• Alcaloza reprezintă procesul fiziopatologic prin care crește pH-ul sanguin

Stadiul alcalozei Limitele pH-ului

I Usoară 7,45 – 7,52

II Moderată 7,53 – 7,59

III Avansată 7,60 – 7,68

IV Severă 7,69 – 7,80

Alcaloza este un dezechilibru al pH-ului în sensul prezenței unui surplus de baze față de sarcinile

acide.

Alcaloza se produce prin:

- Acumularea unui exces de HCO3- ce provin din:

- Pierderi de HCO3– pe cale renală sau extrarenală

- Aport excesiv

- Pierderea componentei acide creșterea eliminării de CO2 Hiperventilație

I. VARIATIA pH-ului SANGUIN

CRITERII DE CLASIFICARE A TULBURARILOR ECHILIBRULUI ACIDO-BAZIC

Etiologic:

- simple – exista un singur factor etiologic primar al dezechilibrului

- complexe sau mixte – prezența simultană a ambilor factori etiologici primari

Patogenic:

- respiratorii – factorul primar al dezechilibrului este este de origine respiratorie

(modificarea respiratorie frecvenței și a amplitudinii ventilației). După modul de

instalare se împart în:

- Acute

- Cronice

- metabolice – factorul etiologic primar este de origine metabolică.

Al gradului de compensare:

- Compensate: tulburarea primară determină activarea eficientă a mecanismelor

compensatorii (pulmonare sau renale);

- Necompensate: tulburarea initială nu declanșează mecanismele compensatorii

- Parțial compensate – mecanismele compensatorii nu pot echilibra o tulburare

primară severă.

I. VARIATIA pH-ului SANGUIN CARACTERISTICILE DEZECHILIBRELOR ACIDO-BAZICE DIN PERSPECTIVA

COMPENSĂRII

In funcție de gradul compensării, dezechilibrele acido-bazice se caracterizează prin:

- tulburările acido-bazice compensate:

- mecanismele compensatorii mențin pH-ul în limitele fiziologice

→ pH-ul e normal (la limita superioară sau inferioară, după cum este

vorba de o alcaloză si, respectiv de o acidoză),

→ valorile paCO2 și ale bicarbonatului seric sunt anormale

- tulburările acido-bazice necompensate

- tulburarea initială nu declanșează mecanismele compensatorii :

→ pH-ul este modificat,

→ este modificată doar valoarea unuia din parametrii echilibrului acido-

bazic (paCO2 sau HCO3-)

- tulburările acido-bazice parțial compensate

- mecanismele compensatorii sunt active, dar nu pot echilibra tulburarea primară

→ pH-ul este situat înafara valorilor normale,

→ valorile paCO2 și HCO3- sunt anormale.

I. VARIATIA pH-ului SANGUIN CARACTERISTICILE DEZECHILIBRELOR ACIDO-BAZICE DIN PERSPECTIVA

COMPENSĂRII

Rinichiul și plămânii sunt organele care intervin în compensarea tulburărilor echilibrului

acido-bazic.

- Se numește mecanism compensator, răspunsul rinichiului sau al plămânului când

acestea nu sunt organul care generează dezechilbrul acido-bazic:

- În tulburările primare respiratorii, compensarea se realizează la nivel renal.

- În tulburările primare metabolice, compensarea se face la nivel respirator.

Compensarea renală e mult mai eficientă decât cea respiratorie.

- Se numește mecanism corector, răspunsul rinichiului sau al plămânului când acestea

sunt organul care generează dezechilibrul acido-bazic, deoarece și la nivelul lor apar

modificări dependente de variația pH-ul plasmatic:

- În tulburările primar respiratorii, modificarea respirației și a eliminării de CO2.

- În tulburările primar metabolice, modificarea eliminării de bicarbonat sau H+ sau

de ioni tari.

Deși și aceste procese încearcă să limiteze tulburarea acido-bazică, efectul lor e mult

mai redus decât atunci când acționează ca mecanisme compensatorii.

Sistemul Tampon

Bicarbonat

Sistemul Tampon

Fosfat

Sistemul Tampon

al proteinelor

(Hb)

Mecanismul

Respirator

(excreția CO2)

Mecanismul Renal

(excreția H+)

Sistemul Tampon

Carbonat de Ca

Prima linie de aparare împotriva

modificărilor pH-ului

A doua linie de apărare împotriva

modificărilor pH-ului: • Mecanismul respirator intervine în

dezechilibrele de origine metabolică

• Mecanismul renal intervine în dezechilibrele

de origine respiratorie

A treia linie de apărare împotriva

modificărilor pH-ului

II. VARIATIA pH-ului SANGUIN MECANISME DE COMPENSARE A DEZECHILIBRELOR ACIDO-BAZICE

Intervenție

rapidă

(secunde)

Intervenție

lentă (24-

48h)

II. SISTEMELE TAMPON

A. Sistemul tampon al bicarbonaților

B. Sistemul tampon al fosfaților

C. Sistemul tampon al proteinelor

D. Hemoglobina

II. MECANISME DE COMPENSARE A DEZECHILIBRELOR ACIDO-BAZICE

SISTEMELE TAMPON ALE ORGANISMULUI

Sistemele tampon sunt sisteme chimice care pot ceda sau pot accepta ioni de H+, neutralizând

o încărcătura acidă/bazică excesivă.

Structura sistemelor tampon: mixtură de acid slab cu baza conjugată.

- Componentele sistemului tampon pot fi organice sau anorganice.

Tipuri: (în funcție de permeabilitatea la trecerea prin bariera dintre compartimentul EC și IC)

- Sisteme tampon deschise: componentele perechii (acid-baza) tampon circulă între cele 2

compartimente (compartimentele comunică) → Compartimentul extern este un rezervor

teoretic nelimitat al componentelor perechii acid-baza tampon.

Ex Sistemul tampon al bicarbonaților

- Sisteme tampon închise: trecerea din EC în IC este limitată de sistemele transportatoare

Clasificare:

- Sistemul tampon al bicarbonaților

- Sistemul tampon al fosfaților

- Sistemul tampon al proteinelor

- Hemoglobina

- Amoniacul

- Carbonatul de Ca


SISTEMELE TAMPON ALE ORGANISMULUI

- funcția sistemelor tampon: limitarea variatiilor pH-ului, prin interventie imediată

→ înlocuirea acizilor sau bazelor tari (agresoare) cu acizi sau baze slabe

(care au capacitate mai redusă de a modifica pH-ul).

- Fiecărui sistem tampon îi corespunde o constantă de disociere (Ka) specifică

ce reflectă raportul între constituenții sistemului tampon la pH-ul la care se

echilibrează componenta bazică cu componenta acidă.

Pentru sistemul bicarbonaților Ka = 6.1, fiind definită ca :

Un sistem tampon funcționează cu

maximum de eficiență la un pH = +1 Ka .

Localizare Sistemul Tampon Comentarii

Spatiu extracelular

Bicarbonat Rolul cel mai important in tamponarea acidă

Fosfat Puțin important datorită concentrației mici

Proteine Puțin important datorita concentrației mici

Sange

Bicarbonat Important pentru acidoza metabolica

Hemoglobina Important transportor pentru CO2

Proteine plasmatice Rol tampon mai puțin important decât al HCO3

Fosfat Puțin important datorită concentrației mici

Spatiu intracelular

Proteine Sistem tampon important

Fosfat Sistem tampon important

Urină

Fosfat Tamponarea “acidității titrabile”

Amoniac Sistem tampon important - formarea NH4+

Os Carbonat de Ca Deine important în acidoza metabolică prelungită

II. MECANISME DE COMPENSARE A DEZECHILIBRELOR ACIDO-BAZICE LOCALIZAREA SISTEMELOR TAMPON ALE ORGANISMULUI


SISTEMUL BICARBONAȚILOR

H+ + HCO3- AC H2CO3 AC CO2 + H2O

Bicarbonat Acid Carbonic Dioxid de carbon

eliminat renal eliminat respirator

(BAZA slabă) (ACID slab) AC –anhidraza carbonica

Sistemul bicarbonaților funcționează astfel:

* În prezenţa unor baze tari (hidroxidul de sodiu)

NaOH + H2CO3 = H2O + NaHCO3

NaHCO3 se adaugă la cantitatea preexistentă în organism → Creşterea

concentraţiei de NaHCO3 → scădere moderată a concentraţiei de H+

În lipsa sistemelor tampon, NaOH (bază tare, care acceptă uşor H+) ar putea

determina o scădere severă a concentraţiei H+ (o alcaloză severă).

Produs din

metabolismul

celular



H+ + HCO3- AC H2CO3 AC CO2 + H2O

Bicarbonat Acid Carbonic Dioxid de carbon

eliminat renal eliminat respirator

(BAZA slabă) (ACID slab) AC –anhidraza carbonica

* În prezenţa unor acizi tari (acid clorhidric)

HCl + NaHCO3 = NaCl + H2CO3

H2CO3 rezultat din această reacţie este un acid slab (mult mai slab decat acidul

clorhidric din reacția inițială) → disociază greu → eliberează cantităţi mici de H+

care se adaugă la cantitatea preexistentă în organism

→ determină creşteri moderate ale concentraţiei H+.

NaCl este o sare neutră.

CO2 este preluat de hemoglobină şi eliminat pulmonar.

Produs din

metabolismul

celular

II. MECANISME DE COMPENSARE A DEZECHILIBRELOR ACIDO-BAZICE SISTEMUL BICARBONAȚILOR

Sistemul tampon bicarbonat / acid carbonic funcţionează doar dacă organismul

îşi menţine caracterul de sistem deschis (cu participarea aparatelor respirator și

renal).

Deplasarea echilibrului:

- La stânga deficitului de baze sau excesului de acizi.

- La dreapta excesului de baze sau deficitului de acizi

H+ + HCO3- H2CO3 CO2 + H2O

Sistemul tampon al bicarbonaţilor este cel mai important sistem tampon

extracelular:

- desi are Ka < 1 față de valoarea pH-ului normal, eficiența lui e dată de:

- posibilitatea de ajustare mai rapidă (în comparatie cu a altor sisteme

tampon) a concentrației de CO2 prin reglarea ventilației.

- concentraţiile plasmatice ale componentelor sistemului tampon al

bicarbonaţilor situate în mod fiziologic la un nivel ridicat :

* NaHCO3 = 24 mEq/l;

* H2CO3 = 1,2 mEq/l;

* raportul normal NaHCO3 / H2CO3 = 20/1

Activitatea sistemului tampon al bicarbonaţilor este asociată cu activitatea

sistemului tampon al hemoglobinelor prin mecanismul de membrană Hamburger,

fenomen ce reprezintă migrarea/transferul Cl- la schimb cu bicarbonatul prin

membrana hematiei.

II. MECANISME DE COMPENSARE A DEZECHILIBRELOR ACIDO-

BAZICE


FENOMENUL HAMBURGER

In sângele capilar periferic

- CO2 generat prin metabolismul celular normal difuzează rapid în sange:

- 8% rămâne în plasmă (3% dizolvat, 5% legat de proteinele plasmatice),

- 72% trece în hematie → CO2 se dizolva în H2O și, în prezența anhidrazei

carbonice → acid carbonic → HCO3- și H+.

- H+ este preluat de hemoglobina, care elibereaza O2 (efectul Bohr)

→ O2 trece în țesuturi. Hb deoxi este o bază mai puternică decât

Hb oxigenată, astfel încât, pe masură

ce eliberează O2, Hb devine tot mai

capabilă să lege H+.

- HCO3

- → transportat în plasmă cu

ajutorul transportorului Cl - /HCO3-.

- Cl- are un efect alosteric asupra

hemoglobinei, scăzându-i afinitatea pentru

O2.

https://wiki.bio.purdue.edu/biol13100/îndex.ph

p/Problem_Set_5_item_14

FENOMENUL HAMBURGER

In capilarul pulmonar

- O2 pătrunde în capilarul pulmonar și, din capilar, în hematie → concentrația

crescută de O2 din hematie transformă Hb deoxi în oxiHb → dizlocă H+ legat de

hemoglobină.

- H+ se leagă de HCO3- → H2CO3 → disociază în H2O și CO2.

- CO2 difuzează în spatiul alveolar, fiind eliminat din organism.

- în urma proceselor de mai sus, concentrația HCO3- în hematie scade.

- Activitatea schimbătorului Cl-/HCO3- își

inversează sensul față de transportul pe

care îl realizează la nivel tisular:

→ introduce HCO3- în hematie și

→ elimină Cl- în plasmă.

Aportul de HCO3- în interiorul hematiei este

foarte important, acesta participând la o

etapă necesară (formarea de H2CO3) în

eliminarea respiratorie a CO2. https://wiki.bio.purdue.edu/biol13100/îndex.php/Proble

m_Set_5_item_14


BAZICE

SISTEMUL TAMPON AL FOSFAȚILOR

Fosfații derivă în special din metabolismul proteic.

Sistemul tampon al fosfaţilor este format dintr-un acidul slab H2PO4¯

(dihidrogenfosfat) şi o baza slabă HPO4¯ (monohidrogenfosfat).

HCl + Na2HPO4 ↔ NaH2PO4 + NaCl

NaOH + NaH2PO4 ↔ Na2HPO4 + H2O

- Activitatea de tamponare a dezechilibrelor acido-bazice plasmatice a acestui

sistem este neglijabilă componentele acestuia se află în concentraţii

plasmatice foarte mici (2mEq/l).

- Este însa un sistem tampon foarte eficient în mediul intracelular şi în urină

pentru că:

- Are un Ka = 6.8 apropiat de pH-ul intracelular sau de cel urinar

- Se găsește în concentrație mare atât intracelular, cât și în urină


BAZICE

SISTEMUL TAMPON AL PROTEINELOR

Proteinele plasmatice şi proteinele intracelulare sunt cele mai puternice şi mai diverse sisteme

tampon din organism (Ka= 7.4).

Aproximativ 70% din capacitatea de tamponare a sistemelor tampon din organism este cea

intracelulară.

Capacitatea de tamponare individuală a proteinelor este redusă dar proteinele sunt mai bine

reprezentate cantitativ decât celelalte sisteme tampon în celule. De aceea, prin însumarea acțiunii

lor, proteinele au o contribuție importantă la tamponarea excesului de acizi sau de baze.

Modul în care se exercită acțiunea lor de sistem tampon este următorul:

- Dacă în molecula proteinei există mai mulți aminoacizi dicarboxilici

→ molecula se va comporta ca un acid slab.

- Dacă în molecula proteinei predomină aminoacizii diaminați

→ proteina se comportă ca baza slaba.

Sistemul tampon al proteinelor (exceptând cel al hemoglobinelor) devine eficient după mai multe

ore, timp necesar difuziunii din spatiul EC în celule a H+ și, respectiv, a HCO3- în exces.


SISTEMUL TAMPON AL HEMOGLOBINEI

Hemoglobina intervine rapid în tamponarea pH-ului sanguin, deoarece membrana

hematiei este foarte permeabila la trecerea ionilor de H+ sau a HCO3-.

- Legarea H+ la hemoglobina (Hb) are loc la nivelul resturilor de histidina (la nivelul

ciclurilor imidazol).

- Capacitatea de tamponare a Hb este dublă fața de capacitatea de

tamponare a altor proteine.

- Sistemul tampon al Hb este format din:

- hemoglobinatul de potasiu (HbKO2) şi

- hemoglobina acidă sau Hb redusă (HbH)

La nivelul ţesuturilor, HbKO2 cedează O2 şi tamponează H+ rezultaţi din disocierea

H2CO3 astfel:

Fixarea H+ pe Hb (la nivelul grupărilor imidazolice) duce la formarea

HbH+ care înlocuieşte H2CO3 → HbH este un acid de 20 de ori mai

slab decât H2CO3.

→ HbH rămâne doar intraeritrocitar şi, din acest motiv, nu

influenţează pH-ul plasmatic.


SISTEMUL TAMPON AL HEMOGLOBINEI

La nivelul plămânului, aceste reacţii

se produc în sens învers:

HbH → HbO2 + H2CO3

Hb, ca sistem tampon, este implicată

doar în compensarea tulburărilor

acido-bazice de origine respiratorie.


BAZICE

SISTEMELE TAMPON

Sistemele tampon limitează dar nu se opun variaţiilor pH-ului

plasmatic.

- Variaţiile pH-ului plasmatic sunt determinate de variaţiile

concentraţiilor plasmatice ale componentelor sistemelor

tampon:

- În agresiuni reprezentate de acizi tari → creşte

concentraţia de H2CO3 (componenta acidă a

sistemului tampon) → acidoza

- În agresiunile reprezentate de baze tari → creşte

concentraţia NaHCO3 (componenta bazică a

sistemului tampon) → alcaloza

- Restabilirea pH-ului plasmatic normal implică modificarea

concentraţiei plasmatice a componentelor sistemului tampon

al bicarbonaților prin intervenția:

- Rinichiului (împreună cu sistemul tampon al Hb) →

controlează concentraţia plasmatică a NaHCO3

- Plămânului → controlează concentraţia plasmatică a

H2CO3.

Sistemele tampon

reprezintă calea

comună prin care

se produce atât

DEREGLAREA

cât şi

RESTABILIREA

echilibrului acido-

bazic.

MECANISME DE COMPENSARE în tulburările ACIDOBAZICE

CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3

-

Hiperventilația scade

concentrația plasmatică a H2CO3

(alcaloză respiratorie)

Hipoventilația crește

concentrația plasmatică a H2CO3

(acidoză respiratorie)

Rinichii

elimină sau rețin

Ionii de H+ sau de bicarbonat

Dacă ventilația pulmonară se

oprește pentru 20 min, PaCO2

crește la 110 mmHg (13.3 kPa)

și pH scade la 7.03.

Dacă funcția renală se oprește

pentru 20 de min, pH-ul arterial

nu se schimbă

(McNamara J, and Worthley LI: Acid-base

balance. Part I: Physiology. Crit Care Resusc

2001; 3: pp. 181-187).

TEORIA STEWART SID plasmatic. Teoria echilibrului HCO3 și a H+ explică modificarea de pH în majoritatea

situațiilor clinice; în unele tulburări electrolitice sau în hipoproteinemii, înțelegerea modificării

pH-ului a fost completată de Stewart cu teoria fizico-chimică.

Diferența plasmatică a ionilor tari (în engleză "strong ion difference", prescurtat SID) se poate

exprima prin următoarea formulă matermatică:

SID (mmol/litru) = [Na+] + [K+] + [Ca2+] + [Mg2+] – [Cl−];

Creșterea concentrației Na+ sau scăderea concentrației Cl− (pentru că sunt cei mai bine

reprezentați cantitativ în plasmă) vor duce la creșterea SID și la alcaloză metabolică prin

creșterea bicarbonatului pentru menținerea electroneutralității sângelui și prin scăderea

formării de protoni din disocierea acidului carbonic și chiar și a apei.

În schimb, scăderea concentrației Na+ sau creșterea concentrației Cl− vor avea efect contrar,

generând o acidoză metabolică. Modificările SID influențează și reabsorbția bicarbonatului și

eliminarea H+ în celulele tubulare renale.

Conform acestei teorii, gradul de disociere a H2CO3 în H+ și HCO3- (pH-ul) nu se datorează

doar concentrației bicarbonatului și nivelului de CO2, ci și diferenței între ionii tari pozitivi și

ionii tari negativi și a încărcaturii anionice totale a sângelui.

Ionii tari (total disociați în sânge): sunt reprezentați de Na+, K+, Ca+, Mg+ și Cl-.

TEORIA STEWART

Acizii monoprotici sunt acizi care pot dona un singur atom de H+ într-o soluție apoasă. Anionii

conjugați ai acizilor slabi sunt reprezentați de albumină și fosfati. Formula generală pentru Atot

este:

Atot = [HA] - [A−]

Dacă nu am ține cont de încărcătura anionică a sângelui, sau dacă aceasta ar fi constantă

(altfel spus în limitele valorilor normale ale componentelor ei), SID ar fi egal cu excesul de

baze măsurat în mod normal de aparatele Astrup.

Diferențe între BE (excesul de baze) și SID apar doar în condițiile în care anionii plasmatici

variază față de valoarea normală.

Atot se calculează astfel:

Atot = k - [proteine totale în g/dl]

Încărcătura anionică totală a sângelui (Atot) este suma tuturor perechilor de substanțe

tampon (reprezentate mai ales de acizii slabi, monoprotici (HA) și anionii lor conjugați [A−].

TEORIA STEWART

Ecuația dezvoltată de Stewart pentru identificarea relației între compușii plasmatici care

determină pH-ul este o ecuație polinomială de gradul 4. Simplificat, modelul Stewart al

factorilor care determină pH-ul sângelui poate fi redat prin următoarea formulă:

[SID] − [A−] = [HCO3−] + [CO3

−2] + [(OH−)] – [H+];

Se poate constata din această formulă ca transportul transmembranar al ionilor tari

influențează pH-ul → prin teoria Stewart poate fi explicată relația directă între

tulburările electrolitice și cele acido-bazice.

Teoria Stewart explică dezechilibrele acido-bazice prin integrarea funcționalității mai

multor organe decât rinichii și plămânii, așa cum este explicat în teoriile clasice,

deoarece la realizarea echilibrului acido-bazic plasmatic contribuie, alături de rinichi și

plămân, ficatul (în special în determinarea valorii Atot) sau intestinul și celelalte țesuturi în

care au loc schimburi de membrană ale ionilor tari ce determină nivelul plasmatic al K,

Cl, etc.

Din ecuația de mai sus se poate, de asemenea, concluziona că:

- Acidoza rezultă din scăderea SID sau creșterea pCO2 și Atot; în aceste circumstanțe se

permite o mai bună disociere a acidului carbonic și a apei, cu eliberare crescută de

protoni.

- Alcaloza, dimpotrivă, rezultă din creșterea SID sau scăderea pCO2 și Atot.

III. TULBURĂRILE ECHILIBRULUI ACIDO-BAZIC DE

ORIGINE METABOLICA

A. ACIDOZELE METABOLICE

B. ALCALOZELE METABOLICE

III. TULBURĂRI ECHILIBRULUI ACIDO-BAZIC DE ORIGINE METABOLICA

A. ACIDOZE METABOLICE

1. Clasificare fiziopatologică:

- Tip 1 de acidoză metabolică (prin consum crescut de bicarbonat, în condiţiile

acumulării excesive de H+)

- Tip 2 de acidoză metabolică (prin pierderi de bicarbonat)

- pe cale digestivă

- pe care renală

2. Clasificarea paraclinică

- Acidoze metabolice cu deficit anionic crescut

- Acidoze cu deficit anionic normal

B. ALCALOZE METABOLICE

1. Alcaloze metabolice prin pierderi primare de H+ (vărsături incoercibile)

2. Alcaloze metabolice prin acumulare primară de HCO3- (hiperaldosteronism)


1. Clasificarea fiziopatologică

2. Mecanisme de compensare respiratorie

3. Mecanismul corector renal

4. Tipuri de acidoze metabolice

III. TULBURĂRI ECHILIBRULUI ACIDO-BAZIC DE ORIGINE METABOLICA ACIDOZELE METABOLICE – CLASIFICAREA FIZIOPATOLOGICĂ

Acidozele metabolice sunt tulburări ale echilibrului acido-bazic de origine metabolică ce sunt

caracterizate prin scăderea pH-ului seric, scăderea bicarbonatului și hiperventilație

compensatorie cu scăderea paCO2

1. Clasificare fiziopatologică:

- Tip 1 de acidoză metabolică (prin consum crescut de bicarbonat, în condiţiile

acumulării excesive de H+)

- Producţie tisulară crescută / aport exogen de acizi tari nevolatili

- Scăderea eliminării renale a H+

- Tip 2 de acidoză metabolică (prin pierderi de bicarbonat)

- pierderi de HCO3 pe cale digestivă

- pierderi de HCO3 pe care renală

ACIDOZELE METABOLICE TIP 1 DE ACIDOZĂ METABOLICĂ

Producţie tisulară crescută / aport

exogen de acizi tari nevolatili

- acidoză lactică (Ex: hipoxie, şoc

hipovolemic, şoc septic, anemie)

- acidocetoză (diabetică, malnutriţie)

- acidoză accidentala prin substanţe toxice

(etanol, metanol, etilenglicol) sau

medicamente)

In acest tip de acidoze:

Funcţia renală este normală sau moderat

afectată, acumularea de compuși acizi

fiind datorată în principal cantității mari în

care sunt produși.

Scăderea eliminării renale a H+

- acidoze renale tubulare (ART)

- insuficienţă renală

In acest tip de acidoze:

Funcţia renală este, de cele mai multe ori,

alterată:

→ retenţie H+ la nivel renal

→ creşte concentrația plasmatică a H+

Producţia tisulară de H+ este normală.

Produse prin consum crescut

de HCO3-, în condiţiile

acumulării excesive de H+.

PRODUCŢIE TISULARĂ CRESCUTĂ /

APORT EXOGEN DE ACIZI TARI NEVOLATILI

acid lactic • hipoxie

• şoc hipovolemic

• şoc septic

• anemie

corpi cetonici • diabet

• malnutriţie

substanţe toxice • etanol

• metanol

• etilenglicol

• medicamente

Acumulare de H+

consumul bicarbonatului plasmatic

SCĂDEREA ELIMINĂRII RENALE A H+

acidoze renale tubulare (ART) • tip 1 – distală

• tip 2 – proximală

• tip 3 – mixtă

• tip 4 – deficit de aldosteron

insuficienţă renală

Acumulare de H+

Consumul bicarbonatului plasmatic

ACIDOZELE METABOLICE TIP 2 DE ACIDOZĂ METABOLICĂ

pierderi de HCO3- pe cale digestivă

- diarei profuze (holeră)

- fistule biliare, pancreatice sau

intestinale (post-chirurgicale)

pierderi de HCO3- pe care

renală

- insuficienţa renală cronică (forme

avansate)

- Insuficiența corticosuprarenală

(boala Addison)

Produse prin

pierderi de HCO3-






ACIDOZELE METABOLICE SCHEMA GENERALA A MECANISMELOR DE COMPENSARE

Pierdere de baze sau Exces de acizi

Scădere pH

Compensare respiratorie Mecanism corector renal

HIPERVENTILAȚIE

Scade paCO2

Scade CO2 + H2O

Scade H2CO3

Scade H+ seric

creșterea ELIMINARII RENALE DE ACIZI

Crește NH3 + H+ → NH4+ și HPO4

2- + H+ → H2PO4-

Crește excreția

acida urinară

Crește reabsorbția

de HCO3-

Mecanism compensator

Depășirea capacității de tamponare a sistemelor tampon EC și IC

SUCCESIUNEA TEMPORALA DE INTERVENTIE A MECANISMELOR DE

COMPENSARE IN DEZECHILIBRELE ACIDO-BAZICE

ACIDOZELE METABOLICE MECANISME DE COMPENSARE RESPIRATORIE

- Compensarea tulburarilor acido-bazice de tip metabolic se realizeaza prin modificarea

adaptativă a amplitudinii și a frecvenţei mişcărilor respiratorii.

- Centrul respirator se activează în 1-3 minute de la apariţia unui dezechilibru acido-

bazic.

Prin eliminarea unei cantităţi crescute de CO2, plămânul controlează direct concentraţia

bicarbonaţilor în sânge:

- prin hiperventilaţie → creşte eliminarea CO2:

→ scade presiunea parţiala a CO2 în sângele arterial (hipocapnie) şi

→ scade concentraţia plasmatică a H2CO3

*Hiperventilația are un potențial limitat de compensare, deoarece scăderea

marcată a presiunii arteriale a CO2:

→ hipocapnia în celula tubulară renală → crește pH-ul intratubular →

scade eliminarea de H+ și reabsorbția de HCO3- → se accentuează

acidoză


Relația între variatia pH-ului, variatia paCO2 și ventilatia alveolara

VA = Frecv resp. X (volumul curent - spatiul mort)

- Variația paCO2 are un rol mai important în reglarea

ventilației alveolare decât o are variația pH-ului:

- creșterea paCO2 → creștere direct proportională

a VA rapidă, cvasi liniară și importantă (VA crește

de 10 -11 ori fața de valoarea normală la un

paCO2 de 90 mmHg).

- scăderea pH-ului < 7.35 → creștere mult mai

mică a VA (până la de maximum 4 ori, la un

pH=7)

Ventilația alveolară (VA) = cantitatea de aer ce ajunge în alveole/minut.


Stimularea centrului respirator prin zona

chemosenzitivă bulbară.

Chemoreceptorii centrali sunt sensibili la

variația H+ .

- Ionii de H+ trec greu prin bariera

hematoencefalică (BHE) → rol

compensator redus.

- CO2 trece cu usurință BHE. La acest

nivel este hidratat, rezultând H+ care

stimulează centrul respirator.

Stimularea centrului respirator prin

chemoreceptorii de la nivelul carotidei și

arcului aortic este transmisă prin nervii IX și,

respectiv nervul X.

Chemoreceptorii periferici sunt sensibili la:

- Variația presiunii parțiale a O2 în sânge

(paO2), dacă aceasta scade < 70 mmHg

- Receptorii carotidieni sunt sensibili și la

variația paCO2 și pH.

Guyton and Hall, Textbock of medical physiology, Reglation of Respiration, Elselvier Sanders, 2006


Succesiunea de fenomene care are loc odata cu scăderea pH-ului seric este următoarea:

- Scăderea pH-ului seric stimulează initial centrii respiratori bulbari prin aferențe cu

originea în chemoreceptorii carotidieni (chemoreceptorii aortici sunt sensibili doar la

variatia O2, nu și la variatia H+ plasmatic) → Activarea ventilației → scădere a paCO2 ce

poate restabili pH-ul.

Dacă se menține un nivel crescut de CO2 :

- CO2 traversează bariera hematoencefalică → nivelul CO2 în lichidul cefalorahidian (LCR)

se echilibreaza cu cel seric. Efectul vasodilatator local al CO2 îi facilitează difuziunea.

- Nici H+, nici HCO3- nu trec rapid prin bariera hematoencefalică.

CO2 care a difuzat în LCR, se combină la acest nivel cu H2O formând acid carbonic, care

disociază în H+si HCO3- cu scăderea pH-ului LCR → stimulare chemoreceptori bulbari

→ crește frecvența și amplitudinea respirației.


creșterea productiei tisulare de CO2

CO2 + H2O= H2CO3

Scade pH

Activare chemoreceptori

aortici și carotidieni

Stimulare cc. respiratori

crește frecventa și amplitudinea

mișcărilor respiratorii

crește eliminarea de CO2

Mecanism corector

Activare arie

chemosenzitiva bulbara

crește paCO2 CO2 trece rapid prin

bariera hematoecefalica

CO2 + H2O= H2CO3 H* + HCO3- H* + HCO3

-

în sangele periferic în SNC

Trece greu bariera

hematoencefalica

Efect direct Efect de intensitate redusă


Mecanismul de compensare respirator în acidoze este limitat pentru că :

- Dupa 24-48 h, perioadă în care bicarbonatul seric a difuzat lent în LCR, are

loc tamponarea H+ (prin cantitatea suplimentară de HCO3- ce a ajuns în

LCR), cu revenirea pH-ului LCR la nivel normal → dispariția hiperventilației.

Acest mecanism explică de ce în insuficiența respiratorie, deși există o creștere

a paCO2, răspunsul centrilor bulbari la hipercapnie (hiperventilația) poate să

lipsească.






MECANISMUL COMPENSATOR RENAL

In general, mecanismele de compensare sau de corectare renală au o perioadă

de latenţă mai mare (ore sau zile) fața de latența mecanismului respirator.

Activitatea renală reprezintă mecanismul care definitivează compensarea

tulburărilor acido-bazice.

Intervenţia rinichiului în compensarea dezechilibrelor acido-bazice se

concretizează în:

1. Reabsorbţia tubulară a ionilor de bicarbonat (HCO3-) și secretia de

ionilor de H+

2. Excreţia acizilor nevolatili (fixed acids) prin:

- Sistemul tampon al amoniului

- Sistemul tampon al fosfaților

3. Răspunsul renal la aldosteron

4. Rolul rinichiului în excreția potasiului

ACIDOZELE METABOLICE MECANISMUL CORECTOR RENAL

Acidozele metabolice sunt rezultatul creșterii sarcinilor acide sau a scăderii HCO3-.

Compensarea renala poate interveni asupra ambelor mecanisme, astfel:

- Reabsorbţia tubulară a ionilor bicarbonat (HCO3-):

- în mod normal toată cantitatea de HCO3- filtrată glomerular este reabsorbită

pentru compensarea productiei fiziologice zilnice de sarcini acide.

- Pierderea urinară de HCO3- echivalează cu adăugarea de sarcini

acide în organism (rămân în sânge mai puțini ioni de bicarbonat care

să tamponeze H+ → rămâne un exces net de H+).

- Regenerarea tubulară a ionilor bicarbonat

- Pentru compensarea acidozei, pe lângă reabsorbția HCO3- (care elimină

producția fiziologică de acizi) are loc și regenerarea HCO3- prin schimbul cu H+

→ tamponarea excesului de acizi produși în stările de acidoză

- Secreția concomitentă de H+ în urină este un proces activ, ce necesită consum

energetic pentru funcționarea:

- ATP-azei Na+/H+ și a H+ ATP-azei în tubul contort proximal (TCP)

- H+ ATP-azei și K+/H+ ATP-aza în celulele din tubul contort distal (TCD), în

special în cele intercalate de tip A.


în funcție de localizarea lor la nivelul nefronului, mecanismele renale pot fi clasificate în:

1. Mecanisme ce acționează în tubular contort proximal (TCP):

- Reabsorbtia HCO3- filtrat glomerular (90% din cantitatea filtrata)

- Producția de amoniu

2. Mecanisme ce acționeaza în ansa Henle

- Reabsorbția bicarbonatului (redusa cantitativ)

- Recircularea sărurilor de amoniu cu creșterea concentrației NH3 în medulară

3. Mecanisme ce acționează în tubul contort distal (TCD):

- Sistemul tampon al fosfaților: secretia tubulara de H+ → excreția H+ sub

forma de aciditate titrabilă

- Secretia și excreția de amoniu în urină

- Reabsorbția de HCO3- (5-10% din cantitatea filtrata)

Regenerarea de HCO3- = excreția acidă netă (renală) = NH4

+ + Aciditatea titrabilă – HCO3-

ACIDOZELE METABOLICE MECANISMULCORECTOR RENAL

Capacitatea de acidifiere renala a diferetelor componente ale tubilor renali


Acid-Base Disorders Thomas D. DuBose

PCT = tubi contorti proximali

CCT= tubi colectori corticali

MCT= tubii colectori medulari


Reabsorbtia HCO3− este cuplată cu secreția de H+ în TCP (PCT), tubi colectori corticali

(CCT), și în tubii colectori medulari (MCT).

→ Un ion H+ excretat echivaleaza cu un ion HCO3− reabsorbit.

In TCP se realizează reabsorbția a 90% din HCO3− filtrat, astfel:

- la polul luminal acționează schimbătorul Na+/H+ și H+ ATP-aza. Aceste pompe

membranare transportă H+ în lumen.

- în lumen, H+ se combină cu HCO3- filtrat, în prezența anhidrazei carbonice tip IV → H2CO3

→ H2O + CO2

- CO2 este liposolubil şi trece cu ușurință în citoplasma celulei TCP unde, sub

acțiunea anhidrazei carbonice II se reconstituie H2CO3 care va disocia în:

- H+ → preluat de schimbatorul Na+/H+ și H+ ATP-aza înapoi în lumen

- HCO3- → traversează membrana basolaterală prin intermediul:

- co-transportorul Na/3HCO3- și al schimbătorul HCO3

-/Cl- (o cantitate

mai mică)

- Activitatea schimbătorul luminal Na+/H+ este cu atât mai mare cu cât pompa Na+/K+ din

membrana bazală este mai activă, deoarece prin activitatea acestei pompe se asigură o

concentrație mică de Na+ intracelular → asigură gradientul de concentrație favorabil

preluării Na+ din lumen

Model funcțional al anhidrazei carbonice (CA) în reabsorbția proximală a bicarbonatului.

Bicarbonatul filtrat și protonii secretați de NHE3 formează H2CO3 care e deshidratat de CAIV

exprimată în marginea în perie a TCP. CO2 difuzează pasiv în celulă.

CA II asociată cu transportorul Na/3HCO3 (NBCe1) în membrana basolaterală hidratează

CO2 pentru a furniza substratul transportului electrogenic prin NBCe1.

CA IV, exprimată basolateral, facilitează reabsorbția prin NBCe1 prin disiparea bicarbonatului

la suprafața membranei basolaterale.

J.M. Purkerson, G.J. Schwartz. The role of carbonic anhydrases in renal physiology. Kidney International, Volume 71, Issue 2,

2007, 103–115


Reabsorbtia HCO3- în ramura ascendenta a ansei Henle este similară celei din TCP.

In TCD (tubii contorți distali) și TC

a) în celulele principale functionează 2 tipuri de pompe de H+:

H+-ATPaza electrogenică care restabilește electroneutralitatea dependentă

de reabsorbția Na+

H+/K+-ATPaza care facilitează schimbul H+/K+

b) în celulele intercalate de tip A, funcționează o H+-ATP-aza care reabsoarbe 10-15% din

HCO3- filtrat și o H+/K+-ATPaza.

Inserția pompelor apicale de H+ în membrana celulelor intercalate și în TC:

- Este stimulată de excesul de sarcini acide → poate crește concentrația H+ secretat

până la valori de 900 de ori mai mari față de normal.

- Activitatea crescută a o H+-ATP-azelor → formare

de HCO3- în celulă → HCO3

- eliminat în interstițiu

prin schimbătorul anionic Cl/HCO3- (AEI) din polul

bazal

- Activitatea crescută a pompei H+/K+ contribuie la

HiperK din acidoze

Obs. Activitatea celulelor intercalate de tip A este mai

importantă în echilibrul acido-bazic decât cea a celulelor

principale, deoarece expresia pompelor de H+ și H+/K+ este

mai mare la acest nivel.

Lumen Interstițiu

Clin J Am Soc Nephrol 10: 305–324, 2015.


excreția H+ sub forma aciditatii titrabile

Aciditatea titrabilă (fosfat monosodic) este forma prin care se elimină zilnic 10-30 mEq H+/l

Sistemul fosfaților este principalul sistem tampon care actioneaza în lumenul tubilor urinari

în conditii fiziologice Ka al acestui sistem tampon = 6.8 (foarte apropiat de pH-ul

urinar normal)

- Denumirea de aciditate titrabilă provine din modul în care e determinat nivelul acestei

forme de excreție de H+ și anume prin titrarea (măsurarea) cantității de NaOH ce

trebuie adăugată urinii de 24h pentru a reveni la pH-ul de 7.4 (al plasmei).

- Cu cât pH-ul urinar este mai mic, cu atat aciditatea titrabilă va fi mai mare.

- La un pH urinar de 5.5, tot fosfatul eliminat în mod normal urinar a fost utilizat

în tamponarea H+ → scăderea în continuare a pH-ului pe seama sistemului

tampon al fosfaților este posibilă doar prin excreția în exces de fosfați sau prin

sistemul tampon al amoniului


excreția H+ sub forma aciditatii titrabile

Dacă cantitatea de H+ depășește cantitatea de

bicarbonat, excesul de H+ este eliminat în polul luminal

prin schimb cu Na+.

în lumenul tubular, H+ se combină cu fosfatul

disodic → fosfat monosodic → excreție de H+

Bicarbonatul format în celulele tubulare trece în

interstițiu și apoi în capilare, reprezentând o sursă

de bicarbonat suplimentară bicarbonatului filtrat

inițial.

- în condiții normale cea mai mare cantitate de fosfat filtrată glomerular este reabsorbită și

doar 30-40 mEq/l/zi sunt disponibili pentru a tampona excesul de ioni de H+ → Este un

mecanism adaptativ cu efect limitat asupra eliminării surplusului de sarcini acide.

In acidoze → scade activitatea tranportorului Na+/fosfat în TCP → crește ușor eliminarea de

fosfați

Sistemul tampon al fosfaților acționează în felul următor:

In celula tubulară distală, cea mai mare cantitate de H+ se combina cu HCO3-.


excreția H+ sub forma sarurilor amoniacale

Spre deosebire de eliminarea fosfaților, excreția de H+ sub forma sărurilor amoniacale (în

special NH4Cl) poate crește în acidoze de la 30-50 mEqH+/l, (secreția fiziologică) până la

300 mEq/l.

In acidozele metabolice, scăderea HCO3- plasmatic cu 4-5 mEq/l determina o creștere de 4

ori a NH4+ eliminat urinar.

http://users.atw.hu/blp6/BLP6/HTML/C0369780323045827.htm



în TCP:

NH4+ este produs prin catabolizarea glutaminei.

Aceasta catabolizare se produce în 2 etape:

1. Formarea de NH4+ și glutamat

- reactie necesita prezenta unei glutaminaze

activate la pH acid

- Metabolizarea glutamatului → un nou ion NH4+

și a-ketoglutarat.

2. Eliminarea de NH4+ și reabsorbția de HCO3

-.

- NH4+ trece în lumenul tubular cu ajutorul

schimbătorului Na+/ NH4+.

- Metabolizarea a-ketoglutarat-ul determină formarea

a 2 molecule HCO3-

→ HCO3- este secretat prin polul bazal cu ajutorul schimbatorul

Na/3 HCO3-.

Guyton – Fiziologie umana și mecanismele

bolilor, editia 5-a W.B.SAUDERS



în ansa Henle (aH):

- în porțiunea subțire descendentă a aH, H2O iese din tubi → concentrare intratubulară a

HCO3 → alcalinizare urină → favorizarea efuxului de NH3 → creștere NH3 interstitial

- în porțiunea ascendentă a ansei Henle există un transport activ de NH4+ prin

cotransportorul Na/K/2Cl (în care poate avea loc substituirea K+ de către ionul de NH4+).

- în hipoK substituția este mai facilă → crește eliminarea NH4+ → contribuie la

alcaloza din hipoK

- în hiperK → scade eliminarea NH4+ → contribuie la acidoza din hiperK

- Amoniacul difuzeaza liber prin membrana tubulară si reintră în celula din TCP → se

generează un mecanism de multiplicare de tip contracurent

→ efectul net al acestui circuit este crearea unui gradient al NH4+ între corticală și

medulară, în care, la nivelul medularei, nivelul NH4+ este de câteva ori mai ridicat

decât la nivelul corticalei

- Gradientul corticală-medulară crește în acidoze


excreția H+ sub forma sărurilor amoniacale

în TCD și TC: în polul apical al celulei tubulare distale actionează H+ ATP-aza. Aceasta

transportă activ H+ format în interiorul celulei.

Sunt două mecanisme prin care se formează H+ :

- din NH4+, astfel:

- NH4+ din zona interstițială medulară (unde se găsește în concentrație mare) poate intră

în celula tubulară prin substituție cu K+ în transportul mediat de ATP-aza Na+/K+

- în interiorul celulei tubulare, NH4+ disociaza în H+ și NH3 :

- H+ este secretat luminal de H+ ATP-aza

- NH3 difuzează printr-un transportor apical prin membrana luminală

- în lumen se formeaza din nou NH4+ care însă nu mai poate retrodifuza tubular

→ NH4+ se elimină în urină ca sare de Cl-.

- din dizolvarea CO2 în H2O

- celula tubulară distală, prin intermediul anhidrazei

carbonice, poate genera H2CO2 din dizolvarea

CO2 în H2O.

H2CO2 → disociază în H+ și HCO3-.

HCO3- este reabsorbit în circulație

H+ este secretat luminal de H+ ATP-aza

Acid-Base Disorders Thomas D. DuBose


In concluzie:

- În condiţii de acidoză, mecanismul corector la nivelul tubilor renali generează ioni de

bicarbonat prin trei mecanisme:

- secreţia şi excreţia ionilor de hidrogen:

- din disocierea acidului carbonic, format prin combinarea apei cu

CO2 rezultă ioni de hidrogen şi bicarbonat:

- Pentru fiecare H+ secretat este reabsorbit un ion de

HCO3-

- secreţia şi excreţia ionilor de amoniu prin activarea metabolizarii

glutaminei. Dintr-o moleculă de glutamină se formează:

- 2 ioni de amoniu (excretaţi în urină) şi

- 2 ioni de bicarbonat (reabsorbiţi).

- creșterea aciditatii titrabile prin creșterea secreției de fosfați (contribuție

limitată la acidifierea peste valorile fiziologice)

- creșterea eliminării distale de H+ sau ioni tari, la nivelul celulelor principale și

al celulelor intercalate tip A.


rolul Clorului

- Transportul Cl- în TCP se realizează prin:

- Transport pasiv, paracelular, generat de

gradientul electrochimic și forțele Starling →

reglat de volumul extracelular.

Se realizează astfel 20-25% din transport.

- Conductanță, prin canale de Cl-, reglată de

concentrația intracelulară și angiotensina II.

Realizează 40-50% din transport.

- Transport cuplat (prin schimbătorul de anioni:

format, oxalat, bicarbonat) apical reglat de

HCO3-, PCO2, PKC.

- În TCD, Cl- este transportat prin intermediul

transportorilor anioninici Cl--HCO3- (AE1) și al

pendrinei dar și prin transport paracelular.

- AE1 este localizat în membrana bazo-laterală a celulelor intercalate de tip A

- pendrina în membrana bazo-laterală a celulelor intercalate de tip B.

În TCD, pendrina și AE1 sunt reglate de aportul distal de Cl-, SID și PCO2 plasmatic.


rolul celulelor intercalate și al clorului

- au fost identificate 3 tipuri de celule intercalate :

- tip A: celule care secretă H+

- tip B: celule care secretă HCO3-

- celule non-A, non-B cells.

- Transportori:

- H + -ATPase,

- Schimbători de H +/K + ,

- Schimbători de Cl − /HCO 3 −

SLC4A1 (band 3 protein, anion exchange protein 1 =

AE1) mediază schimbul Cl − /HCO3− Na-independent

în hematie și în membrana basolaterală a celulelor

intercalate tip A

- Acidoza metabolică: crește AE1 și redistribuie H+ -

ATPazei din membrana basolaterală spre cea

apicală → contribuie la eliminarea H+

- Alcaloza metabolică scade AE1 și redistribuie H+ -

ATPaza din zona apicală spre cea bazolaterală.

Conductanța de Cl- în celulele intercalate este

orientată să mențină SID plasmatic în valori normale;

de aceea, în deficitele de AE1 apare o acidoza

metabolică hipercloremică.

lumen Interstițiu

AE1

PENDRINA

Celule intercalate tip A

Celule intercalate tip B

ACIDOZELE METABOLICE MECANISME DE COMPENSARE RENALA

Rolul K+

Acidoză metabolică se asociază de obicei cu hiperpotasemie deoarece creșterea nivelului

plasmatic de H+ generează schimburi transmembranare cu K+ → ieșirea K+ din celule.

- în TCP: Scăderea pH-ului intracelular inhibă activitatea ATP-azei Na+/K+.

- în acest fel este influențată (indirect) preluarea Na+ în membrana luminală

și eliminarea de sarcini acide → crește nivelul Na+ la nivelul maculei →

scade nivelul aldosteronului → scade eliminarea distală de K+

- în TCD: celulele intercalate de tip A secretă H+ prin ATPaza H+/K+ și prin ATPaza H+.

- în acidoze, activitatea H+/K+ este crescută → crește reabsorbția de K+

- inhibarea ATPazei Na+/K+ din membrana bazolaterală a celulelor principale

din TCD → scade exportul de Na+ în spațiul interstițial → scade gradientul

de concentrație al Na+ între celula tubulara și lumen → scade eficacitatea

schimbului Na+/K+ sau Na+/H+ la nivel luminal.

ROLUL VARIATIEI POTASEMIEI ÎN REGLAREA ACIDO-BAZICĂ LA

NIVEL RENAL

HIPOPOTASEMIA

HipoK crește:

- reabsorbția proximală de HCO3-

- sinteza și secreția proximală de NH4+

→ Excesul de NH3 din lumenul

nefronului distal → crește eliminarea H+

- Expresia H+-K+-ATPazei in celulele

intercalate din tubii colectori →

stimulează secreția de H+

Re-aducerea nivelului seric al K+ la valorile

normale contribuie la corectarea alcalozei

metabolice.

HIPERPOTASEMIA

HiperK reduce:

- reabsorbția proximală de HCO3-

- sinteza și secreția proximală de NH4+

- reabsorbția de NH4+ prin ansa H.

(prin mecanismul competitiv normal

al K+ cu NH3+ in cotransportorul

NaK2CL → reduce concentrația în

interstițiul medular

→ scade secreția acidă renală

netă

HiperK generează acidoză

HIPERPOTASEMIA prin redistributia K intre EC si IC

Acidoza

Acidoza determină un schimb de K+-H+ și o modificare a funcționalității

pompelor și canalelor membranare (în special din mușchiul scheletic

→ hiperK.

A. Acidoza metabolică prin aport exogen de sarcini acide presupune, în

spațiul EC, existența unui nivel:

- crescut de H+ → activitatea schimbătorului membranar Na-H care

exportă H+ și importă Na+ (NHE1) scade

- scăzut de HCO3- → activitatea cotransportorilor Na-HCO3 (NBCe1 și

NBCe2) scade

Rezultă:

- un nivel scăzut de Na+ intracelular → scade activitatea Na/K ATP-azei →

scade preluarea de K+ din spațiul EC → surplus net de K+ EC.

- Un nivel de scăzut de HCO3 extracelular → crește activitatea

schimbătorului HCO3 /Cl → crește Cl intracelular → crește efluxul de K+

prin cotransportorul K/Cl.

B. În acidozele metabolice prin producție endogenă de sarcini acide există un

influx puternic al anionului organic în exces și al H+ prin transportorii

monocarboxilat (MCT; MCT1 and MCT4).

Acumularea de acid → scade mai mult pH-ul IC → se menține o variație de

pH între spațiul IC și cel EC care stimulează deplasarea Na+ în spațiul IC

prin schimbătorul NHE1 și cotransportorul Na/HCO3

→ acumulare suficentă de Na+ intracelular cât să mențină activitatea

Na/K ATPazei → minimizarea efectelor de schimb a K+ între cele 2

compartimente.

Palmer BF. Regulation of Potassium Homeostasis

Clin J Am Soc Nephrol 2015.

VARIATIA POTASEMIEI ÎN TULBURARILE ACIDO-BAZICE

celula

H+

K+

Acidoza Raspuns compensator Efect

- H+ este tamponat intracelular

- Hiperpotasemie

H+

K+

celula

Alcaloza Raspuns compensator Efect

- Tendinta de a corecta alcaloza

- Hipopotasemie: crește eliminarea

NH4+ prin favorizarea trecerii H+ în urină.



2. Compensarea respiratorie



III. TULBURĂRI ECHILIBRULUI ACIDO-BAZIC DE

ORIGINE METABOLICA TIPURI ACIDOZELE METABOLICE – CLASIFICAREA PARACLINICĂ

Clasificarea paraclinică

- Acidoze cu deficit anionic normal (hipercloremice)

- Defecte de acidificare renală

- Pierderi digestive de HCO3-

- Administrare/ingestie de soluții acide ce conțin clor

- Acidoze metabolice cu deficit anionic crescut

- Productie endogenă crescută de acizi

- Aport exogen de sarcini acide

- Scăderea eliminării renale de H+

ACIDOZELE METABOLICE

Suma tuturor cationilor plasmatici este egală cu suma tuturor anionilor plasmatici.

Deficitul anionic reprezintă o metodă de măsurare a anionilor şi cationilor

nemăsurabili prin metodele standard.

Cei mai importanți cationi nemăsurați sunt: calciul, magneziul,

gama/globulinele și potasiul.

Cei mai mulţi anioni nemăsuraţi sunt proteinele plasmatice (și, în cadrul

acestora, albumina reprezintă cea mai mare cantitate), sulfații și lactații.

Deficitul anionic (Δ) = CN - AN = (Na+ + K+) – (Cl- + HCO3-)

- valori plasmatice normale: 12 +/- 4 mEq/L

Valoarea normală a deficitului anionic rezultă din existenţa mai multor anioni

plasmatici nemăsuraţi decât cationi plasmatici nemăsuraţi.


Creşterea deficitului anionic indică:

- creşterea anionilor nemăsuraţi (alţii decât Cl- şi HCO3-),

- scăderea cationilor nemăsuraţi (hipocalcemii, hipomagneziemii,

hipopotasemii)

- sau existența ambelor modificări

- în stări de hemoconcentrație, prin creșterea relativă a albuminei

În condiţii patologice, deficitul anionic poate fi crescut dacă:

- bicarbonatul este consumat pentru a neutraliza :

- acizii rezultaţi din creşterea producţiei

tisulare (acidoză lactică, cetoacidoza)

- sau acizi rezultaţi din ingestia unor

substanţe (etanol, metanol etc).

și Cl- rămâne la valori normale.

Dacă Cl- este crescut (ca în acidozele

hipercloremice) deficitul anionic este normal.

RELAȚIA GAP ANIONIC – TEORIA IONILOR TARI

- Există puncte comune între utilizarea gapului anionic și teoria Stewart privind pH-ul

plasmatic. În fapt, gapul anionic este o componenta a ionilor tari din ecuația Stewart.

Cum principalul component anionic plasmatic este albumina, ajustarea gapului anionic la

nivelul albuminei ar fi o modalitate de reconciliere a principalelor teorii care guvernează

echilibrul acido-bazic.

- Pentru fiecare 1g/dl de scădere a albuminemiei, deficitul anionic scade cu 2.5 mEq/l;

această corecție ar trebui aplicată la gapul anionic măsurat clasic doar prin diferențele

ionilor tari.

- O formulă simplificată de corectare a gapului anionic care nu ține cont decât de influența

albuminei asupra echilibrului, a fost propusă de Figge:

AGC = AG + 0.25 x ([albumină normală] - [abumină pacient])

- Aceste formule sunt indicate la pacienți în stare gravă, situație des întâlnită la bolnavii cu

dezechibre acute ale echilibrului acidobazic, la care, de foarte multe ori se asociază

dezechilbre hidro-electrolitice, metabolice sau nutriționale.


ACIDOZELE HIPERCLOREMICE

Defecte de acidificare renală

- acidoza tubulară renală proximală

- acidoza tubulară renală distală

clasică

- acidoza tubulară renală

hiperkaliemică

- IRC – stadii incipiente

Pierderi digestive de HCO3-

- Diareea

- Pierderi intestinale prin

ureterosigmoidostomia

Administrare/ingestie de solutii acide ce

contin clor:

- Administrare de HCl, Arginină HCl,

Lizină HCl

- Ingestia de CaCl2 sau NH4Cl

ACIDOZELE CU DEFICIT ANIONIC

Productie endogenă crescută de acizi

- Ketoacidoza

- Diabet zaharat

- Alcoolism

- Inanitie

- Acidoza lactică

Aport exogen de sarcini acide:

- cu gap osmolal:

- Metanol, Etilen glicol

- fără gap osmolal:

- Salicilati, Paraldehida

Scăderea eliminării renale de H+

- Uremia (filtrare deficitara a anionilor

produși prin metabolismul normal



2. Compensarea respiratorie



4.1. ACIDOZELE HIPERCLOREMICE (cu deficit anionic normal)

4.2. ACIDOZELE CU DEFICIT ANIONIC CRESCUT

ACIDOZE METABOLICE HIPERCLOREMICE ACIDOZELE TUBULARE RENALE (ATR)

ATR se caracterizeaza prin alterarea secreţiei ionilor de H+ în

nefronul proximal sau distal sau a reabsorbţiei HCO3-

→ acidoză metabolică cu evoluţie cronică.

Clasificarea ATR:

• Tip 1 – distală

• Tip 2 – proximală

• Tip 3 – mixtă

• Tip 4 – lipsa de răspuns a tubilor renali la aldosteron

ACIDOZE METABOLICE HIPERCLOREMICE ACIDOZELE TUBULARE RENALE TIP I

În condiţii normale, nefronul menţine un gradient de concentraţie a ionilor de H

între urină primară şi sângele peritubular de 1000/1.

ATR tip 1 se caracterizează prin alterarea capacităţii nefronului distal de a

dezvolta acest gradient, astfel încât, se constată că pH-ul urinar nu scade sub

5.5.

În ATR distală există un defect la nivelul celulelor tubulare:

- scade producţia de ATP → scade numărul de pompe de H+-ATP-ază

→ dispariţia gradientului electric sau chimic lumen/celulă tubulară

- există o permeabilitate anormală a epiteliului tubular (este afectată

retrodifuzia H+)

- este alterat schimbul Cl-/HCO3-

ACIDOZE METABOLICE HIPERCLOREMICE ACIDOZELE TUBULARE RENALE TIP I - clasificare

- ART primară, apare în special la femei: mutație a schimbătorului Cl-/HCO3-

din membrana bazală.

- ART secundară: apare ori de câte ori este diminuată capacitatea celulei

renale de a produce energia necesară funcționării pompelor de H+ sau dacă

numărul de nefroni funcționali este mic → procesele de schimb active sunt

încetinite sau abolite → excesul de H+ nu mai este eliminat.

Poate apărea în :

- nefropatii tubulo-interstiţiale: pielonefrite

cronice, medicamentoase (tratament cu

amfotericina B, compuși cu litiu), toxice.

- boli autoimune (lupus eritematos

sistemic, sindrom Sjogren)

- rinichi polichistic

- transplant renal

- nefrocalcinoză

ACIDOZE METABOLICE HIPERCLOREMICE ACIDOZELE RENALE TUBULARE TIP I

ART tip I evoluează în trei faze:

1. faza de instalare a acidozei metabolice: tamponare excesului plasmatic de H+ :

- sistemul tampon HCO3-/ H2CO3 (creşte reabsorbţia renala de HCO3

-)

- sistemele tampon celulare → ieşirea K+ din celule (hiperpotasemie)

- sistemele tampon osoase → demineralizare osoasă

2. faza de asociere a acidozei metabolice cu hiperaldosteronism secundar:

- scade capacitatea de reabsorbție a bicarbonatului de sodiu → deshidratare şi

hipovolemie → hiperaldosteronism secundar:

→ creşte reabsorbţia tubulară de Na+ → creşte reabsorbţia tubulară a Cl-

(deshidratarea activează și angiotensina II, pendrina este activă) →

hipercloremie

→ pierderea constantă de K+ → hipopotasemie (slăbiciune musculara,

hiporeflexie, paralizie)

3. faza de afectare a funcţiei renale

- acidoză metabolică severă: scade mult reabsorbţia HCO3- şi Ca2+ → hipercalciurie

→ consecinţe urinare: precipitare de săruri de Ca (litiază urinară,

nefrocalcinoză papilară) şi

→ consecinţe sistemice: hipocalcemie → stimulează secreţia de parathormon

→ hiperparatiroidism secundar → demineralizare osoasă (osteodistrofie

renală manifestată la copil prin rahitism şi la adult prin osteomalacie).

- hiperaldosteronism secundar

ACIDOZE METABOLICE HIPERCLOREMICE ACIDOZELE TUBULARE RENALE TIP II

În acest tip de acidoză, există un deficit parţial de eliminare a H+ prin

- deficit de anhidrază carbonică

→ Scade capacitatea TCP de reabsorbție a HCO3

→ pH-ul urinar > 7 (daca nivelul plasmatic de HCO3- este normal)

→ pH-ul urinar < 5,5 (cand nivelul HCO3- plasmatic este scăzut).

→ deficit parţial de eliminare a H+ prin deficit de anhidrază carbonică

- Scăderea capacitatii tubilor proximali de reabsorbtie a HCO3- (deficit al cotransporter

bazal Na+/3HCO3-).

Etiologia ART proximale

- afectiuni ereditare (sindrom Fanconi,

intoleranță la fructoza, boala Wilson, sindrom

Lowe)

- mielom multiplu

- traumatism renal

- intoxicatie cu metale grele

- tratament medicamentos cu acetazolamida,

sulfamide, tetraciclina expirată, streptozocină

Karl S. Roth and James C. M. Chan CLIN PEDIATR 2001 40: 533

DOI: 10.1177/000992280104001001

ACIDOZE METABOLICE HIPERCLOREMICE ACIDOZELE RENALE TUBULARE TIP II

Consecinţele acestui tip de afectare tubulară sunt:

a) scăderea reabsorbţiei tubulare de HCO3- :

→ pierderea urinară de HCO3- și Na+ → pierdere de apă

→ deshidratare → hiperaldosteronism secundar →

creşte reabsorbţia Cl- (acidoză hipercloremică), sub

formă de clorură de sodiu

b) scăderea excreţiei tubulare de H+

(acidoză metabolică)

ACIDOZE METABOLICE HIPERCLOREMICE ACIDOZELE RENALE TUBULARE TIP IV

ART tip 4 apare ca un deficit de aldosteron prin lipsa de răspuns al tubilor

distali la aldosteron

→ scăderea excreţiei de K (cu hiperpotasemie) și

→ acidoză metabolică prin scăderea excreţiei renale de H+

Etiologia ART tip 4:

- asociat cu IR (formă ușoară) la adulţii cu

- DZ

- nefropatie HIV

- afectare renală interstițială (LES, siclemie)

- medicamente ce interferă cu axa renină – aldosteron - tub renal

(diuretice care economisesc K, AINS, IEC, trimetoprim etc.)

ACIDOZELE METABOLICE HIPERCLOREMICE ACIDOZE PRIN PIERDERI DE BICARBONAT PE CALE DIGESTIVA

Prin tubul digestiv se pierde, în mod normal, o cantitate mică de substanțe alcaline.

Diareea și fistulele pancreatice produc acidoză hipercloremică prin pierderi de fluid intestinal

bogat în Na+ (suc pancreatic sau secreții biliare ce conțin mai ales bicarbonat de Na+) și care

conțin foarte puțin Cl-. Secrețiile digestive, mai puțin cea gastrică, sunt alcaline iar conținutul lor

în sarcini acide e reglat activ prin:

- transportul epitelial de Na+/H+ și HCO3-/Cl- sau

- prin canalul epitelial de Na+ (reglat de aldosteron) de la nivelul colonului.

Pierderea de HCO3- pe cale digestivă pot fi:

- Acute: Sindroamele diareice

- Cronice, prin:

1. reducerea suprafeţei de absorbţie intestinală (însoţită de sindroame de malabsorbţie),

în rezecţii de colon sau intestin subţire (intervenţii chirurgicale pentru neoplasme);

2. leziuni intestinale întinse de tip inflamator cronic (colită ulcero-hemoragică,

pseudomembranoasă);

3. prezenţa în lumenul intestinal a unor substanţe osmotic active (lactoză, glucide etc.).

ACIDOZELE METABOLICE HIPERCLOREMICE PRIN PIERDERI DE BICARBONAT PE CALE DIGESTIVA

Pierderea acută de HCO3- pe cale digestivă (Sindroamele diareice) se pot asocia cu:

- pierderi ușoare sau moderate de lichide digestive și în prezenta unei funcții

renale normale, nu determină modificări ale echilibrului acido-bazic.

- pierderi importante de HCO3- , lactat, acetat, Na+, K+ și de H2O (de obicei în

diareea de tip secretor sau în cea din holeră)

→ hipovolemie + acidoza metabolică hipercloremică + hiperaldosteronism

→ forma de acidoză metabolică cu hipoK

Acidoza metabolică apărută ca urmare a pierderilor acute, semnificative de HCO3- pe cale

digestivă are următoarele efecte:

- creşterea concentraţiei plasmatice a H+ și a CO2 → hiperventilaţie → hipocapnie

(alcaloză respiratorie);

- pierderea digestivă de Na+ şi apă → hiperaldosteronism secundar, cu creşterea

reabsorbţiei renale de Na+ şi, secundar, de apă;

* în condiţiile pierderilor digestive de HCO3-, Na+ se reabsoarbe tubular cuplat cu Cl-, cu

apariţia hipercloremiei (acidoză hipercloremică).

Într-o acidoză cu gap anionic normal (hipercloremică) determinarea SID urinar sau a gapului anionic

urinar permite dg diferențial între o cauză renală și una extrarenală (digestivă) de acidoză.

- Dacă rinichii funcționează normal → SID urinar trebuie să fie scăzut (“negativ”) deoarece

rinichii elimină mai muți anioni tari, care sunt în exces față de cationii tari într-o acidoză

metabolică → SID urinar (Na + K- Cl) < 0

- Dacă afecțiunea este renală : SID urinar SID (Na + K- Cl) > 0

- Gap anionic urinar: (Na + K) – (Cl). NH4+ este eliminat împreună cu Cl-. De aceea, valoarea Cl-

reflectă indirect, valoare NH4+ în urină.

Normal: gap urinar = 0 - 10 mEq/L.

- Gap urinar > 20 mEq/L apare în acidozele metabolice în care rinichiul nu își poate crește

excreția de amoniu (ca în acidozele tubulare renale). Valoarea Cl- e < suma Na+ + K+ → NH4+

este scăzut

- Gap urinar 0 sau negativ → cauză este pierderea gastro-intestinală (‘neGUTive).

ACIDOZELE METABOLICE HIPERCLOREMICE PRIN PIERDERI DE BICARBONAT PE CALE RENALA

Hipoaldosteronismul primar din insuficienţa CSR (boala Addison) are trei consecinţe esențiale:

- scade reabsorbţia tubulară de Na (se pierde bicarbonat de sodiu) şi, secundar, de

apă, cu deshidratare şi hipovolemie → activarea sistemului renină-angiotensină →

cantitate crescută de angiotensina II, aldosteron scăzut (prin defectul primar la CSR)

Angiotensina II are efecte în special în corectarea hipovolemiei:

- la nivelul diencefalului (în area postrema există receptori pentru angiotensina II)

stimulează senzaţia de sete şi hipersecreţia de ADH → refacerea volemiei

- vasoconstricţia arteriolei eferente de la nivelul glomerulului renal intensifică

reabsorbţia izoosmolară de apă şi NaCl → refacerea volemiei.

Normalizarea volemiei este însoţită de hiponatremie (prin hemodiluţie).

- scade excreţia tubulară de H, cu acidoză metabolică;

Scăderea excreţiei H+ duce la scăderea reabsorbţiei HCO3-, cu acidoză metabolică

şi urină alcalină.

- scade excreţia tubulară de K, cu hiperpotasemie.

- Scăderea excreţiei de K+, cu hiperpotasemie, explică aritmiile cardiace.

ACIDOZELE METABOLICE HIPERCLOREMICE PRIN APORT CRESCUT DE CLOR

- Acidoză după administrare de soluție salină normotonă (soluție de NaCl 0.9%).

Concentrația de Na+ și Cl- în soluția salină normală este acceași (154 mM),dar, de fapt,

concentrația Na+ în plasmă e mai mare cu aprox 40 mM decât a Cl –

→ aportul de Cl- e proporțional > aportul de Na+

→ exces de Cl- în plasmă

→ acidoză hipercloremică

Documents

FIZIOPATOLOGIA ECHILIBRULUI ACIDO - BAZIC (I)umf.alinolaru.com/an3/fiziopatologie-1/c09-eab-1.pdf · Sistemele tampon sunt sisteme chimice care pot ceda sau pot accepta ioni de H+,