Reglarea echilibrului acido-bazic

Reglarea echilibrului acido-bazic

Pentru mentinerea homeostaziei trebuie sa existe un echilibru intre aportul sau productia de H⁺ pe de o parte si excretia neta din organism a H⁺ pe de alta parte.

Rinichiul detine un rol cheie in reglarea excretiei de H⁺.

Reglarea H⁺ este esntiala, activitatile tuturor enzimelor din organism sunt influentate de concentratia ionilor de hidrogen (variatiile influenteaza toate functiile celulare ale organismului).

Concentratia H⁺ este mentinuta in mod normal la un nivel scazut.

Un ion de hidrogen reprezinta un proton liber provenit dintr-un atom de hidrogen.

Moleculele care contin atomi de hidrogen ce pot elibera in solutie ioni de hidrogen sunt denumite acizi (ex. acidul clorhidric (HCl) in apa ionizeaza cu formarea de ioni de hidrogen (H⁺) si ioni de clor (Cl^-), acidul carbonic (H₂CO₃) ionizeaza in apa cu formarea de H⁺ si ioni bicarbonat (HCO₃^-).

O baza este un ion sau o molecula care accepta un proton (H⁺) (ex. HCO₃^- este o baza, deoarece se poate combina cu H⁺ pentru a forma H₂CO₃, de asemenea, HPO₄^2- este o baza, deoarece poate accepta un H⁺ cu formarea de H₂PO₄^-.

Proteinele din organism sunt bazice, deoarece unii dintre aminoacizi din structura lor au sarcini electrice nete negative, astfel incat accepta usor H⁺.

Termenii de baza si alcal sunt utilizati ca sinonime. Un alcal este o molecula formata prin combinarea unuia sau mai multor metale alcaline (sodiu, potasiu, litiu, etc.) cu un ion cu functie bazica puternica (ex. ionul hidroxil (OH^-)).

Termenul de alcaloza se refera la indepartarea surplusului de H din lichidele organismului, prin contrast cu excesul de H , denumit acidoza.

Concentratia normala a ionilor de hidrogen, pH-ul lichidelor organismului si variatiile produse in starile de acidoza si alcaloza

Valoarea normala a pH-ului sangelui arterial este de 7,4 (acidoza este prezenta cand pH-ul scade sub aceasta valoare, iar alcaloza se manifesta cand pH-ul creste peste aceasta valoare), in timp ce pH-ul sangelui venos si al lichidelor interstitiale este de aprox. 7,35 datorita cantitatilor suplimentare de CO₂ eliberat la nivel tisular care formeaza H₂CO₃.

Valoarea pH-ului intracelular este usor mai mica decat a pH-ului plasmatic, deoarece metabolismul celulelor produce acid, in special H₂CO₃.

Hipoxia tisulara si fluxul sanguin tisular inadecvat determina acumularea de acid cu scaderea consecutiva a pH-ului intracelular.

Valoarea pH-ului urinar poate varia intre 4,5 si 8,0 in functie de statusul acido-bazic al lichidului extracelular.

Rinichiul joaca un rol major in corectarea tulburarilor concentratiei extracelulare a H⁺, prin excretia cu rate variabile a unor substante acide sau bazice.

Exista trei sisteme principale care regleaza concentratia H⁺ in lichidele organismului, prevenind acidoza au alcaloza:

sistemele chimice cu rol de tampon acido-bazic

sistemul respirator

sistemul renal (cel mai puternic)

Un sistem tampon este reprezentat de o substanta care poate lega reversibil H⁺.

Sistemul tampon acid carbonic - bicarbonat

Sistemul tampon acid carbonic - bicarbonat este alcatuit din doua componente:

1- un acid slab, H₂CO₃

2- o sare a bicarbonatului, Na HCO₃

H₂CO₃ se formeaza in organism in urma reactiei dintre CO₂ si H₂O.

CO₂ H₂O Anhidraza carbonica H₂CO₃

În absenta anhidrazei carbonice, reactia este lenta si se formeaza cantitati foarte mic de H₂CO₃. Anhidraza carbonica este prezenta la nivelul celulelor epiteliale ale tubilor renali.

Ionizarea H₂CO₃ se produce lent

H₂CO₃ H⁺ + HCO₃^-

A doua componenta a sistemului, sarea bicarbonatului, este reprezentata in lichidul extracelular de NaHCO₃.

NaHCO₃ Na⁺ HCO₃^-

Considerand actiunea intregului sistem, se obtine urmatoarea reactie:

CO₂ + H₂O H₂CO₃ H⁺ + HCO₃^- (+Na⁺)

Datorita ionizarii lente a H₂CO₃, concentratia H⁺ este extrem de mica.

H + HCO₃^-    H₂CO₃ CO₂ + H₂O

Se formeaza o cantitate crescuta de H₂CO₃ ceea ce conduce la cresterea productiei de CO₂ si H₂O. Excesul de CO₂, stimuleaza intens respiratia, prin care este eliminat CO₂ din lichidul extracelular.

- Capacitatea sistemului tampon este determinata de cantitatea componentelor sistemului si de raportul concentratiilor acestora.

Sistemul tampon acid carbonic - bicarbonat este cel mai important sistem tampon din spatiul extracelular.

- Sistemul tampon al fosfatilor

Elementele principale ale acestuia sunt H₂PO₄^- si HPO₄^-2

Proteinele reprezinta un sistem tampon intracelular important

Proteinele sunt printre cele mai importante substante tanpon din organism (prezente in concentratie ridicata in special la nivelul spatiului intracelular). Sistemele tampon intracelulare contribuie la prevenirea variatiilor pH-ului extracelular.

Reglarea respiratorie a echilibrului acido-bazic

Controlul concentratiei extracelulare a CO₂ este exercitat de catre plamani. Amplificarea ventilatiei conduce la cresterea eliminarii CO₂ din lichidul extracelular, efect urmat de scaderea concentratiei H⁺.

- Eliminarea CO2 la nivel pulmonar echilibreaza formarea CO₂ (format continuu in urma desfasurarii proceselor metabolice. CO2 este transportat    la plamani unde difuzeaza in alveole, apoi este eliminat prin procesul de ventilatie pulmonara. În cazul cresterii ratei metabolice de formare a CO2 se produce cresterea PCO2 in lichidul extracelular si invers. Daca ventilatia pulmonara creste, CO2 este eliminat la nivelul plamanilor, iar PCO2 in lichidul extracelular scade.

- Cresterea ratei ventilatiei alveolare determina scaderea concentratiei extracelulare a ionilor de hidrogen si cresterea pH-ului

Singurul factor care influenteaza PCO2 in lichidul extracelular este rata ventilatiei alveolare (cu cat aceasta este mai crescuta cu atat PCO2 este mai scazuta).

- Cresterea concentratiei ionilor de hidrogen stimuleaza ventilatia alveolara

Rata ventilatiei alveolare influenteaza concentratia H⁺ prin modificarea valorii PCO2, iar concentratia H⁺ influenteaza rata ventilatiei alveolare.

- Concentratia ionilor de hidrogen este controlata prin mecanism de feed back de sistemul respirator

Cresterea concentratiei H stimuleaza respiratia, iar amplificarea ventilatiei alveolare este urmata de scaderea concentratiei H⁺ (sistemul respirator actioneaza prin mecanism de feed back negativ asupra concentratiei H⁺).

[H⁺] Ventilatia alveolara PCO₂ [H⁺]

- Eficienta controlului respirator al concentratiei ionilor de hidrogen

Cand concentratia ionilor de hidrogen este crescuta brusc prin introducerea unei substante acide in lichidul extracelular, iar valoarea pH-ului scade de la 7,4 la 7,0, sistemul respirator poate readuce pH-ul la o valoare cuprinsa intre 7,2 si 7,3 (efectul se instaleaza in 3-12 min.)..

- Capacitatea de tamponare a sistemului respirator

Reglarea respiratorie a echilibrului acido-bazic reprezinta un mecanism tampon de tip fiziologic (se realizeaza rapid si previne variatiile marcate ale concentratiei H⁺ pana in momentul in care sistemul renal cu actiune mai lenta reuseste sa stabileasca echilibrul).

Afectarea functiei pulmonare conduce la dezvoltarea acidozei respiratorii

Dereglarile functiei respiratorii pot determina variatii ale concentratiei H⁺ (ex. afectarea functiei pulmonare in emfizemul sever determina scaderea capacitatii plamanilor de a elimina CO₂, ceea ce conduce la acumularea CO₂ in lichidul extracelular si astfel la dezvoltarea acidozei respiratorii). Capacitatea de a raspunde la acidoza metabolica este afectata, deoarece este impiedicata scaderea compensatorie a PCO2 care s-ar produce in mod normal prin intensificarea ventilatiei (rinichiul reprezinta unicul mecanism fiziologic care poate restabili valoarea normala a pH-ului dupa tamponarea initiala realizata de sistemele chimice din lichidul extracelular).

Controlul renal al echilibrului acido-bazic

Rinichiul controleaza echilibrul acido-bazic prin excretia unei urine acide sau bazice.

Excretia unei urine acide determina scaderea aciditatii lichidului extracelular, in timp ce excretia unei urini bazice conduce la scaderea cantitatii extracelulare de echivalenti bazici.

Mecanismul general prin care rinichii excreta urina acida sau bazica este urmatorul:

În tubii renali sunt filtrate continuu cantitati crescute de HCO₃^- care daca ar fi excretate in urina ar determina scaderea alcalinitatii sanguine.

În lumenul tubular sunt secretate de celulele epiteliale tubulare cantitati crescute de H⁺, ceea ce inseamna scaderea aciditatii sanguine.

Daca secretia de H⁺ depaseste filtrarea HCO₃^- se inregistreaza pierderea neta de acid din lichidul extracelular.

Daca este filtrata o cantitate de HCO₃^- mai mare decat cantitatea secretata de H⁺, atunci se produce pierderea neta de echivalenti bazici.

Atat reabsorbtia de bicarbonat cat si excretia de H⁺ se realizeaza prin secretia tubulara de H⁺.

Cand concentratia extracelulara de H⁺ este redusa (alcaloza), rinichii nu pot reabsorbi intreaga cantitate de bicarbonat filtrata (se produce cresterea excretiei de bicarbonat).

În mod normal HCO₃^- tamponeaza ionii de hidrogen in lichidul extracelular, pierderea de bicarbonat este similara cu adaugarea de H⁺.

În alcaloza, eliminarea HCO₃^- determina cresterea concentratiei extracelulare de H⁺ catre valoarea normala.

În acidoza, nu se produce excretia urinara de bicarbonat, ci reabsorbtia intregii cantitati de bicarbonat filtrate si sinteza unei cantitati suplimentare de bicarbonat care ajunge in lichidul extracelular (determina scaderea concentratiei extracelulare de H⁺ catre normal).

În concluzie, rinichii regleaza concentratia extracelulara de H⁺ prin trei mecanisme principale:

secretia de H⁺

reabsorbtia HCO₃^- filtrat

productia unei cantitati suplimentare de HCO₃^-

Secretia ionilor de hidrogen si reabsorbtia ionilor de bicarbonat la nivelul tubilor renali

Secretia ionilor de hidrogen si reabsorbtia bicarbonatului se realizeaza la nivelul segmentelor tubulare. Pentru fiecare ion bicarbonat reabsorbit este necesara secretia unui ion de hidrogen.

Aproximativ 80-90% din reabsorbtia bicarbonatului (si din secretia H⁺) se realizeaza la nivelul tubului proximal, incat in tubii distali si ductele colectoare ajunge numai o cantitate redusa de bicarbonat.

Reabsorbtia bicarbonatului se realizeaza 10% la nivelul segmentului gros al bratului ascendent al ansei Henle, iar restul reabsorbtiei are loc in tubul distal si in ductul colector. Mecanismul prin care bicarbonatul este reabsorbit implica si secretia tubulara de H⁺.

- Ionii de hidrogen sunt secretati prin transport activ secundar in portiunile initiale ale segmentelor tubulare

Celulele epiteliale ale tubului proximal, ale segmentului gros al bratului ascendent al ansei Henle si ale primei parti a tubului distal secreta H in lichidul tubular prin mecanismul de contra-transport sodiu-hidrogen.

Secretia activa secundara de H⁺ este cuplata cu transportul inracelular de Na⁺ la nivelul memmbranei luminale prin intermediul proteinei de schimb sodiu-hidrogen, iar energia necesara secretiei de H⁺ impotriva gradientului de concentratie este obtinuta din gradientul de Na⁺ care determina deplasarea intracelulara a acestuia. Gradientul de sodiu este stabilit prin actiunea pompei sodiu-potasiu adenozin-trifosfataza (ATP-aza), localizata la nivelul membranei bazo-laterale. Peste 90% din bicarbonat este reabsorbit in acest fel. Mecanismul nu conduce insa la cresterea marcata a aciditatii lichidului tubular, decat la nivelul tubilor colectori si ductelor colectoare. Procesul de secretie de H⁺ care conduce la reabsorbtia bicarbonatului este initiat cand CO₂ difuzeaza in celulele tubulare sau cand este generat la acest nivel prin metabolism celular. Sub influenta enzimei anhidraza carbonica, CO₂ se combina cu H₂O si formeaza H₂CO₃ care disociaza in HCO₃^- si H⁺.

Ionii de hidrogen sunt secretati din celula in lumenul tubular prin mecanismul de contra-transport sodiu-hidrogen. Gradientul de concentratie al Na⁺ asigura energia necesara pentru deplasarea H⁺ in directia opusa, din interiorul celulei in lumenul tubular.

HCO₃^- generat in celula difuzeaza apoi in sensul gradientului de concentratie prin membrana bazo-laterala, ajungand in lichidul interstitial renal si apoi in capilarele peritubulare. Pentru fiecare H⁺ secretat in lumenul tubular, o molecula de HCO₃^- patrunde in circulatia sanguina.

- Ionii bicarbonat din filtratul tubular sunt reabsorbiti prin interactiunea cu ionii de hidrogen la nivel tubular

Membranele luminale ale celulelor tubulare renale nu sunt permeabile pentru ionii bicarbonat, ca urmare, ionii HCO₃^- din filtratul glomerular nu pot fi reabsorbiti in mod direct. Acestia sunt reabsorbiti printr-un proces in cadrul caruia HCO₃^- se combina initial cu H⁺ pentru a forma H₂CO₃, care in final disociaza cu generarea CO₂ si H₂O.

CO₂ poate difuza usor prin membrana tubulara, difuzeaza instantaneu in celulele tubulare in interiorul carora se recombina cu H₂O sub influenta anhidrazei carbonice cu generarea unei molecule noi de H₂CO₃. Aceasta disociaza cu formarea de HCO₃^- si H⁺.

HCO₃^- difuzeaza in lichidul interstitial prin membrana bazo-laterala si in final ajunge in capilarele peritubulare.

Transportul HCO₃^- prin membrana bazo-laterala este facilitat de doua mecanisme:

cotransportul Na⁺-HCO₃^-

schimbul Cl-HCO₃^-

În concluzie, cand in celulele epiteliale tubulare este generat un ion de hidrogen, se formeaza si un ion bicarbonat, care in final ajunge inapoi in circulatia sanguina.

Cea mai mare parte a cantitatii de H nu este secretata sub forma de ioni liberi de hidrogen, ci in combinatie cu alte substante tampon prezente in urina, in special cu ionii fosfat si cu amoniacul.

Cand in lichidul tubular exista mai mult HCO₃^- decat H⁺, situatie intalnita in alscaloza metabolica, excesul de HCO₃^- nu poate fi reabsorbit, in final este excretat in urina, efect care contribuie la corectarea alcalozei metabolice.

În caz de acidoza, in lichidul tubular exista un exces relativ de H⁺ fata de HCO₃^-, care conduce la reabsorbtia completa a bicarbonatului, excesul de H⁺ este eliminat in urina. În lumenul tubular, cantitatea suplimentara de H⁺ este tamponata de fosfat si amoniac, iar in final este excretata sub forma de saruri.

Cand secretia de H⁺depaseste cantitatea de bicarbonat filtrata, numai o mica parte din surplusul de H⁺ poate fi excretata sub forma ionilor de hidrogen. Aceasta limitare este determinata de faptul ca valoarea minima a pH-ului urinar este de aprox. 4,5.

Excretia urinara a unor cantitati mari de H⁺ se realizeaza in principal prin combinarea H⁺ cu substante tampon (an special ionii fosfat si amoniacul).

Cand in lichidul extracelular exista surplus de H⁺, la nivelul rinichiului nu are loc doar reabsorbtia intregii cantitati filtrate de HCO₃^-, ci si generarea unor cantitati suplimentare de HCO₃^-, ceea ce contribuie la refacerea rezervelor de bicarbonat ale lichidului extracelular, care sunt scazute in acidoza.

- Sistemul tampon al fosfatilor leaga surplusul de ioni de hidrogen din urina si genereaza cantitati suplimentare de ioni de bicarbonat

Sistemul tampon al fosfatilor este alcatuit din HPO₄^2- si H₂PO₄^-.

Cand insa intreaga cantitate de HCO₃^- este reabsorbita, surplusul de H⁺ se combina cu HPO₄^2- si cu alte substante tampon. Dupa combinarea H⁺ cu HPO₄^2- si formarea de H₂PO₄^-, aceste molecule pot fi secretate sub forma de sare de sodiu (NaH₂PO₄), transportand si ionii de hidrogen in exces.

În conditii normale, o mare parte din ionii de fosfat filtrati sunt reabsorbiti.

- Excretia surplusului de ioni de hidrogen si generarea unor cantitati suplimentare de bicarbonat de catre sistemul tampon al amoniacului

Un alt sistem tampon, care este chiar mai important din punct de vedere cantitativ decat sistemul tampon al fosfatilor, este alcatuit din amoniac (NH₃) si ionul amoniu (NH₄⁺).

Ionul de amoniu este secretat la shimb cu ionii de hidrogen, care sunt reabsorbiti.

Pentru fiecare molecula de NH₄⁺ excretata este generata si reabsorbita in sange o molecula de HCO₃^-.

- Acidoza cronica determina cresterea excretiei de NH₄⁺

Rata excretiei de NH₄⁺ creste. Mecanismul dominant de eliminare a echivalentilor acizi este reprezentat de excretia de NH₄⁺ (cel mai important mecanism de formare a unor molecule noi de bicarbonat).

- Cuantificarea excretiei renale de echivalenti acizi si bazici

Se pot cuantifica atat excretia renala neta de echivalenti acizi, cat si adaugarea sau eliminarea neta din circulatia sanguina a ionilor de bicarbonat.

Cantitatea de bicarbonat excretata se poate calcula inmultind debitul urinar cu concentratia urinara a bicarbonatului (valoarea arata cat de rapid se realizeaza eliminarea renala a HCO₃^- din circulatie).

În alcaloza, eliminarea de HCO₃^- contribuie la normalizarea pH-ului plasmatic.

Excretia renala neta de echivalenti acizi se determina astfel:

Excretia acida neta = Excretia NH₄⁺ + Aciditatea urinara titrabila - Excretia de bicarbonat

Pentru mentinerea echilibrului acido-bazic, excretia neta de acid trebuie sa fie egala cu productia metabolica de acizi non-volatili.

În acidoza, excretia neta de echivalenti acizi creste marcat, in special prin cresterea excretiei de NH₄⁺, astfel incat aciditatea sangina scade.

În alcaloza, aciditatea titrabila si excretia de NH₄⁺ scad, in timp ce excretia de HCO₃^-     creste.

- Reglarea secretiei renale a ionilor de hidrogen

Secretia de H⁺ este necesara atat pentru reabsorbtia de HCO₃^- cat si pentru generarea unor molecule noi de HCO₃^-, proces asociat cu cresterea aciditatii titrabile. Rata secretiei H⁺ trebuie reglata foarte exact pentru ca rinichiul sa-si poata indeplini functiile de mentinere a homeostaziei acido-bazice.

În conditii normale, secretia de H⁺ trebuie sa aiba o valoare minima necesara pentru reabsorbtia aproape completa a bicarbonatului filtrat si pentru excretia sub forma de aciditate titrabila sau de NH₄⁺ a acizilor non-volatili produsi zilnic de procesele metabolice din organism.

În alcaloza, secretia de H⁺ este redusa, excretia de bicarbonat creste.

În acidoza, secretia de H⁺ este crescuta, de asemenea, excretia de NH₄⁺.

Stimulii cei mai importanti cu rol in cresterea secretiei de H⁺ in acidoza sunt:

cresterea PCO₂ in lichidul extracelular

cresterea concentratiei extracelulare a H⁺ (scaderea pH-ului).

Cresterea PCO₂ in sange se produce in acidoza respiratorie (determina cresterea ratei de secretie a H⁺.

Un factor special care induce cresterea secretiei de H⁺ este reprezentat de hipersecretia de aldosteron (aparitia alcalozei).

În mod normal, rinichiul reactioneaza la scaderea concentratiei H⁺ (alcaloza) prin diminuarea secretiei de H⁺. Reducerea secretiei de H⁺ se produce secundar scaderii PCO₂ extracelulare (alcaloza respiratorie) sau secundar scaderii concentratiei de H⁺(alcaloza respiratorie, dar si alcaloza metabolica).

Secretia de H⁺ este cuplata cu reabsorbtia de Na⁺ datorita pompei Na⁺- H⁺ la nivelul tubilor proximali si in segmentul gros al bratului ascendent al ansei Henle.

Factorii care stimuleaza reabsorbtia Na⁺, precum scaderea volumului lichidului extracelular pot, de asemenea, induce cresterea secundara a secretiei de H⁺.

Scaderea volumului lichidului extracelular stimuleaza prin multiple mecanisme reabsorbtia la nivelul tubilor a sodiului, precum si cresterea secretiei de H⁺si a reabsorbtiei de HCO₃^-. Aceste mecanisme includ:

cresterea concentratiei de angiotensina II care stimuleaza in mod direct activitatea pompei Na⁺- H⁺ la nivelul tubilor renali

cresterea concentratiei de aldosteron care stimuleaza secretia de H⁺ la nivelul tubilor colectori

Scaderea volumului lichidului extracelular conduce la alcaloza din cauza secretiei excesive de H⁺ si a intensificarii reabsorbtiei HCO₃^-.

Variatiile concentratiei plasmatice a ionilor de potasiu pot, de asemenea, influenta secretia de H⁺ la nivelul tubilor proximali, care este stimulata de hipopotasemie si inhibata de hiperpotasemie.

Scaderea concentratiei plasmatice a potasiului determina cresterea concentratiei H⁺ la nivelul tubilor renali. Acest efect stimuleaza secretia de H⁺ si reabsorbtia de HCO₃^- conducand la aparitia alcalozei.

Hiperpotasemia induce scaderea secretiei H⁺ si a reabsorbtiei HCO₃^-, determinand astfel dezvoltarea acidozei.

Corectia renala a acidozei

Acidoza apare cand raportul intre HCO₃^- si CO₂ in lichidul extracelular scade, astfel incat se produce scaderea pH-ului.

Daca valoarea acestui raport scade din cauza reducerii nivelului de HCO₃^-, acidoza este denumita acidoza metabolica.

Daca pH-ul scade din cauza cresterii PCO₂, acidoza este denumita acidoza respiratorie.

- Acidoza determina scaderea raportului HCO₃^-/ H⁺ la nivelul tubilor renali

Atat acidoza respiratorie cat si acidoza metabolica determina scaderea raportului intre HCO₃^-si H⁺ in lichidul de la nivelul tubilor renali.

În tubii renali exista exces de H⁺ care conduce la reabsorbtia completa a HCO₃^-, iar surplusul de H⁺ se combina cu NH₃ si cu HPO₄^2-, care sunt celelalte substante tampon din lichidul de la nivelul tubilor renali.

În acidoza, rinichiul reabsoarbe integral bicarbonatul filtrat si formeaza HCO₃^-.

În acidoza metabolica surplusul de H⁺ la nivel renal este determinat de scaderea filtrarii glomerulare a HCO₃^-.

Diminuarea ratei de filtrare a bicarbonatului este determinata de scaderea concentratiei extracelulare a HCO₃^-.

În acidoza respiratorie, surplusul de H⁺ la nivelul lichidului tubilor renali este determinat de cresterea PCO₂ in lichidul extracelular care stimuleaza secretia de H⁺.

În acidoza cronica, indiferent daca aceasta este respiratorie sau metabolica, exista o crestere a productiei renale de NH₄⁺, care contribuie la excretia de H⁺.

În acidoza cronica, cresterea secretiei tubulare de H⁺ contribuie la eliminarea din organism a excesului de H⁺ si la cresterea cantitatii de HCO₃^- din lichidul extracelular. Acest efect conduce la cresterea cantitatii de bicarbonat din sistemul tampon acid carbonic-bicarbonat, iar consecintele sunt cresterea pH-ului lichidului extracelular si corectarea acidozei.

Daca acidoza este de cauza metabolica, compensarea pulmonara determina scaderea PCO₂, contribuind astfel la corectarea acidozei.

- Caracteristicile tulburarilor acido-bazice primare

Ph H⁺ PCO₂ HCO₃^-

Normal 7,4 40 mEq/l 40 mmHg 24 mEq/l

Acidoza respiratorie   

Alcaloza respiratorie

Acidoza metabolica   

Alcaloza metabolica   

Tulburarile acido-bazice respiratorii sunt initiate de cresterea sau scaderea PCO₂, in timp ce tulburarile metabolice sunt initiate de cresterea sau scaderea HCO₃^-

În acidoza respiratorie se inregistreaza scaderea pH-ului, cresterea concentratiei extracelulare a H⁺ si cresterea PCO₂ care reprezinta cauza initiala a acidozei.

Raspunsul compensator consta in cresterea nivelului plasmatic al HCO₃^-, realizata prin adaugarea in lichidul extracelular a unor molecule de bicarbonat formate la nivel renal.

Cresterea HCO₃^- contribuie la atenuarea cresterii PCO₂, astfel incat determina restabilirea valorii normale a pH-ului plasmatic.

În acidoza metabolica se inregistreaza, de asemenea, scaderea valorii pH-ului extracelular si cresterea concentratiei extracelulare a H⁺ (tulburarea primara este reprezentata de de scaderea nivelului plasmatic al HCO₃^-.

Raspunsurile compensatorii principale includ cresterea ratei ventilatiei care conduce la scaderea PCO₂ si raspunsul compensator al rinichiului care prin formarea unor molecule suplimentare noi de bicarbonat si adaugarea acestora in lichidul extracelular contribuie la minimalizarea scaderii initiale a concentratiei extracelulare a HCO₃^-.

Corectia renala a alcalozei

În alcaloza, raportul intre concentratiile extracelulare ale HCO₃^- si CO₂ este crescut determinand cresterea pH-ului (scaderea concentratiei H⁺)

- Alcaloza determina cresterea raportului HCO₃^-/ H⁺ in lichidul tubilor renali

Indiferent daca alcaloza este determinata de o cauza metabolica sau respiratorie, in lichidul tubilor renali se inregistreaza cresterea raportului HCO₃^-/H⁺. Efectul net este un surplus de HCO₃^- care nu poate fi reabsorbit din tubi si este excretat in urina.

În alcaloza, HCO₃ este indepartat din din lichidul extracelular prin excretie renala 8efectul contribuie la revenirea concentratiei H⁺ si a pH-ului catre valorile normale.

În alcaloza respiratorie se inregistreaza cresterea pH-ului lichidului extracelular si scaderea concentratiei H⁺.

Cauza alcalozei este reprezentata de scaderea nivelului plasmatic al PCO₂, determinata de niperventilatie.

Scaderea PCO₂ conduce apoi la diminuarea ratei de secretie a H⁺ la nivelul tubilor renali. Reducerea secretiei de H⁺ determina micsorarea cantitatii de H⁺ din lichidul tubilor renali. Nu exista suficienti ioni de hidrogen care sa reactioneze cu ionii bicarbonat filtrati. În consecinta, moleculele de HCO₃^- care nu reactioneaza cu H⁺ nu sunt reabsorbite, fiind excretate in urina,ceea ce conduce la scaderea nivelului plasmatic al HCO₃^- si la corectarea alcalozei.

În alcaloza respiratorie, raspunsul compensator la scaderea primara a PCO₂ este reprezentat de reducerera concentratiei plasmatice a HCO₃^-, determinata de cresterea excretiei renale de bicarbonat.

În alcaloza metabolica se inregistreaza, de asemenea, cresterea pH-ului plasmatic si scaderea concentratiei H⁺.

Cauza alcalozei metabolice este reprezentata insa de cresterea concentratiei extracelulare a HCO₃^-. Aceasta este compensata partial de reducerea ratei respiratorii cu cresterea consecutiva a PCO₂ si revenirea pH-ului extracelular catre valoarea normala. Cresterea concentratiei extracelulare a HCO₃^- conduce la intensificarea filtrarii glomerulare a ionilor bicarbonat, urmata de cresterea cantitatii de HCO₃^- fata de cantitatea de H⁺secretata in lichidul tubilor renali. Surplusul de HCO₃^- din lichidul tubilor renali nu poate fi reabsorbit deoarece nu exista suficienti ioni de hidrogen si in consecinta este eliminat in urina.

În alcaloza metabolica, reactiile compensatorii principale sunt reprezentate de diminuarea ventilatiei (induce cresterea PCO₂) si de cresterea excretiei renale de HCO₃^- care contribuie la compensarea cresterii initiale a concentratiei de HCO₃^-.

Cauze clinice ale tulburarilor acido-bazice

- Acidoza respiratorie cauzata de diminuarea ventilatiei si de cresterea PCO₂

Orice factor care scade rata ventilatiei pulmonare induce, de asemenea, cresterea PCO₂ in lichidul extracelular. Acest efect conduce la cresterea concentratiei H₂CO₃ si H⁺, cu dezvoltarea acidozei. În acst caz acidoza este cauzata de o tulburare respiratorie si este denumita acidoza respiratorie.

Cauzele acidozei respiratorii sunt reprezentate de afectiuni care produc leziuni ale centrilor respiratori sau scaderea capacitatii plamanilor de a elimina CO₂ (ex. lezarea centrului respirator localizat in bulbul rahidian poate conduce la acidoza respiratorie; obstructia cailor respiratorii, pneumonia, emfizemul sau scaderea suprafetei pulmonare de hematoza, precum si orice factor care interfera cu schimbul gazos intre sange si aerul alveolar pot determina acidoza respiratorie).

În acidoza respiratorie, mecanismele compensatorii disponibile sunt reprezentate de:

substantele tampon din lichidele organismului

rinichi (necesita cateva zile pentru a compensa dereglare)

- Alcaloza respiratorie cauzata de hiperventilatie si de scaderea PCO₂

Alcaloza respiratorie este determinata de hiperventilatia pulmonara. Rareori cauza este reprezentata de anumite stari patologice.

Uneori persoanele cu nevroza pot prezenta hiperventilatie intensa urmata de instalarea alcalozei.

În conditii fiziologice, alcaloza respiratorie apare la altitudini inalte. Continutul redus in oxigen al aerului stimuleaza respiratia, cu eliminarea in exces a CO₂ si dezvoltarea alcalozei respiratorii usoare. În aceasta situatie, principalele mecanisme compensatorii sunt reprezentate de substantele tampon din lichidele organismului si de capacitatea rinichilor de a creste excretia de HCO₃^-.

- Acidoza metabolica determinata de scaderea concentratiei extracelulare a bicarbonatului

Acidoza metabolica se refera la toate celelalte tipuri de acidoza in afara celei determinate de excesul de CO₂.

Cauze ale acidozei metabolice:

incapacitatea rinichiului de a in mod normal acizii generati in organism

formarea unei cantitati excesive de acizi in urma desfasurarii proceselor metabolice

aportul de echivalenti acizi prin ingestie sau perfuzie

pierderea excesiva de echivalenti bazici care au acelasi efect ca si aportul excesiv de echivalenti acizi

- Acidoza renala este determinata de un defect al secretiei renale de H⁺ si/sau al reabsorbtiei renale de HCO₃^-.

Aceste tulburari sunt de doua tipuri:

afectarea reabsorbtiei renale de HCO₃^- cu pierderea urinara de bicarbonat

incapacitatea mecanismului renal de secretie a H⁺ de a acidifia urina (excretia de urina alcalina)

Cauzele acidozei renale pot fi: insuficienta renala cronica, secretia insuficienta de aldosteron (boala Addison), sindromul Falconi.

- Diareea severa reprezinta cea mai frecventa cauza a acidozei metabolice.acidoza este determinata de pierderea unor cantitati mari de bicarbonat de sodiu in materiile fecale. La subiectul normal, secretiile gastrointestinale sunt bogate in bicarbonat, iar diareea conduce la pierderea HCO₃^- din organism, efectul fiind similar cu excretia urinara crescuta de bicarbonat. Aceasta forma de acidoza metabolica este deosebit de grava si poate duce la deces, in special la copii mici.

- Voma cu continut intestinal

Varsatura cu continut exclusiv gastric are ca rezultat pierderea de echivalenti acizi si implicit tendinta spre alcaloza, deoarece aciditatea secretiei gastrice este crescuta.

Varsatura cu continut intestinal (rareori intalnita), determina pierderea de bicarbonat si instalarea acidozei metabolice 8efectul fiind similar cu cel determinat de diaree).

- Diabetul zaharat

La persoanele cu diabet zaharat sever, nivelul plasmatic al acidului acetoacetic creste foarte mult, ceea ce determina aparitia acidozei metabolice grave.

Pentru a compensa acidoza, rinichiul excreta in urina cantitati mari de echivalenti acizi.

- Ingestia de substante acide

Rareori prin aportul alimentar obisnuit sunt ingerate cantitati crescute de substante acide.

Consecutiv ingestiei unor substante acide (acidul acetilsalicilic) sau toxice acide se dezvolta acidoza metabolica severa (alcool metilic).

- Insuficienta renala cronica

Cand functiile rinichiului sunt sever afectate se produce acumularea de anioni si acizi slabi care nu sunt excretati pe cale renala. Insuficienta renala cronica se poate asocia cu acidoza metabolica severa.

Diminuarea ratei de filtrare glomerulara conduce la scaderea excretiei de fosfati si NH₄⁺ cu scaderea consecutiva a cantitatii suplimentare de bicarbonat care este adaugata in lichidele organismului.

- Alcaloza metabolica determinata de cresterea concentratiei extracelulare a bicarbonatului

Alcaloza metabolica se dezvolta cand se produce retentia excesiva de HCO₃^- sau cand exista pierderi masive de H⁺ din organism.

Alcaloza metabolica este rareori intalnita comparativ cu acidoza metabolica.

Cauzele alcalozei metabolice sunt:

administrarea de agenti diuretici (in afara de inhibitorii anhidrazei carbonice).

Toti agentii diuretici induc cresterea fluxului lichidian la nivelul tubilor renali ceea ce conduce la cresterea reabsorbtiei Na⁺. Reabsorbtia sodiului este cuplata cu secretia de H⁺, amplificarea reabsorbtiei sodiului conduce la cresterea secretiei de H⁺ si astfel la cresterea reabsorbtiei de bicarbonat. Rezultatul este aparitia alcalozei caracterizata prin cresterea concentratiei extracelulare a bicarbonatului.

- excesul de aldosteron

Cand glandele suprarenale secreta cantitati crescute de aldosteron se dezvolta alcaloza metabolica usoara. Aldosteronul induce reabsorbtia marcata a Na⁺ la nivelul tubilor distali si colectori, totodata stimuleaza secretia de H⁺ la nivelul tubilor colectori. Amplificarea secretiei de H⁺ conduce la cresterea excretiei renale de echivalenti acizi si in consecinta la alcaloza metabolica.

- eliminarea prin voma a continutului gastric

Cand prin voma este eliminat numai continutul gastric, fara continut intestinal se produce pierderea de HCl secretat de mucoasa gastrica. Consecinta este pierderea de echivalenti acizi din lichidul extracelular si aparitia alcalozei metabolice.

-ingestia de medicamente alcaline

Se dezvolta frecvent la cei care sufera de gastrita sau ulcer peptic care isi administreaza medicamente alcaline (bicarbonatul de sodiu)

Tratamentul acidozei sau alcalozei

Corectarea tulburarii care a determinat dezechilibrul.

În cazul afectiunilor cronice asociate cu diminuarea functiei pulmonare sau cu insuficienta renala cronica pot fi utilizati diferiti agenti terapeutici cu rolul de a neutraliza excesul de echivalenti acizi sau bazici din lichidul extracelular.

Pentru neutralizarea escesului de acid se administreaza bicarbonat de sodiu, lactat de sodiu, gluconat de sodiu.

Pentru tratamentul alcalozei se administreaza clorura de amoniu, lizina monohidroclorica.

Evaluarea tulburarilor acido-bazice

Formele simple ale tulburarilor acido-bazice pot fi diagnosticate prin masurarea valorilor a trei parametri ai sangelui arterial: pH-ul, concentratia plasmatica a bicarbonatului si PCO₂.

Prin analiza pH-ului se determina daca este acidoza sau alcaloza (pH-ul < 7,4 indica acidoza, in timp ce o valoare > 7,4 indica alcaloza.

Valoarea normala a PCO₂ este 40 mmHg, iar a HCO₃^- este 24 mEq/l. Daca PCO₂ este crescuta, atunci acidoza este respiratorie, HCO₃^- tinde sa creasca peste valoarea normala, iar pH-ul plasmatic scade.

În cazul acidozei metabolice se inregistreaza, de asemenea, scaderea valorii pH-ului plasmatic, scaderea concentratiei plasmatice a HCO₃^-.

În acidoza respiratorie, PCO₂ este crescuta.

În acidiza metabolica simpla PCO₂ este scazuta din cauza activarii mecanismului respirator de compensare, scaderea ph-ului, scaderea concentratiei plasmatice a HCO₃^-.

Stabilirea tipurilor de alcaloza

Alcaloza se caracterizeaza prin cresterea valorii pH-ului plasmatic.

În cazul in care cresterea pH-ului se asociaza cu scaderea PCO₂ si a concentratiei plasmatice a HCO₃^-, alcaloza este respiratorie

În alcaloza metabolica simpla exista cresterea pH-ului, cresterea nivelului plasmatic al HCO₃^- si cresterea PCO₂.

Uneori, tulburarile acido-bazice nu sunt insotite de raspuns compensator adecvat (tulburari acido-bazice mixte, cu doua sau mai multe cauze).

Acidoza mixta, intalnita la un pacient cu emfizem pulmonar (acidoza respiratorie), care prezinta pierderi gastrointestinale acute de HCO₃^-, secundare diareei (acidoza metabolica).

- Acidoza metabolica asociata cu deficit anionic plasmatic normal sau crescut

Deficit anionic crescut    Deficit anionic normal

(normocloremie) (hipercloremie)

Diabet zaharat (cetoacidoza) Diaree

Acidoza lactica    Acidoza tubulara renala

Insuficienta renala cronica Inhibitori ai anhidrazei carbobice

Intoxicatie cu acid acetilsalicilic Boala Addison

Intoxicatie cu metanol

Intoxicatie cu etilen glicol

Perioade prelungite de post alimentar

- Utilizarea deficitului anionic pentru diagnosticul tulburarilor acido-bazice

Deficitul anionic plasmatic este utuilizat pentru diagnosticul diferitelor cauze ale acidozei metabolice. În acidoza metabolica concentratia plasmatica a HCO₃^- este redusa. În cazul in care concentratia plasmatica a sodiului ramane nemodificata , concentratia anionilor (Cl^-) trebuie sa creasca. Daca valoarea plasmatica a Cl^- creste proportional cu scaderea HCO₃^-, valoarea deficitului anionic va ramane in intervalul normal, iar tulburarea este denumita acidoza metabolica hipercloremica.