Equilibrio acido-base

ADF Semeiotica
Equilibrio acido-base
Enrico Fiaccadori
Dipartimento di Clinica Medica, Nefrologia
& Scienze della Prevenzione
Il controllo dell’equilibrio acido base ha
un ruolo centrale nell’omeostasi dei
fluidi corporei, assicurando il
mantenimento della concentrazione
idrogenionica entro limiti stretti
Lo ione idrogeno come specie altamente reattiva
H+
Legame con le proteine
(enzimi, proteine contrattili,
proteine di trasporto etc.)
Alterazioni strutturali
Alterazioni funzionali
MAJOR ADVERSE CONSEQUENCES OF SEVERE ALKALEMIA
(Adroguè HJ, Madias NE, N Engl J Med 1998; 338:107-111)
Cardiovascular
- Arterial constriction
- Reduction in coronary blood flow
- Reduction in anginal threshold
- Predisposition to refractory supraventricular
and ventricular arrhythmias
Respiratory
- Hypoventilation with attendant hypercapnia and hypoxemia
- Enhancement of hypoxic pulmonary vasoconstriction 
worsening of ventilation-perfusion relationships
Metabolic
- Stimulation of anaerobic glycolysis and organic acid production
- Hypokalemia
- Decreased plasma ionized calcium concentration
- Hypomagnesiemia and hypocalcemia
Cerebral
- Reduction in cerebral blood flow
- Tetany, seizures, lethargy, delirium and stupor
Impatto della dieta sull’equilibrio acido-base
(Dieta media con circa 70 –100 g.
di proteine prevalentemente animali)
- Produzione di acidi  240 mEq
- Produzione di basi (rimozione di acidi)  170 mEq
Il bilancio netto è di circa 70 mEq
di H+ che si accumulano nell’organismo
(1 mEq/Kg/die)
Forme di acidi fissi e volatili
Acidi fissi
Inorganici
• H3PO4 (Fosfati organici,
proteine)
• H2SO4 (AA solforati)
Organici
• Acido lattico
• Chetoacidi
• Tossici
• Farmaci
Acidi volatili
H2CO3  CO2 + H2O
Produzione di basi (rimozione di acidi)
con la dieta
• Metabolizzazione aminoacidi anionici (glutamato,
aspartato)
• Metabolizzazione anioni organici (ad es. citrato)
Parametri dell’equilibrio acido-base:
- quali sono, come si esprimono (unità di misura)
- concetto di valori medi e range fisiologico
• [H+] 40 nEq/L (36-44)
• pH 7.40 (7.36–7.44)
• PaCO2 40 mmHg (36-44)
HCO3 24 mEq/L (22–26)
Dove si misurano: L’equilibrio acido-base
nel suo complesso si può valutare
solamente sul sangue arterioso, che
consente di analizzare il ruolo dei tre
componenti
fondamentali
della
regolazione: trasporto ematico sotto
forma di tamponi, polmone, rene 
l’emogasanalisi arteriosa
rappresenta
l’esame più importante
Concentrazioni normali
anioni e cationi nel plasma
CATIONI, mEq/L
ANIONI, mEq/L
• Na 140
• Cl 103
• K 4.5
• HCO3 24
• Ca 5
• Mg 2
• H+ 0.000040 (40 nEq/L)
Finalità dei sistemi che concorrono all’equilibrio acido-base:
mantenimento omeostasi idrogenionica
Meccanismi che limitano e/o correggono modificazioni
della concentrazione idrogenionica nell’organismo
• Sistemi tampone  Sistema di prima difesa
verso le alterazioni acido-basiche + trasporto
acidi e basi verso gli apparati escretori (rene
e polmone)
• Rene  eliminazione acidi fissi (e basi)
• Polmone  eliminazione acidi volatili (CO2)
derivanti dal metabolismo dei nutrienti o dal
tamponamento di acidi da parte del
bicarbonato
Un sistema tampone è costituito da un acido e dalla sua base coniugata ed
è in grado di rilasciare o legare H+ a seconda delle necessità. In caso di
legame  l’H+ cessa temporaneamente di esistere come specie dissociata
autonoma (e quindi altamente reattiva) nel fluido contenente il tampone
Sistemi tampone dell’organismo:
tamponi intra- ed extracellulari
Ruolo centrale del sistema
tampone bicarbonato
• E’ il tampone quantitativamente più importante
nell’extracellulare
• E’ in equilibrio con i sistemi tampone intracellulari
• Le due componenti del sistema (bicarbonato/acido
carbonico) sono controllate separatamente dal rene
(componente
metabolica)
e
dal
polmone
(componente respiratoria)
 La valutazione delle due componenti del sistema del
bicarbonato consente di valutare l’equilibrio acido-base
dell’organismo, attraverso l’equazione di HendersonHasselbalch
Il sistema tampone bicarbonato/acido carbonico
H2CO3
HCO3- + H+
CO2 + H2O
H2CO3
HCO3- + H+
CO2 + H2O
polmone
H2CO3
HCO3- + H+
rene
Tamponi cellulari
CO2 + H2O
polmone
H2CO3
HCO3- + H+
rene
Tamponi cellulari
CO2 + H2O
polmone
H2CO3
HCO3- + H+
rene
Lo studio dell’equilibrio di dissociazione del
sistema tampone bicarbonato/acido carbonico
fornisce indicazioni sull’equilibrio acido-base
dell’organismo in toto e sui meccanismo di
compenso renali (metabolici) e polmonari
(respiratori)
Tamponi cellulari
CO2 + H2O
H2CO3
polmone
L’equilibrio di dissociazione del
sistema tampone HCO3/H2CO3 è
descritto dalla legge d’azione di
massa, espressa come equazione di
Henderson-Hasselbach, nella quale
l’H2CO3 è inserito sotto forma di
PaCO2
moltiplicata
per
un
coefficiente di solubilità della CO2
in H2O (si ottiene un dato in mEq/L)
HCO3- + H+
rene
pH = 6.1 + log
HCO30.0301 PaCO2
HCO3-
pH = 6.1 + log
0.0301xPaCO2
24 mEq/L
pH = 6.1 + log
0.0301x 40 mmHg
pH = 6.1 + log
24 mEq/L
1.2 mEq/L
pH = 6.1 + log (24/1.2)
pH = 6.1 + log 20
pH = 6.1 + 1.3 = 7.40
Nell’organismo esistono numerosi sistemi e ciascuno di
essi ha un equilibrio espresso dalla sua equazione di HH
Però, poiché tutti sono anche in equilibrio tra di loro, sarà
sufficiente studiarne uno solo per conoscere l’equilibrio
acido-base di un soggetto
Il sistema tampone che viene utilizzato in clinica è quello
bicarbonato/acido carbonico, cioè bicarbonato/CO2
Vine utilizzato in quanto le due componenti sono
facilmente misurabili e in quanto direttamente
influenzata dai due sistemi coinvolti nella regolazione
dell’equilibrio acido-base: emuntorio renale e sistema
respiratorio
RENE
Ruolo del rene nel mantenimento
del bilancio acido-basico
• Riassorbimento del bicarbonato già presente
nel sangue e che venendo filtrato dal
glomerulo verrebbe perso nelle urine (tubulo
prossimale)
• Eliminazione netta di H+ (tubulo distale)
La base fisiologica di entrambi gli effetti
è rappresentata dalla secrezione di H+, a
livello dei tubuli prossimale e distale
Riassorbimento dei bicarbonati nel tubulo prossimale
NaHCO3
Na+
• 85% del bicarbonato filtrato
• elevata capacità (24 mEq/L di
bicarbonato x 150 L di filtrato
glomerulare = 3600 mEq/24 ore
filtrati)
• Elevata permeabilità luminale
agli H+
• Basso gradiente di H+ (7.4
inizio t.p., 7 fine t.p.) per la
presenza
della
anidrasi
carbonica
• Scambio Na/H epitelio tubulare
+
cotrasporto
Na/HCO3
basolaterale
• Soglia dei bicarbonati 26 mEq/L
Controllo del riassorbimento
prossimale di bicarbonato
•
•
•
•
Acidosi extracellulare
Volemia efficace
Sistema renina-angiotensina
Potassiemia e patrimonio potassico
Eliminazione netta di H+ (generazione di bicarbonati)
nel tubulo distale
• Secrezione di H+ mediata da una H+ATPasi nelle cellule
intercalate
• Secrezione contro gradiente elevato (pH 7.4 nel sangue, 4.5
nelle urine  gradiente di 1:1000) con bassa permeabilità
luminale agli H+
• Presenza di tamponi luminali (Fosfati e NH3) per legare gli H+
secreti
• l’acidificazione è massima per valori di pH di 4.5, oltre ai
quali non è possibile creare maggiore gradiente di H+; manca
inoltre la anidrasi carbonica luminale
• H+ escreti come H+ liberi (quantità minima), acidità titolabile
e ioni ammonio (NH4+)  quest’ultimo rappresenta il
principale meccanismo di eliminazione degli H+ sia in
condizioni fisiologiche che quando sia necessario eliminare un
carico di H+ (acidosi)
Escrezione netta di H+ come acidità titolabile
Escrezione netta di H+
come ammoniuria
Delle varie forme di escrezione di H+, solamente l’escrezione dello ione
ammonio può aumentare significativamente in presenza di un carico acido
A parità di valori
di pH urinario
raggiunti,
in
corso di acidosi
(da cause non
renali), vengono
eliminati più H+,
perché
nelle
urine ci sono più
NH3 (e quindi
NH4+)
Fattori che stimolano l’escrezione di
idrogenioni nel tubulo distale
•
•
•
•
Riduzione pH ematico
Aumento PaCO2
Ipopotassiemia
Aumento aldosterone
POLMONE
Ruolo del polmone nel
bilancio acido-base:
eliminazione acidi volatili
(CO2) attraverso la
ventilazione alveolare
Ventilazione alveolare
(VA) e PaCO2 (I)
• La VA è la quantità di aria che raggiunge gli alveoli
e prende parte agli scambi respiratori. E’ data
dalla differenza tra VE (ventilazione minuto) e VD
(spazio morto, cioè le vie aeree che non
partecipano agli scambi respiratori)
• La VA rappresenta l’unica modalità di eliminazione
della CO2 prodotta dal metabolismo (VCO2)
• In condizioni normali la quantità di CO2 eliminata
con VA è uguale a alla produzione metabolica di
CO2 (circa 200 ml/min)
Ventilazione alveolare
(VA) e PaCO2 (II)
Il rapporto tra VCO2 e VA è espresso dal
valore di PaCO2
PaCO2 =
VCO2 x 0.863
-------------VA
Le alterazioni
dell’equilibrio acido-base
Equilibrio acido-base: definizioni
Acidemia
pH < 7.36
Alcalemia
pH > 7.44
Acidosi
Processo fisiopatologico che tende ad aumentare [H+] e a
ridurre il pH
Alcalosi
Processo fisiopatologico che tende a ridurre [ H+] e ad
aumentare il pH
Acidosi metabolica
processo che primitivamente riduce HCO3
Alcalosi metabolica
processo che primitivamente aumenta HCO3
Acidosi respiratoria
processo che primitivamente aumenta la PaCo2
Alcalosi respiratoria processo che primitivamente riduce la PaCO2
Disordine misto
Condizione nella quale è presente più di un disturbo acidobase primitivo
Compenso
Risposta fisiologica all’acidosi o all’alcalosi, che determina
un parizlale ritorno del pH verso i livelli normali
Alterazioni dell’equilibrio acido-base:
alterazioni respiratorie
e alterazioni metaboliche
Componente “respiratoria” e
componente “metabolica”
dell’equilibrio acido-base
Squilibrio primitivo respiratorio  compenso “metabolico”
Squilibrio primitivo metabolico  compenso “respiratorio”
Compensi
•
•
•
•
acidosi metabolica
alcalosi metabolica
acidosi respiratoria
alcalosi respiratoria
•
•
•
•
riduzione PaCO2 (polmone)
aumento PaCO2 (polmone)
aumento bicarbonati (rene)
riduzione bicarbonati (rene)
ACIDOSI RESPIRATORIA
Alterazione
dell’equilibrio
acido
acido-base
caratterizzata da un primitivo aumento della PaCO2,
eventuale riduzione del pH arterioso (acidosi
respiratoria con acidemia), e da secondario aumento
dei bicarbonati (compenso renale)
La patogenesi riconosce cause
alterazioni del sistema ventilatorio
secondarie
ad
Sistema ventilatorio e ventilazione fisiologica
La ventilazione fisiologica è
il risultato di complesse
interazioni
tra
centri
respiratori
del
SNC,
chemocettori
centrali
e
periferici, muscoli respiratori
e parenchima polmonare
Ha lo scopo di eliminare la
CO2
prodotta
dal
metabolismo
I determinanti della PaCO2
arteriosa
saranno
quindi
rappresentati
dalla
ventilazione alveolare e dalla
produzione metabolica di
CO2
ACIDOSI RESPIRATORIA
a) pazienti che non ventilano (di solito acidosi resp. acute)
il problema è la depressione dello stimolo respiratorio
(es. sedativi, narcotici, alcool, lesioni SNC post-anossiche, trauma
cranico, encefalite, etc)
b) pazienti che non possono ventilare (di solito acidosi resp. croniche)
due possibili problemi
1) insufficienza primitiva della pompa ventilatoria (m. respiratori):
farmaci e tossici (curarizzanti, esteri organofosorici etc.), sclerosi
multipla, miopatie acute etc.
2) insufficienza secondaria della pompa ventilatoria (fatica dei muscoli
respiratori) da eccessivo aumento del lavoro respiratorio
lavoro elastico (malattie restrittive, ARDS etc.)
lavoro resistivo (ad es. crisi asmatica, BPCO)
3) patologie del parenchima polmonare  compromissione degli scambi
gassosi (BPCO grave, edema polmonare acuto etc.)
COMPENSO ALL’ACIDOSI RESPIRATORIA
due meccanismi:
# sistemi tampone (acidosi resp.acuta)
meccanismo rapido ma
quantitativamente limitato
HCO3 = 0.1 mEq/L per mmHg PaCO2
# rene (acidosi respiratoria cronica)
meccanismo più lento ma
quantitativamente più adeguato
HCO3 = 0.3-0.4 mEq/L per mmHg
PaCO2
ACIDOSI RESPIRATORIA
CLINICA
ACIDOSI RESPIRATORIA ACUTA
cefalea
alterazioni visus
tremori
agitazione – stato soporoso – coma
ipotensione
ACIDOSI RESPIRATORIA CRONICA
dispnea
agitazione – stato soporoso – coma
segni e sintomi della pneumopatia di base
segni e sintomi di cuore polmonare cronico
Diagnosi: emogasanalisi arteriosa  PaCO2 > 44 mmHg
Acidosi metabolica
Condizione caratterizzata da primitiva riduzione della
concentrazione di bicarbonati, con eventuale riduzione
del pH (acidosi metabolica con acidemia) e riduzione
secondaria della PaCO2 (compenso respiratorio)
La patogenesi riconosce più spesso cause che determinao
perdita di bicarbonati, aumentata produzione di acidi (di
solito organici), o insufficiente capacità escrezione di H+
sotto forma di ioni ammonio
Meccanismi di compenso
all’acidosi metabolica
• Sistemi tampone extra- e intracellulari
• Polmone (se il sistema
ventilatorio è adeguato)
• Rene (se non è causa primitiva
dell’acidosi metabolica)
Il sistema tampone HCO3/H2CO3:
importanza della rimozione della CO2 nell’acidosi metabolica
Condizione
H+
(nmol/L)
pH
PCO2
(mmHg)
HCO3
(mmol/L)
sistema chiuso
871
6.06
455
12.5
PCO2 costante
77
7.11
40
12.5
PCO2 ridotta
52
7.29
27
12.5
(iperventilazione)
Entità del compenso respiratorio all’acidosi metabolica
(di quanto si dovrà ridurre la PaCO2 se il sistema respiratorio funziona)
Acidosi metabolica: eziopatogenesi
2) Perdita di bicarbonati
1) Aumentata produzione
di acidi
Endogena
•
Acidosi lattica
•
Chetoacidosi
Apporto esogeno di acidi
o precursori di acidi
•
Tossici
a) Perdita diretta
• Via gastroenterica (diarrea,
fistole biliari, pancreatiche,
intestinali etc.
• Via renale (acidosi tubulari
prossimali)
b) Perdita indiretta di
bicarbonati (ridotta
capacità di rigenerazione
renale dei bicarbonati per
deficit di eliminazione
urinaria di NH4+)
insufficienza renale acuta o
cronica, acidosi tubulari
distali
Acidosi da aumentata produzione endogena
di acidi organici: l’acidosi lattica
Ridotta disponibilità periferica O2
b) Aumentata
produzione
piruvato
a) Ridotta
utilizzazione
del piruvato
Patogenesi dell’acidosi lattica
Acidosi da aumentata produzione endogena
di acidi organici: la chetoacidosi diabetica
Acidosi metaboliche da aumentata produzione di acidi
secondaria ad introduzione esogena (intossicazioni acute)
Acidosi metabolica da perdita di
bicarbonati per via gastroenterica
•
•
•
•
Diarrea
Drenaggi chirurgici
Fistole enteriche
Ureterosigmoidostomie
Composizione elettrolitica dei
fluidi gastroenterici
HCO3
mEq/L
Na
mEq/L
K
mEq/L
Cl
mEq/L
plasma
22-26
135-145
3.5-5
98-106
bile
30-40
130-140
4-6
95-105
pancreas
80-100
130-140
4-6
40-60
Int tenue
80-100
130-140
4-6
40-60
Colon
30-50
80-140
25-45
80-100
Meccanismi patogenetici dell’alterato riassorbimento di
bicarbonato nelle acidosi tubulari prossimali (tipo 2)
Alterato riassorbimento di HCO3
• Difetti c.a. luminale
• Difetti Na/H luminale
• Difetti cotrasp Na/3HCO3 basolat
• Difetti c.a. cellulare
• Difetti Na/K ATPasi
Acidosi metabolica da ridotta capacità di rigenerazione renale
dei bicarbonati: acidosi tubulari distali da ridotta
secrezione distale di H+ ( ridotta escrezione urinaria di ioni ammonio)
X
Acidosi metabolica da ridotta capacità di rigenerazione renale
dei bicarbonati: acidosi dell’insufficienza renale  ridotta produzione di
NH3  ridotto trasferimento luminale di NH3  ridotta escrezione urinaria
di ioni ammonio
X
Diagnosi differenziale dell’acidosi
metabolica: due categorie da individuare
• Acidosi metaboliche da aumentata produzione
di acidi (endogena o da precursori esogeni):
c’è iperproduzione di acidi e di che tipo sono?
• Acidosi da perdita di bicarbonati:
c’è perdita di bicarbonati e da dove avviene (è
diretta o indiretta?
Acidosi metaboliche:
semeiotica di laboratorio
SANGUE
• Emogasanalisi arteriosa
• Gap anionico (Na, Cl, HCO3)
• Gap osmolare (osmolarità misurata, osmolarità calcolata)
• Acido lattico
• Screening tossicologico (tossici e farmaci)
URINE
• pH urinario
• Acidità titolabile e ammoniuria
• Gap anionico urinario
• Gap osmolare urinario
Misurazione diretta NH4+
Misurazione indiretta NH4+
Gap anionico su sangue
Come si calcola (in mEq/L o mmol/L)
• Na+ – (Cl- + HCO3+)
Valore normale
• 10-12 + 2
Cosa occorre per calcolarlo
• Emogasanalisi arteriosa
• Sodiemia
• Cloremia
Cosa significa
• Quantifica gli anioni non misurati (in condizioni fisiologiche costituiti
in gran parte dai siti anionici dell’albumina)
• Se è aumentato, esprime l’accumulo di anioni derivanti da acidi
endogeni o esogeni di solito viene utilizzato per individuare le
acidosi da aumentata produzione endogena o a partire da precursori
esogeni (acidosi a gap anionico aumentato)
Gap anionico e tipi di acidosi metabolica
Bicarbonatemia < 22 mEq/L
pH < 7.36
Acidosi metabolica
Calcolo gap anionico
Aumentato
Normale
Acidosi metaboliche da accumulo
e/o aumentata produzione di acidi
organici (lattico, chetoacidi,
tossici esogeni etc.)
Acidosi metaboliche da perdita di
bicarbonati, che può essere diretta
(gastroenterica o renale) o indiretta
(ridotta rigenerazione renale)
 Acidosi a gap anionico elevato
 Acidosi a gap anionico normale o
ipercloremiche
Diagnosi differenziale dell’acidosi metabolica
• GAP ANIONICO AUMENTATO
Acidosi metaboliche da aumentata
produzione di acidi (endogena o da
precursori esogeni):
di che acidi si tratta?
Gap osmolare plasmatico: background
• L’osmolarità è determinata dal numero di particelle osmoticamente
attive presenti in una soluzione
• A determinare l’osmolarità plasmatica concorrono sia sostanze
ioniche che nonioniche
• In condizioni normali l’osmolarità plasmatica è determinata da
cationi, anioni , glucosio e urea e può essere misurata con un
osmometro oppure calcolata dalla formula 2Na + glicemia/18 +
azotemia/60)(VN 280-300 mosm/L)
• L’osmolarità potrà aumentare per aumento della concentrazione di
ioni (praticamente solo il Na) o di sostanze nonioniche già presenti nel
plasma (ad es. iperglicemia), oppure in seguito all’aggiunta di
sostanze esogene a basso peso molecolare (ad es. tossici non misurati
di routine, come ad esempio alcooli o glicoli, oppure farmaci)
• La differenza tra osmolarità misurata e calcolata è di solito inferiore
a 10 mOsm/L
• Se la differenza aumenta  possibile accumulo di sostanze esogene
Intossicazione da alcool metilico
• L’alcool metilico, in quanto alcool, di
per sé non dà direttamente acidosi, ma
provoca aumento del gap osmolare
• L’acido formico che deriva dal
metabolismo dell’alcool metilico nella via
della aldeide deidrogenasi, provoca
acidosi metabolica con gap anionico
aumentato
Acidosi metaboliche:
semeiotica di laboratorio
SANGUE
• Gap anionico
• Gap osmolare
• Acido lattico e screening tossicologico (tossici e farmaci)
URINE
Indici diretti:
• Acidità titolabile e ammoniuria
Indici indiretti
• Gap anionico urinario
• Gap osmolare urinario
Diagnosi differenziale dell’acidosi metabolica
• GAP ANIONICO NORMALE
Acidosi da “perdita” di bicarbonati
(diretta o indiretta)
è il rene responsabile della “perdita” di
bicarbonati?
Presupposto fisiopatologico: il principale meccanismo di compenso
all’acidosi metabolica è rappresentato dall’aumento dell’ammoniuria
(aumenta la rigenerazione di HCO3)  nell’acidosi metabolica, se la causa
non è il rene, dovrà esserci una ammoniuria elevata
Escrezione urinaria di ioni
ammonio (NH4+)
Elevata (appropriata alla
presenza di acidosi)  il rene
risponde appropriatamente
all’acidosi  l’acidosi è di
origine extrarenale
Bassa (inappropriata alla
presenza di acidosi)  il
rene non risponde in
maniera adeguata alla
presenza di acidosi 
l’acidosi è di origine
renale
Diagnosi differenziale dell’acidosi metabolica gap
anionico normale (acidosi ipercloremiche)
• La via più breve è rappresentata dalla misura dell’acidità titolabile
(titolazione delle urine con una soluzione basica fino ad un pH
sovrapponibile a quello ematico) e soprattutto dell’ammoniuria
• Se il pH è < 5 in presenza di acidosi, la capacità di acidificazione è
conservata, ma il problema è negli accettori di H+ (essenzialmente è un
problema di produzione e/o secrezione di NH3 cioè di eliminazione di
NH4+); se il pH è maggiore di 6, il problema invece è nella secrezione di H+
• la somma dell’acidità titolabile e dell’ammoniuria esprime l’escrezione
acida netta; in condizioni fisiologiche l’escrezione acida netta è pari a circa
1-1.5 mEq/Kg nelle 24 ore, 2/3 dei quali sotto forma di ioni ammonio NH4+
• In condizioni di acidosi da cause non renali, l’acidità titolabile resta
praticamente invariata, mentre è soprattutto l’escrezione di NH4+ che
aumenta notevolmente (compenso renale), con valori a 200 mEq nelle 24
ore e oltre
• Non sempre l’ammoniuria è facilmente disponibile, e quindi si utilizzano
indici derivati che forniscono indicazioni approssimative sull’escrezione di
ioni ammonio: il gap anionico urinario ed il gap osmolare urinario
Gap anionico urinario (carica urinaria netta):
background fisiopatologico
• Il gap anionico urinario si calcola come (Na+ + K+) – Cl• I principali cationi urinari sono Na+, K+, NH4+, il principale
anione è Cl- (se pH < 6.5 l’HCO3 non è infatti presente)
• In presenza di acidosi metabolica, se Cl- è maggiore della
somma di Na+ e K+ (carica urinaria netta negativa), per il
principio dell’elettroneutralità deve essere presente nelle
urine un catione non misurato in quantità equivalente alla
differenza  di solito si tratta di NH4+  risposta adattativa
adeguata
• In presenza di acidosi, se Cl- è inferiore alla somma di Na+ e
K+, significa che NH4+ è presente in scarsa quantità ( risposta
adattativa inadeguata), oppure che NH4+ è escreto con un altro
anione come ad esempio l’anione di un acido organico  in
questo caso per valutare indirettamente l’escrezione di NH4+ si
deve utilizzare il gap osmolare urinario)
Gap anionico urinario (carica urinaria netta)
Come si calcola (in mEq/L o mmol/L)
• (Na+ + K+) – ClValore normale
• positivo In condizioni fisiologiche
Cosa occorre per calcolarlo
• Na+, K+, Cl- urinari, in mEq/L
• Volume di diuresi nelle 24 ore
• Misurazione pH urinario (deve essere inferiore a 6.5)
Cosa significa
• E’ un marker dell’escrezione urinaria di H+ sotto forma di ioni ammonio
(fornisce indicazioni sulla presenza di ioni ammonio, ma non è in grado di
quantificarli con esattezza  per questo è necessaria l’ammoniuria)
Limiti metodologici
• Non devono essere presenti altri cationi urinari in quantità elevate (è quasi
sempre vero)
• Non devono essere presenti altri anioni urinari oltre al Cl- in quantità elevate
(attenzione in caso di eliminazione di anioni di acidi organici,  utilizzare il
gap osmolare urinario)
• Non utilizzabile in urine alcaline
Esempio 1: Paziente con acidosi
metabolica a gap anionico plasmatico normale
Dati urinari (urine 24 ore):
Na 100 mEq, K 70 mEq, Cl 370 mEq
Carica netta urinaria (Gap anionico urinario)
(100 + 70) – 370 = - 200
L’ammoniuria nelle 24 ore è elevata
(appropriatamente)
L’acidosi è presumibilmente da cause
extrarenali (per es diarrea, fistola intestinale
etc.)
Esempio 2: Paziente con acidosi
metabolica a gap anionico plasmatico normale
Dati urinari (urine 24 ore):
Na 100 mEq, K 70 mEq, Cl 70 mEq
Carica urinaria netta (Gap anionico urinario)
(100 + 70) – 150 = 20
L’ammoniuria nelle 24 ore è bassa (assente): il
compenso è inappropriato
L’acidosi è presumibilmente da cause renali (per
es insufficienza renale, acidosi tubulare renale
etc.)
Bicarbonatemia < 22 mEq/L, pH < 7.36
Acidosi metabolica
Calcolo gap anionico
Aumentato
 Acidosi a gap anionico elevato
Ricerca acidi organici
endogeni o esogeni
(intossicazioni)
Normale
 Acidosi a gap anionico
normale o ipercloremiche
Carica urinaria netta
elevata (Na+K < Cl)
Cause extrarenali
(ad es diarrea, fistole
intestinali etc.)
Carica urinaria netta
assente (Na+K > Cl)
Cause renali
(ad es insufficienza
renale, acidosi
tubulari distali)
Alcalosi metabolica
Condizione caratterizzata da aumento
primitivo dei bicarbonati con aumento del
pH, e da aumento secondario della PaCO2
(compenso respiratorio)
Compenso all’alcalosi metabolica: ipoventilazione
 aumento PaCO2
Risposta ventilatoria prevista
nell’alcalosi metabolica
- aum PaCO2 (rispetto a 40 mmHg) = 0.7 x HCO3 (rispetto a 24 mmol/L)
- la PaCO2 attesa di solito corrisponde alle due cifre decimali del pH
MAJOR ADVERSE CONSEQUENCES OF SEVERE ALKALEMIA
(Adroguè HJ, Madias NE, N Engl J Med 1998; 338:107-111)
Cardiovascular
- Arterial constriction
- Reduction in coronary blood flow
- Reduction in anginal threshold
- Predisposition to refractory supraventricular
and ventricular arrhythmias
Respiratory
- Hypoventilation with attendant hypercapnia and hypoxemia
- Enhancement of hypoxic pulmonary vasoconstriction 
worsening of ventilation-perfusion relationships
Metabolic
- Stimulation of anaerobic glycolysis and
organic acid production
- Hypokalemia
- Decreased plasma ionized calcium concentration
- Hypomagnesiemia and hypocalcemia
Cerebral
- Reduction in cerebral blood flow
- Tetany, seizures, lethargy, delirium and stupor
Alcalosi metabolica
-
lieve: HCO3 < 32-34 mEq/L, K 3.5-3.9 mEq/L
-
moderata: HCO3 32-40, K 2.5-3.5
-
grave: > 40, K 2-2.5
ALCALOSI METABOLICA: MECCANISMI FISIOPATOLOGICI
A)
GENERAZIONE
Meccanismi che determinano aumento della bicarbonatemia
attraverso la perdita di H+ o un guadagno di basi
a) Perdita di fluido gastrico
b) Diuretici
FORME CLORO-RESPONSIVE
O VOLUME-SENSIBILI (95% dei casi)
c) Alcalosi post-ipercapnica
d) Eccesso di attività mineralcorticoide
(reale o apparente)
FORME CLORO-RESISTENTI
O VOLUME RESISTENTI (5% dei casi)
Patogenesi dell’alcalosi metabolica nel vomito
ALCALOSI METABOLICA: MECCANISMI FISIOPATOLOGICI
B) MANTENIMENTO
Meccanismi che mantengono elevata la bicarbonatemia (aumento soglia renale HCO3)
1) Ipopotassiemia
acidosi intracellulare
aumento attività scambiatore H+/K+ nefrone distale
(aumentata produzione ed escrezione di ammonio)
2) Eccesso di mineralcorticoidi
stimolo diretto sulla H+-ATPasi del tubulo collettore
stimolo indiretto (voltaggio dipendente): riassorbimento di Na nel t. collettore
3)
-
Deplezione di volume (volemia efficace)
iperaldosteronismo
angiotensina II
stimolo adrenergico
riduzione GFR
effetti diretti del cloro
Alcalosi metabolica: iter diagnostico
ALCALOSI METABOLICA
MORTALITA’
-
pH 7.55 - 7.65: 41%
-
pH > 7.65: 80%
Alcalosi respiratoria
• Alterazione dell’equilibrio acido-base
caratterizzato
da
una
primitiva
riduzione della pressione parziale di
CO2 nei fluidi corporei, eventuale
aumento del pH (alcalosi respiratoria
con alcalemia) e riduzione secondaria
dei bicarbonati (compenso renale)
Compenso renale all’alcalosi respiratoria
(riduzione dei bicarbonati)
• Alcalosi respiratoria acuta riduzione di 0.2
mEq/mmHg di riduzione della PaCO2
• Alcalosi respiratoria cronica riduzione di 0.4
mEq/mmHg di riduzione della PaCO2
• Ipoventilazione = ipercapnia
• Iperventilazione = ipocapnia
Cause di iperventilazione
•
•
•
•
•
•
•
Sepsi
Anemia grave
Ipossia
Intossicazione da salicilati
Pneumopatie
Insufficienza epatica
Compenso respiratorio acidosi metabolica
Neurologic
Hypocapnia
Effects
of
Systemic hypocapnia results in
cerebrospinal
fluid
alkalosis,
which decreases cerebral blood
flow, cerebral oxygen delivery,
and to a lesser extent, cerebral
blood volume. The reduction in
intracranial pressure may be
lifesaving in patients in whom the
pressure is severely elevated.
However,
hypocapnia-induced
brain
ischemia
may
occur
because
of
vasoconstriction
(impairing cerebral perfusion),
reduced oxygen release from
hemoglobin,
and
increased
neuronal excitability, with the
possible release of excitotoxins
such as glutamate. Over time,
cerebrospinal fluid pH and,
hence, cerebral blood flow
gradually return to normal.
Subsequent normalization of the
partial pressure of arterial carbon
dioxide can then result in
cerebral
hyperemia,
causing
reperfusion injury to previously
ischemic brain regions.
pH
Normale
(7.36 – 7.44)
< 7.36
> 7.44
PaCO2
PaCO2 36-44
PaCO2 > 44
HCO3 22-26
HCO3 > 26
< 40 > 40
< 40
PaCO2 < 36
HCO3 < 22
Eq. A-b
Normale*
ac met +
alc resp
*alc metab+
ac metab
ac resp +
alc met
PaCO2
> 40
Alcalosi Respiratoria
Ac: riduz HCO3 = 0.25 PaCO2
Cr: riduz HCO3 = 0.5 PaCO2
Acidosi Respiratoria
Ac: aum HCO3= 0.1 PaCO2
Cr: aum HCO3= 0.4 PaCO2
Acid Metabolica
Riduz PaCO2 = 1.2 HCO3
oppure ultime due cifre pH
Alc Metabolica
Aum PaCO2= 0.7 x HCO3
o le due cifre decimali del pH