FIZIOPATOLOGIA ECHILIBRULUI ACIDO-BAZIC - Fiziopatologie

ObiectiveI. Homeostazia echilibrului acido-bazicII. Clasificarea dezechilibrelor acido-baziceIII. Anionii nedeterminaţiIV. Acidoza metabolicăV. Alcaloza metabolicăVI. Acidoza respiratorieVII.Alcaloza respiratorieCURSUL 10Fiziopatologia echilibrului acido-bazicI. Homeostazia echilibrului acido-bazic1. Sistemele tampon2. Mecanismele compensatorii pulmonare si renale1. Sistemele tamponPrincipalul sistem tampon extracelular din organism: sistemul bicarbonat-acid carbonic• format din: acid slab (acidul carbonic) + sarea sa (bicarbonatul de sodiu).• viteza de tamponare: instantanee• fixează sau eliberează H + - împiedică modificarea pH-ului• important, având în vedere:- concentraţia relativ mare de bicarbonat în lichidul extracelular- 2 din componentele cheie sunt sub control fiziologic (CO 2 şi bicarbonatul)-are la bază ecuaţia Henderson-Hasselbalch:pH=pKa+log HCO 3 - /H 2 CO 3pH=6,1+log 24/1,2=7,4pH=6,1+log 20/1=7,4HCO 3 - : concentraţia de bicarbonat = factorul metabolicH 2 CO 3 (paCO 2 ) : concentraţia de acid carbonic (presiunea parţială a bioxidului de carbon în sângelearterial) = factorul respiratorH 2 CO 3 =α x paCO 2pKa=constanta de discociaţie a acidului carbonicα=constanta de solubilitate a CO 2Alte sisteme tampon:- proteinele celulare, albuminele şi globulinele plasmatice- sistemul de schimb transcelular: H + /K + : ioni pozitivi, ce migrează liber între compartimentul intraşiextracelular- exces de H + → pătrundere în celulă; în schimb iese K +1

- exces de K + în LEC → pătrundere în celulă; în schimb iese H +→ modificări ale potenţialului de membrană neuronal şi din alte ţesuturi excitabile- sistemele tampon osoase: în dezechilibrele cronice acido-bazice (→ creşterea calciuriei →demineralizări osoase, litiază renală)Din procesele metabolice rezultă:- Acizi volatili:• 15.000 mmoli CO 2 /zi (eliminat pe cale respiratorie)• CO 2 NU este un acid, dar se transformă în acid carbonic în prezenţa apei:• CO 2 +H 2 O↔H 2 CO 3 (această reacţie stă la baza mecanismului compensator pulmonar)• H 2 CO 3 =αX(paCO 2 )• H 2 CO 3 =0,03X40=1,2 mEq/l- Acizi nevolatili:• acidul sulfuric (anionul sulfat): rezultă din MET, CYS (din catabolismul proteineloralimentare)• acid fosforic (anionul fosfat): rezultă din catabolismul compuşilor organici fosforilaţi• HCl: rezultă din oxidarea ARG, LYS• acizi organici: piruvic, lactic (rezultă din oxidarea incompletă a glucozei), cetoacizi (dinoxidarea incompletă a AG)- Baze ← din metabolismul ASP, GLU, anioni organici (citrat, lactat, acetat)• R - H + + CO 3 H - Na + → R - Na + +H 2 CO 3 ↔CO 2 +H 2 Oac. fix bicarbonat sare- producţia de acizi o depăşeşte pe cea de baze → 1 mEq/kg corp acizi nevolatili/zi- dietele vegetariene, au un conţinut mare de cationi organici → producţie netă de baze2. Mecanismele compensatorii pulmonare şi renale2.1. Compensarea pulmonară: se bazează pe reacţia:CO 2 +H 2 O↔ H 2 CO 3↓ paCO2 prin Hiperventilaţie→deplasează echilibrul reacţiei spre stânga↑ paCO2 prin hipoventilaţie→ deplasează echilibrul reacţiei spre dreaptaAlcaloză HCO 3-Acidoză↓HCO 3-- +centrulrespiratorhventilaţiealveolară(  paCO 2)Hventilaţiealveolară( ↓paCO 2) H 2CO 3↓ H 2CO 3Figura 1. Compensarea pulmonară (hventilaţie=hipoventilaţie, Hventilaţie=hiperventilaţie)2

-în acidoza metabolică (scăderea primară a bicarbonatului) → stimularea centrului respirator →hiperventilaţie alveolară → scăderea paCO 2 → scăderea acidului carbonic (secundară)-în alcaloza metabolică (creşterea primară a bicarbonatului) → inhibarea centrului respirator →hipoventilaţie alveolară → creşterea paCO 2 → creşterea acidului carbonic (secundară)- control rapid (minute), maxim după 12-24 ore- NU readuce pH-ul la normal2.2.Compensarea renală- intervine în dezechilibrele acido-bazice respiratorii- efect lent (acţionează câteva zile)- readuce pH-ul la valori normaleMecanisme:- reabsorbţia şi generarea bicarbonatului: reabsorbţia de bicarbonat: TP (90%) şi TD (10%)- amoniogeneza- acidifierea urinii-amoniogeneza renală: 2/3 din excreţia renală de acizi-acidifierea urinii: 1/3 din excreţia renală de acizi• titrarea tamponului urinar fosfat dibazic/fosfat monobazicNa 2 HPO 4 +H + +HCO - 3 →NaH 2 PO 4 +NaHCO 3excretat absorbitII.Clasificarea dezechilibrelor acido-bazice• Modificarea primară a HCO3 - : dezechilibre metabolice• acidoza metabolică ↓• alcaloza metabolică ↑• Modificarea primară a paCO2: dezechilibre respiratorii• acidoza respiratorie ↑• alcaloza respiratorie ↓III.Anionii nedeterminaţi (AN) (anion gap = „gaura anionică”)Definiţie: anionii plasmatici care nu sunt măsuraţi în mod uzual (alţii decât clorul şi bicarbonatul):• anionii organici: cetoacizii, lactatul, proteinele anionice• anionii anorganici: fosfat, sulfatAN=[Na + ]- ([Cl - ]+[HCO3 - ])Valori normale: 10-12 mEq/l-creşterea AN:• creşterea albuminelor anionice (alterarea sarcinilor lor electrice: în alcaloze, când proteineledisociază ca acizi)• creşterea AN anorganici (fosfat, sulfat în IR),3

• ↑AN organici (cetoacizi, lactat, anioni organici uremici)• creşterea acizilor exogeniDezavantaje:• ERORI de interpretare şi valori crescute în afara unor tulburări acido-bazice, de exemplu, în hiposauhipernatremii.Acidoza lactică, cetoacidoza şi acidoza metabolică prin ingestia de substanţe toxice suntacidozele cu cel mai mare anion gap (acidoze cu AN crescuţi)IV.Acidoza metabolică1. Definiţie:-↓ primară a HCO 3--HCO 3 - /H 2 CO 3

Pot fi:• respiratorii: acidoza induce bronhodilataţie, constricţia arteriolelor pulmonare (risc deedem pulmonar acut)-creşterea frecvenţei respiratorii, creşterea VT (volumului curent), respiraţia Kussmaul-HIPERventilaţia în absenţa unei afecţiuni respiratorii trebuie să ridice suspiciunea unei acidoze• SNC: creşterea presiunii intracerebrale, edem cerebral, cefalee, confuzie, stupor,• metabolice: inhibarea enzimelor glicolitice → hiperglicemie, ↓ toleranţei la glucide,• creşterea ofertei de O 2 în ţesuturi (prin deplasarea la dreapta a curbei de disociaţie aoxihemoglobinei)• gastrointestinale: anorexie, greţuri, vărsături, dureri abdominale• funcţia CV: ± deprimarea contractilităţii cardiace, ↓ complianţei vasculare pulmonare,vasodilataţie arterială periferică, ± vasoconstricţie centrală, aritmii (favorizate de hipoxie şihiperpotasemie)• tegumente: calde, flasce, hiperemiate (datorită vasodilataţiei cutanate; vasele sanguine suntrezistente la stimularea simpatică, îşi pierd tonusul)• os: demineralizare prin utilizarea sărurilor din os→ tulburări de creştere la copil,malformaţii ale oaselor lungi• renal: urină acidă (creşte excreţia renală de acizi)• muşchi: scăderea tonusului muscular, slăbiciune musculară (alterarea metabolismuluimuscular datorită hipercalcemiei, hiperpotasemiei, creşterii H + )• dacă acidoza este datorată unei cetoacidoze diabetice, apare în plus: mirosul de acetonă alrespiraţiei-semnele produse de compensare: respiraţia Kussmaul, hiperpotasemia (HK), urina acidă-hiperpotasemia apare prin următoarele mecanisme:• inhibarea ATP-azei Na/K dependente• ieşirea K din celule în schimbul intrării H +4. Clasificarea acidozelor:Acidoze metabolice cu AN crescuţi1. Acidoza lactică2. Cetoacidoza: diabetică, alcoolică, din inaniţie3. Acidozele toxice (salicilaţi, metanol, etilenglicol) (figura 3, 4)4. Acidoza din IRA şi IRC (figura 5)Acidoze metabolice hipercloremice1. prin pierderi digestive de bicarbonat (diaree, fistule intestinale)2. prin pierderi renale de bicarbonat (acidoza tubulară proximală şi distală)3. prin încărcare cu clor (ureterosigmoidostomie, alimentaţie parenterală)4. din hiperparatiroidismAcidoza lacticăAcidul lactic este format din piruvat în cadrul glicolizei anaerobe în ţesuturi cu rată metabolicăcrescută (intestin, muşchi scheletic, creier, piele, eritrocite)De obicei, lactatul rămâne scăzut datorită:-metabolizării hepatice (gluconeogeneză: ciclul Cori)-metabolizării renale (30%)Normal: producţia de acid lactic este de 1 mEq/lÎn acidoza lactică: producţia creşte la 4-5 mEq/l; poate fi consecinţa:• producţiei excesive5

• ↓ Clearanceului acidului lactic-efecte ale metabolismului în condiţii de hipoxie:• ↓ randamentului energogenezei celulare• ↑ codehidrogenazelor reduse• hiperproducţie de lactatLDHPiruvat + NADH-H + ↔lactat + NAD-cantităţi mari de acid lactic sunt generate în:• în efortul fizic intens• crizele epileptice• colapsul vascular• afecţiuni hepatocelulare• defecte enzimaticeClasificarea acidozei lactice:Tip A (hipoxică): este forma cea mai frecventăCauze:↓ perfuziei tisulare (şoc cardiogen, septic, hemoragic, intoxicaţia cu CO, cianuri)↑ producţiei de acid lacticTip B (tulburări aerobe)Cauze: alterarea metabolismului acidului lactic• toxine: etanol, metanol, salicilaţi, izoniazidă• insuficienţă renală, insuficienţă hepatică• afecţiuni maligne: leucemii, limfoame, alte neoplaziiMecanisme incomplet elucidate: creşterea necesităţilor metabolice, creşterea producţiei de lactat,perturbarea perfuziei celulelor necanceroaseCetoacidozaCorpii cetonici, produşi de ficat din acizi graşi, reprezintă o sursă energetică pentru numeroaseţesuturi. O hiperproducţie de corpi cetonici poate apare când depozitele de glicogen sunt inadecvatesau când organismul nu poate utiliza glucidele disponibile ca sursă energetică. Cetoacidoza aparecând producţia de corpi cetonici depăşeşte utilizarea lor tisulară.Cetoacidoza diabetică (vezi Metabolismul glucidelor)• DZ insulinodependent: în condiţiile întreruperii insulinei, boli intercurente• asociată cu hiperglicemia- diabeticii pot prezenta şi acidoză lactică (hipoperfuzie tisulară si creşterea metabolismuluianaerob)Cetoacidoza alcoolicilor• apare datorită unui aport excesiv de alcool şi nutriţiei deficitare (deficit de insulină, creştereaglucagonului)• alcolul inhibă gluconeogeneza• vărsături (±alcaloză metabolică), dureri abdominale, inapetenţă, hipovolemie• glucoza: ↓/N- la alcoolici apare şi:6

• Acidoză lactică: metabolismul alcoolului→ ↑ NADH/NAD→↑ producţiei, ↓ utilizăriilactatului• Acidoză hipercloremică: datorită pierderii de bicarbonat pe cale renalăCetoacidoza datorată inaniţiei:• sistarea aportului caloric exogen→↑ lipolizei, cetogenezei• asociată cu hipoglicemie• exacerbată de efortul fizicAcidoze metabolice toxice1. Intoxicaţia cu salicilaţi (Fig 3)ASP10-30 g la adulţi3 g la copiiacidsalicilic+anionulsalicilat producţiei demetaboliţi aciziTratament:alcalinizarea plasmei, uriniiFigura 3. Intoxicaţia cu salicilaţicentriirespiratoriHventilaţiealcalozărespiratorie↓ paCO 2 secreţiei renalede bicarbonat, Na, Kacidozămetabolică-aspirina sau acidul acetilsalicilic sunt rapid transformate în acid salicilic în organism → acidozămetabolică-doza letală: 10-30 g la adulţi, 3 g la copii-salicilaţii traversează bariera hematoencefalică şi stimulează direct centrii respiratori →hiperventilaţie, alcaloză respiratorie-rinichii încearcă să compenseze tulburarea prin creşterea secreţiei de bicarbonat→acidozămetabolică-salicilaţii interferă şi în metabolismul glucidic→↑ producţiei de metaboliţi acizi→acidozămetabolică- anionii nedeterminaţi sunt: acidul salicilic, acidul lactic, cetoacizii•acidul salicilic este în echilibru cu anionul alcalin salicilat; acidul salicilic este cel toxic deoarece are capacitatea de atraversa bariera hemato-encefalică; anionul salicilat traversează mai greu bariera hemato-encefalică (mai puţin toxic)Tratament:-alcalinizarea plasmei: favorizează ieşirea acidului salicilic din celule în lichidul extracelular-alcalinizarea urinii: favorizează eliminarea renală de salicilaţi2. Intoxicaţia cu metanol şi etilenglicol (Fig.4)Metanolul se poate absorbi prin piele sau la nivelul tractului gastro-intestinal.Doza letală: 30 ml7

Leziunile organelor apar după 24 de ore; metanolul este transformat în formaldehidă şi acid formic→ acidoză metabolică (figura 4)Etilenglicolul este conţinut în solvenţi; are un gust dulce (risc de ingestie accidentală).Doza letală: 100 mlAcidoza metabolică apare prin transformarea etilenglicolului în acid oxalic şi lactic (figura 4)Manifestări:-neurologice: stare de beţie → comă-cardio-respiratorii: tahicardie, edem pulmonar-renale: încărcarea tubilor renali cu cristale de oxalat → dureri lombare, insuficienţă renalăFigura 4. Intoxicaţia cu metanol şi etilenglicolmetanol30mletilenglicol100 mlformaldehidăac. oxalicac. formicac. lacticTerapie:-administrarea de etanol împiedică conversia metanolului şi etilenglicolului în metaboliţii lor toxici(afinitatea alcooldehidrogenazei este de 10-20X mai mare pentru alcool)-dializă pentru a îndepărta etilenglicolul-bicarbonat în acidozele severeAcidoza din IRA şi IRC (Fig. 5) (vezi cursul de fiziopatologie renală)catabolism tisularscăderea excreţiei renalede anioni nevolatili (fosfat,sulfat)IRA:blocarea excreţiei (oligoanurie)IRC:- scăderea numărului denefroni funcţionali-scăderea amoniogenezieişi reabsorbţiei de bicarbonatFigura 5. Acidoza din IRA şi IRC8

Acidozele hipercloremice• prin pierdere de bicarbonat pe cale renală sau digestivă• AN normali – modificări reciproce ale [Cl - ] şi [HCO 3 - ]Acidoza prin diaree: pierdere de HCO 3-• pH urinar este deaproximativ 6 (NU acid în ciuda acidozei) (prin creşterea sintezei renale şiexcreţiei de NH 4 + )• în diareea osmotică (datorată malabsorbţiei de glucide), gastroenteritele virale: se pierdlichide hipotone → hipernatremie• în diareea infecţioasă (infecţiile microbiene), bicarbonatul este secretat în lumenul intestinalpentru a neutraliza acizii produşi de microorganismeAcidoza prin pierderi renale de bicarbonat (acidoza tubulară proximală şi distală): vezifiziopatologia renalăCauze de acidoză tubulară proximală: mielomul multiplu, cistinoza, deficitul de vitamină D,hiperparatiroidismulCauze de acidoză tubulară disală: idiopatică, nefrocalcinoza, stări asociate cuhipergamaglobulinemia (crioglobulinemie, afecţiuni hepatice cronice), medicamente(antiinflamatoare non-steroidiene), afecţiuni autoimune (lupus eritematos, tiroidită)Acidozele prin încărcare cu clorDin ureterosigmoidostomie:= implantarea ureterelor în sigmoid în cancerul de vezică urinară- mucoasa colonului absoarbe Cl - secretând, în schimb HCO 3-Din alimentaţia parenterală, tratamentul cu săruri de clor• NH 4 Cl, clorura de LYS sau ARG• NH 4 Cl→NH4 + +Cl -Clorura de amoniu se descompune în: cationul de amoniu şi clor. Amoniul este transformat de ficatîn uree; Cl reactioneaza cu H, formand HCl.Definiţie:-↑ primară a HCO 3--HCO 3 - /H 2 CO 3 >20/1-pH>7,45V. Alcaloza metabolicăCompensarea respiratorie (figura 6)Compensarea renală:Dacă alcaloza se însoţeşte de o depleţie volemică, mecanismele de refacere a volemiei prinreabsorbţie de Na (cuplat cu bicarbonat) au prioritate, împreună cu secreţia de H + în tubul distal(sub efectul aldosteronului).NU poate fi corectată alcaloza până nu se corectează hipovolemia.9

hipoventilaţiealveolară↑ paCO2, ↑H2CO3ACIDOZĂRESPIRATORIEacumulareintracelulară de H +↑ excreţia renală deH +↑ reabsorbţia debicarbonatFigura 9. Mecanisme de compensare în acidoza respiratorieTulburări:• ↑ paCO2:→ SNC: cefalee, somnolenţă, confuziepaCO2>70 mmHg: narcoză cu CO 2 , comă, stop respirator→ vasodilataţie cerebrală, ↑ presiunii intracerebrale, edem papilar• ↓ paO2 (hipoxemie)Semnele de hipoxemie apar înaintea celor de acidoză deoarece CO 2 difuzează de-alungulmembranei alveolo-capilare de 20X mai rapid decât oxigenulSemnele neurologice sunt datorate reducerii pH-ului lcr şi vd, deoarece CO2 traversează bariera HE.Frecvenţa respiratorie este mare iniţial, ulterior scade deoarece centrul respirator se adapteazăcreşterii CO2.Forme etiopatogenice• Acută:-deprimarea acută a centrilor bulbari (intoxicaţia cu barbiturice, supradozajul din anestezia generală,encefalite, traumatisme cerebrale)-paralizia muşchilor respiratori (curarizante, miastenia gravis)-obstrucţia căilor respiratorii (aspiraţia de corpi străini, spasme bronşice grave, astm bronşic)-pneumonie, pneumotorax-traumatisme toracice-conţinut crescut de CO 2 în aerul inspirat• Cronică:-b. pulmonare cronice: BPCO, bronşită cronică, emfizem-deformări ale cutiei toracice: cifoză, scolioză, cifoscolioză-obezitate extremă: sindr. PickwickDefiniţie:• ↓ paCO2 20/1• pH>7,45VII. Alcaloză respiratorie13

datorită hiperventilaţiei alveolare.Compensarea (Fig. 10)În alcaloza respiratorie acută:-ieşirea de H + din celulă, determinând intrarea în schimb a K (hipopotasemie relativă)-activarea glicolizei cu creşterea producţiei de acid piruvic şi lacticÎn alcaloza respiratorie cronică:-creşte eliminarea renală de bicarbonat (pentru o scădere a paCO 2 cu 10 mmHg, bicarbonatul scadecu 4-5 mEq/l)Tulburări:• semne de hipocalcemie: hiperexcitabilitate neuro-musculară: parestezii, tetanie• apnee• hipocapnia: ↑ FC, spasme vasculare cerebrale→ ↓ fluxului sanguin cerebral• alcaloza respiratorie cronică: determină hipofosfatemie, reducerea pragului convulsivant• urină alcalinăMecanisme de compensare10mmHgHventilaţie alveolară↓paCO 2, ↓ H 2CO 3alcalozărespiratorieieşirea H +din celulăactivareaglicolizei↓ reabs şi generarearenală de bicarbonat2 mEq/l4-5mEq/lFigura 10. Mecanisme de compensare în alcaloza respiratorieForme etiopatogenice:-pe perioade scurte:• atacul de panică• ventilaţie mecanică excesivă• stimularea centrilor respiratori bulbari• stări hipermetabolice: febra, stări septice-pe perioade mai lungi:• intoxicaţia cu salicilaţi• embolia pulmonară• sarcină (progesteron)14