Rene ed equilibrio acido base La fisiologia e l`acidosi metabolica in

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Rene ed equilibrio acido base
La fisiologia e l'acidosi
metabolica
in corso di insufficienza renale
cronica
Savi Umberto
Scuola di Specializzazione in
Nefrologia
S.C. di Nefrologia e Dialisi Cattinara
Trieste, 16 Aprile 2014
Principali funzioni renali
Eliminazione di scorie
(urea, creatinina, acido urico, ammoniaca)
Regolazione della PA
Omeostasi minerale
(diuresi, RAAS)
(Vit D)
Bilancio idrico ed elettrolitico
(H2O, Na+, K+, Mg++, PO4--)
Regolazione dell’emopoiesi
(EPO)
Omeostasi acido/base
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Equilibrio acido base
E’ l’insieme dei processi fisiologici utili a mantenere dei valori di pH compatibili
con lo svolgimento delle principali funzioni metaboliche
pH arterioso
7.35 – 7.45
Il mantenimento di un pH entro limiti fisiologici è fondamentale perché gli ioni
H+ sono dei composti particolarmente reattivi in particolare con le proteine.
[H+]
Al variare dalla [H+] le proteine
acquistano o perdono protoni con
conseguenti
Alterazioni
strutturali
Alterazioni
funzionali !
Acido, base, pH
•! Acido
Sostanza in grado di cedere ioni H+
•! Base
Sostanza in grado di accettare ioni H+
Per semplicità matematica, la [H+] viene espressa in scala logaritmica
pH = -log [H+]
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2 tipi di acidità
1.! CO2-acidità Volatile
CO2 + H20 !H2CO3 !H+ + HCO3-
Corrisponde a circa 15 moli/die di CO2. Deriva dal metabolismo cellulare dei
carboidrati e dei lipidi. Viene eliminata dai polmoni.
In condizioni fisiologiche non costituisce guadagno di H+ perché, nell’unità di
tempo, la quota di CO2 prodotta è uguale alla quantità eliminata con la
respirazione.
2.! Acidità fissa
Deriva dal metabolismo proteico. Viene eliminata dai reni.
•! H2SO4 (cisteina, metionina)
•! HCl (lisina, arginina, istidina)
•! H2PO4- (assunto con la dieta)
•! Acidi organici (lattato, chetoacidi, tossici, farmaci)
70 mmol/die di H+
pH
Sistemi di regolazione del pH
1.! Risposta immediata
I sistemi tampone si combinano istantaneamente con gli acidi o le basi
in eccesso per impedire variazioni consistenti di pH
2.! Risposta rapida
Il centro respiratorio regola in pochi minuti la ventilazione e quindi
l’eliminazione di CO2
3.! Risposta lenta
Il rene elimina dal corpo gli acidi e le basi in eccesso
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Tamponi dell’organismo
•! Un sistema tampone è una soluzione che, grazie alla capacità di legare o
rilasciare ioni H+, ha l’abilità di OPPORSI alle variazioni di pH quando alla
soluzione stessa vengono aggiunti degli acidi o delle basi.
•! Il sistema tampone NON elimina il carico acido/basico!!!
•! E’ composto da un acido debole e dalla sua base coniugata
HA
A- + H+
pH= pK + log
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•! L’equazione di H-H fornisce indicazioni sull’equilibrio acido-base
dell’organismo in toto.
•! Nell’organismo esistono numerosi sistemi tampone e ciascuno di essi ha un
equilibrio descritto dalla sua equazione di H-H.
•! Però, poiché tutti sono in equilibrio tra di loro, sarà sufficiente studiarne
uno solo per conoscere l’equilibrio acido-base di un soggetto.
Quale scegliere?
•! Extracellulari (HCO3-/H2CO3..)
•! Intracellulari (Hb, Proteine citoplasmatiche..)
•! Urinari (Fosfato, Ammonio)
•! Tessuto osseo
Caratteristiche di un buon tampone:
-elevata concentrazione
-facile misurazione
-pK vicino al pH in cui il tampone opera
-aperto
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Ruolo centrale del sistema
tampone bicarbonato/acido carbonico&
CO2 + H2O
H2CO3
pH= pK + log
HCO3- + H+
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•!
•!
E’ il tampone quantitativamente più importante nell’extracellulare
Il suo pK (6.1), però, si discosta dal normale pH arterioso
•!
Tuttavia è il più utilizzato in clinica perché è un sistema aperto:
le due componenti (CO2 e HCO3-) sono facilmente misurabili e
direttamente influenzate dai due sistemi principalmente coinvolti
nella regolazione dell’equilibrio acido-base: emuntorio renale e
sistema respiratorio
La regolazione respiratoria dell’equilibrio
acido base
pH= pK + log
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Aumento di pCO2 significa diminuzione del pH, diminuzione di pCO2
aumento del pH.
Regolando la pCO2 attraverso variazioni della
ventilazione, i polmoni possono regolare il pH:
• Se il pH diminuisce la ventilazione è stimolata e la
conseguente riduzione di pCO2 riporta il pH vicino ai
valori normali
• Se il pH aumenta il centro respiratorio viene depresso,
la ventilazione si riduce e il conseguente aumento di pCO2
riporta il pH vicino ai valori normali
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Contributo renale alla regolazione
dell’equilibrio acido base
pH= pK + log
H+ + HCO3-
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H2CO3
CO2 + H2O
Ogni giorno vengono prodotti circa 70 mEq/die di H +
Tale quota acida viene subito neutralizzata (non
eliminata) dai sistemi tampone
La CO2 formata in eccesso viene rapidamente eliminata la ventilazione
Questo meccanismo, però, consuma bicarbonati!
I reni devono
Riassorbire tutto il bicarbonato
filtrato (principalmente nel TCP)
Eliminare una quantità di ioni
idrogeno equivalente a quella
prodotta e tramite questo
processo rigenerare l’HCO3consumato dai processi
metabolici
Entrambi questi processi avvengono grazie alla secrezione nel tubulo di ioni H+
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Riassorbimento del bicarbonato
filtrato
Tubulo contorto prossimale
Quando lo ione H+ si combina con HCO3-, il bicarbonato viene «riassorbito»
Eliminazione degli H+ e Rigenerazione
del bicarbonato
•! Il pH delle urine non può scendere sotto 4.5
•! Se tutti i 70mEq di H+ dovessero essere escreti in forma libera
servirebbero più di 2000L di urina
•! Per eliminare i carichi acidi il rene utilizza dei tamponi urinari (sistema
del fosfato e sistema dell’ammonio)
•! Ogni volta che uno ione H+ secreto nel lume si combina con un tampone
diverso da HCO3-(Fosfato, Ammoniaca), un nuovo bicarbonato viene
immesso in circolo
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Tampone Fosfato
Tubulo distale
•! Gli H+ secreti vengono tamponati da parte di HPO42- filtrato.
•! Per ogni ione H+ secreto che si combina con un tampone diverso
dal bicarbonato un nuovo ione HCO3- ritorna ai capillari
peritubulari.
Formazione di ammonio urinario (NH4+)
Tubulo distale
Tubulo prossimale
Tubulo prossimale: la glutamina intracellulare è metabolizzata in NH4+ e !-chetoglutarato. Il
metabolismo di quest’ultimo forma HCO3-. NH4+ sostituisce H+ al livello dello scambiatore Na+-H+.
Segmento spesso dell’ansa di Henle: L’ammonio viene riassorbito. Nell’interstizio della midollare si
trova in equilibrio con NH3
Tubulo distale: l’ammoniaca liposolubile diffonde dalla cellula nel lume dove reagisce con H+ secreto
per formare NH4+, che viene eliminato con le urine.
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Equilibrio acido-base: definizioni
Acidemia
pH < 7.35
Alcalemia
pH > 7.45
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 Acidosi causata da riduzione primitiva di HCO3Alcalosi
metabolica
Alcalosi causata da aumento primitivo di HCO3-
Acidosi
respiratoria
Acidosi causata da aumento primitiva della pCO2
Alcalosi
respiratoria
Alcalosi causata da riduzione primitiva della pCO2
Disordine misto
Condizione nella quale è presente più di un disturbo acidobase primitivo
Compenso
Risposta fisiologica all’acidosi o all’alcalosi e che determina
un parziale ritorno del pH verso i livelli normali
Compensi
Squilibrio primitivo respiratorio ! compenso “metabolico”
Squilibrio primitivo metabolico ! compenso “respiratorio”
•!
•!
•!
•!
acidosi metabolica
alcalosi metabolica
acidosi respiratoria
alcalosi respiratoria
•!
•!
•!
•!
riduzione PaCO2 (polmone)
aumento PaCO2 (polmone)
aumento bicarbonati (rene)
riduzione bicarbonati (rene)
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Disordine
Cambiamento
primitivo
Acidosi
Metabolica
[HCO3-]
Alcalosi
Metabolica
[HCO3-]
Acidosi
Respiratoria
Alcalosi
Respiratoria
Iperventilazione polmonare con
diminuzione di 1,2 mmHg della Pco2 per
ogni 1 mEq/L di caduta dei [HCO3-]
Ipoventilazione polmonare e ritenzione di CO2
Aumento di 0,5 mmHg della Pco2
per ogni 1 mEq/L di incremento della [HCO3-]
Acuta
Aumento di 1mEq/L della [HCO3-] per ogni
10 mmHg di incremento della Pco2.
Cronica
Aumento di 3,5 mEq/L di [HCO3-] per
ogni 10 mmHg di incremento della Pco2
Acuta :
Riduzione di 2 mEq/L della [HCO3-] per
ogni riduzione di 10 mmHg della Pco2
Cronica :
Riduzione di 5 mEq/L della [HCO3-] per
ogni riduzione di 10 mmHg della Pco2
Pco2
Pco2
Risposta compensatoria
ACIDOSI METABOLICA
A.M. NORMOCLOREMICA
(ANION GAP AUMENTATO)
•!Produzione endogena di acido
Acidosi lattica
Chetoacidosi diabetica
•!Accumulo di acidi endogeni di cui è
compromessa l’escrezione.
Insufficienza renale
severa
A.M. IPERCLOREMICA
(ANION GAP NORMALE)
Renale
•! RTA prossimale
Difettoso riassorbimento tubulare di HCO3•! RTA distale
Difettosa secrezione di ioni H+
•! Insufficienza renale lieve
Extrarenale
•! Diarrea
Perdita di HCO3- con le feci
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Gap anionico ematico
Per il principio dell’elettroneutralità, la somma degli anioni è uguale a quella dei cationi
Na+ + K+ +Mg2+ + Ca2+ + Pr + = Cl- + HCO3- + Pr- + Pi + SO42- + acidi organici
Normalmente vengono misurati solo Na, Cl e HCO3, per cui:
Na+ + cationi non misurati = Cl- + HCO3- + anioni non misurati
Anioni non misurati – Cationi non misurati = Na - (Cl + HCO3-) = 12 +/- 2
•! L’anion gap quantifica gli anioni non misurati che, in condizioni fisiologiche,
sono rappresentati soprattutto dai siti anionici dell’albumina (per tale motivo
l’AG non è uguale a zero).
•! L’anion gap ci aiuta a distinguere le varie forme di acidosi metabolica.
Quando un acido fisso viene aggiunto al nostro organismo gli H+ aumentano mentre HCO3si riduce.
Per mantenere l’elettroneutralità alla riduzione dei livelli di bicarbonato deve
corrispondere l’aumento di un qualche altro anione.
Acidosi ad anion gap normale (ipercloremica)
La perdita di HCO3 comporta perdita di H20
per osmosi. L’ipovolemia attiva il RAS con
riassorbimento di NaCl.
L’aumento dei livelli ematici di Cl
mantiene l’AG normale
Acidosi ad elevato anion gap (normocloremica)
Si accumula un anione diverso dal Cl. Tale anione
non può venire eliminato alla stessa velocità con
cui viene prodotto perché:
•! Non viene filtrato (anioni uremici)
•! Viene filtrato ma facilmente riassorbito
(chetoacidi e lattato)
Si accumula un anione diverso dal
Cl (non misurato)! AG aumenta
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Insufficienza renale cronica
L’insufficienza renale cronica è definita dalla presenza di un qualche danno renale
o da un GFR < 60ml/min per una durata superiore a 3 mesi. Con danno renale si
intende la presenza di anomalie patologiche o di markers di danno renale (anomalie
laboratoristiche e strumentali)
Sviluppo di A.M. se perdita di più
del 75% della massa nefronica
Acidosi Metabolica ipercloremica con AG normale
Se riduzione del filtrato glomerulare
fino a valori di 50-20 ml/min.
Acidosi metabolica normocloremica ad AG elevato
Se filtrato glomerulare al di sotto di 20 ml/minuto.
Compromissione della
produzione ed escrezione
di ammonio, della
secrezione di ioni idrogeno
e del riassorbimento del
bicarbonato. La filtrazione
degli anioni uremici è
mantenuta.
Progressiva ritenzione
di anioni organici
(fosfati, solfati, acidi
organici..)
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Laboratorio
HCO3-
raramente < 15 mEq/L
GAP ANIONICO raramente > 20 mEq/L
K+
TAMPONAMENTO
OSSEO E LIBERAZIONE
DI ALCALI (per
demineralizzazione del
tessuto osseo ed
eliminazione di Ca++ sotto
forma di CaCO3 )
gli H+ in eccesso entrano nella cellula al posto del potassio.
L’iperpotassiemia incrementa la frequenza di aritmie anche mortali!!!
Sintomi
Nausea, vomito
Ipotensione
Astenia, anoressia
Osteoporosi, osteomalacia, rachitismo (demineralizzazione ossea)!fratture!!
SNC
CEFALEA
LETARGIA
COMA
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