Rene ed equilibrio acido base. La fisiologia e l'acidosi metabolica in corso di insufficienza renale cronica. Principali funzioni renali

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1 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 (diuresi, RAAS) Omeostasi minerale (Vit D) Bilancio idrico ed elettrolitico (H 2 O, Na+, K+, Mg++, PO4--) Regolazione dell emopoiesi (EPO) Omeostasi acido/base "&

2 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 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+]!&

3 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 '&

4 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!"#"!$"## 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 %&

5 Ruolo centrale del sistema tampone bicarbonato/acido carbonico& CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 HCO H + ph= pk + log!$%&'(#"!%&)## E il tampone quantitativamente più importante nell extracellulare Il suo pk (6.1), però, si discosta dal normale ph arterioso Tuttavia è il più utilizzato in clinica perché è un sistema aperto: le due componenti (CO2 e HCO3-) sono facilmente misurabili e direttamente influenzate dai due sistemi principalmente coinvolti nella regolazione dell equilibrio acido-base: emuntorio renale e sistema respiratorio La regolazione respiratoria dell equilibrio acido base ph= pk + log!$%&'(#"!%&)## 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 (&

6 Contributo renale alla regolazione dell equilibrio acido base ph= pk + log!$%&'#"!%&)## H + + HCO 3 - H 2 CO 3 CO 2 + H 2 O 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 HCO3- consumato dai processi metabolici Entrambi questi processi avvengono grazie alla secrezione nel tubulo di ioni H + )&

7 Riassorbimento del bicarbonato filtrato Tubulo contorto prossimale Quando lo ione H + si combina con HCO 3-, 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 HCO 3- (Fosfato, Ammoniaca), un nuovo bicarbonato viene immesso in circolo *&

8 Tampone Fosfato Tubulo distale Gli H + secreti vengono tamponati da parte di HPO 4 2- filtrato. Per ogni ione H + secreto che si combina con un tampone diverso dal bicarbonato un nuovo ione HCO 3 - ritorna ai capillari peritubulari. Formazione di ammonio urinario (NH 4+ ) Tubulo distale Tubulo prossimale Tubulo prossimale: la glutamina intracellulare è metabolizzata in NH 4 + e!-chetoglutarato. Il metabolismo di quest ultimo forma HCO 3-. NH 4 + 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 NH 4+, che viene eliminato con le urine. +&

9 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 HCO3- Alcalosi metabolica Acidosi respiratoria Alcalosi respiratoria Disordine misto Compenso Alcalosi causata da aumento primitivo di HCO3- Acidosi causata da aumento primitiva della pco2 Alcalosi causata da riduzione primitiva della pco2 Condizione nella quale è presente più di un disturbo acidobase primitivo 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 PaCO 2 (polmone) aumento PaCO 2 (polmone) aumento bicarbonati (rene) riduzione bicarbonati (rene),&

10 Disordine Acidosi Metabolica Cambiamento primitivo [HCO 3- ] Risposta compensatoria Iperventilazione polmonare con diminuzione di 1,2 mmhg della Pco 2 per ogni 1 meq/l di caduta dei [HCO 3- ] Alcalosi Metabolica [HCO 3- ] Ipoventilazione polmonare e ritenzione di CO 2 Aumento di 0,5 mmhg della Pco 2 per ogni 1 meq/l di incremento della [HCO 3- ] Acidosi Respiratoria Pco 2 Acuta Cronica Aumento di 1mEq/L della [HCO 3- ] per ogni 10 mmhg di incremento della Pco 2. Aumento di 3,5 meq/l di [HCO 3- ] per ogni 10 mmhg di incremento della Pco 2 Alcalosi Respiratoria Pco 2 Acuta : Cronica : Riduzione di 2 meq/l della [HCO 3- ] per ogni riduzione di 10 mmhg della Pco 2 Riduzione di 5 meq/l della [HCO 3- ] per ogni riduzione di 10 mmhg della Pco 2 ACIDOSI METABOLICA A.M. NORMOCLOREMICA (ANION GAP AUMENTATO) Produzione endogena di acido Accumulo di acidi endogeni di cui è compromessa l escrezione. Acidosi lattica Chetoacidosi diabetica Insufficienza renale severa A.M. IPERCLOREMICA (ANION GAP NORMALE) Renale RTA prossimale Difettoso riassorbimento tubulare di HCO - 3 RTA distale Difettosa secrezione di ioni H+ Insufficienza renale lieve Extrarenale Diarrea Perdita di HCO 3 - con le feci "$&

11 Gap anionico ematico Per il principio dell elettroneutralità, la somma degli anioni è uguale a quella dei cationi Na + + K + +Mg 2+ + Ca 2+ + Pr + = Cl - + HCO3 - + Pr - + Pi + SO 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 HCO3- si 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 ""&

12 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 ml/min. Compromissione della produzione ed escrezione di ammonio, della secrezione di ioni idrogeno e del riassorbimento del bicarbonato. La filtrazione degli anioni uremici è mantenuta. Acidosi metabolica normocloremica ad AG elevato Se filtrato glomerulare al di sotto di 20 ml/minuto. Progressiva ritenzione di anioni organici (fosfati, solfati, acidi organici..) "!&

13 Laboratorio HCO3 - raramente < 15 meq/l GAP ANIONICO raramente > 20 meq/l TAMPONAMENTO OSSEO E LIBERAZIONE DI ALCALI (per demineralizzazione del tessuto osseo ed eliminazione di Ca++ sotto forma di CaCO 3 ) K + 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 "'&