L'EQUILIBRIO ACIDO-BASE

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Leonzia Parodi
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1 L'EQUILIBRIO ACIDO-BASE La concentrazione nell'organismo degli ioni H+ è finemente regolata perché quasi tutte le attività enzimatiche sono influenzate sostanzialmente dalle variazioni di ph. Quindi l'attività cellulare e di conseguenza dell'intero organismo può subire modificazioni Questo anche se gli ioni H+ sono scarsi (circa 3,5 milioni di volte meno degli ioni Na+: 40 neq/l vs 142 meq/l) e se la variabilità della loro concentrazione è un milionesimo di quella del sodio Il ph normale del sangue (arterioso) è circa 7,4 (ossia 40 neq/l di H+), (quello venoso 7,35, quello cellulare tra 6,0 e 7,4) La normale variabilità del ph ematico arterioso è tra 7,3 e 7,5 (50-32 neq/l di H+) I limiti del ph ematico (arterioso) per la sopravvivenza sono indicativamente tra 6,8 e 8,0 (10 e 160 neq/l)

2 L'EQUILIBRIO ACIDO-BASE ACIDO: molecola che in soluzione rilascia ioni idrogeno (H+) [HCl: H+ e Cl-] - [H2CO3: H+ e HCO3-] ALCALE: molecola che in soluzione rilascia ioni ossidrile (OH-) [NH3 (+H2O): NH4+ e OH-] - [NaOH: Na+ e OH-] BASE: una molecola (o uno ione) capace di accettare ioni H+ [HCO3-] - [OH-] perciò base è un concetto più largo di alcale ACIDOSI: eccesso apporto o scarsa eliminazione di idrogenioni L'organismo animale tende costantemente all'acidosi: il metabolismo produce CO2 (quindi HCO3-), oltre ad acidi organici vari (lattico) ALCALOSI: eccesso di eliminazione di idrogenioni L'alcalosi si verifica come risultato di processi patologici

3 L'EQUILIBRIO ACIDO-BASE

4 L'EQUAZIONE DI HENDERSON-HASSELBALCH HA H+ + A Esprime il rapporto esistente in un ambiente acquoso (biologico) tra una sostanza e le sue componenti dissociate, che si risolve in una costante (k) di dissociazione Se si aggiunge un acido più forte di HA da esso si liberano ioni H+ che spingono l'equilibrio a sinistra (si forma più HA) Se si aggiunge una base gli OH- reagiscono con gli ioni H+ e l'equilibrio si sposta verso destra (si dissociano più HA) In relazione al ph il valore della k (pk) esprime il valore a cui nella soluzione le concentrazioni dei due prodotti dissociati costituiscono ognuna il 50% del dissociato Quanto più il pk di una sostanza è vicino al ph che deve essere regolato tanto più questa è efficiente come tampone

5 I SISTEMI TAMPONE NELL'ORGANISMO BICARBONATO-ACIDO CARBONICO - pk = 6,1 HCO3- + H+ H2CO3 CO2 + H2O FOSFATI - pk = 6,8 H2PO4- HPO4-- + H+ EMOGLOBINA HHb Hb- + H+ - la parte reattiva dell'hb sono i gruppi imidazolici dei residui di istidina, che sono ben 38 per ogni molecola di Hb PROTEINE alle due estremità: R-COOH R-COO- + H+ R-NH3+ R-NH2- + H+

6 DOVE AGISCONO I SISTEMI TAMPONE

7 IL SISTEMA DEL BICARBONATO BICARBONATO-ACIDO CARBONICO - pk = 6,1 HCO3- + H+ H2CO3 CO2 + H2O Benché il pk di questo sistema sia 6,1 (lontano dal ph ematico di 7,4) è il sistema tampone più efficiente per il sangue e per tutti i compartimenti extracellulari perché: La pco2 è rapidamente controllata dall'attività respiratoria La [HCO3-] è controllata (più lentamente) dall'attività renale La reazione H2CO3 CO2 + H2O può essere catalizzata dall'anidrasi carbonica che è presente: Negli eritrociti tamponamento ematico diretto Nei tubuli renali tamponamento metabolco Nella mucosa gastrica tamponamento HCl

8 IL SISTEMA DEL BICARBONATO

9 IL SISTEMA DEL BICARBONATO BICARBONATO-ACIDO CARBONICO - pk = 6,1 HCO3- + H+ H2CO3 CO2 + H2O Se si aggiungono ioni H+ al sangue (es. ac. Lattico, più forte dell'ac. Carbonico) Il RENE inizia a espellere ioni H+ scambiandoli con Na+ riportando l'andamento della reazione verso sinistra e mantenendo il rapporto HCO3- / H2CO3

10 IL SISTEMA DEL BICARBONATO BICARBONATO-ACIDO CARBONICO - pk = 6,1 HCO3- + H+ H2CO3 CO2 + H2O Nel sangue il rapporto HCO3- / H2CO3 è di circa mmoli/l di HCO3- per 1,2 mmoli/l di H2CO3 Se si considera il logaritmo di questo rapporto: ph= pk (6,1) + log (24/1.2) = 6,1 + 1,3 = 7,4 L'attività respiratoria elimina CO2 e mantiene il rapporto ematico HCO3- / H2CO3 Inoltre il RENE inizia a espellere ioni H+ scambiandoli con Na+ riportando l'andamento della reazione verso sinistra: Riassorbimento dei bicarbonati (passivo) Sintesi di bicarbonati (a partire dallo scambio con H+ escreti)

11 IL SISTEMA DEL BICARBONATO RIASSORBIMENTO DEI BICARBONATI Avviene per l'80-90% nel TCP, completato nel DC Sono attive due anidrasi carboniche Sull'orletto a spazzola Nella cellula tubulare

12 IL SISTEMA DEL BICARBONATO AUMENTO DEI BICARBONATI Nel TCD Completato il riassorbimento di HCO3- il rene recupera altre molecole di acido carbonico dalla CO2 e H2O scambiando sempre ioni Na+ con H+ (escrezione di acido) e aggiungendo questi ultimi ad altri sistemi tampone: FOSFATO è il principale, favorito dal fatto che il pk dei fosfati è 6,8 (vicino al ph urinario) ma è limitato dal fatto che il suo utilizzo determina acidificazione dell'urina, che a sua volta porta a aumento dell'escrezione urinaria di Ca ++ AMMONIACA viene utilizzata l'ammoniaca da deaminazione di GLUTAMINA, lisina, alanina. La glutamina viene appositamente sintetizzata a livello epatico per questo uso. Il sistema legato agli AA permette la secrezione di H+ senza perdita di basi

13 IL SISTEMA DEL BICARBONATO AUMENTO DEI BICARBONATI Sistema dei FOSFATI ph 7,4 ph 6,0

14 IL SISTEMA DEL BICARBONATO AUMENTO DEI BICARBONATI Sistema dell'ammoniaca

15 ACIDOSI RESPIRATORIA E METABOLICA ACIDOSI METABOLICA Formazione o ingestione in eccesso di acidi organici o inorganici Ruminanti: poca fibra, eccesso di concentrati, improvvisi cambiamenti della dieta (ac. Lattico) Cavallo da corsa, cane da caccia (... ma tutti): sforzo muscolare intenso, prolungato, in non allenati (ac. Lattico) Cane, gatto: ingestione di glicole etilenico (ac. Ossalico, ac. Glicolico) che ha gusto gradevole Selvatici o bradi: miopatia da cattura (ac. Lattico e altro) Tutti: diabete mellito o chetosi (ac. Acetico, ac. β idrossibutirrico) Perdita di basi diarrea grave, soprattutto nei giovani Ritenzione di acidi - nelle nefriti croniche

16 ACIDOSI RESPIRATORIA E METABOLICA ACIDOSI METABOLICA

17 ACIDOSI RESPIRATORIA E METABOLICA ALCALOSI METABOLICA Aumento di basi o perdita di acidi forti Vomito persistente per perdita di HCl Carenza o deplezione di K+ - per secrezione di H+ Il RENE diminuisce l'escrezione degli H+ e aumenta quella dei bicarbonati sino a compensazione

18 ACIDOSI RESPIRATORIA E METABOLICA ACIDOSI RESPIRATORIA L'eliminazione polmonare di CO2 diviene inferiore alla produzione di CO2 nell'organismo Difetti della cassa toracica o della muscolatura respiratoria Depressione dei centri respiratori Ostacoli all'afflusso respiratorio o allo scambio gassoso (infiammazioni, ostruzioni, problemi circolatori) Per il tamponamento degli H+ viene utilizzata l'hb al posto della CO2: H2CO3 + Hb- HHb + HCO3 Il RENE aumenta la secrezione di H+ e il recupero di HCO3- che può durare anche vari giorni, ma avrà effetto solo se la funzione polmonare viene ristabilita

19 ACIDOSI RESPIRATORIA E METABOLICA ALCALOSI RESPIRATORIA L'eliminazione polmonare di CO2 supera la sua produzione metabolica (iperventilazione alveolare) Sovrastimolazione dei centri respiratori Diretta: avvelenamento da ammoniaca Indiretta: ipossiemia HHb + HCO3- H2CO3 + Hb- CO2 + H2O Il RENE dopo poche ore reagisce deprimendo la secrezione di H+ e incrementando il tasso di eliminazione di HCO3-. Questa reazione raggiunge la capacità massimale dopo alcuni giorni, ma il recupero è condizionato dalla rimozione della causa dell'iperventilazione

20 ACIDOSI RESPIRATORIA E METABOLICA ACIDOSI RESPIRATORIA ALCALOSI REPIRATORIA

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