Rene ed equilibrio acidobase
Produzione H Acidi volatili (15.000 mmol/dì) CO 2 H 2 O H 2 CO 3 H HCO 3 non costituisce guadagno H perché CO 2 (volatile) eliminata con la respirazione Acidi fissi, non volatili (0.2%, 210 mmol/dì): Acido solforico (metabolismo proteico: metionina, cisteina, cistina) Acido fosforico (metabolismo fosfolipidi) Acido cloridrico (conversione Cloruro di ammonio in Urea) Acido lattico Corpi chetonici (Acido acetoacetico, βidrossibutirrico, acetone) Consumo H ( 140 mmol/dì) Reazioni metaboliche Ossidazione anioni (citrato, lattato, acetato) Bilancio H (dieta mista) = 1 mmol/kg/d /Kg/dì ( 70 mmol/d /dì, adulto 70 Kg) Richiede: Tamponamento immediato Eliminazione renale
Dieta: Acidi grassi Aminoacidi Assunzione H CO 2, acido lattico, chetoacidi Plasma ph 7.357.42 Tamponi: LEC: HCO 3 LIC: Proteine, Emoglobina, Fosfati Urina: Fosfati e ammoniaca Ventilazione: CO 2 Eliminazione H Rene: H
Per mantenere l equilibrio l acidobase i reni devono: Eliminare con le urine ioni H in quantità equivalente a quella prodotta. Impedire la perdita con le urine di HCO 3 riassorbendolo quasi totalmente (carico filtrato: VFG x [HCO 3 ] p = 180 l/dì x 24 mmol/l = 4320 mmol/dì).
70 mmol/dì di H liberi in 1.5 l/dì di urina determinerebbero una [H ] nelle urine di 0.07 mol/1.5 l = 0.047 M ph 1.3. Poiché il ph minimo urinario è 4 4.5, [H ] u deve essere 3 volte inferiore. Il rene abbassa la [H ] u tamponando H con tamponi presenti nel filtrato (HCO 3, HPO 4 ), o prodotti nel rene (NH 3 /NH 4 ).
Ioni H sono secreti a livello tubulare (4400 mmol/dì). Gran parte di H secreti (4320 mmol/dì) vengono utilizzati per il riassorbimento di HCO 3. La parte rimanente ( 80 mmol/dì) è escreta con le urine, in gran parte associata a tamponi urinari (fosfato ed ammoniaca) ed in piccola parte in forma libera.
Riassorbimento degli HCO 3 4320 mmol/dì 10% 432 mmol/dì Riassorbimento 99.99% > 4.9% 215 mmol/dì 1 mmol/dì
Il riassorbimento di HCO 3 filtrato dipende dalla secrezione di ioni H
Secrezione di H e riassorbimento di HCO 3 nel tubulo prossimale ANG, PKC PKA Cellule tubulari ANG, PKC PKA Filtrazione Sangue HCO 3 S1 S3 Na ATP K HCO 3 Na HCO 3 Cl H 2 CO 3 H 2 O CO 2 H Anidrasi carbonica (CAII) NHE3 GPI H Na Anidrasi carbonica (CAIV) HCO 3 H 2 CO 3 CO 2 H 2 O Liquido interstiziale Per ogni H secreto nel lume, un HCO 3 viene riassorbito e passa nel sangue Lume tubulare
volume del LEC riassorbimento HCO 3 Angiotensina II Aldosterone riassorbimento Na riassorbimento Na secrezione H Meccanismo alla base dell alcalosi da riduzione del LEC (Terapia con diuretici, vomito)
Il riassorbimento di HCO 3 non porta ad escrezione netta di H. La secrezione di H serve fondamentalmente ad impedire la perdita di HCO 3.
Il sistema tampone del fosfato Cellule tubulari Filtrazione Sangue Na ATP S1 K HCO 3 Na H NHE3 Na H HPO 4 2 HPO 4 2 S3 HCO 3 Cl H 2 CO 3 H 2 PO 4 ACII H 2 O CO 2 CO 2 NaH 2 PO 4 Liquido interstiziale Per ogni H secreto nel lume che si combina con un tampone diverso da HCO 3, un nuovo ione HCO 3 viene immesso nel sangue. Lume tubulare
In condizioni normali, la maggior parte del fosfato filtrato è riassorbita (cotrasporto Na /fosfato), solo 3040 mmol/dì sono utilizzabili come tampone urinario. Il cotrasporto Na /fosfato è inibito da ph luminale basso (minor riassorbimento in caso di acidosi). Il carrier Na /fosfato trasporta meglio H 2 PO 2 4 rispetto ad H 2 PO 4 (è facilitata l escrezione di H ). In condizioni di acidosi, il sistema tampone prevalente è quello dell NH 3
Liquido interstiziale Escrezione NH 3 nel tubulo prossimale Cellule tubulo prossimale Lume tubulare Sangue Glutamina Na ½ Glucosio GLUT ATP Na K 2HCO 3 2CO 2 Glutamina Glutaminasi NH 4 Glutamato Glutamatodeidrogenasi αchetoglutarato 2H H 2 CO 3 ACII H 2 O Per ogni molecola di glutamina metabolizzata nei tubuli prossimali 2NH 4 vengono secreti nel tubulo e 2HCO 3 di nuova formazione vengono immessi nel sangue. NH 4 2NH 4 H Glutamina 2NH 3 2NH 3 Na H 2NH 4 Cl Cl NH 4 1) Riassorbito nell ansa di Henle, in scambio con K, rientra poi nel lume del tubulo collettore come NH 3 2) Escreto con le urine
Escrezione NH 3 nei tubuli collettori Sangue Na CO 2 NH 3 Liquido interstiziale ATP K Cl Cellule intercalate HCO 3 ACII H 2 CO 3 H 2 O CO 2 NH 3 H H H ATP ATP Per ogni NH 4 escreto nell urina un nuovo HCO 3 viene immesso nel sangue. K Favorisce riassorbimento K in caso di ridotta assunzione NH 3 H NH 4 Cl Cl Lume tubulare
L acidosi stimola la sintesi della glutaminasi e quindi incrementa il metabolismo renale della glutamina Nell acidosi cronica, l escrezione di NH 4 aumenta notevolmente e diventa il meccanismo prevalente per l eliminazione dell eccesso di H.
Trasporto attivo primario di H a livello delle cellule intercalate Liquido interstiziale Cellule intercalate α Lume tubulare Cl HCO 3 H H H ATP Cl H H H Sangue CO 2 K ACII H 2 CO 3 H 2 O CO 2 ATP K Favorisce riassorbimento K in caso di ridotta assunzione Escrezione nell urina Concentra ioni H fino a 900 volte e abbassa il ph fino a 4.54 (minimo possibile).
La secrezione di H è stimolata da Aldosterone: Azione diretta sulle cellule intercalate (meccanismo non ancora chiarito). Azione indiretta, associata al riassorbimento di Na a livello delle cellule principali, che aumenta il voltaggio negativo del lume, favorendo la secrezione di H da parte delle cellule intercalate. Acidosi stimola espressione ed inserimento pompa H nella membrana apicale cellule α, alcalosi ha effetto opposto.
Acido netto escreto Il carico escreto di HCO 3 (U HCO3 x V) è un indice della rimozione di HCO 3 dal sangue (o della immissione di H nel sangue). La quantità di H escreta sotto forma di tamponi diversi da HCO 3 : NH 4 acidità titolabile (valutata in base alla quantità di base, NaOH, necessaria a riportare il ph a 7.4) è un indice della quantità di HCO 3 di nuova formazione. Acido netto escreto = NH 4 escreto Acido titolabile urinario HCO 3 escreto