C1.docx

Curs 1 – Fiziopatologia echilibrului acido-bazic Organismul face eforturi enorme si permanente pentru a mentine o c% constanta a protonilor (ionilor de H) in sange. Acest lucru este esential din urmatoarele motive: -pentru ca din metabolism, tendinta fiziologica a organismului este sa formeze acizi, deci pericolul ce „pandeste” in fiecare secunda este productia de acizi => acidoza metabolica; -daca in celule nu se obtine o c% corecta a protonilor, se blocheaza toate procesele enzimatice => functia enzimatica este strict dependenta de aceasta c%. Principalul element biochimic prin care se apreciaza metabolismul acido-bazic este pH sanguin, ce se refera la sangele arterial. pH este logaritmul cu semn schimbat al c% protonilor. In mod normal este cuprins intre 7,35-7,45. In fiecare clipa din organism „pandeste” acidoza metabolica, acesta este motivul pentru care organismul si-a dezvoltat sisteme de aparare fata de acidoza metabolica. Acest lucru nu inseamna ca nu avem mecanisme de protectie fata de acidoza respiratorie sau fata de alcaloza, doar ca cea mai dezvoltata aparare este fata de acidoza metabolica.

Liniile de aparare ale organismului in fata dezechilibrelor acido-bazice Sunt 3 linii de aparare ce intra succesiv in actiune. Acestea sunt in asa fel proiectate incat primele 2 niciodata nu aduc la normal dezechilibrul, ele doar micsoreaza dezechilibrul, dar lasa totdeauna o diferenta ce stimuleaza intrarea in actiune a 3a linie. A 3a linie este cea ce readuce la normal EAB. -Sistemele tampon plasmatice si celulare: intra in actiune la cateva minute de la producerea dezechilibrului acido-bazic. -Activitatea respiratorie: latenta este de cateva ore. Nu poate face decat corectie asupra elementelor volatile, ce se elimina prin aer. -Activitatea renala: intra in functie mult mai tarziu, dupa 18-24h de la instalarea dezechilibrului.

I.

Sistemele tampon

Sunt niste amestecuri formate dintr-un acid slab si o sare de-a sa cu un metal tare, fie sodiu (extracelular), fie potasiu (intracelular). Sistemele tampon sunt in asa fel formate incat acidul sa fie cel ce tamponeaza o alcaloza, iar sarea acidului cu metalul sa intervina in conditii de acidoza. Sunt sisteme tampon plasmatice (extracelulare) si intracelulare. a) Primul sistem tampon extracelular este sistemul NaHCO3/H2CO3. Este cel mai important deoarece: -bicarbonatul se gaseste in c% mari; -acest sistem tampon are pKa = 6,8 (cel mai apropiat de pH-ul plasmei). Cu cat pKa este mai apropiat de pH-ul solutiei, cu atat el este mai eficient.

Din acest sistem tampon, cel mai folosit dintre componente este NaHCO3 deoarece pericolul principal este acidoza, deci va interveni el. b) Al doilea sistem ca importanta este sistemul fosfatilor Na2HPO4/NaH2PO4. c) Alt sistem tampon este sistemul hemoglobinei HbOK/HbH, desi este un sistem tampon intraeritrocitar consideram ca face parte din sistemele tampon extracelulare. d) Alt sistem este sistemul proteinatilor Naproteinat/NaHproteina (proteina acida). *Cel mai utilizat este sistemul bicarbonat.

1. In conditii de acidoza R-H sunt de doua tipuri: acizi volatili si nevolatili. R-H + NaHCO3 -> R-Na + H2CO3 <-> CO2 + H2O -CO2 va fi eliminat cu ajutorul eritrocitului la nivel respirator; -R-Na va fi eliminata mult mai tarziu la nivel renal. Aceasta eliminare se face prin restabilirea acidului initial si se reface bicarbonatul de Na (NaHCO3). Starile de agregare se schimba astfel: acidul nevolatil se transforma in acid volatil (CO2) si R-Na recupereaza NaHCO3, ce a fost consumat. Mecanismele sunt eficiente. Daca exista insuficienta respiratorie, plamanul nu mai este o linie de aparare, ci devine un element ce produce dezechilibru acido-bazic. In acest caz, liniile de aparare ramase sunt sistemele tampon si rinichiul. Daca exista insuficienta renala, este scos din actiune organul major ce intra in eliminarea dezechilibrelor. *Pacientul nu moare de boala respectiva, ci moare din aceste dezechilibre acido-bazice pe care le produc bolile. 2. In hiperproductie de baza (alcaloza) Generic este vorba de NaOH. NaOH + H2CO3 -> NaHCO3 + H2O. Formarea sistemului tampon bicarbonat de sodiu/acid carbonic la nivel eritrocitar se numeste fenomenul Hamburger.

II.

Activitatea respiratorie

Este cea de-a doua linie de aparare si intervine dupa cateva ore pentru ca trebuie sa se modifice CO2 si protonii.

Centrul respirator bulbar este foarte sensibil pentru protoni: -In acidoza centrii respiratori sunt stimulati si ei vor genera un raspuns spre musculatura respiratorie care se manifesta prin cresterea frecventei si amplitudinii respiratiei si se va instala tahipneea din respiratia Kussmaul. Aceasta este hiperventilatia din acidoza si rolul ei este eliminarea suplimentara a acidului volatil (CO2) => se corecteaza acidoza. -In alcaloza apare o deprimare a centrilor respiratori cu bradipnee ce genereaza hipoventilatie, iar acidul volatil (CO2) este retinut in organism => se corecteaza alcaloza.

III.

Activitatea renala

Rinichiul este esential in mentinerea EAB prin urmatoarele mecanisme pe care le indeplineste: -eliminarea protonilor se face atat in tubul contort proximal, cat si in tubul contort distal, mecanismul este controlat de aldosteron. Deci rinichiul isi poate permite „sa se joace” cu protonii, adica ce nu s-a eliminat in proximal poate fi eliminat in distal, si invers. -eliminarea aciditatii titrabile inseamna eliminarea protonilor sub forma de saruri de fosfati. Daca in organism este acidoza, va creste in urina NaH2PO4. Daca este alcaloza, se elimina NaHPO4 sau chiar fosfat simplu (Na3PO4). -amoniogeneza. Nefrocitele tubulare sunt foarte bine dotate spre membrana luminala si inzestrate cu glutamina. Glutamina nu este singura deoarece ea sintetizeaza si glutaminaza ce taie gruparile NH2. Aceste grupari NH2 sunt foarte buni acceptori de electroni: NH2 + H+ -> NH3 + H+ -> NH4 (amoniu). Pe aceasta grupare de amoniu se poate fixa Cl si se elimina sub forma de NH4Cl (clorura de amoniu). Este un mecanism eficient pentru ca pe fiecare grupare NH2 se pot incarca 2 protoni. -regenerarea NaHCO3 (bicarbonat de sodiu). Toate procesele de eliminare de protoni (TP + TD) se pot insoti de recuperare de bicarbonat in functie de necesitatile organismului.

Clasificarea tulburarilor acido-bazice 1. Se refera la c% protonilor Acidoza cand creste c% si alcaloza cand scade c%. 2. Nivelul la care se plaseaza pH In functie de acest nivel, fiecare dintre cele doua tulburari poate sa fie compensata sau decompensata. a) Cresterea H+ -> scaderea pH, dar nu stim cat este de scazut: -daca pH este undeva la 7,35 spunem ca este acidoza compensata; -daca pH este sub 7,35 spunem ca este acidoza decompensata.

b) Scaderea H+ -> cresterea pH, dar nu stim cat este de crescut. -daca pH este undeva la 7,45 spunem ca este alcaloza compensata. -daca pH este peste 7,45 spunem ca este alcaloza decompensata.

3. Natura dezechilibrului (cauza primara a dezechilibrului) Se mai adauga 2 parametri esentiali. -[HCO3] = 22-27 mEq/L (mOsm). -pCO2 in sangele arterial = 35-45 mmHg. Concentratia bicarbonatului este parametru metabolic. Daca acest parametru metabolic se schimba primul (primar), dezechilibrul acido-bazic este de origine metabolica. Presiunea partiala a CO2 este parametru respirator. Daca acest parametru se schimba primar, dezechilbrul acido-bazic este de origine respiratorie. a) Dezechilibre acido-bazice de origine metabolica (HCO3 modificat) -HCO3 scazut -> acidoza metabolica. -HCO3 crescut -> alcaloza metabolica. b) Dezechilibre acido-bazice de origine respiratorie (pCO2 modificat) -pCO2 <35 mmHg -> alcaloza respiratorie. -pCO2 >45 mmHg -> acidoza respiratorie.

Este posibil ca tulburarile primare sa nu se faca printr-un singur parametru. Se poate ca amandoi parametri sa fie modificati primar, de la inceput. Acestea sunt dezechilibrele acido-bazice mixte, in care cei doi parametri sunt modificati de la inceput. Aceste dezechilibre pot sa fie convergente, adica ambii parametri modificati in acelasi sens sau divergente, unul intr-o directie si celalalt in alta directie. *Pacient in criza de astm bronsic, inseamna hipoventilatie generalizata. Acest pacient este si un diabetic insulino-dependent la care criza de astm bronsic precipita si o criza diabetica. Din cauza astmului bronsic are CO2 crescut -> acidoza respiratorie. Deficitul de insulina -> ceto-acidoza diabetica. Este o tulburare mixta convergenta. *Pacient insulino-dependent si a intrat in coma diabetica si e in hiperventilatie. De la astm -> acidoza respiratorie. Din cauza diabetului -> acidoza metabolica. Trebuie sa faca respiratie Kussmaul. Criza primara de astm bronsic -> va predomina acidoza respiratorie. Are acidoza metabolica si compenseaza cu alcaloza respiratorie (respiratie Kussmaul).

*Pacient cu ulcer gastric, deci hipersecretie acida si isi administreaza permanent medicamente alcaline sau inhibitoare de protoni. Intra in alcaloza metabolica. Pacientul poate intra in criza de astm -> AVC -> coma. Prin astm -> acidoza respiratorie. Aceasta este o tulburare mixta divergenta.

4. In functie de natura patologica sau compensatorie a dezechilibrului Avem doua tipuri de dezechilibre: primare si secundar (compensatorii). *Acidoza metabolica este cauza primara. La nivel respirator va da hiperventilatie -> alcaloza respiratorie. Alcaloza respiratorie este compensatorie. *Alcaloza metabolica este cauza primara. La nivel respirator va da hipoventilatie -> acidoza respiratorie. Acidoza respiratorie este compensatorie. *Acidoza respiratorie primara. La nivel renal va da alcaloza metabolica compensatorie. *Insuficienta renala cronica ce se apropie de limita compensarii -> acidoza metabolica. La nivel respirator va aparea hiperventilatie -> alcaloza respiratorie. In insuficienta renala este multa uree si invadeaza teritorii si va intra in interstitiul pulmonar -> modifica permeabilitatea alveolo-capilara -> iese din functie plamanul ca mecanism compensator (fibroza pulmonara prin plaman uremic). Ramane doar sistemul tampon ca mecanism protector. Exista doar un singur sistem tampon la care mecanismul recurge doar in conditii cronice = structura cristalina a oaselor. Acest sistem tampon este reprezentat de saruri de carbonat + fosfat de Ca -> demineralizarea oaselor -> scade rezistenta oaselor. In aceste conditii glanda care se activeaza imediat este paratiroida cu secretie uriasa de PTH -> PTH crescut in sange.

Dezechilibrele acido-bazice de origine respiratorie I.

Acidoza respiratorie

Se caracterizeaza prin pCO2 > 45 mmHg, deci hipercapnie. Ca sa apara acidoza respiratorie trebuie sa se instaleze hipoventilatia alveolara generalizata. CO2 are un mare coeficient de difuzibilitate si daca o singura zona din plamani functioneaza normal (deci nu e hipoventilatie generalizata) CO2 se va elimina prin aceasta portiune si nu se mai retine in organism. Nu este suficient sa fie hipoventilatie, ci trebuie sa fie generalizata. Cauze -deprimarea centrilor respiratori: intoxicatii, anestezie generala, supradoza de opiacee, barbiturice, leziuni de vecinatate la nivelul SNC (traumatisme, abcese, tumori, AVC). -obstructia cailor aeriene superioare: prin corpi straini sau prin tumori. -scaderea globala a amplitudinii miscarilor toracice: prin afectiuni osoase -> malformatii congenitale grave, fracturi multiple costale, deformari severe de coloana ce antreneaza si toracele de tip cifoza/cifoscolioza severa; afectiuni musculare -> miastenia gravis, paralizii de musculatura.

-obstructia cailor respiratorii inferioare si intrapulmonare: astm bronsic. -afectiunile pleurale bilaterale: pleurezii bilaterale, pneumotorax masiv bilateral.

Dupa modul de instalare, acidoza respiratorie poate fi acuta sau cronica. 1. Acidoza respiratorie acuta Apare in AVC, criza de astm, intoxicatie. Sunt mecanisme ce intervin rapid. In aceste situatii acute rinichiul nu poate intra in actiune (el intra dupa 18-24h). Singura linie de interventie este sistemul tampon. Acidoza respiratorie -> creste pCO2 -> CO2 + H2O -> H2CO3 -> H+ + HCO3. Este crescuta concentratia de protoni si de HCO3. -protonii intra in celule si se incearca o tamponare intracelulara -> iese K -> hiperpotasemie -> tulburari de ritm cardiac. -eritrocitul elibereaza masiv NaHCO3 (bicarbonat de Na) -> alcaloza metabolica compensatorie.

2. Acidoza respiratorie cronica In acest caz intra si mecanismele renale in functie si va creste eliminarea de protoni in paralel cu refacerea NaHCO3 (bicarbonat de Na). Compensarea renala incepe dupa 24h si este completata in aproximativ 5 zile. Chiar si cu participarea puternica din partea rinichiului, pH ramane la limita inferioara 7,35.

II.

Alcaloza respiratorie

Se caracterizeaza prin pCO2 < 35 mmHg, deci hipocapnie. Ca mecanism este hiperventilatia. Aceasta hiperventilatia se face in majoritatea cazurilor prin activarea centrilor respiratori. Activarea este de doua tipuri: cauze hipoxice si non-hipoxice. -Cauze hipoxice: altitudini mari, afectarea unor teritorii intinse pulmonare (bronhopneumonii), scaderea debitului ventriculului stang (ICS), anemii (scaderea cantitatii de hemoglobina sau alterarea calitativa a hemoglobinei) -Cauze non-hipoxice: febra, hipertermie, dureri intense (femeia in travaliu), intoxicatia cu salicilati si alcooli, ultimele luni de sarcina cand femeia face hiperventilatie pentru ca este nevoie de mai mult O2 in circulatia fetala, dar si pentru ca uterul gravid apasa dinspre diafragm.

Alcaloza respiratorie poate fi acuta sau cronica. 1. Alcaloza respiratorie acuta Cand scade pCO2 -> protonii si anionul bicarbonic se combina suplimantar pentru a creste concentratia de acid carbonic pentru a da CO2 (reactia merge invers, spre a forma CO2). Rezultatul acestei reactii va fi consumul crescut de protoni si anioni bicarbonic. -Organismul raspunde prin faptul ca celulele incep sa elibereze protoni in plasma si la acest fenomen contribuie o ATP-aza H+/K+ si ea functioneaza invers, scoate protoni si introduce K -> hipopotasemie -> tulburari cardiace si musculare. -La acest mecanism general se mai adauga si unul eritrocitar. Exista o pompa esentiala pe membrana eritrocitara numita pompa NaHCO3/Cl. Ea va functiona invers fata de majoritatea situatiilor fiziologice, scoate Cl si va introduce NaHCO3. Intrarea NaHCO3 in eritrocit face ca eritrocitul sa deverseze CO2 in sange si sa se corecteze in acest sens deficitul.

2. Alcaloza respiratorie cronica In acest caz intervine si rinichiul. Rinichiul nu mai elimina protoni, decat foarte putin. Datorita faptului ca nu mai elimina protoni in urina, el nu mai poate genera anioni bicarbonici (HCO3), acest HCO3 se va pierde prin urina, urina devenind alcalina. Si pentru acest mecanism s-a vazut ca rinichiul intra in actiune intre 18-24h si compensarea totala este in 3 zile (mai rapida).

Dezechilibre acido-bazice de origine metabolica I.

Acidoza metabolica

Inseamna scaderea c% de HCO3. Are doua cauze: prin consum de HCO3 (in tamponarea unei acidoze) sau prin pierdere de HCO3. Diferentierea se face pe baza deficitului anionic sau GAP-ul anionic. GAP-ul anionic = [Na] – ([HCO3] + [Cl]) Acest GAP ar trebui sa fie in mod normal 0, dar se accepta si intre 10 +- 2 mEq/L. Singurul factor care poate da o diferenta pozitiva este HCO3, acesta este cel care se consuma permanent pentru tamponarea acizilor nevolatili rezultati din organism (anorganici – H2SO4, HCl sau organici – ac lactic, ac oxalic). Acest GAP va fi ecuatia esentiala pentru noi cand vrem sa stabilim daca se consuma bicarbonat sau se pierde bicarbonat. Sunt doua situatii in functie de GAP anionic: a) Acidoza metabolica cu GAP anionic crescut Este echivalenta cu consumul de HCO3 pentru tamponarea acizilor nevolatili.

b) Acidoza metabolica cu GAP anionic normal Pentru a ramane un GAP normal si totusi sa fie acidoza, inseamna ca desi HCO3 scade mai mult decat normal, Cl va creste pentru a mentine acest echilibru. Sunt acidozele hipercloremice sau acidozele prin pierdere de HCO3. Prin aceasta pierdere, organismul reactioneaza printr-o crestere a c% de Cl.

Acidoza metabolica cu GAP anionic crescut (prin consum de bicarbonat) S-a observat ca in aceasta situatie in organism pot sa apara compusi ce nu numai ca sunt acizi, dar au si osmolaritate ridicata, deci s-a observat ca exista situatii in care compusii acizi sunt si hiperosmotici, motiv pentru care s-a mai introdus un parametru numit GAP osmolar. GAP-ul osmolar este diferenta intre presiunea osmotica a plasmei masurate si presiunea osmotica calculata. Acest GAP osmolar in conditii normale trebuie sa fie < 25 mOsm. Daca este >= 25 mOsm inseamna ca in organism au patruns nu numai compusi acizi, dar acesti compusi au si osmolaritate crescuta si atrag si alte dezechilibre. -pOsm masurata este cea data de osmometre, ce sunt niste aparate digitalice. -pOsm calculata este 2x concentratia Na + concentratia glucozei / 18 + concentratia ureei / 2,8. C% Na in mEq/L sau mOsm si concentratia glucozei + ureei in mg. Presiunea osmotica in general trebuie sa fie intre 300-310 mOsm/L.

In functie de GAP-ul anionic si GAP-ul osmolar exista doua tipuri de acidoza metabolica: 1. Acidoza metabolica cu GAP anionic crescut si GAP osmolar crescut: intoxicatia cu etilen-glicol, intoxicatia cu metanol si ceto-acidoza etanolica. 2. Acidoza metabolica cu GAP anionic crescut si GAP osmolar normal: ceto-acidoza diabetica, acidoza lactica, acidoza cu dextro-acid lactic, intoxicatia cu salicilati, intoxicatia cu toluen, insuficienta renala severa