8/14/2019 ECHILIBRUL ACIDO 2

1/7

ECHILIBRUL ACIDO-BAZIC

Noiuni generale despre pH-ul unei soluiiDeoarece ionii de H+ dintr-o soluie sunt foarte puini, Sorensen a propus ca

reacia unei substane s fie exprimat prin simbolul pH (puterea ionilor dehidrogen).

Apa pur, la 25C disociaza foarte putin, numrul de ioni de H+ fiind egal cu cel de

OH-, ceea ce corespunde unei concentratii de 0,000.0001Eq/L; aceasta nseamn capa pur este o soluie neutr, adic are pH =7.In mod arbitrar se consider c:

- mediul acid este cel in care concentratia H+ > concentraia OH- , iar pH este concentraia H+, iarpH este 7-14.Un acid este o molecul sau ion care poate elibera, ceda ioni de H+.O baz este o molecul sau ion care poate accepta ioni de H+.

Tria unui acid sau a unei baze se definesc prin pka i pkb, care este pH-ulmediului la care jumatate din acidul sau baza respectiv sunt disociate. Cu ct pk aeste mai mare, cu att acidul este mai puternic. De exemplu, acidul lactic are pk a =

3,8, adica la pH=3,8 jumtate din acid este disociat. La pH-ul organismului, careeste 7,4, ntrega cantitate de acid lactic este disociat. Deci, acidul lactic este unacid puternic pentru organism, putnd induce o acidoza metabolic puternic.

n cadrul homeostaziei generale a organismului, meninerea echilibrului acido-baziceste esenial, deoarece toate reactiile organismului se desfasoara in mediu aposfiind foarte mult influenate de concentraia H+.Ionii de H in exces pot accelera sau incetini reactiile biochimice ale organismuluiprin modificarea ncarcturii electrice i a proprietilor proteinelor.n plus, enzimele i sistemul nervos i desfasoara activitatea n mod optim numai

ntre anumite limite de pH.De aceea, mentinerea in limite normale a concentratiilor ionilor de H din sange si

celelalte lichide ale organismului este indispensabila pentru buna functionare aorganismului.Valori normale:-sange arterial - 7,40 (valorile sunt determinate in plasma);-sange venos - 7,35 (mai mult CO2 si cataboliti)-limite extreme ale pH-ului sanguin 7 - 7,8 (au fost readuse la viata si persoaneaflate in coma diabetica care aveau pH =- intracelular: 6,9 - 7,3 (6,9 n muchi).

Variaii fiziologice - n funcie de: vrst: - de obicei la nou nscui i copii este mai alcalin (7,42) -favorizeaza

procesele anabololice, deci creterea;

-la varstnicieste mai acid deoarece predomina procesele catabolice, dari prin inrautatirea conditiilor dehematoza pulmonara si de schimb tisular; acidoza de varsta se adauga laacidoza din somn determinnd decese in primele ore ale diminetii, candorganismul este pus in cele mai proaste conditii metabolice.

fazele digestiei: -in timpul digestiei gastrice ,pH-ul este mai alcalin datoritaeliminarii H+ sub forma de H-digestia intestinala pH-ul usor acid, deoarece se foloseste HCO -3pentru generarea sucului intestinal

1

8/14/2019 ECHILIBRUL ACIDO 2

2/7

ritmul nictemeral: noaptea si dimineata pH-ul este mai acid, datorita acumulariinocturne de CO2, prin scaderea excitabilitatii centrilor nervosi in somn; altitudine: pH mai alcalin = alcaloza fiziologic de altitudine. Scderea pO2provoac hiperventilaie i eliminare de CO2.

MECANISME DE CONTROL ALE CONCENTRATIEI DE H+

I. Sisteme chimice = sistemele tamponII. Sisteme biologice organe - plamanii, rinichiul, ficatul, tubul digestiv,tegumentele

Un sistem tampon este un cuplu format din:- acid slab + sarea lui cu o baz tare (ex. H2CO3/ NaHCO3) se opune agresiuniiacide;- baz slab + sarea ei cu un acid tare se opune agresiunii bazice.n organismul uman, ameninat permanent de acumularea unor catabolii acizi(principalul catabolit acid care se formeaz este CO2) se ntlnete mai ales primultip de sisteme tampon.Sistemele tampon pot neutraliza atat substante acide cat si bazice si previn

cresterea sau scaderea pH-ului, deoarece pot accepta sau pot ceda ioni de H.

Tipuri de sisteme tampon:1. ST plasmatice: H2CO3/ NaHCO3; NaH2PO4/Na2HPO4 (fosfat monosodic/fosfatdisodic); proteine libere/proteinat de Na. Proteinele plasmatice se comporta casisteme tampon, deoarece att grupele carboxilice(acide), cat si cele aminice(bazice) disociaz.

2. ST intracelulare:-eritrocitare: - HHb/KHb (Hb redusa/hemoglobinat de potasiu);

- HbHO2/KhbO2 (oxiHb/oxihemoglobinat de potasiu);- KH2PO4/K2HPO4 (fosfat monopotasic/fosfat dipotasic).

- din alte celule:- proteine libere/proteinat de K- KH2PO4/K2HPO4 (fosfat monopotasic/fosfat dipotasic).

Puterea de tamponare a unui sistem tampon depinde de:-concentratia componentilor sai in solutie;-promptitudinea cu care accepta sau cedeaza H+;-conexiunile pe care le are cu sistemele biologice.

Dintre sistemele tampon, cele mai importante sunt: H2CO3/ NaHCO3 i proteineleextra si intraeritrocitare.

Formarea ST bicarbonat - H2CO3/ NaHCO3. Participarea eritrocitului saufenomenul de membran Hamburger

Din arderile celulare rezult CO2, care difuzeaz n plasm, unde:-o mica parte (8%) trece spontan in H2CO3;-o mica parte se dizolva;-ce mai mare parte patrunde in eritrocite (cca 92%).In eritrocite, cca. 65% din CO2 se hidrateaz in prezenta anhidrazei carbonice (AC) iformeaz H2CO3, care disociaz rapid si spontan n H+ i HCO-3. AC accelereazviteza de reacie de 200 ori.n acelai timp, tot n eritrocit se produce o alt reactie: Hb care se gaseste insangele arterial sub forma de oxihemoglobinat de potasiu (KhbO2) cedeaz O2

2

8/14/2019 ECHILIBRUL ACIDO 2

3/7

esuturilor. Fara O2, oxiHb trece in Hb redusa (HbH), acid de 70 de ori mai slab decatoxiHb.Hb redusa nu mai poate retine ionul de K pe care il cedeaza si se combina cu Cl-KCl.Apoi HbH se combina cu H+ rezultat din disocierea H2CO3 i se transform n Hbacid (deci Hb redusa este acceptor de ioni de H).Ionul de bicarbonat (HCO3-) se acumuleaza in interiorul eritrocitelor rezultnd un

gradient de concentraie intre eritrocit si plasma , ceea ce va determina difuziuneaHCO3- in plasm, unde intalneste NaCl disociat (Na+ i Cl-) si formeaza NaHCO3.La schimb cu gruparile bicarbonat care ies din hematie, Cl- migrez din plasma ineritrocit, impreuna cu o molecula de apa. Se formeaza in hematie KCl. = fenomenulde membran Hamburger sau migrarea Cl. La nivelul capilarelor pulmonarefenomenul se inverseasa, adica Cl trece din eritrocit in plasma. De asemenea, CO2trece din capilar in alveole si se elimin. Concentratia NaHCO3 din plasma = 24-28mEg/l sau 60 voume CO2.O parte din CO2 ajuns in eritrocit se combin cu Hb i formeaz carboHb saucarbamatul de Hb, care, ajuns la plmni se elimin (vezi figura).

Rolul aparatului respirator n meninerea echilibrului acido-bazic.

Ventilatia contribuie esential la mentinerea pH-ului sanguin, ea adaptandu-sepermanent la variaiile pCO2.Agresiunea acida (creterea pCO2) va determina prin sistemele tampon o produciecrescuta de acid carbonic, care disociaza rapid in H2O si CO2. Cresterea presiunii CO2va determina hiperventilatie prin stimularea centrilor respiratori, care va realizacorecia (neutralizarea) pH-ului ntr-un timp de 1-15 min..Agresiunea alcalina bicarbonatul sanguin va creste, centrul respirator va fi maiputin excitat scade frecventa si amplitudinea miscarilor respiratorii se retineCO2, care va genera H2CO3 i va tampona excesul de baze.

Rolul rinichiuluin meninerea echilibrului acido-bazic.Rinichiul are un rol fundamental in reglarea concentratiei ionilor de H pentru ca

realizeaza eliminarea H+ in exces prin secretie activa a H+ la nivelul celulelortubulare, n acelasi timp recupernd si refacnd bicarbonatul. Corectia este lenta (in1- 3 zile), dar completa.Secretia activa a H+ in celulele tubulare se pare ca are loc prin 2 mecanisme :- hidratarea CO2:CO2 din snge difuzeaz n celula tubular, unde se hidrateaz n prezena AC cuformare de H2CO3. Acidul carbonic disociaz rapid i spontan n HCO3- care serentoarce n snge i H+ care este secretat activ n lumenul tubular, unde va fipreluat i tamponat de ST (vezi figura)- mecanism redox:n celula tubular, apa disociaz n H+ care va fi secretat activ n lumen i OH- carese combin cu CO2 venit din snge, n prezena AC, rezultnd HCO3- care este

recuperat n snge (vezi figura)Neutralizarea i eliminarea ionilor de H la nivel renal se face prin intervenia

sistemelor tampon urinare, rinichiul avnd 3 ST: bicarbonat, fosfat i sistemulionilor de amoniu. Primele doua provin din plasma, iar cel de-al treilea este propriu .1. ST urinar al bicarbonatului:

Acizii rezultati in urma metabolismului celular se leaga in plasma de bicarbonatul deNa (acid+NaCO3) rezultnd bicarbonat acid de Na care se filtreza. n mod normal,toata cantitatea de ion bicarbonic filtrata este reabsorbita prin schimb ionic intre H +

secretat de celulele tubulare si ionii de Na care ajung in urina tubulara.

3

8/14/2019 ECHILIBRUL ACIDO 2

4/7

Bicarbonatul acid de Na care ajunge n lumenul tubular se disociaza in Na+ si HCO3-.Anionul bicarbonic se leaga de H+ secretat de celulele tubulare rezultnd H2CO3,care sub influenta AC trece in CO2 (reabsorbit in celulele tubulare si apoi in sange) siH2O care se elimin.n schimbul ionilor de H secretai activ, n celula tubular intr Na+, reabsorbit apoi

n plasm. De asemenea, anionul bicarbonic rezultat n celula tubular estereabsorbit n plassm.

Prin urmare, pentru fiecare ion de H eliminat se reine (deci se recupereaz) nsnge un ion de Na i unul de bicarbonat.Concentratia bicarbonatului in filtratul renal este de 24mEq/l, debitul fiind de 3mmoli/min.Debitul secretiei de H+ = 3,5 mmoli/min., cu 0,5 mmoli mai mare dect cel debicarbonat. Rezult un surplus de 0,5 mmoli/min de H+ care rmne netamponat n

TCP, dar care va fi tamponat n TCD i in tubii colectori de sistemul fosfat si cel alionilor de amoniu.Daca concentratia HCO3 plasmatic creste > 28 mEq/l, atunci debitul de filtraredepaete 3,5mmol/min (deci depaseste si debitul de secretie al H) ceea ceinseamna ca va exista un exces de bicarbonat netamponat de H, care se vaelimina prin urina i aceasta va deveni alcalina.

Deci, prezenta sau absenta HCO3- in urina definitiva depinde de concentratia saplasmatica,dar si de debitul de secretie a H+ (vezi figura).2. ST urinar al fosfatului.

Are un rol de tomponare redus in tubul contort proximal, dar este mai intens in tubulcontort distal si colector, datorita reabsorbtiei apei si sarurilor minerale (vezi figura).Pentru fiecare H+ secretat activ se recupereaza in sange un ion de Na si unulbicarbonic. Fosfatul monosodic reprezint aciditatea titrabila a urinii, adicaconcentratia de NaOH care trebuie adaugata in urina pentru ca pH-ul sa ajunga la7,4.Cand pH-ul urinar scade foarte mult si fosfatul disodic a fost complet folosit seexcreta in exces creatinina, ceea ce determina cresterea eliminarilor de H+.3. ST urinar al ionilor de amoniu

Este singurul sistem controlat direct de rinichi.

NH3 este sintetizat in majoritate in tubul contort proximal,dar si in cel distal, colectorsi ansa Henle din dezaminarea glutaminei (60%), dar si a altor aminoacizi: alanina,glicina etc.Sinteza depinde de pH-ul sangelui in alcaloze secretia de NH3 scade pana la 0, iarin acidoze creste de 10 ori in 2-4 zile.NH3 difuzeaza din celula tubulara in lumenul tubular, unde se combina cu H+ liberiformand ionul amoniu, NH4, care se combina cu anionii (Cl-) acizilor puterniciformand saruri amoniacale (figura).NH4 nu apare in urina alcalina, ci numai in cea acida. Daca H+ nu ar fi tamponati deNH3 urinar, concentratia lor ar creste de 1000 de ori.

Celulele parietale tubulare mai secreta activ, in afara de H+ si K+. Intre cei doi ioni

exista o competitie pentru mecanismul de secretie in urina. Pierderile de K dinorganism fac sa creasca eliminarile urinare de H+, inducndu-se o alcalozametabolica de origine renala.Hormonii corticosuprarenali - aldosteronul stimuleaza secretia activa de H+, dar sieliminarea de K+

Rolul ficatului n meninerea echilibrului acido-bazic.1. Neutralizeaza produsii de absorbtie intestinala cu reactie acida veniti pe caleavenei porte;2. Transforma aminoacizii in glucoza prin gluconeogeneza;

4

8/14/2019 ECHILIBRUL ACIDO 2

5/7

3. Resintetizeaza glicogenul din acidul lactic;4. transform acidul aceto-acetic si beta hidroxibutiric in acetona.5. Dezamineaz aminoacizii si face sintez de uree.

Rolul tubului digestiv n meninerea echilibrului acido-bazic.1. alcalinizeaz mediul intern prin utilizarea H+ n sinteza HCl;2. acidific mediul intern prin producia de HCO3- de ctre pancreas;

3. elimina prin fecale substante de catabolism.

Rolul tegumentelor n meninerea echilibrului acido-bazic.Participa la eliminarea acidului lactic in cursul efortului fizic, prin secretie sudorala.

INVESTIGAREA ECHILIBRULUI ACIDO-BAZICn evaluarea perturbarilor balantei acido-bazice este important sa se cunoasca: pH-ul si concentraia anionului bicarbonic.Concentratia plasmatica a HCO3- nu poate fi masurata direct, dar se poate determinapCO2 cu ajutorul unui pH-metru cu electrozi de sticla si apoi din ecuatia Henderson-Hasselbach sa se calculeze concentratia HCO3-

PH = pKa+log HCO3- /H2CO3. n aceasta ecuatie H2CO3. este de fapt pCO2, care inconditii normale are valoarea de 40 mmHg sau in mEq/l - se inmultesc mmHg cu0,03 (care este coeficientul de difuzibilitate al acestui gaz=1,25mEq/l. La pH = 7,4,aceasta ecuatie este:

7,4 = 6,1loglmEq

lmEq

/25,1

/24= 20/1. Atata timp cat raportul ramane la aceeasi

valoare, indiferent de valoarea absoluta a HCO3 si CO2, pH-ul rmne normal.

Concentratia HCO3-:- cand se exprima in mEg/l = bicarbonat standard; valoareanormala = 24- 28mEg/l- cand se exprima in volume de CO2% = rezerva alcalina; valoareanormala=60 volume de CO2%

Cea mai completa informatie privind echilibrul acido-bazic este furnizata deinvestigatia Astrup (savant danez),combinata cu utilizarea monogramei Sigard-Andersen.Parametrii Astrup:1. pH-ul actual = pH-ul determinat al sangelui de cercetat; valori normale: 7,38-7,42.2. pH-ul standard = 7,38-7,42-indica marimea acestui parametru in conditiistandard: pCO2 = 40mmHg, temperatur de 37 grade C, saturaie in O2 a Hb =100%3. Bicarbonatul standard= 24-28mEg/l; se msoar n aceleai condiii standard.4.pCO2 = 40mmHg sau 1,25mEq/l;5. Baze tampon = concentratia tuturor bazelor care intervin in captarea H+,(hemoglobina, proteine, fosfati etc.). Valoarea normala=46-52mEq/l. Bazele tamponscad n acidoze i cresc n alcaloze.6. Baze exces indica deficitul de baze cand valoarea este negativa sau excesul debaze cand valoarea este pozitiva; valoarea normala = -2 la +2. Au valori pozitive nalcaloze i negative n acidoze.7. Bicarbonatul actual = valoarea HCO3- in sangele de cercetat. Valoarea normala =24-28mEq/l.

5

8/14/2019 ECHILIBRUL ACIDO 2

6/7

TULBURARILE ECHILIBRULUI ACIDO-BAZIC-Acidoze pH 7,42Cauzele pot fi: respiratorii, metabolice sau mixten functie de gradul lor de compensare chimico-biologica sunt: necompensate,partial compensate,compensate.1.Acidoza respiratorie se instaleaz ca urmare a scaderii ventilatiei pulmonare

prin:-deprimarea centrilor respiratorii in afectiunile neurologice;-afectiuni pulmonare cu reducerea parenchimului pulmonar;-scaderea capacitatii de difuziune alveolo-capilara.Se caracterizeaza prin acumulare de CO2 in sangele sistemic si in tesuturi:

- crete pCO2 >45mmHg (hipercapnie);- scade pH-ul < 7,38- crete HCO3- > 38mEq/l. Initial acesta creste pentru a tampona excesul deH+ (1mEq/l pt fiecare 10mmHg crestere a pCO2 ; daca hipercapnia persista,HCO3- creste i mai mult deoarece excesul de H+ este eliminat renal casaruri de amoniu, eliminare care se realizeaza cu o crestere a absorbtiei deHCO3- = acidoza respiratorie cronic.

- raportul HCO3-/H2CO3 este sczut < 20Compensarea se face pe cale respiratorie i renal.Compensarea respiratorie - cresterea PCO2 in sangele arterial determina stimulareacentrilor respiratori i hiperventilatie, care va permite eliminarea crescuta de CO2 siH2O la nivelul plmnilor.Compensarea renala: creste eliminarea de H+ cu ajutorul ST renale = urini acide. Caurmare a eliminarii de H+ se reabsoarbe HCO3-, care este deja crescut in plasma.Cresterea reabsorbtiei de HCO3- determina o excretie crescuta de Cl- in urinarezultnd o scdere a Cl in plasma, proportional cu cresterea concentratiei debicarbonati.

2.Alcaloza respiratorie -se caracterizeaza prin scaderea primara a pCO2 < 35

mmHg (hipocapnie), care induce o crestere a pH-ului > 7,42Poate fi intalnita in conditii:

-fiziologice altitudine. La 4900m, pCO2 scade la 49 mmHg (normal-100 mmHg), iar presiunea atmosferic la 410 mmHg, ceea cedetermin polipnee, apoi hiperventilaie cu pierdere de CO2.-patologice -hiperventilatia cronic datorata hipoxiei din anemii, boli

cardio-vasculare, etc.Paraclinic :

-pH >7,42- scade pCO2 < 35mmHg- scade HCO3

- < 24mEg/l- raportul: HCO3-/H2CO3 este crescut > 20

Compensarea respiratorie: Scderea pCO2 n sngele arterial determin o mai slabstimulare a centrilor respiratori hipoventilaie i reinere CO2.Compensarea renal: scderea secreiei de H+ detrmin i scderea reabsorbiei deHCO3-, care se elimin urinar = urini alcaline. In paralel apare o crestere areabsorbtiei renale de Cl- care trece in plasma pentru a compensa pirderile deHCO3-. Mecanismul renal determina o scadere a concentratiei HCO3- in sange, inciuda faptului ca acesta era deja sub limitele normale.

3. Acidoza metabolicaApare ca urmare:

6

8/14/2019 ECHILIBRUL ACIDO 2

7/7

- a produciei crescute de acizi: uric, sulfuric, fosforic, rezultati din catabolismulproteic; ac lactic si succinic - din metabolismul glucidic;ac grasi si corpi cetonici- din metabolismul lipidic;in boli ca: - DZ- productie de ac beta-hidroxibutiric,acaceto-acetic;stari toxicoseptice, efort fizic exagerat-ac lactic, etc..- a pierderii de baze: diaree, fistule intestinale sau pancreatice, stare de soc

septic. Se pierde HCO3- ; se isoteste de hipercloremie.- a scderii eliminrii de acizi.

Paraclinic:- pH < 7,38;- pCO2 > 40mmHg- bicarbonat < 24mEq/l - deoarece este folosit pentru compensarea rapida;scderea HCO3- va duce la scaderea filtrarii renale de bicarbonat, astfel incatnumai o parte mica din secretia acida tubulara va fi tamponata; restulsecretiei tubulare acide este tamponata de sistemul fosfat si amoniacuriniacide, cu aciditate titrabila crescuta; poate avea consecinta grave asupraechilibrului hidroelectrolitic - se pierd Na,K,Ca,care antreneaza siapa=deshidratare. Acest tip de dezechilibru se ntlnete frecvent ndiabetul zaharat decompensat.

4.Alcaloza metabolicApare datorit acumulrii primare de baze sau pierderii de aciziParaclinic:

-pH > 7,42;- pCO2 < 35mmHg- bicarbonat > 28mEq/l- urini alcaline

Compensare: - chimic: bazele vor reactiona cu acidul carbonic rezultnd H 2O iHCO3- - eliminat renal

- respiratorie: creterea pH-uluiinhiba centrul respirator hipoventilatie -acumulare de CO2 in sange- renala: creste eliminarea de HCO3- prin urina - urina devine alcalina, cu pH

maxim alcalin= 8; pt a se mentine neutralitatea electrica, impreuna cuHCO3 se elimina si H+ si K+, concentratia acestora in sange scznd;eliminarea unei urini alcaline are drept efect adaugarea de H+ in sange pH-ul plasmatic scade catre 7,4 (deci se corecteaz)

7