Facoltà di Medicina e Chirurgia
Lezioni di Patologia Clinica
per Medici in Formazione Specialistica
docente: Davide Treré (tel: 051-636.4201)
email: [email protected]
L’emogasanalisi nella valutazione dei
disturbi dell’equilibrio acido-base
http://davidetrere.interfree.it/patologiaclinica/index.htm
ioni H+
La quantità di ioni H+ presenti all’interno delle
cellule e nella maggior parte dei liquidi
exatracellulari (con l’eccezione di alcuni
distretti quali urina e succo gastrico) è
estremamente bassa (solitamente tra 35 e 45
nmol/L) e di gran lunga inferiore rispetto a
quella degli altri principali ioni presenti
nell’organismo. Ciononostante, data la sua
elevata reattività, la concentrazione dello ione
H+ è sottoposta ad un rigoroso controllo da
parte di complessi meccanismi omeostatici,
che consentono di mantenerne i valori entro
limiti rigidamente ristretti
concentrazione fisiologica nel plasma dello ione
H+ in confronto a quella degli altri più
importanti ioni presenti nell’organismo
ione
sodio (Na+)
cloro (Cl-)
bicarbonato (HCO3-)
potassio (K+)
calcio (Ca++)
magnesio (Mg++)
idrogeno (H+)
concentrazione
nmol (1 x 10-9 mol) / L
145.000.000
95.000.000
24.000.000
4.500.000
2.500.000
1.000.000
40
La concentrazione degli ioni idrogeno è circa tre milioni di volte più basa di quella
degli ionio sodio e centomila volte più bassa di quella degli ioni potassio
espressione decimale ed espressione logaritmica
della concentrazione dello ione H+
Proprio per la sua concentrazione estremamente bassa, la
quantità di ione H+ presente nei fluidi biologici viene solitamente
espressa con la formula del pH:
pH = –log10 [H+] moli/L
La formula del pH è stata introdotta, ed è comunemente
utilizzato nella pratica clinica, per semplicità e praticità di
calcolo, in quanto è in grado di esprimere i valori molto bassi
dello ione H+ con numeri semplici e adimensionali
La concentrazione fisiologica di ioni H+, corrispondente nella
notazione decimale a 0,00000004 moli/L, viene pertanto
espressa nella notazione logaritmica con un valore di pH di 7.4,
mentre le due concentrazioni di ioni H+ considerate le più
estreme tra quelle compatibili con la sopravvivenza,
corrispondenti a 0,00000016 moli/L e 0,000000016 moli/L, sono
espresse con valori di pH, rispettivamente, di 6.8 e 7.8
logaritmi e pH
Si dice logaritmo in base a di un numero b l'esponente da dare
ad a per ottenere b (b viene chiamato argomento del
logaritmo):ad esempio, il logaritmo in base 3 di 81 è 4, in
quanto 4 è l’esponente da dare a 3 per ottenere 81
log3 81 = 4, in quanto 34 = 81
Allo stesso modo, il logaritmo in base 10 di 0,00000004
(corrispondente alla concentrazione fisiologica degli ioni H+) è
-7,4, in quanto -7,4 è l’esponente da dare a 10 per ottenere
0,00000004
log10 0,00000004 = -7,4
in quanto 10-7,4 = 0,00000004
Pertanto, in condizioni fisiologiche, il pH (cioè il logaritmo
negativo della concentrazione degli ioni H+), corrisponde a 7,4
pH = - log10 0,00000004 = 7,4
relazione tra pH arterioso e concentrazione
dello ione H+
8,00
7,90
7,80
7,70
7,60
7,50
7,40
7,30
7,20
7,10
7,00
6,90
6,80
[H+] nmol/L
10
13
16
20
26
32
40
50
63
80
100
125
160
180
160
140
[H+]
pH
120
100
80
60
40
20
0
8 7.9 7.8 7.7 7.6 7.5 7.4 7.3 7.2 7.1 7 6.9 6.8
pH
la [H+] raddoppia per ogni
riduzione dei valori di pH di 0,3
variazioni del pH
Esistono almeno tre motivi per i quali l’organismo
deve mantenere il pH entro limiti ristretti:
- la maggior parte degli enzimi necessari ai processi
vitali ha una cinetica di attivazione con massima
attività a pH 7,4, che diminuisce progressivamente
con il variare del pH verso l’alto o verso il basso,
fino ad azzerarsi ai limiti estremi di 6,8 e 7,8;
- molte molecole hanno gruppi tampone che legano gli
H+: modificazioni del pH cambiano il grado di
protonazione di tali gruppi, producendo quindi
variazioni della loro funzione;
- il pH influenza i flussi transmembrana del potassio
e della quota ionizzata del calcio, intervenendo quindi
nella regolazione dell’attività cardiaca e
neuromuscolare.
regolazione del pH
In condizioni normali il pH del sangue
arterioso varia tra 7,36 e 7,44
Nel tentativo di impedire o limitare al
massimo le variazioni del pH, l’organismo
dispone di una serie di meccanismi protettivi
che entrano in funzione in modi ed in tempi
differenti ogni qualvolta si determini una
variazione della concentrazione idrogenionica;
tali meccanismi sono schematicamente
suddivisi in ematici, respiratori e renali: in
pratica, peraltro, le loro azioni sono
strettamente coordinate ed interdipendenti
tempi di azione dei sistemi deputati al
controllo del pH ematico
sistema
tempi di attivazione
massima efficacia
- tamponi ematici
secondi
minuti
- respiratorio
minuti
12 – 24 ore
- renale
ore
3 – 4 giorni
meccanismi ematici
I meccanismi ematici sono i primi ad intervenire e
sono costituiti dai sistemi tampone
Si definiscono sistemi tampone quelle sostanze che,
in risposta ad un cambiamento dell’acidità dei liquidi
causato dall’aggiunta di un acido o di una base
possono, in modo istantaneo, accettare o donare
protoni (ioni H+) limitando in questo modo le
variazioni della concentrazione idrogenionica
Le soluzioni tampone più efficaci presenti nel nostro
organismo sono costituite da un acido debole e dal
suo sale con una base forte; meno frequentemente le
soluzione tampone del nostro organismo sono
costituite da una base debole e dal suo sale con un
acido forte
sistemi tampone
- Sistemi tampone a componente
prevalentemente “chiusa” (esauribili)
a) processi di tamponamento cellulare
sistema H-proteina / Na-proteina
sistema emoglobina ridotta / ossigenata
b) processi di tamponamento extracellulare
sistema fosfato bisodico / monosodico
sistema fosfato monopotassico / bipotassico
- Sistemi tampone a componente
prevalentemente “aperta” (rigenerabili)
sistema bicarbonato / acido carbonico
sistema bicarbonato/acido carbonico
[H2O] + [CO2]  [H2CO3]  [H+] + [HCO3-]
Sul piano funzionale il sistema “aperto”
bicarbonato / acido carbonico sovrasta i
sistemi chiusi in quanto:
1) è presente in quantità maggiore
rispetto agli altri
2) è il più ubiquitario
3) è il solo che può rigenerarsi
scambiando le sue componenti con
l’esterno
1) distribuzione quantitativa dei
sistemi tampone
Sistemi tampone:
bicarbonato / acido carbonico
proteinati / proteine
emoglobinati / emoglobina
fosfato bibasico / monobasico
65%
35%
< 1%
< 1%
2) localizzazione dei sistemi tampone
tampone:
acido carbonio
/ bicarbonato
fosfati
proteine
X
Hb
compartimento:
fluido interstiziale
X
plasma
X
X
eritrociti
X
X
cellule
X
X
ossa
X
X
X
X
3) capacità di “scambio” con l’esterno del
sistema bicarbonato/acido carbonico
POLMONI
[CO2] + [H2O]  [H2CO3]  [H+] + [HCO3-]
RENI
equazione di Henderson-Hasselbalch
I rapporti tra le diverse componenti che
costituiscono un sistema tampone sono regolati dalla
equazione di Henderson-Hasselbalch; secondo tale
equazione, quando il sistema tampone è costituito da
un acido debole e dalla sua base coniugata forte, il
pH della soluzione dipende dalla costante di
dissociazione dell’acido in essa disciolta (pK) e dal
rapporto tra le concentrazioni della specie dissociata
(cioè della base, [A-], che accetta protoni) e di
quella indissociata (cioè dell’acido, [AH], che cede
protoni)
-]
[A
pH = pK + log
[AH]
equazione di Henderson-Hasselbalch
-]
[A
pH = pK + log
[AH]
riferita al sistema tampone
bicarbonato / acido carbonico:
[CO2] + [H2O]  [H2CO3]  [H+] + [HCO3-]
-]
[HCO
3
pH = pK + log
[H2CO3]
-]
[HCO
3
pH = pK + log
[H2CO3]
pH = pK + log
pH = pK’ + log
[HCO3-]
[CO2] + [H2O]
[HCO3-]
[CO2]
K’ = costante di dissociazione
dell’acido carbonico in H2O:
(a 37°C = 0,0000008 mol/L)
secondo la legge di Henry, la quantità di un gas fisicamente disciolto in una
soluzione è direttamente proporzionale alla sua pressione parziale; pertanto:
pH = pK’ + log [HCO3 ]
 PaCO2
pH = 6,1 + log
 = costante di solubilità della
CO2 in H2O (a 37°C = 0,031)
24 mEq/L
0,031 x 40 mmHg
pH = 6,1 + log 20 = 6,1 + 1,3 = 7,4
rapporto bicarbonato/acido carbonico
Ponendo il pH uguale a 7,4 e considerando
il pK’ uguale a 6,1 è possibile determinare
le condizioni necessarie affinché il pH del
sangue venga mantenuto costante:
-]
[HCO
3
7,4 = 6,1 + log
= 6,1 + log 20
[H2CO3]
1
Pertanto, ogni rapporto di 20:1 tra
bicarbonato e acido carbonico produrrà
un pH di 7,4
compenso polmonare
Il polmone, variando la ventilazione
alveolare, è in grado di variare
l’eliminazione della CO2; l’acidosi
stimola la ventilazione mentre
l’alcalosi la deprime
La capacità di compenso polmonare è
rapida ed efficace, ma non può
comunque superare i limiti costituiti
dalla capacità di lavoro dell’apparato
respiratorio
compenso renale
Il rene, pur intervenendo più
lentamente, ha minori limiti funzionali e
risulta essere particolarmente efficace
nel compensare variazioni del pH
ematico; la funzione renale
nell’equilibrio acido base si attua
attraverso tre diversi meccanismi:
- riassorbimento di bicarbonato
- generazione di bicarbonato ex novo
- escrezione di acidi
riassorbimento di bicarbonato
sangue
cellula tubulare
lume tubulare
HCO3-
anidrasi carbonica
CO2 + H2O
HCO3Na+
H2CO3
HCO3- + H+
Na+
Na+
H+ + HCO3H2CO3
H2O + CO2
generazione di bicarbonato ex novo
sangue
cellula tubulare
lume tubulare
HPO4--
anidrasi carbonica
CO2 + H2O
HCO3Na+
H2CO3
HCO3- + H+
Na+
Na+
H+ + HPO4-H2PO4-
escrezione di
fosfati: acidità
titolabile (*)
(*) acidità titolabile: quantità di basi che servono a portare il pH delle urine al pH del sangue
escrezione di acidi
sangue
cellula tubulare
lume tubulare
anidrasi carbonica
CO2 + H2O
HCO3Na+
H2CO3
HCO3- + H+
Na+
glutamina
ac.a-cheto
glutarico + NH3
H+
Na+
NH4+
NH3
escrezione di
cloruro di
ammonio
acidosi e alcalosi
metaboliche e respiratorie
Si definisce “acidosi” quel disturbo che tende ad
aggiungere acidi o rimuovere alcali dall’organismo,
“alcalosi” invece quello che rimuove acidi o
aggiunge alcali; quando queste alterazioni
comportano un variazione del pH nel sangue si
avrà uno stato di “acidemia” (pH<7,36) o di
“alcalemia” (pH>7,44)
La definizione “metabolica” indica quel tipo di
alterazione caratterizzata da una primitiva
variazione nella concentrazione di bicarbonati,
mentre “respiratoria” indica una variazione
primitiva a carico dell’anidride carbonica
acidosi respiratoria
L’acidosi respiratoria è provocata da un
aumento di anidride carbonica nel sangue
arterioso (ipercapnia) conseguente ad una
riduzione della ventilazione alveolare
-]
[HCO
3
pH = pK’ + log
() pCO2
meccanismo di compenso:
-]
[HCO
3
pH = pK’ + log
() pCO2
cause di acidosi respiratoria acuta
Alterazioni della ventilazione
- BPCO riacutizzata
- edema polmonare
- polmonite
- dispnea acuta post-traumatica
- emotorace, pneumotorace, versamenti pleurici
- ostruzione delle vie aeree
- crisi d’asma, stato di male asmatico
Alterazioni della perfusione
- embolia polmonare
- arresto cardiaco
- stati di shock
- cardiopatie congenite cianogene
Alterazioni dell’automatismo respiratorio
- centrale: anestesia, farmaci (barbiturici, benzodiazepine), traumi
- midollo spinale e/o nervi periferici: lesioni midollari cervicali,
sindrome di Guillain Barré, farmaci (curaro, succinilcolina, altri)
- neurotossine (tetano, botulismo)
- insufficienza acuta da ventilazione meccanica inadeguata
cause di acidosi respiratoria cronica
Alterazioni della ventilazione
- broncopneumopatia cronica ostruttica (BPCO)
- fibrosi interstiziale
- cifoscoliosi
- fibrotorace
- idrotorace
- distrofia muscolare
- poliomielite
- sclerosi laterale amiotrofica
Alterazioni dell’automatismo respiratorio
- centrale: sovradosaggio di sedativi e tranquillanti,
obesità, mixedema, neoplasie cerebrali, infarti o
emorragie del tronco cerebrale, poliomielite
- midollo spinale e/o nervi periferici: poliomielite,
sclerosi multipla, sclerosi laterale amiotrofica, paralisi
diaframmatica
acidosi respiratoria: clinica
Nella forma acuta, così come nelle
riacutizzazioni delle forme croniche, si ha
aumento dello sforzo respiratorio con
dispnea intensa, tachipnea, tachicardia e
cianosi; possono seguire sonnolenza,
confusione ed alterazione del sensorio
conseguenti all’ipercapnia
Nella forma cronica questi sintomi sono più
attenuati per l’adattamento dell’organismo
all’ipossiemia e all’ipercapnia
acidosi respiratoria: laboratorio
Nel sangue arterioso:
- pH diminuito (< 7,36) o normale
- PaCO2 aumentata (> 42 mmHg)
- bicarbonati aumentati (> 25 mEq/L): ad
ogni aumento di 10 mmHg della PaCO2
l’aumento di bicarbonati è in acuto un di 1
mEq/L e in cronico di 3-4 mEq/L
- frequente iperkaliemia
Nelle urine:
- pH acido, bicarbonati diminuiti, acidità
titolabile aumentata, eliminazione di NH4Cl
aumentata
alcalosi respiratoria
L’alcalosi respiratoria è provocata da una
diminuzione di anidride carbonica nel sangue
arterioso (ipocapnia) conseguente ad un
aumento della ventilazione alveolare
-]
[HCO
3
pH = pK’ + log
() pCO2
meccanismo di compenso:
-]
[HCO
3
pH = pK’ + log
() pCO2
cause di alcalosi respiratoria
- influenze corticali: ansia, dolore, febbre,
volontaria, alterazioni SNC (lesioni,
infiammazioni, diminuito apporto ematico,
neoplasie)
- ipossia: alterazioni ambientali di O2,
alterazione del rapporto ventilazione /
perfusione polmonare, difetti di diffusione
polmonare
- fisiche: alterazioni irritative delle vie
aeree quali infiammazioni, neoplasie, edema
polmonare, fibrosi
alcalosi respiratoria: clinica
- iperventilazione
- manifestazioni dell’ipocalcemia: aumento
dell’eccitabilità neuromuscolare che si rende
dapprima evidente con formicolii alle dita delle
mani e dei piedi e nella regione periorale, poi
con spasmi muscolari fino alla tetania
- manifestazioni dell’ipocapnia: ottundimento,
debolezza e perdita della coscienza che si
risolve spontaneamente non appena la
depressione centrale rallenta la respirazione e
permette alla CO2 di accumularsi nuovamente nel
sangue
alcalosi respiratoria: laboratorio
Nel sangue arterioso:
- pH aumentato (> 7,44) o normale
- PaCO2 diminuita (< 38 mmHg)
- bicarbonati ridotti (< 23 mEq/L) a seconda
del compenso: ad ogni riduzione di 10 mmHg
della PaCO2 la riduzione di bicarbonati è in
acuto di 2 mEq/L e in cronico di 5 mEq/L
- frequente ipokaliemia
Nelle urine:
- pH alcalino, bicarbonati aumentati, acidità
titolabile diminuita, eliminazione di NH4Cl
diminuita
acidosi metabolica
L’acidosi metabolica è caratterizzata da una
riduzione del pH conseguente ad una
riduzione della concentrazione ematica di
bicarbonati
-]
[HCO
3
pH = pK’ + log
() pCO2
meccanismi di compenso:
-]  r
[HCO
3
pH = pK’ + log
() pCO2 P
cause di acidosi metabolica
- aumentata produzione di acidi: chetoacidosi
(diabetica, alcolica, da digiuno), acidosi lattica,
assunzione di tossici esogeni (etanolo)
- ridotto catabolismo di acidi: insufficienza
epatica
- ridotta escrezione renale di acidi:
insufficienza renale, acidosi tubulare distale,
ipoaldosteronismo
- perdita renale di bicarbonati:
acidosi tubulare prossimale
- perdita enterica di bicarbonati:
diarrea, fistole enteriche
acidosi metabolica: clinica
La sintomatologia è dominata dalla
malattia di base; si hanno inoltre sintomi
specifici del compenso polmonare, quali
polipnea e spesso dispnea che affatica
visibilmente il paziente e, nelle fasi più
avanzate, sintomi legati all’acidosi quali
torpore, sonnolenza e ipoeccitabilità,
riduzione della forza contrattile
miocardica, ridotta perfusione degli
organi splancnici
acidosi metabolica: laboratorio
Nel sangue arterioso:
- pH diminuito (< 7,36) o normale
- PaCO2 diminuita (< 38 mmHg) a seconda
del compenso: ad ogni riduzione dei
bicarbonati di 1 mEq corrisponde una
riduzione della PaCO2 di 1,2 mmHg
- bicarbonati diminuiti (< 23 mEq/L)
- frequente iperkaliemia
Nelle urine:
- pH acido, bicarbonati diminuiti, acidità
titolabile aumentata, eliminazione di NH4Cl
aumentata
alcalosi metabolica
L’alcalosi metabolica è caratterizzata da un
aumento del pH conseguente ad un aumento
della concentrazione ematica dei bicarbonati
-]
[HCO
3
pH = pK’ + log
() pCO2
meccanismi di compenso:
-]
[HCO
3
pH = pK’ + log
r
() pCO2 P
cause di alcalosi metabolica
- perdita gastrointestinale di acidi: vomito,
aspirazione naso gastrica, gastrostomia
- somministrazione esogena di basi: bicarbonati
(terapia acidosi), carbonati (antiacidi), acetati
(iperalimentazione, dialisi), citrati (trasfusioni)
- aumentata attività mineralcorticoide:
- aumento di renina: contrazione del volume
extracellulare, stenosi dell’arteria renale
- aumento primario di mineralcorticoidi:
iperaldosteronismo primario, sindrome di
Cushing, sindrome adrenogenitale, ingestione
di liquirizia
alcalosi metabolica: clinica
Le manifestazioni cliniche dell’alcalosi
metabolica comprendono:
- diminuzione della frequenza respiratoria
fino all’ottundimento del sensorio che, in casi
gravi, può giungere al coma
- secondariamente alla diminuzione del calcio
ionizzato vi è accentuazione dei riflessi
tendinei profondi, spasmi muscolari e, nelle
condizioni più gravi, tetania
- secondariamente alla ipokaliemia posso
verificarsi aritmie cardiache
alcalosi metabolica: laboratorio
Nel sangue arterioso:
- pH aumentato (> 7,44) o normale
- PaCO2 normale o aumentata (> 42 mmHg) a
seconda del compenso: ad ogni aumento dei
bicarbonati di 1 mEq corrisponde un aumento
della PaCO2 di 0,5 – 0,7 mmHg
- bicarbonati aumentati (> 25 mEq/L)
- frequente ipokaliemia
Nelle urine:
- pH alcalino, bicarbonati aumentati, acidità
titolabile diminuita, eliminazione di NH4Cl
diminuita
emogasanalisi (EGA)
L’indagine di laboratorio utilizzata per l’approccio
diagnostico ai disturbi all’equilibrio acido-base è
l’emogasanalisi (EGA)
L’ EGA si esegue su un prelievo di
sangue arterioso eseguito
sull’arteria radiale con inclinazione
dell’ago a 30°tenendo la mano del
paziente in lieve dorsiflessione; in
alternativa si utilizzano l’arteria
femorale o l’arteria brachiale
Il campione deve essere analizzato immediatamente
per evitare gli effetti del metabolismo cellulare; se il
campione viene raffreddato in ghiaccio il risultato è
comunque ritenuto attendibile anche dopo 30 - 60 minuti
dal momento del prelievo
- POCT: point-of-care testing
- near patient testing
- bed site testing
- physician’s office testing
- extra-laboratory testing
- off-site, ancillary and
alternative site testing
- decentralized testing
Clinical Decision-Making
question
answer
decision
TAT
(test turnaround time)
Test
result
action /
intervention
patient outcome:
mortality - morbility
i principali dati “calcolati” dell’emogasanalisi
- HCO3 att = bicarbonati attuali
sono derivati dall’equazione di Henderson-Hasselbalch dopo avere introdotto i valori
misurati di pH e di pCO2.
- HCO3 std = bicarbonati standard
corrispondono alla concentrazione dei bicarbonati dopo che il campione di sangue è
stato completamente ossigenato ed equilibrato con una pCO2 di 40 mmHg; in questo
modo si correggono le alterazioni della concentrazione di bicarbonato di origine
respiratoria, evidenziando quelle di origine metabolica. Un bicarbonato standard
inferiore ai valori di riferimento (23 – 25 mmol/L) è indice di acidosi metabolica,
mentre un valore superiore è indice di alcalosi metabolica. In realtà, questa
approssimazione non può essere applicata in maniera così rigida in quanto la titolazione
con CO2 che si ottiene in vitro non può essere assimilata a quella che si determina in
vivo; inoltre, i bicarbonati standard non tengono conto del contribuito degli altri
sistemi tampone e tendono quindi a sottostimare la componente non-respiratoria delle
alterazione dell’equilibrio acido-base.
- BE(B) = eccesso di basi
corrisponde alla quantità di acido forte necessario a portare a pH 7,4 il campione di
sangue equilibrato con una pCO2 di 40 mmHg. Un eccesso di basi inferiore ai valori di
riferimento (da – 4 a + 3 mmol/L) è indice di acidosi metabolica, mentre un valore
superiore è indice di alcalosi metabolica. Conoscere il BE è utile per programmare un
eventuale intervento terapeutico.
-BE(ecf) = eccesso di basi del liquido extracellulare
Si riferisce appunto all’eccesso di basi presente nel liquido extracellulare. Per tale
determinazione il campione vene ottenuto con 1/3 di sangue e 2/3 di plasma (il cui
potere tampone si avvicina a quello del liquido extra-cellulare).
gap anionico
La legge di elettroneutralità stabilisce che, in qualunque
soluzione, il numero delle cariche positive deve bilanciare
quello delle cariche negative; pertanto la somma dei cationi
deve corrispondere alla somma degli anioni. Applicata al
sangue, la legge di elettroneutralità prevede che:
[Na+] + [K+] + [altri cationi] = [Cl-] + [HCO3-] + [altri anioni]
Gli “altri cationi”, cioè i cationi non misurati, sono
costituiti da Mg2+ e Ca2+, per un totale di circa 7 mEq/L.
Gli “altri anioni”, cioè gli anioni che non vengono misurati,
comprendono le cariche negative fornite dalle proteine
plasmatiche nonché quelle dei fosfati, dei solfati e di altri
metaboliti, per un totale di circa 24 mEq/L.
Tra gli ioni non misurati vi sono quindi più anioni che cationi
e questa differenza, detta apunto “gap anionico”, in
condizioni normali varia da 12 a 18 mEq/L.
cationi
anioni
Cl-
Na+
HCO3-
K+
gap anionico
calcolo del gap anionico
La quota di anioni non misurati in eccesso presenti
nell’organismo (appunto il gap anionico) può essere
determinata in maniera indiretta sottraendo dalla
concentrazione di sodio la concentrazione di cloro e
di bicarbonati; infatti:
[Na+] + [K+] + [altri cationi] = [Cl-] + [HCO3-] + [altri anioni]
[altri anioni] - [altri cationi] = ([Na+]+[K+]) - ([Cl-]+[HCO3-])
dato che la concentrazione di K+ nel compartimento extra-cellulare è
estremamente bassa, la si può approssimare a 0; pertanto:
gap anionico = [Na+] - ([Cl-] + [HCO3-])
indicazioni del gap anionico
nelle acidosi metaboliche
Le acidosi metaboliche possono essere causate da due
condizioni: (1) un aumento di sostanze acide o (2) una
diminuzione di bicarbonati. Il gap anionico può essere utile
per discriminare queste due condizioni.
Nel caso in cui si accumulino nel sangue acido forti, questi
si dissoceranno in H+ e anione; lo ione H+ viene
neutralizzato dal bicarbonato, il quale diminuisce,
determinando un aumento del gap anionico.
Nel caso in cui si abbia, invece, una acidosi metabolica
per perdita di bicarbonati, per mantenere
l’elettroneutralità è necessario che il rene risparmi cloro:
pertanto si avrà una riduzione del bicarbonato ed un
aumento del cloro, senza che il gap anionico subisca
variazioni.
classificazione delle acidosi metaboliche in
base alle variazioni del gap anionico
acidosi metaboliche da accumulo di acidi (con gap
anionico aumentato): insufficienza renale,
chetoacidosi diabetica o alcolica, acidosi lattica
GA = [Na+] - ([Cl-] + [HCO3-]
GA = [Na+] - ([Cl-] + [HCO3-] + [acido forte])
GA = [Na+] - ([Cl-] + [HCO3-] + ([H+] + [anione])
acidosi metaboliche da perdita di bicarbonati (con
gap anionico normale): diarrea, nefropatie interstiziali
GA = [Na+] - ([Cl-] + [HCO3-]
GA = [Na+] - ([Cl-] + [HCO3-])
anioni
Cl-
Cl-
HCO3-
Cl-

HCO3gap anionico
=
anioni

anioni
=

cationi
Na+
HCO3
K+
-
gap anionico
normale
gap anionico

acidosi normocloremica
con gap anionico
aumentato
acidosi ipercloremica
con gap anionico
normale
disordini emogasanalitici
Un approccio razionale alla diagnosi dei
disordini emogasanaltici impone di partire
sempre dal pH per definire una acidosi (pH <
7,36) o una alcalosi (pH > 7,44) scompensate:
in condizioni di acidosi una PaCO2 ridotta (<
38 mmHg) è indice di eziologia metabolica,
mentre una PaCO2 elevata (> 42 mmHg) è
indice di eziologia respiratoria; in condizioni di
alcalosi una PaCO2 aumentata (> 42 mmHg) è
indice di eziologia metabolica mentre una
PaCO2 diminuita (< 38 mmHg) è indice di
eziologia respiratoria
approccio di laboratorio
ai disordini emogasanalitici
disordine
alterazione
primaria
alterazione
secondaria
effetto
finale
acidosi respiratoria
 PaCO2
 [H+]  pH
acidosi metabolica
alcalosi respiratoria
 [HCO3-]
 PaCO2
 [HCO3-]
 PaCO2
 [H+]  pH
alcalosi metabolica
 [HCO3-]
 [HCO3-]
 PaCO2
 [H+]  pH
 [H+]  pH
ACIDI
ACIDI
EQUILIBRIO
BASI
ACIDOSI:
pH 
RESPIRATORIA : METABOLICA:
 PaCO2
 PaCO2
 HCO3 HCO3-
BASI
ACIDI
BASI
ALCALOSI:
pH 
RESPIRATORIA: METABOLICA:
 PaCO2
 PaCO2
 HCO3 HCO3-
disordini semplici e complessi
In patologia umana è difficile la presenza di
“disordini semplici” in quanto spesso vi è
compromissione e/o co-interessamento di più
organi (ad esempio scompenso cardiaco in un
paziente con broncopneumopatia cronica e/o
insufficienza renale e/o perdita di liquidi per
diarrea o vomito): in tali condizioni ci si trova
di fronte a quelli che vengono definiti
“disordini complessi” o “misti”
Nei disordini misti dell’equilibrio acido base il
compenso atteso non è rispettato
riepilogo dei compensi renali e respiratori ai
disturbi primari dell’equilibrio acido-base
disordine
Acidosi
respiratoria:
-Acuta
Alterazione
primaria
pCO2
-Cronica
Alcalosi
respiratoria
-Acuta:
pCO2
-Cronica:
Risposta compensatoria attesa
limiti
- Aumento di 1 mEq/L dei bicarbonati per ogni 10
mmHg di aumento della anidride carbonica
- Aumento di 3,5 mEq/L dei bicarbonati per ogni
10 mmHg di aumento della anidride carbonica
30 mEq/L
- Riduzione di 2 mEq/L dei bicarbonati per ogni 10
mmHg di diminuzione della anidride carbonica
- Riduzione di 5 mEq/L dei bicarbonati per ogni 10
mmHg di aumento della anidride carbonica
18 mEq/L
45 mEq/L
12 - 15 mEq/L
Acidosi
metabolica
[HCO3-]
Diminuzione di 1,2 mmHg della anidride carbonica
per ogni mEq/L di caduta dei bicarbonati
10 – 15 mmHg
Alcalosi
metabolica
[HCO3-]
Aumento di 0,7 mmHg della anidride carbonica per
ogni mEq/L di aumento dei bicarbonati
55 mmHg