EMOGASANALISI E EQUILIBRIO ACIDO-BASE

1. EMOGASANALISI E EQUILIBRIO ACIDO-BASE Lo scambio dell’anidride carbonica (CO2) e dell’ossigeno (O2) avviene nei polmoni. L’aria ambiente, contenente O2, è inspirata all’interno dei polmoni attraverso le vie di conduzione. Le forze necessarie per promuovere il passaggio dell’aria sono generate dai muscoli respiratori che agiscono su comandi iniziati dal sistema nervoso centrale. Nello stesso tempo, il sangue venoso misto che ritorna dai vari tessuti corporei, ad alto contenuto di CO2 e basso di O2, è spinto dentro i polmoni dal ventricolo destro del cuore. Nei capillari polmonari, la CO2 è scambiata con l’O2; il sangue che lascia i polmoni, che ora ha un alto contenuto di O2 e un basso contenuto di CO2, è distribuito ai tessuti del corpo dal cuore sinistro. La CO2 è espulsa dal ns organismo durante l’espirazione.

3. TRASPORTO EMATICO DI O2 L’O2 è trasportato fisicamente disciolto nel sangue e chimicamente combinato all’Hb contenuta negli eritrociti. La quantità di O2 normalmente trasportato combinato con l’Hb è > di quello fisicamente disciolto nel sangue. Senza l’Hb, il sistema cardiovascolare non potrebbe supplire alle richieste di O2 da parte dei tessuti.

4. FISICAMENTE DISCIOLTO Alla temperatura di 37°C, il sangue arterioso normale con una pO2 di circa 100 mmHg contiene solo circa 0.3 ml O2 /100 ml di sangue. Il consumo di O2 di un adulto a riposo è approssimativamente da 250 a 300 ml di O2/min e durante l’esercizio può aumentare fino a 16 volte raggiungendo i 4 l/min.

5. CHIMICAMENTE COMBINATO CON L’Hb L’Hb è una molecola complessa con un peso molecolare di circa 64.500. La porzione proteica (globina) ha una struttura tetramerica che consiste di 4 catene polipeptidiche, ciascuna delle quali è legata a una protoporfirina ( gruppo eme). Ciascun gruppo eme consiste di 4 nuclei con un atomo di ferro al centro. Ciascuna delle 4 catene polipeptidiche può legare una molecola di O2 o di CO2 all’atomo di ferro. L’Hb si combina rapidamente e reversibilmente con l’O2; la reversibilità della reazione consente all’O2 di essere rilasciato ai tessuti; la reazione è molto veloce (< 1 sec).

6. CURVA DI DISSOCIAZIONE DELL’Hb Un modo di esprimere la proporzione di Hb legata all’O2 è come percentuale di saturazione (Sat %). La relazione tra la pO2 e la % di saturazione dell’Hb è dimostrata graficamente come la curva di dissociazione dell’ossiemoglobina. La relazione tra pO2 e l’HbO2 non è lineare ma è una curva ripida a bassi valori di pO2, quasi piatta quando la pO2 è sopra 70 mmHg. La reazione dell’Hb e dell’O2 è scritta convenzionalmente Hb + O2  HbO2 Desossiemoglobina Ossiemoglobina

8. INFLUENZE SULLA CURVA DI DISSOCIAZIONE DELL’Hb Alte temperature, basso pH, alta CO2, ed elevati livelli di 2, 3-BPG “spostano” la curva di dissociazione a destra. Cioè, per ogni valore di pO2 c’è meno O2 combinato con l’Hb ad alte temperature, bassi pH, alti valori di pCO2, ed elevati valori di 2,3-BPG.

11. Altri fattori che influenzano il trasporto di O2 Anemia: poiché la diminuzione di Hb per 100 ml di sangue riduce la capacità del sangue di legare O2; Monossido di carbonio (CO): ha molta più affinità per l’Hb dell’O2. Ostacola la riossigenazione del sangue nei polmoni e interferisce con il rilascio di O2 ai tessuti. Ossido Nitrico (NO): può reagire con l’ossiemoglobina a formare mataemoglobina e nitrati o con la desossiemoglobina a formare il complesso emoglobina-NO. Quando l’Hb rilascia O2, l’NO può essere rilasciato. Così, nelle regioni dove la pO2 è bassa, l’NO, potente vasodilatatore, può essere rilasciato. Metaemoglobina:è una Hb con il ferro nello stato ferrico che non si combina con l’O2.

13. LA REGOLAZIONE DEL PH Al mantenimento del pH provvedono i polmoni, i reni e alcuni sistemi tampone del sangue (omeostasi del pH o equilibrio acido-base). Il valore normale del pH arterioso è di 7.40± 0.02. La CO2, prodotto terminale dei processi ossidativi cellulari, è il catabolita acido più importante che, nel sangue, sotto forma combinata, provoca liberazione di ioni H+. In occasione di aumenti improvvisi di CO2 (lavoro muscolare), al mantenimento del pH provvedono 3 meccanismi: 1° potere tampone del sangue, 2° rapido, eliminazione della CO2 dai polmoni; 3° lento, eliminazione della CO2 in eccesso per via renale.

14. EQUILIBRIO ACIDO-BASE Ilpiù importante sistema tampone in fisiologia respiratoria è il sistema acido carbonico-bicarbonati (sistema del CO2). La CO2si combina con l’ H2O a formare acido carbonico che si dissocia in bicarbonati e idrogenioni. Nel corpo, incrementi del contenuto di CO2 portano ad incremento nella concentrazione di idrogenioni (H+) e viceversa per la seguente reazione: CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3- Il sistema respiratorio può comunque partecipare all’equilibrio acido-base rimuovendo la CO2 dal corpo. Il sistema nervoso centrale ha sensori per la CO2 e i livelli di H+ nel sangue arterioso e nel liquido cerebrospinale che inviano informazioni ai centri di controllo del respiro. L’equazione di Henderson-Hasselbalch applicata al sistema tampone della CO2 pH= pK + log [NaHCO3]/ [ H2CO3]

17. Il trasporto di CO2 attraverso il sangue e la sua escrezione attraverso i polmoni costituisce uno dei due meccanismi omeostatici che regolano l’equilibrio acido-base del corpo. I polmoni sono in grado di aggiustare l’equilibrio acido-base molto più rapidamente dei reni, per la facilità con cui l’escrezione di CO2 può essere aumentata. Un anormale equilibrio acido-base riconosce 4 classici tipi di alterazioni, ma è importante ricordare che non sono rare possibili alterazioni combinate.

18. Nella acidosi respiratoria l’eccesso di CO2 è trattenuto dal corpo. Ciò sposta verso destra l’equilibrio descritto dalla relazione: CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3- Conseguentemente sono prodotti in quantità maggiore ioni idrogeno e ioni bicarbonato. Nella alcalosi respiratoria il primo evento è un aumento dell’escrezione di CO2 per un meccanismo di iperventilazione, per cui l’equilibrio si sposta verso sinistra con una caduta della concentrazione dei bicarbonati e degli idrogenioni e un conseguente incremento del pH.

21. Nella acidosi metabolicasi genera un eccesso di idrogenioni e l’equilibrio si sposta verso sinistra, con una riduzione della concentrazione dei bicarbonati. La pCO2 stimola la ventilazione che conduce ad un aumentata escrezione di CO2. Nella alcalosi metabolicaavviene il contrario con un incremento dei bicarbonati e una riduzione della concentrazione degli ioni idrogeno e un conseguente incremento del pH. Il risultato finale è piuttosto variabile, con una netta tendenza all’incremento della pCO2, ma a meno che l’alcalosi sia molto severa, l’incremento è raramente marcato nei soggetti con polmoni sani. Nei pazienti con malattia cronica delle vie aeree e una predisposizione alla ritenzione di CO2, spesso si vede un più marcato incremento di pCO2.

24. Classificazione laboratoristica dell’equilibrio acido-base