Planul de dezvoltare a carierei - fiziologie.rofiziologie.ro/didactic/2016-2017/cursuri/s1c12 Suport...

$: Planul de dezvoltare a carierei - fiziologie.rofiziologie.ro/didactic/2016-2017/cursuri/s1c12 Suport Curs_EAB_1.pdf · 2. Aparatul respirator = II linie instantaneu (sec/frac ...$
ECHILIBRUL

ACIDO-BAZIC

Adrian Roşca

UMF “Carol Davila” Bucureşti

Definitie

• Reprezinta nivelul de echilibrul care se stabileste intre

activitatea donorilor H+ si acceptorilor H+ apartinand

sistemelor tampon sanguine, avand ca si consecinta

mentinerea pH-lui sangelui arterial in intervalul 7.35-7.45

in conditii normale (Merriam-Webster def.)

A B

pH = 7.35 – 7.45

Definitii

• ACIDUL = donor H+ ↑[Acid] => ↓pH (mediu acid)

• BAZA = acceptor H+ ↑[Baza] => ↑pH (mediu alcalin)

• pH – “potentia hidrogeni” / “puterea hidrogenului”

/ “activitatea protonilor” [H+]

Brönsted & Lowry:

Sørensen:

Definitii

• Constanta de disociere (K) – raportul dintre anionii si

cationii rezultati in urma procesului de disociere si

substanta de provenienta (nedisociata)

Subst. Acida (AH)disociere

H+

A- care poate accepta H+

se comporta ca o Baza

Acizii puternici (HCl, H2SO4) – disociaza intens (---> 100%)

Acizii slabi (acid lactic, H2CO3) – disociaza putin

H2O = disociaza foarte putin; intotd. neutra; caracter amfoter

(AH A-

+ H+)

Definitii

pH = – log [H+] = log (2) => ↑ [H+] => ↓ pH

↓ [H+] => ↑ pH

1

[H+]

• ecuatia Henderson: [H+] = K ∙ (1)[AH]

[A-]

• pH = log. negativ al concentraţiei molare a ionilor de H+

• (1) (2) => ecuatia Henderson-Hasselbalch:

pH = pK + log = pk + log (= cst)

[A-]

[AH]

[BAZA]

[ACID]

RINICHI

PLĂMÂN

Valori normale ale pH-lui

• in vitro, la t˚std. (25˚C) apa distilata:

[H+] = [HO-] = 10-7 mol/l => pH = – log 10-7 => pH = 7 (neutru)

• in vivo, dator. ↑ t˚ (37˚C) (si solvitilor) apa ionizeaza mai mult:

[H+] = 10-6.8 mol/l => pH = 6.8 de fapt val. pH-lui intracelular

(organismul prezerva neutralitatea in interiorul celulelor)

pH plasmatic = 7.35-7.45 (usor alcalin)

pH in diverse alte lichide biologice (variabil)

0 7 14

saliva 5-7.8

suc gastric 1-6

bila 6-8

urina 4.5-8.2

LCR 7.32

pH-ul plasmatic

Acidemie Alcalemie

7.35 – 7.45

Acidoza Alcaloza≈ 6.8 ≈ 7.8

compatibil cu supravietuirea

• Acidemie/Alcalemie - modif. pH-lui (variatia [H+]); nu descrie cauza!

• Acidoza/Alcaloza - procesul/conditia ptlg. care a condus la modif. pH

* Diferentiereea celor 2 termeni - relevanta la pacientii la care coexista

Acidoza si Alcaloza => pH variabil (↓, N, ↑) ̴ magnitudinea Acid. / Alc.

[AH]

[A-]

Variatii fiziologice ale pH-lui

plasmatic

• Ritmul circadian - in timpul noptii si dimineata => acumularea CO2

care se hidrateaza, formeaza H2CO3, care disociaza => ↑[H+] => ↓pH

• Variatii termice - ↑t˚ => ↓pH

- ↓t˚ => ↑ pH

• Vârsta - nou-nascutii si copii - procese anabolice => ↑pH; varstnicii

dezvolta procese catabolice => ↓pH

• Efortul fizic - productie crescuta de acizi (ac lactic) => ↓pH tranzitor

• Fazele digestiei - digestia gastrica: eliiberarea H+ in stomac =>↑pH;

- digestia intestinala: eliberarea HCO3- => ↓pH

• Altitudinea - ↓O2 (hipoxie) => Hiperventilatie => ↑pierderile pulmon.

de CO2 => ↓CO2 plasmatic si deci ↓[H+] => ↑pH

Tipuri, surse si cai de eliminare

ale acizilor si bazelor

• ACIZI

- Volatili: CO2 ( H2CO3); acetona (24000 mEq/zi metab)

<= dieta si metab. aerob al carbohidratilor si grasimilor

indepartati prin ventilație ( = calea majoră a eliminarii

rapide a aciditatii carbonice plasm. ( 13000 mEq/zi)

- Ficşi (non volatili):

<= dieta si metabolism (80-100 mEq/zi metab)

/catab. proteic - aa, a.uric, a.fosforic, a.sulfuric

catab. glucidic - a.piruv., a.succ., a.lactic (m.anaerob)

catab. lipidic - a.grasi, cetoacizi (acetona in cant ↑, ...)

elim. majoritar prin excretie renala ( 80 --> 300 mEq/zi)

• BAZE - Fixe: HCO3

- = principala baza <= dieta si metabolism

eliminare/retinere - doar renal ( ̴ exces/deficitul de baze)

în echilibru

Sisteme majore de aparare

impotriva agresiunii acido-bazice

1. Sistemele tampon (chimice) = I linie

– sanguine (plasmatice + eritrocitare)

– interstitiale (limfatice)

– intracelulare

2. Aparatul respirator = II linie

instantaneu

(sec/fracț.sec)

minute

ore-zile

ore

3. Rinichii = III linie

Influenta diverselor organe si

sisteme in controlul EAB

1. Sistemul muscular

2. Sistemul osos

3. Tractul gastro-intestinal

4. Ficatul

5. Pancreasul

6. Pielea

7. etc



1. Sistemele tampon = I linie

Sistemele tampon AB

• Def: cuplu de subst. format dintr-un acid slab si sarea lui

cu o baza puternica (puternic disociabila), care se opune

variatiilor pH-lui (ex: H2CO3 + Na+HCO3- )

- intervin promt

- sch. un acid (bază) tare cu unul (una) mai slabă

= efect de “tamponare” => va mai ↓[H+] mediului

(sau va mai ↑[H+]) => Variatiile iniț. ale pH-lui sunt

minimizate

- nu previn modificarile pH-lui

- nu indeparteaza excesul H+ din org., ci doar

il fixeaza tranzitor si atenueaza injuria acida

- se “consuma” in reactia de tamponare (unul

dintre membrii perechii ↓, iar celalalt ↑)

– Beneficii:

– Dezavantaje:

Sistemele tampon

• Mod de actiune:

ex: H2CO3 + Na+HCO3-

1) Ac. Lactic + H2CO3 / Na+HCO3-

lactat de sodiu + H2CO3

CO2 H2O

eliminare respiratorie

(ac. mai puternic)

(ac. mai slab)

Renal

metabolizat

Sistemele tampon

• Mod de actiune:

ex: H2CO3 + Na+HCO3-

2) NaOH + H2CO3 / Na+HCO3-

Na+HCO3- + H2O

eliminare renală

(bază mai puternică)

(bază. mai slabă)

Respirator

Sistemele tampon

• Clasificare ̴ eficiență:

1. “pK-ul” ST

(cu cat pK-ul ST este mai apropiat de pH, cu atat ↑ eficacitatea ST)

2. Valoarea cantitativa a ST

(cu cat are o concentratie mai ↑, cu atat ST este mai eficient)

3. Valoarea rap.conc. celor doi membrii ai cuplului ST (bază/acid)

(cu cat este mai apropiat de val. 1, cu atat ↑ eficacitatea ST)

4. Masa moleculara

(cu cat este mai ↑, cu atat ↑ puterea ST)

Sistemele tampon

• Clasificare ̴ distribuție:

A. Sanguine

a) Plasmatice

b) Eritrocitare

B. Interstitiale

C. Intracelulare

Extracelulare

ST urinar !

Sistemele tampon


A. Sanguine

a) Plasmatice

1. ST al Bicarbonatilor

2. ST al Fosfatilor

3. ST al Proteinelor

Sistemele tampon


A. Sanguine

a) Plasmatice


= cel mai import. ST pls. si extracel! ( 35% din capac.totala de

tamp. a sg. integral; > 75% din cea a plasmei, pt. acizi noncarbonici)

are cea mai mare conc. pls. = 25 mEq/l, masa molec. mare, in

schimb pK = 6.1, iar valoarea rap. baza/acid = 20/1

pH = pK + log (Baza/Acid), pH = 6.1 + log (20/1) = 6.1 + 1.3 = 7.40

H2CO3 + Na+ HCO3-

CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-

CO2

Plămân

HCO3-

Rinichi

disocierehidratare

Sistemele tampon

• Clasificare:

A. Sanguine

a) Plasmatice


2. ST al Fosfatilor NaH2PO4 + Na2HPO4

import. redusa la nivel plasmatic

conc. pls. f. redusa = 2 mEq/l; pK = 6.8 (=> ST mai eficace decat al

Carbonatilor din acest punct de vedere, dar are o concentratie pls. mai

mica; valoarea 6.8 = mai apropiata de cea a pH-lui intracelular !);

rap. baza/acid = 4/1

acest ST prezinta importanta m.mare la nivel intracelular si la

nivelul tubilor renali !

Sistemele tampon

• Clasificare:

A. Sanguine

a) Plasmatice


2. ST al Fosfatilor

3. ST al Proteinelor plasmatice Proteină ∙ H+ +Proteinat de Na+

import. redusa (7% din capac. totala de tamp. a sangelui

integral; 10 % din cea a plasmei); prot. - caracter amfoter

Albuminele = princip. proteine plasmatice care disociaza

conc. pls. redusa = 16 mEq/l, pK = variabil (in medie 7.5 datorita

contributiei majore a histidinei), valoarea rap. baza/acid = 1/1

Sistemele tampon

• Clasificare:

A. Sanguine

b) Eritrocitare


2. ST al Fosfatilor

= important in tamponarea dezechilibrelor AB metabolice (ex.

exces de acizi noncarbonici) ( 18% din capac. totala de tamp.

a sg. integral) conc. = 15 mEq/l

H2CO3 + K+ HCO3-

conc. redusa comparativ cu ST al bicarbonatilor eritrocitari

sau al Hb

KH2PO4 + K2HPO4

Sistemele tampon• Clasificare:

A. Sanguine

b) Eritrocitare


2. ST al Fosfatilor

3. ST al Hemoglobinei

= principalul ST nonbicarbonic al sg. ! ( 35% din capac.totala de

tamp. a sg. integral); tamponeaza aciditatea extracelulara ( mbr.er.)

(1), (2) = mai active x 10 fata ST al Prot. pls.

pK1= 7.4, pK2= 6.5, conc. = 25-27 mEq/l, masa molec. mare

ex. HHbO2 + KHCO3 H2CO3 + KHbO2

H2CO3 + KHb HHb + KHCO3

HHb + KHb (1)

HHbO2 + KHbO2 (2)

Capilarsistemic

Capilarpulmonar

Sistemele tampon

↑P.CO2 in sg. => fixare semnificativa doar pe cele 4 grupări N-

terminale ale lanturilor globinice, sau pe rezid. valinice => formarea

carbamin∙Hb => ↑ şi mai mult proportia puntilor saline => ↓afinit. Hb

pt. O2 => ↑cantitatii de O2 disponibil pt. țesuturi.

CO2 + NH2 ∙ Hb Hb ∙ NHCOO- + H+

ST al Hb

• Efectul modificarii pH-lui si P.CO2 asupra afinitatii Hb

pentru O2

↑[H+] in sg. => protonarea rezid. histidinice si grupărilor N-terminale =>

↑proportia puntilor saline => tensionarea, stabilizarea Hb (deoxiHb, Hb

redusa) cu modif. conformatiei tetramerice a Hb => ↓afinit. Hb pt. O2

=> ↑cantitatii de O2 disponibil pt. țes. sistemice avide, care îl reclamă.

Sistemele tampon• Efectul Bohr

- Deviatia curbei de disociere a oxi-Hb

capilar sistemic:

↑P.CO2 si/sau ↓pH-lui in sânge =>

=> ↑ tendinta de formare a Hb·CO2 si de tamponare a H+ de

catre ST al Hb ( deoxi-Hb)

=> ↓afinitatea Hb pentru O2, ↓continutul in O2 al sângelui

capilar pulmonar:

↓P.CO2 si/sau ↑pH-lui in sânge =>

=> ↓tamponarea Hb si ↓procesul de formare a carbamatilor

( oxi-Hb)

=> ↑afinitatea Hb pentru O2, ↑continutul in O2 al sângelui

Sistemele tampon• Efectul Haldane

capilar pulmonar:

↑P.O2 in sânge (↑afinitatea si legarea Hb de O2) => oxi-Hb

=> ↑elib. H+ de catre Hb, ↓tendinta de a forma Hb·CO2, deci

↑form. CO2 in eritrocit, care va trece apoi din sange alveole

=> ↓continutul in CO2 al sângelui

- Deviatia “curbei de disociere” a CO2

capilar sistemic:

↓P.O2 in sânge (↓afinitatea Hb pentru O2, ↑elib. acestuia => deoxi-Hb,

dar si preluarea lui contin. de catre țes. avide de O2)

=> prin mecanisme inverse decat cele de mai sus

↑continutului in CO2 al sângelui

Sistemele tampon

• Fen. Hamburger Fen. Hamburger inversat

(Fen. migrarii Cl-)

Sinteza intra-eritrocitara

de HCO3-

Sinteza intra-eritrocitara

de H2CO3

Sistemele tamponFen. Hamburger Fen. Hamburger inv.

Sistemele tampon

• Transportul CO2 in sânge:

1 – Bicarbonat (K+ HCO3- , Na+ HCO3

-)

2 – CarbaminHb = Hb·CO2; Prot·CO2

3 – Dizolvat (eritr. , in plasmă)

69% (64% + 5%)

21% (21% + < 1%)

10% (4% + 6%)

CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-

ACdisociere

rapida

cu AC (in eritrocit) => reactie bidirectionala rapida (vit. x 5000)

fara AC (in plasma) => reactie bidirectionala lenta

eritrocit plasma

*

*


B. Interstitiale


2. ST al Fosfatilor

= important in tamponarea acizilor noncarbonici (Volumul lich.

interstit = x 3 Volumul plasmatic => capac. totala de tamponare a

acestora este consistent crescuta la nivel interstitial, comparativ

cu sectorul sanguin)

conc. este similara sau putin ↑ fata de cea pls. (27 mEq/l)

H2CO3 + Na+ HCO3-

rol minor, datorita conc. reduse comparativ cu bicarbonatii,

(≈ 2mEq\l)

NaH2PO4 + Na2HPO4


C. Intracelulare


2. ST al Fosfatilor

3. ST al Proteinelor

= important in tamponarea acizilor noncarbonici conc.

redusa (ex. 12 mEq/l in miocitele skeletice, cardiomiocite)

H2CO3 + K+ HCO3-

rol import. !; conc. crescuta, datorita concentratiei ↑ a

proteinelor la nivel intracelular; prezinta un pK ≈ 7.4 (pentru

cele mai multe ST proteice); val rap. baza/acid = 1

KH2PO4 + K2HPO4

rol import. ! ≈ cu cel al Bicarbonatilor la nivel plasmatic

ST al fosfatilor intracelulari are o conc. mult m.mare fata de a

celui pls. si un pK = 6.8, similar cu valoarea pH-lui intracel. !)

Proteină ∙ H+ +Proteinat de K+

Sistemele tampon

ST Intracelulare

- reprezinta 60-70% din capac tampon totala (chimica) a organismului

- actioneaza foarte lent (ore) ( eritrocitul !)

- pH extracel > pH intracel → ionii pozitivi (H+) tind sa difuzeze incet

prin membrana celulara

- datorita schimbului de H+, HCO3- si mai ales CO2, aceste ST intracel.

au rol in atenuarea dezechilibrelor AB de la nivel extracelular

(“preiau” si “reflecta” modificarile extracelulare ale pH-lui)

Sistemele tampon

• Concluzii:

- ST ale Carbonatilor si Hemoglobinei = cele mai eficace din

organism! (ST al Hb chiar “mai eficace” Furnizeaza Bicarbonat !)

- ST al Bicarbonatilor are cea mai mare conc. dintre ST extracelulare

- ST al Proteinelor are cea mai mare conc. la nivel intracel

- ST ale Proteinelor si Fosfatilor = cele mai importante ST intracel.

- ST Extracelulare Sodiu; ST Intracelulare Potasiu

- Principiul izohidriei “Coalitia” si “Regenerarea” ST

Anemia => ↓capacitatea tampon!






– intracelulare

2. Aparatul respirator = II linie

3. Rinichii = III linie

Rolul plămânului in EAB

• Plamanul are o putere tampon de pana la de 2 ori mai mare decat

cea a tuturor ST chimice extracelulare insumate

• ↑P.CO2, ↓pH => Hiperventilatie; ↓P.CO2, ↑pH => Hipoventilatie

• Acelasi raspuns ventilator (= Dublarea ventilatiei) necesită:

Var. mică a P.CO2: 40 mmHg → 45 mmHg (> 45 => hipercapnie)

Var. mai mare a P.O2: 95 mmHg → 47 mmHg (< 80 => hipoxemie)

• ↑P.CO2, dar pH = const. => răspuns ventilator rapid

• ↓pH, dar P.CO2 = const. => răspuns ventilator lent

(limitată)(A, ϑ)

Rolul plămânului in EAB

• Variatia P.CO2, pH, P.O2 stimuleaza chemorec. periferici

(glomusul carotidian si aortic)

• Var. P.CO2 stimul. chemorec. centrali (medulla oblongata); var.

pH -lui plsm. îi stimul. tardiv; var. P.O2 nu-i influențează

Ventilatia se coreleaza de fapt strict cu pH-ul fluidului

extracelular cerebral (din jurul chemorec. centrali)

Sensibili in primul rand la hipoxemie

Sensibili la hipercapnie






– intracelulare

2. Sistemul respirator = II linie

3. Rinichiul = III linie

Rolul rinichiului in EAB

• ST chimice intervin rapid, dar se consuma la fel de repede si

corijeaza doar temporar anomalia A/B.

• Plamanul intervine destul de repede, dar are o capacitate

oscilanta, limitata de tamponare a agresiunii A/B.

• Rinichiul atinge eficienta maxima in cateva zile, insa nu doar

“compensează” (aduce pH la normal), ci intervine indefinit pana

“corectează” dezechilibrul AB (normalizeaza fractia “baza”/”acid”);

exceptie: daca dezechilibrul AB este generat de o patologie renala.

• Rinichiul mecanismul primar de epurare a acizilor nonvolatili

rezultati zilnic din metabolism (acizi ≠ de H2CO3) si care nu sunt

îndepărtați in mod direct de către plămân.

Rolul rinichiului in EAB

• ecuatia Henderson-Hasselbalch

pH = pK + log = pk + log (= cst)

[A-]

[AH]

[BAZĂ]

[ACID]

RINICHI

PLĂMÂN

Mecanismele renale de control al

EAB

1. Reabsorbtia HCO3- filtrat

2. Secretia H+

3. Sinteza nouă de HCO3- (Eliminarea în paralel a H+)

Pentru fiecare ion HCO3- rezorbit, se secreta un ion H+ !

=> corecția dezech.AB: favorizarea eliminarii unuia sau altuia

dintre cei 2 ioni in urină (“titrarea” lor incompletă):

Acidoza: - Reabs. completa a HCO3- si generarea “de novo” HCO3

-

- Excretia excesului de H+ in urina -S.Tampon: fosfatii, NH3

Alcaloza: - Excesul HCO3- nu va fi reabsorbit (=>limitarea secr. H+)

Reabsorbtia HCO3- (Secretia H+)

• Ionii HCO3- se filtreaza si apoi se reabsorb complet

• Polul luminal al cel. tubulare practic impermeabil pt. HCO3-,

“reabsorbtia” HCO3-

= de fapt difuzia cel. a CO2 si sinteza HCO3-

• Prin reabsorbtia HCO3- (cantitate↑: ≈ 4320 mEq/zi), rinichiul

conserva cel mai important ST extracelular (plasmatic)

• Ionii H+ nu se filtreaza, dar se secretă. Intratubular: 1) se

combina cu HCO3-; 2) interactioneaza cu ST urinare eficiente

(fosfatii- aciditatea titrabila; amoniacul); 3) in cantitati mici

raman liberi in urină, generand „aciditatea urinară”

• Rata secretiei H+ ≈ 4400 mEq/zi, din care contributia acizilor

nonvolatili este 80-100 mEq/l/zi

Mecanismele renale de control al

EAB

1. Reabsorbtia HCO3- filtrat

2. Secretia H+

3. Sinteza nouă de HCO3- (Eliminarea în paralel a H+)

Reabsorbtia HCO3-


- Tub proximal

- Segm. ascend.

gros al A.H

- Porțiunea iniț.

T. distal

- Porț. finală a T.proximal, Segm asc. gros AH,tubii si ducturile colectoare

- T. proximal

95%

Reabsorbtia HCO3-


- Porțiunea finală

a T. distal

- T. colector

Celule epiteliale tubulare intercalare tip A (Aldosteron!)

(tip B Secr. HCO3-

prin antiporter-ul HCO3-/Cl

-, la polul luminal al cel. t. colectori)

5%

Mecanismele renale de control

al EAB1. Reabsorbtia HCO3

- filtrat

2. Secretia H+

3. Sinteza nouă de HCO3-(Eliminarea în paralel a H+)

Sinteza nouă de HCO3-

(Eliminarea în paralel a H+)

• [H+ liberi] din tubii colectori este limitata la 0.03 mEq/l,

corespunzand unui pH = 4.5 (limita inf. a pH-lui urinar normal)

0.03 mEq 1l urina

80-100 mEq/zi 2667-3300l/zi

=> Aciditatea nonvolatilă (---> 500 mEq/zi) care treb. excretată

necesita si alte cai de epurare, care sa nu genereze H+ liber si sa

sintetizeze noi cantitati de HCO3- pt a fi disponibile la niv. plsm.

=> ST ale “Fosfatilor”, “Amoniacului” (nu bicarbonati) si altele

cu rol mai putin important (urati,citrati, creatinina, sulfati etc)

(Acizii nonvolatili)



NaH2PO4 + Na2HPO4

• ST al Fosfaților (Aciditatea titrabilă)

Acidul slab din urina, rezultat in urma fixarii H+ secretat de tubi si care poate fi masurat prin titrarea urinii cu NaOH până la atingerea pH-lui 7.4

• Este mai eficient decat cel extracelular plasmatic sau interstitial

pt. ca este mai concentrat (apa se reabsoarbe mai mult decat

fosfatul) si pt. ca pK=6.8 este mai apropiat de val. pH-lui urinar

• Obisnuit, o mare parte din fosfatul filtrat = reabsorbit

• Beneficiu: pt. fiecare ion H+ tamponat in tubi de ST, 1 ion HCO3-

este sintetizat “de novo” in celula tubulara si trece in plasma




- T. proximal




- Porț. finală

a T. distal

- T. colector



• ST al Amoniacului NH4+ + NH3

• Obisnuit, acest ST contribuie la excretarea de catre rinichi a 75%

din aciditatea noncarbonică (25% - prin “aciditatea titrabilă”)

• majoritar in celulele t. proximal (mai putin in segm. asc gros al

AH si in t. distal)

• Mbr. luminala a cel. t. colector este f. putin permeabila pt NH4+

• Beneficiu: pt. fiecare ion H+ secretat intratubular, un ion HCO3-

este sintetizat “de novo” in celula epit. tub. si va trece in plasmă

• Reprezinta mecanismul principal de excretie a aciditatii si

sinteza a bicarbonatului in acidoza cronică.



• ST al Amoniacului

- T. proximal



• ST al Amoniacului

- T. colector

Planul de dezvoltare a carierei - fiziologie.rofiziologie.ro/didactic/2016-2017/cursuri/s1c12 Suport...

Documents

Transcript of Planul de dezvoltare a carierei - fiziologie.rofiziologie.ro/didactic/2016-2017/cursuri/s1c12 Suport...