Echilibrul acido-bazic

Substanțele dizolvate pot face un lichid mai acid sau mai bazic. Măsura folosită este pH-ul. În corp, pH-ul diferă între medii: stomacul are un conținut foarte acid, pe când sângele este menținut într-un interval îngust, ușor bazic. Nu există un singur pH „al întregului corp”.

Celulele funcționează bine când aciditatea mediului lor este potrivită. Corpul folosește mai multe mijloace de reglare. Unele substanțe din sânge, numite sisteme tampon, pot limita rapid schimbările de pH. Plămânii elimină dioxid de carbon, care participă la echilibrul dintre acizi și baze. Rinichii pot elimina ioni de hidrogen și pot conserva sau forma bicarbonat, contribuind pe termen mai lung la reglare.

Dacă respiri mai repede pentru scurt timp, cantitatea de dioxid de carbon eliminată se poate modifica; aceasta poate influența pH-ul sângelui. Nu folosi însă respirația sau băuturi „alcaline” ca metode de tratament improvizate. Pentru lecție, reține relația dintre tampon, plămâni și rinichi.

Sursele de acizi. Metabolismul produce în permanență dioxid de carbon (acid volatil, eliminat prin plămâni) și acizi nevolatili, precum acidul lactic, corpii cetonici (acidul acetoacetic și acidul β-hidroxibutiric) și acizii proveniți din metabolismul proteinelor, care sunt eliminați prin rinichi.

Sistemele tampon. Sistemul bicarbonat este descris prin echilibrul $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\rightleftharpoons {\mathrm{H}}_2\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3\rightleftharpoons {\mathrm{H}}^{+}+\mathrm{HC}{\mathrm{O}}_3^{-}$, accelerat de anhidraza carbonică din eritrocite și din celulele tubilor renali. Proteinele plasmatice, hemoglobina și fosfații contribuie și ele la tamponare. Tamponul acționează în secunde, ventilația în minute, iar compensarea renală în ore–zile. Ventilația schimbă cantitatea de $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$, iar rinichii reabsorb bicarbonatul filtrat, formează bicarbonat nou și secretă ${\mathrm{H}}^{+}$, tamponat în urină de fosfat și de amoniu ($\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+}$). Aciditatea urinei variază între pH 4,5 și 8, fără ca pH-ul sângelui să se modifice în aceeași măsură.

Relația dintre pH, bicarbonat și CO₂. pH-ul sângelui arterial este 7,38–7,42 (intervalul clinic uzual este 7,35–7,45) și rezultă din raportul dintre bicarbonat și dioxidul de carbon dizolvat:

La $[\mathrm{HC}{\mathrm{O}}_3^{-}]=24$ mmol/l și $P_{\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2}=40$ mmHg, numitorul este $0,03\cdot 40=1,2$, raportul este 20 : 1, iar $pH=6,1+\log 20\approx 7,40$.

Rolul plămânilor și al rinichilor. Chemoreceptorii centrali și cei periferici detectează creșterea $P_{\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2}$ și scăderea pH-ului și stimulează centrii respiratori, deci ventilația crește. Bicarbonatul filtrat în glomerul este reabsorbit în cea mai mare parte în tubul contort proximal, iar secreția de ${\mathrm{H}}^{+}$ care elimină acizii în urină are loc mai ales în tubul contort distal și în tubul colector. În urină, ${\mathrm{H}}^{+}$ este tamponat de fosfatul monoacid ($\mathrm{HP}{\mathrm{O}}_4^{2-}+{\mathrm{H}}^{+}\to {\mathrm{H}}_2\mathrm{P}{\mathrm{O}}_4^{-}$) și de amoniac ($\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3+{\mathrm{H}}^{+}\to \mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+}$); astfel rinichiul elimină acizi fără ca pH-ul urinei să scadă sub aproximativ 4,5.

Exemplu rezolvat 1. În timpul unui atac de panică, o persoană respiră foarte rapid și $P_{\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2}$ scade de la 40 la 30 mmHg, bicarbonatul rămânând 24 mmol/l. Cum se modifică pH-ul?

1. $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ dizolvat devine $0,03\cdot 30=0,9$ mmol/l.
2. Raportul este $\frac{24}{0,9}\approx 26,7$.
3. $pH=6,1+\log 26,7\approx 7,53$, deci peste 7,45.
4. Concluzie: alcaloză respiratorie; revine la normal când frecvența respiratorie se reduce.

Exemplu rezolvat 2. Un copil cu diabet zaharat în cetoacidoză are bicarbonatul 12 mmol/l și $P_{\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2}$ 40 mmHg. Descrie tulburarea și compensarea.

1. Corpii cetonici consumă bicarbonatul prin tamponare, deci bicarbonatul scade la 12 mmol/l.
2. Cu $P_{\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2}=40$ mmHg: $pH=6,1+\log \frac{12}{1,2}=6,1+\log 10=7,10$; acidoză metabolică.
3. Chemoreceptorii stimulează respirația: apare hiperventilația profundă, iar $P_{\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2}$ scade, de exemplu la 28 mmHg.
4. Atunci $pH=6,1+\log \frac{12}{0,84}\approx 7,25$: compensare parțială, pH-ul rămânând sub normal.

Valoarea pH-ului sângelui arterial se măsoară prin gazometrie, împreună cu presiunea parțială a dioxidului de carbon și cu concentrația bicarbonatului.

Leagă cauza de compensare: creșterea $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ favorizează formarea de ${\mathrm{H}}^{+}$ în sistemul bicarbonat, iar ventilația modifică eliminarea $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$. În tulburările metabolice compensează plămânii, rapid; în cele respiratorii compensează rinichii, lent. Compensarea este parțială și nu readuce pH-ul exact la 7,4.

Capcane în itemi.

• Acidoza este scăderea pH-ului arterial sub 7,35, nu un pH acid: sângele rămâne de obicei peste 7, iar în acidoza severă (de exemplu în cetoacidoza diabetică severă) poate coborî sub 7,00.
• Sângele venos are pH puțin mai mic decât cel arterial (aproximativ 7,35), din cauza $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ transportat.
• Nu confunda tamponarea chimică (fixarea temporară a ${\mathrm{H}}^{+}$) cu eliminarea acidului din organism, care se face prin plămâni ($\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$) și rinichi (${\mathrm{H}}^{+}$).
• Verifică compartimentul: stomacul are pH aproximativ 1,5–2 din cauza acidului clorhidric, sucul pancreatic și bila sunt alcaline, iar urina are pH 4,5–8; pH-ul stomacului nu descrie pH-ul sângelui.
• Vărsăturile prelungite elimină acid clorhidric și produc alcaloză metabolică; diareea elimină bicarbonat și produce acidoză metabolică.

Exemplu în format de admitere (complement simplu). Un pacient cu cetoacidoză diabetică respiră profund și rapid. Care afirmație explică această respirație?

• a) Rinichii elimină rapid ionii ${\mathrm{H}}^{+}$, iar respirația nu mai este necesară.
• b) Hiperventilația elimină $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ și compensează parțial acidoza metabolică.
• c) Hiperventilația crește concentrația bicarbonatului din plasmă.
• d) Respirația profundă crește $P_{\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2}$ și acidifiază sângele.
• e) Compensarea pulmonară este mai lentă decât cea renală.

Răspuns: b. Chemoreceptorii detectează scăderea pH-ului și stimulează respirația; eliminarea $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ deplasează echilibrul bicarbonatului spre consumul de ${\mathrm{H}}^{+}$ și ridică parțial pH-ul. Opțiunea c este falsă, deoarece hiperventilația nu crește bicarbonatul; d este falsă, deoarece scade $P_{\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2}$; e este falsă, deoarece răspunsul pulmonar apare în minute, iar cel renal în ore–zile.

Greșeli frecvente

• Greșit: Toate lichidele corpului au același pH.
  Corect: pH-ul diferă între compartimente.
• Greșit: Doar plămânii mențin echilibrul acido-bazic.
  Corect: Tampoanele și rinichii participă și ei.
• Greșit: Acidoza înseamnă că sângele devine acid, cu pH sub 7.
  Corect: Acidoza înseamnă pH arterial sub 7,35; sângele rămâne de obicei peste 7, iar sub 7,00 coboară numai în acidoza severă.

Înainte și după