Cuprins prefaţĂ

22. Dishomeostaziile acido-bazice

Decurgerea normală a proceselor metabolice în organism e posibilă numai în condiţiile homeostaziei biochimice a mediilor lichide. Procesele catabolice per­ma­nen­te şi eliminarea continuă din celule în sânge a produşilor catabolici acizi şi bazici, care perturbă reacţia mediului dictează necesitatea menţinerii homeostaziei acido-bazice în lichidele organismului. Noţiunea de “echilibru acido-bazic” (EAB) presupune raportul cantitativ dintre masele ionilor de hidrogen (H⁺) şi hidroxil (OH^-). Acest raport pre­zin­tă reacţia activă a mediului. În organism se formează permanent atât acizi or­ga­nici, cât şi anorganici (acizi nevolatili sau fixaţi – sulfuric, fosforic, lactic, β-oxibutiric etc). Anionii plasmatici (clor, fosfaţi, bicarbonat) au proprietăţi alcaline. Substanţele care în acelaşi timp posedă proprietăţi atât acide cât şi alcaline se numesc “amfoliţi”.

Reacţia activă a mediilor este caracterizată prin indicele “pH” (engl. “power hy­dro­gen” – puterea hidrogenului). pH-ul reprezintă logaritmul zecimal negativ al con­cen­traţiei ionilor de hidrogen (– log l/H⁺). Soluţiile cu concentraţia ionilor de H⁺ de 10^-7 mol ( pH egal cu 7,0) sunt neutre, cu concentraţia mai mare de 10^-7 (pH mai mic de 7) – acide, iar cu concentraţia mai mică de 10^-7 (pH mai mare de 7) – alca­li­ne. La un om sănătos valoarea pH-ului în sânge constituie 7,35–7,45, astfel reacţia sân­gelui este slab alcalină. Aceasta corespunde concentraţiei de 40 mmol/ l ioni de H⁺. În condiţiile normale sursa principală de ioni de H⁺ în organism sunt procesele de oxi­da­re. În procesele metabolice zilnic se formezaă 15000–20000 mmol de CO₂, care este eli­minat în sânge. În capilarele circulaţiei mari are loc formarea ionilor de H⁺ ca re­zultat al următoarei reacţii:
CO₂ + H₂O => H₂CO₃ => HCO₃^- + H⁺
În sângele circulaţiei pulmonare are loc reacţia reversă cu resinteză de acid carbonic, care se descompune în apă şi dioxidul de carbon exhalat prin plămâni.

Menţinerea EAB în organism e asigurată de echilibrul dinamic dintre formarea (şi aportul exogen) ionilor de H⁺ şi eliminarea din organism a acestora. Sursele de ioni de hidrogen sunt 1) disocierea H₂CO₃ în capilarele circuitului mare, 2) formarea aci­zi­lor nevolatili în urma metabolismului; 3) predominarea relativă a ionilor de H⁺ din cauza pierderii bicarbonaţilor cu conţinutul intestinal (diareea) sau ca rezultat al eliminării excesive a lor cu urina (afecţiuni renale).

Micşorarea conţinutului ionilor de H+ este rezultatul recuplării cu HCO₃^- şi for­ma­rea de H₂CO₃, care se descompune rapid până la H₂O şi CO₂. Ionii de H⁺ se mai pierd cu acidul clorhidric (în voma incoiercibilă) şi prin rinichi (acido- şi amonioge­ne­za).

Surplusul de acizi şi baze în organism este neutralizat prin conversie meta­bolică. Astfel, o cantitate mare de acid lactic se oxidează până la CO₂ şi H₂O sau se foloseşte în procesul glicogenogenezei. Acidul sulfuric, care se formează la oxidarea unor ami­no­acizi, formează compuşi cu substanţele organice şi se elimină cu urina sub formă de sulfaţi neutri.

Devierile reacţiei active a spaţiilor lichidiene ale organismului sunt pre­întâm­pi­na­te la fel şi datorită acţiunii sistemelor tampon (Van Slike) din lichidele extra- şi in­tra­­celulare. Sistemul tampon prezintă substanţe capabile de a preveni modificările pH-ului mediului la acţiunea acizilor sau bazelor. Proprietăţi remarcabile de tampon po­sedă cuplurile de substanţe, care constau din: 1) acid slab şi sare alcalină puternică (de exemplu, acidul carbonic şi NaHCO₃^-); 2) bază slabă şi sare acidă puternică (de exem­plu, cu anionul de Cl^-). Mecanismul de acţiune a sistemelor tampon se bazează pe pro­pri­etăţile acestora de a neutraliza soluţiile acizilor puternici cu formarea acidului slab (de exemplu, H₂CO₃). Baza puternică se neutralizează de către acidul sistemului tam­pon.

În sânge sunt prezente următoarele sisteme tampon:

1) bicarbonat; 2) fosfat; 3) proteic şi 4) hemoglobinic.

Primele trei sisteme (în special bicarbonatul) au un rol important în plasma sân­ge­­lui; sistemul hemoglobinic (cu capacitatea cea mai mare) acţionează în eritrocite. Sistemele tampon proteic şi fosfat sunt prezente şi în celule.

Sistemul tampon bicarbonat constă din acidul slab (H₂CO₃) şi sarea anionului (bicarbonat de sodiu – NaHCO₃). Raportul dintre H₂CO₃ şi NaHCO₃ în plasmă în condiţii normale este egal aproximativ cu 1:20, ceea ce are o mare importanţă în men­ţinerea pH-ului. În plasmă predomină NaHCO₃, în celule – sarea de potasiu. Ionul eli­berat din sare inhibă disocierea H₂CO₃, ceea ce împiedică acumularea ionilor de H⁺ în plasmă. De exemplu, în cazul insuficienţei respiraţiei externe pCO₂ în sânge se mă­reşte, ceea ce contribuie la micşorarea pH-ului. Această deviere este compensată prin mă­rirea conţinutului HCO₃^- şi, prin urmare, prin fixarea surplusului ionilor de H⁺. Ast­fel are loc normalizarea pH-ului sângelui. La acumularea cantităţilor excesive de produşi metabolici acizi are loc neutralizarea rapidă a lor de către partea alcalină a sistemului tampon. Ca rezultat surplusul de H₂CO₃ intră în eritrocite, unde în prezenţa car­boanhidrazei se descompune până la H₂O şi CO₂. CO₂ difundează în plasmă şi serveşte ca stimul al centrului respirator; surplusul lui se înlătură prin plămâni. În ca­zul surplusului bazelor, ionii de OH^- se cuplează cu H₂CO₃ şi în locul bazei pu­ter­ni­ce (OH^-) se formează apa şi o bază mai slabă (HCO₃^-). Surplusul de HCO₃^- se elimină prin rinichi în formă de bicarbonaţi. Important este faptul că pCO₂ în sânge este reg­lat prin respiraţia externă, iar concentraţia bicarbonatului în plasmă – de către rinichi. Trebuie de menţionat că sistemul tampon bicarbonat este unul din cele mai mobile şi mai rentabile sisteme pentru organism.

Sistemul tampon fosfat prezintă un amestec de săruri mono- şi bivalente ale aci­du­lui fosforic (H₃PO₄), care au proprietăţi acide şi alcaline de diferit grad:

1) fosfatul de sodiu monovalent (NaH₂PO₄) are proprietăţi acide, iar la disociere formează H₂PO₄^-, care este capabil să elibereze ionul de H⁺;

2) fosfatul de sodiu bivalent (Na₂HPO₄) are proprietăţi bazice, iar la disociere formează HPO₄^-2, care poate lega ionul de H⁺. La un pH aproape de 7,4 raportul fos­fa­ţilor acizi şi bazici în plasmă este egal cu 1:4. Acţiunea tampon a acestui sistem constă în fixarea ionilor de H⁺ de către sarea bivalentă, care apoi devine acidă. În sur­plu­sul de baze componenţa acidă a sistemului tampon fosforic se transformă în sare al­calină: NaOH + NaH₂PO₄→ Na₂HPO₄ + H₂O. Cantitatea fosfaţilor în plasmă este mult mai mică decât a bicarbonaţilor, respectiv şi importanţa lor în neutralizarea aci­zilor şi ba­ze­lor plasmatice este mai mică. Sistemul fosfat are o mare importanţă în ce­lule şi în procesul de eliminare al ionilor de H⁺ de către rinichi. Astfel, pe măsura pa­sa­jului uri­nei primare prin tubii renali eliminarea fosfaţilor monovalenţi se măreşte. Din această cauză raportul NaH₂PO₄ / Na₂HPO₄ în tubii renali proximali constituie 9:1, iar în cei distali – 50:1.

Sistemul tampon proteic constă din proteine plasmatice amfolite, de exemplu H-proteină /K-proteinat şi H-proteină/Na-proteinat. În mediul acid amfolitul leagă ionii de H⁺, iar în cel bazic disociază eliberând ionii de H⁺.

Sistemul tampon hemoglobinic posedă cea mai mare capacitate. În normă aces­tui sistem îi revine 75% din capacitatea totală a sistemelor tampon sanguine. He­mo­glo­bina ca şi alte proteine este un amfolit şi poate exista în sânge în două forme: re­du­să (Hb) şi oxidată (HbO₂). Astfel, HbO₂ ca acid este de 80 de ori mai puternică de­cât hemoglobina redusă. Oxihemoglobina are capacitatea de a ceda ionii de hidrogen şi de a asocia în schimb ionii de potasiu din ertrocit, ceea ce compensează devierile EAB. În capilarele circuitului mare la disociere HbO₂ se transformă în hemoglobină redusă şi fixează ionii de H⁺ în eritrocit. Aciditatea plasmei nu se modifică semni­fi­ca­tiv. La trecerea sângelui prin capilarele pulmonare toate procesele se produc în sens in­vers: hemoglobina asociază oxigenul şi eliberează ionii de H⁺.

O importanţă deosebită în menţinerea EAB în organism are schimbul ionilor dintre mediile lichidiene, celule şi matricea neorganică a scheletului osos. Calciul şi so­diul din oase la fel pot fi substituiţi cu ioni de hidrogen în cazul creşterii concen­tra­ţiei acestora în sânge.

Echilibrul acido-bazic este menţinut şi de activitatea organelor interne.

Ficatul participă la reglarea EAB prin următoarele reacţii:

1. 
   conversia acizilor organici, formaţi în procesele metabolice în produse in­ter­mediare şi finale (de exemplu, legarea acidului benzoic cu glicocolul);
   
2. 
   transformarea acidului lactic în glicogen; acest proces este deosebit de im­por­tant la efortul fizic însoţit de acumularea în surplus de lactat;
   
3. 
   neutralizarea şi eliminarea cu bila a acizilor neorganici, de exemplu o parte din ei sunt neutralizaţi de amoniacul, care se formează în procesul de dezaminare a ami­­noacizilor.
   

Plămânii permanent înlătură din sânge H₂CO₃ sub formă de CO₂. Mărirea pCO₂ în sângele arterial de la 40 mm Hg până la 50 mm Hg intensifică ventilaţia pulmonară de 4 ori. Centrul respirator este stimulat şi de scăderea pH-ului sanguin.

Rinichii reglează concentraţia bicarbonatului în sânge şi elimină acizii nevo­la­tili, care se formează în organism sau pătrund din exterior. Normal, în procesul reacţi­­ilor metabolice se formează acizi puternici (preponderent H₂SO₄ şi H₃PO₄). Elimi­na­rea acestor acizi din organism are loc mai lent şi numai prin rinichi. Excreţia acizilor cu urina predomină asupra excreţiei bazelor, ceea ce face ca urina să aibă reacţie aci­dă (pH =5,3-6,5). Concentraţia ionilor de H⁺ în urină este aproximativ de 800 ori mai mare decât în sânge.

La un conţinut excesiv de acizi se implică un mecanism renal important – amo­nioge­neza. Sărurile de amoniu se formează din amoniac, a cărui sursă o prezintă ami­no­acizii: glutamina (60%), asparagina, alanina, histidina, leucina etc. Reacţia se finali­zează cu formarea ionilor de NH₄⁺ şi HCO₃^- din glutamină. În continuare amoniul este se­cretat activ în lumenul tubilor renali (prin Na⁺, NH₄⁺ antiport), sodiul pătrunde în ce­lu­lele epiteliului tubilor proximali, iar bicarbonatul este transferat conform gradi­en­tu­lui de concentraţie. Rezultatul final al acestor reacţii constă în transformarea fil­tra­tului plas­matic slab alcalin (urina primară), în urina definitivă acidă şi reîntoarcerea în sân­ge a ionilor de bicarbonat şi sodiu. Acizii liberi (H₂SO₄, H₃PO₄, HCl etc) nu se eli­mi­nă cu urina, deoarece aceasta ar afecta epiteliul tubilor renali (la un pH al urinei mai mic de 4,5).

Un alt mecanism de reglare a EAB de către rinichi este acidogeneza, care constă în secreţia activă de către epiteliul tubilor distali şi celor colectori ai ionilor de H⁺ în urina primară prin participarea carboanhidrazei. Datorită acestui mecanism în sânge trece bicarbonatul format de novo (“reabsorbţia” bicarbonatului”). Un rol important în mecanismele renale de menţinere a EAB are schimbul lui Berliner (schimbul sodiului din urina primară cu potasiul secretat). Astfel, sodiul se reabsoarbe şi aprovizionează menţinerea rezervelor alcaline a plasmei sanguine, iar cu urina se elimină sărurile de potasiu.

Concentraţia H⁺ în sânge este parţial menţinută şi prin funcţia secretorie a glandelor stomacale şi intestinale. Celulele parietale ale mucoasei stomacului secretă aci­dul clorhidric foarte concentrat. Astfel, din sânge în cavitatea stomacului sunt eli­mi­naţi ionii de Cl^- în schimbul bicarbonatului, iar ionii H⁺ se formează în mucoasa gastrică sub influenţa carboanhidrazei. Glandele mucoasei intestinale secretă suc al­ca­lin, bogat în bicarbonaţi, iar plasma concomitent se imbogăţeşte cu ioni de H⁺. Pier­de­rile ionilor de H⁺ cu sucul gastric (în voma) sau a ionilor de HCO₃^- cu sucul intes­ti­nal (în diaree) conduce la devierea EAB respectiv spre alcaloză – exces de baze, sau aci­doză – exces de H⁺.

În organism există o consecutivitate a mecanismelor de compensare în caz de deviere a EAB. În primul rând se activează procesele de diluţie a acizilor şi bazelor, precum şi reacţia urgentă a sistemelor tampon plasmatice şi celulare. Mai târziu se im­plică atât mecanismul respirator de compensare (modificarea ventilaţiei pulmonare), cât şi cele din partea tractului gastrointestinal, ficatului şi rinichilor. Rezultatul aces­tor procese constă în reinstalarea reacţiei active normale a plasmei, a concentraţiei de HCO₃^- şi a altor ioni în sânge.

Echilibrul acido-bazic în organism se caracterizează prin următorii parametri:

1) pH actual (real) – valoarea pH-ului sângelui arterial, determinată la tempe­ra­tu­ra 38^oC, în condiţii anoxice, egal în normă cu 7,37–7,45;

2) pCO₂ actuală (reală) – presiunea CO₂ în sângele arterial în normă egală cu 40–45 mm Hg;

3) pO₂ – presiunea oxigenului în sânge egală în normă cu 83–108 mm Hg;

4) AB – Actual Bicarbonate (bicarbonatul actual sau real) – concentraţia bicar­bo­natului în plasma sângelui arterial egală în normă cu 24,6–28,6 mmol/l;

5) SB – Standard Bicarbonate (bicarbonatul standard) – conţinutul bicarbona­ţi­lor în plasma sângelui la saturarea completă cu oxigen, la pCO₂ egală cu 40 mm Hg şi pO₂ ≥100 mm Hg, la temperatura 38^oC; în normă este egal cu 22,5–26,9 mmol/l;

6) BB – Buffer Base (bazele tampon) – suma anionilor esenţiali ai sistemelor tam­­pon (bicarbonaţi şi proteine) din sângele integru (mmol/l) determinată prin titrare până la pH-ul izoelectric al proteinelor la pCO₂ = 0; se determină în sângele capilar sau se calculează prin aplicarea nomogramei. Această mărime nu se modifică în cazul devierilor pO₂. În normă în sângele arterial BB constituie cca 48 mmol/l. După nivelul lui pot fi apreciate devierile EBA cauzate de mărirea sau micşorarea conţinutului aci­zi­lor nevolatili (acidoză sau alcaloză negazoasă);

7) BE – Base Excess (surplusul bazelor tampon) – diferenţa dintre conţinutul nor­mal de baze tampon (în sânge integru la temperatura 37^oC, pH-ul = 7,4 şi pCO₂ = 40 mmHg) şi conţinutul real de baze tampon (BB) exprimată în mmol/l. Această dife­ren­ţă poate fi pozitivă sau negativă. În normă este egală cu 0. Valorile pozitive atestă deficitul relativ al acizilor nevolatili sau pierderea ionilor de H⁺ (alcaloză); valorile negative atestă surplusul relativ al acizilor nevolatili sau acumularea ionilor de H⁺ (acidoză);

8) conţinutul total al acidului carbonic în sânge – concentraţia generală în sânge a acidului carbonic, care constă din fracţia ionizată (ionii de bicarbonat, carbamat) şi neionizată (acid carbonic, CO₂ anhidric, dizolvat); se determină în sângele arterial şi capilar prin metoda gazometrică. În normă este egală cu 24,6–28,6 mmol/l.

Tulburările EAB se subdivizează în acidoze şi alcaloze.

Acidoza prezintă o dereglare tipică a EAB ce se caracte­ri­zea­ză prin excesul absolut sau relativ de acizi în organism cu mărirea concentraţiei ionilor de H⁺ (pH se micşorează). Al­ca­lo­za este o dereglare tipică a EAB ce se caracterizează prin creş­te­rea cantităţii absolute sau relative a bazelor în organism cu mic­şo­ra­rea concentraţiei ionilor de H⁺ (pH creşte). Trebuie de men­ţi­onat că în cazul acidozelor şi alcalozelor nu are loc pre­do­mi­na­rea ca atare a cationilor asupra anionilor (sau invers), ci doar se mo­di­fică concentraţia ionilor de H⁺ cu păstrarea statu­tu­lui elec­tro­neutru al soluţiei (echilibrului cationilor şi anionilor).

Clasificarea acidozelor şi alcalozelor. Conform gradului de­vierilor EAB deosebim alcaloze şi acidoze compensate şi de­compensate. Devierile compensate sunt acele forme, în care sistemele tampon şi alte mecanisme fiziologice de compensare menţin pH-ul sângelui în limita valorilor normale. La epuizarea mecanismelor compensatorii pH-ul sângelui se abate de la nor­mă şi survin tulburări decompensate ale EAB.

Conform patogeniei dereglările EAB se subdivizează în:

1. 
   acidoze şi alcaloze gazoase drept consecinţe ale modi­fică­ri­lor respiraţiei externe, care se caracterizează prin acumu­la­rea sau eliminarea excesivă a CO₂ (şi respectiv a ionilor de hi­dro­gen din componenţa H₂CO₃);
   
2. 
   acidoze şi alcaloze negazoase, consecinţă a tulburărilor metabolismului (formele metabolice), a pătrunderii acizilor sau ba­zelor exogene (formele exogene) sau a eliminării excesive a aces­tora din organism (formele excretorii).
   

22.1. Acidozele

Etiologia şi patogenia acidozelor. Cauzele acidozei gazoase pot fi:

1. 
   dereglarea respiraţiei externe asociate cu hipoventilaţie, ce contribuie la acumularea excesivă în sânge a CO₂ (atelec­ta­zie, pneumonie, asfixie, paralizia centrului respirator etc.);
   
2. 
   concentraţia mărită de CO₂ în mediul înconjurător (încă­pe­ri închise, mine etc.);
   
3. 
   ventilaţia artificială neadecvată a plămânilor;
   
4. 
   maladii asociate cu dereglări de difuzie a gazelor în plă­mâni (edem pulmonar, pneumoscleroză, pneumoconioză etc.).
   

Cauzele acidozei negazoase pot fi:

1) tulburări metabolice asociate cu cetogeneză mărită şi hi­per­cetonemie (diabet zaharat, inaniţie, dereglări funcţionale ale ficatului etc.) – acidoză metabolică;

2) intensificarea formării sau diminuarea oxidării acidului lactic (hipoxie, infecţii, dereglări funcţionale ale ficatului) – lactat-acidoză;

3) inflamaţii, arsuri vaste, traumatisme etc.;

4) reţinerea în organism a acizilor în legătură cu insuficienţa renală (glomerulonefrită difuză, uremie), pierderile excesive ale bazelor prin rinichi (acidoză tubulară renală, nefrită cu pierderi abundente de săruri) şi prin tractul gastrointestinal (diaree, hi­per­salivaţie) – acidoză excretorie;

5. 
   consumul excesiv de acizi cu alimentele, administrarea unor preparate medicamentoase (acidul ascorbic) – acidoză exo­ge­nă.
   

Există şi forme combinate de acidoze (cetoacidoză + lactat-acidoză, metabolică + excretorie) şi forme mixte (gazoasă + ne­ga­­zoasă) în asfixie, insuficienţă cardiovasculară, şoc.

Reacţiile compensatorii. Acidoza negazoasă este una din ce­le mai complicate tulburări ale EAB. În procesul de compensare iau parte diferite mecanisme. Excesul acizilor se diluează de că­tre lichidul extracelular şi ca rezultat concentraţia acestora se micşorează. Concomitent bazele sistemelor tampon (în special ale sistemului plasmatic bicarbonat) neutralizează surplusul de aci­zi (ionii de hidrogen). Aceasta conduce la micşorarea conţi­nu­tului NaHCO₃ şi creşterea H₂CO₃ în plasma sanguină. Astfel, scăderea NaHCO₃ în plasmă (şi micşorarea SB) este un indice principal al acestei forme de acidoză. În plasmă din eritrocite iese Cl^-; excesul de H₂CO₃ reacţionează cu NaCl formând astfel NaHCO₃, ioni de H⁺ şi Cl^-, conducând la micşorarea con­ţi­nu­tu­lui H₂CO₃ în plasmă.

Un rol important în fixarea ionilor de H⁺ are sistemul tam­pon proteic, care în cazul excesului de acizi disociază ca o bază slabă. Proteinele cedează ionii de Na⁺, care şi fixează excesul anionilor acizi. Ionii de H⁺ se transferă din plasmă în eritrocite şi în celulele ţesuturilor în schimbul ionilor de K; creşte concen­tra­ţia ionilor de K în plasmă (hiperkaliemia). Surplusul ionilor de H trece în ţesutul osos, unde se schimbă cu Na⁺ şi Ca²⁺; în plas­ma sanguină se măreşte conţinutul cationilor - K⁺, Na⁺ şi Ca²⁺. Totodată din organism se elimină H₂CO₃: în eritrocite H₂CO₃ se descompune rapid în CO₂ şi H₂O; CO₂ stimulează centrul res­pi­ra­tor, fapt ce conduce la hiperventilaţia pulmonară. Prin urmare, în compensarea acidozei negazoase rolul principal îi aparţine sistemului tampon bicarbonat şi hiperventilaţiei pulmonare. Ro­lul rinichilor în compensarea acidozei negazoaze este cu mult mai mic. Cea mai mare parte a bicarbonatului e fixată deja de ionii de H⁺, conţinutul HCO₃^- în plasmă scade, creşte con­cen­traţia sărurilor slab alcaline (NaCl etc.). Micşorarea pCO₂ în sân­­ge contribuie la inhibiţia proceselor dependente de acest in­di­ce în epiteliul tubilor renali (acidogenezei şi reabsobţiei simul­ta­ne a bicarbonatului). Deoarece conţinutul HCO₃^- în plasmă este mic­­şo­rat, se micşorează de asemenea şi concentraţia bicarbona­ţi­lor în urina primară; ei se reabsorb complet şi practic lipsesc în uri­nă final. Creşte aciditatea titrată a urinei din cauza eliminării acizilor organici nevolatili sub formă liberă (corpi cetonici); se intensifică şi excreţia sărurilor de amoniu. Urina în caz de aci­do­ză negazoază are reacţie acidă (pH-ul poate fi mai mic de 4,5). Se stimulează amoniogeneza, reducând astfel pierderile ionilor de potasiu şi calciu din organism (aceştea se substituie cu ca­ti­onul de NH₄⁺).

În urină creşte conţinutul fosfaţilor acizi, deoarece se mă­reş­te fixarea de către sarea bivalentă a sistemului- tampon a exce­su­lui ionilor de H⁺: Na₂HPO₄ + H⁺ → NaH₂PO₄ + Na⁺

Acidoză gazoasă. Mecanismul patogenetic de bază al aces­tei forme constă în reţinerea excesului de acid carbonic în sânge (hipercapnie) cu creşterea simultană a pCO₂. Hipercapnia de re­gu­lă e asociată cu hipoxie şi cu stimularea glicolizei anaerobe; din această cauză deseori acidoza gazoasă se complică cu cea me­tabolică. Mecanismul esenţial de compensare a acidozei ga­zoa­se constă în activarea sistemului tampon hemoglobinic. H₂CO₃ se transformă în ioni de HCO₃^- şi astfel asigură bazele din plasmă. Ionii de H⁺, care se formează în acest caz, se fixează de către sistemul tampon hemoglobinic din eritrocite. Meca­nis­mul acestui proces este următorul: creşterea pCO₂ în plasma san­­guină conduce la intensificarea pasajului CO₂ în eritrocite, un­de, în prezenţa carboanhidrazei, se sintetizează H₂CO₃. Con­co­mitent se intensifică disocierea acidului carbonic: H₂CO₃→ H⁺ + HCO₃^-. În eritrocite Hb redusă cedează ionii de K⁺ în plasmă cu formarea de KHCO₃. Parţial K⁺ interacţionează cu Cl^- formând KCl. O parte din ionii de H⁺ se fixează de către sis­te­mul tampon proteic. Toate aceste reacţii se soldează cu mărirea con­ţinutului bicarbonaţilor în plasmă; nivelul clorizilor scade. Creşterea bicarbonaţilor compensează excesul de H₂CO₃ şi res­ta­bileşte raportul normal NaHCO₃ / H₂CO₃ (20: 1).

În compensarea acidozei gazoase creşte rolul rinichilor în legătură cu formarea unei cantităţi excesive de bicarbonaţi în plas­mă şi creşterea concentraţiei acestora în urina primară.

În acidoza gazoasă reabsorbţia bicarbonatului în tubii renali se accelerează semnificativ sub acţiunea concentraţiei înalte de CO₂ în sânge, ceea ce micşorează conţinutul bicarbonaţilor în uri­nă cu eliminarea mărită a clorizilor. Creşte moderat conţinu­tul fosfaţilor acizi în urină.

Manifestările acidozei. O manifestare a acidozei severe este afectarea SNC cu apa­ri­ţia vertijelor, somnolenţei (iniţial), mai apoi a stării de sopor şi comă acidotică. Starea de comă apare la un pH mai mic de 7,2.

Dereglările respiratorii sunt mai exprimate în acidoza ne­ga­zoa­să; este caracteristică creşterea frecvenţei respiraţiei şi hi­per­ven­tilaţia consecutivă, care contribuie la micşorarea pCO₂ în sân­­ge. Pe fundalul acumulării ionilor de hidrogen tulburările res­pi­raţiei progresează până la apariţia respiraţiei de tipul Kus­smaul. În acidoza gazoasă creşterea pCO₂ contribuie la spasmul bronşiolelor şi secreţia abundentă a glandelor bronhiale.

Dereglările cardiovasculare în acidoza negazoasă se mani­festă prin scăderea tonusului vaselor şi apariţia discordanţei din­tre capacitatea crescută a patului vascular şi volumul relativ in­su­ficient al sângelui circulant. Ca rezultat se micşorează returul ve­nos spre inimă şi debitul cardiac, scade presiunea arterială sis­temică. Totodată excesul de CO₂ dilată vasele encefalului, se in­ten­sifică producerea lichidului cefalorahidian, ceea ce poate con­du­ce la creşterea tensiunii intracraniene.

În condiţiile acidozei scade afinitatea hemoglobinei faţă de oxigen, ceea ce diminuează asocierea oxigenului la hemoglobină în capilarele pulmonare, dar facilitează disocierea oxihemo­glo­bi­nei în capilarele circuitului mare. Acidoza conduce la dereglări inevitabile în echilibrul hidro-salin. În acidoză se intensifică ieşirea ionilor de K⁺ din celule (inclusiv din cardiomiocite) cu hiperkaliemie. Nivelul hiperkaliemiei poate servi ca test, care relevează «gradul biochimic» de afectare a ţesuturilor. Hiperka­li­emia, de rând cu alţi factori, inhibă activitatea cardiacă, contri­buie la dereglarea activităţii electrice a cordului, provoacă arit­mii (extrasistole, fibrilaţie ventriculară), micşorează contracti­bi­litatea miocardului. Acidoza scade sensibilitatea adrenorecep­to­ri­lor, ceea ce şi mai mult dereglează funcţia cordului şi dimi­nu­ează tonusul vaselor sanguine.

Acumularea ionilor de Na⁺ şi Cl^- în lichidul extracelular (în schimbul bicarbonaţilor) contribuie la creşterea presiunii osmo­tice în el, la dezvoltarea edemelor (hiperhidratare extrarcelulară) în asociaţie cu deshidratarea celulelor. Pierderea ionilor de Ca din oase conduce la decalcificare şi osteoporoză, iar hipercal­ci­emia inhibă excitabilitatea neuro-musculară.
22.2. Alcalozele
Etiologia alcalozelor. Alcalozele pot fi provocate de urmă­toare­le procese:

1) eliminarea excesivă a CO₂ în dereglările respiraţiei exter­ne manifestate prin hiperventilaţie (nevroze, boala alpină etc.), hiperventilaţia în respiraţia artificială – alcaloză gazoază;

2) acumularea bazelor în sânge în legătură cu reabsorbţia in­tensă a lor în rinichi (de exemplu, în hiperaldosteronism), pier­de­rea acizilor în vomă, ocluzie intestinală, hiperaciditate gastri­că, terapie îndelungată cu diuretice (hipotiazidul etc.) – alcaloză excretorie negazoasă;

3) consumul produselor alimentare şi apei minerale alcaline, administrarea medicamentelor (bicarbonatul etc.) – alcaloză exogenă.

Patogenia alcalozelor. Mecanismul principal de dezvoltare a alcalozei negazoase con­­stă în pierderea acizilor nevolatili de către organism sau administrarea excesivă a bazelor, care con­duc la mărirea con­cen­traţiei de HCO₃^- în plasmă (mărirea SB). Uneori alcaloza ne­gazoasă se poate dezvolta la ingerarea înde­lun­gată a apelor minerale alcaline, bicarbonatului de sodiu. În hipersecreţia glu­co­corticoizilor apariţia alcalozei e determinată de sărăcirea ce­lu­lelor şi a plasmei în potasiu prin pierderea lui cu urina. Suma ca­tionilor intracelulari în acest caz este men­ţi­nu­tă prin pătrun­de­rea în ele a ionilor de Na⁺ şi H⁺; corespunzător nivelul ionilor de H⁺ în plasmă scade, pH-ul plasmei creşte.

Compensarea alcalozei negazoase are loc în special prin inhibiţia centrului respirator cu hipoventilaţie – eliminarea CO₂ se stopează şi acesta se acumulează în sânge. Drept rezultat creşte concentraţia de acid carbonic în plasmă, ceea ce conduce la nor­malizarea raportului H₂CO₃/NaHCO_3, care din nou se apro­pie de 1:20. Capacităţile acestui mecanism sunt limitate, deoare­ce foar­te rapid în sânge creşte pCO₂ (hipercapnie), stimulând astfel cen­trul respirator şi intensificând ventilaţia pulmonară. În ca­zu­rile hipercapniei este important de a determina cauza creş­te­rii pCO₂ – aceasta este o compensare pulmonară a alcalozei sau o creştere primară în legătură cu însuficienţa respiratorie.

Cel mai important mecanism de compensare al alcalozei ne­ga­zoase este cel renal. Bicarbonatul pentru rinichi este substanţă cu prag, prin urmare în tubii renali se “reabsoarbe” doar o parte din cantitatea totală, care se filtrează în glomerul. Excesul de HCO₃^- filtrat poate fi reabsorbit doar în caz de creştere semni­fi­cativă a pCO₂ sanguin. Astfel, în alcaloza negazoasă o cantitate excesivă de HCO₃^- sub formă de NaHCO₃ se elimină cu urina.

Sistemul tampon proteic în condiţii de alcaloză elimină ionii de H⁺ în plasmă, în schimb fixează cationi de Na⁺ din ea. O parte din cantitatea excesivă a ionilor de HCO₃^- trece în eritro­­cite în schimbul ionilor de Cl^-.

Mecanismul patogenetic de bază al alcalozei gazoase constă în predominarea eliminării de H₂CO₃ asupra producerii ei. În acest caz pCO₂ în sânge se micşorează (mai puţin de 25 mm Hg), SB e micşorat, BE e normal sau negativ. Cel mai important mecanism de compensare este micşorarea excitabilităţii centru­lui respirator şi ca rezultat bradipneea şi acumularea de CO₂ în organism. În deficitul de H₂CO₃ din eritrocite în plasmă trec ionii de Cl, care substituie ionii de Na din bicarbonat. În conse­cinţă concentraţia plasmatică a H₂CO₃ se măreşte, iar cantitatea de bicarbonat se micşorează.

În compensarea alcalozei gazoase o mare importanţă au şi rinichii: la micşorarea pCO₂ în sânge ca rezultat al hiperventi­la­ţiei se micşorează secreţia ionilor de H⁺ şi reabsorbţia bicarbo­na­tu­lui în rinichi – respectiv în sânge se măreşte cantitatea ca­ti­oni­lor H⁺ şi se micşorează cea a anionilor HCO₃^-. Excreţia bicar­bo­natului cu urina este asociată cu eliminarea cationilor de Na⁺.

Sistemul tampon proteic de asemenea participă în compen­sa­rea alcalozei gazoase. În astfel de condiţii proteinele disociază, eliberând în plasmă ionii de H⁺ şi concomitent fixează ionii de Na⁺, fapt ce micşorează şi mai mult concentraţia lor în plasmă – se instalează hiponatriemia. Suplimentar, plasma se îmbogăţeşte cu ionii de H⁺ şi Na⁺ din celulele tisulare, în schimb ionii de K⁺ intră în celule, conducând la dezvoltarea hipokaliemiei. Din ce­lule în plasmă ies ionii de Cl (hipercloremia). Restituirea ioni­lor de H⁺ în sânge are loc şi din contul ieşirii lor din oase în schi­mbul ionilor de Ca²⁺, care se depozitează în oase.

Alcalozele se exprimă prin dereglări funcţionale ale orga­ne­lor şi sistemelor, prin hipocapnie şi tulburări ale metabolismului hidrosalin. În alcaloză se micşorează excitabilitatea centrului res­pirator, scade volumul sistolic, debitul cardiac şi presiunea ar­­terială sistemică, poate surveni chiar colapsul. Din cauza pier­derii ionilor de Na prin rinichi scade presiunea osmotică a lichi­dului extracelular, are loc deshidratarea. În cazul pierderii ca­ti­oni­lor de K se dereglează funcţia cordului; în hipokaliemie pro­nun­ţată pot apărea extrasistole atriale şi ventriculare ca rezultat al instalării focarelor ectopice de activitate electrică.

Alcalozele conduc la depozitarea ionilor de Ca în oase în schimbul eli­be­rării ionilor de H, ceea ce micşorează conţinutul ionilor de Ca în sânge cu creş­terea consecutivă a excitabilităţii neuro-musculare, la convulsii (tetanie).
23. Dizoxiile generale
23.1. Hipoxia generală

23.2. Hiperoxia generală

Pentru funcţionarea adecvată a organelor şi sistemelor organismul uman ne­ce­sită oxigen, care este extras din aerul atmosferic şi transportat spre celule. La nivelul celular rolul esenţial al oxigenului este determinat de participarea acestuia în reacţiile de oxido-reducere în lanţul respirator, în urma cărora energia este extrasă din principi­­ile nutritive şi stocată sub forma de macroergi fosfaţi: adenozintrifosfat (ATP), guano­zin­trifosfat (GTP), creatinfosfat. Ulterior, energia macroergilor fosfaţi este folo­si­tă în mul­tiple procese din organism: generarea şi propagarea impulsurilor nervoase, rege­ne­rarea şi creşterea celulară, contracţia musculară, termogeneza, reacţiile biochi­mi­ce anabolice, transportul activ al substanţelor prin membranele celulare ş.a.

Aerul atmosferic constituie un amestec gazos din cca 21% oxigen, 78% azot şi 0,03% dioxid de carbon, iar restul – vapori de apă şi alte gaze (argon, heliu). Pre­si­unea totală a acestui amestec la nivelul mării (altitudinea 0) este de 760 mm Hg. Fieca­re gaz exercită presiune în proporţie directă cu concentraţia sa din amestec: astfel presiunea parţială în atmosferă a azotului constituie cca 600 mm Hg, iar cea a oxige­nu­lui – cca 160 mm Hg .

Cantitatea de oxigen transportată de sânge spre ţesuturi depinde de: a) ca­pa­ci­tatea oxigenică a sângelui; b) afinitatea hemoglobinei faţă de oxigen; c) viteza lineară a circulaţiei sângelui; d) debitul sanguin – viteza volumetrică, perfuzia ţesuturilor.

Capacitatea oxigenică a sângelui reprezintă cantitatea maximă de oxigen care poate fi legată de 100 ml sânge. Cvazitotalitatea oxigenului din sânge este transportată de către hemoglobină. Fiecare gram de hemoglobină poate asocia maxim 1,34 ml de oxigen, iar 100 ml de sânge cu concentraţia hemoglobinei egală cu 140–160 g/l – până la 19–21 ml de oxigen. În afară de aceasta, o cantitate de oxigen în sânge se află şi în sta­re dizolvată fizic, această parte constituind doar 0,3 ml O₂ la 100 ml sânge. Cal­cu­lată în baza acestor indici capacitatea oxigenică a sângelui este egală cu 19,3–21,3 mlO₂ /100 ml sânge. Prin urmare, volumul total de sânge circulant are o ca­pa­citate to­tală oxigenică egală cu cca 1000 ml de oxigen. Capacitatea oxigenică a sân­ge­lui de­pin­de de gradul de saturaţie cu oxigen a hemoglobinei şi de solubilitatea oxi­ge­nului în sânge, iar ambii indici depind de presiunea parţială a oxigenului în aerul alveolar.

La nivelul capilarelor pulmonare, unde presiunea parţială a O₂ este ridicată, oxi­genul se combină cu hemoglobina, iar la nivelul capilarelor tisulare, unde presiunea oxi­genului este joasă, oxigenul este eliberat de către Hb. Această reacţie se află la ba­za transportului celei mai importante cantităţi de oxigen de la plămâni la ţesuturi.

Reprezentarea grafică a saturaţiei procentuale a hemoglobinei în funcţie de pre­si­unea parţială a oxigenului (curba de disociere a oxihemoglobinei) demonstrează că în sângele arterial, unde pO₂ este de 95 mm Hg, 97% de hemoglobină este asociată cu oxigenul în formă de oxihemoglobină, iar în sângele venos, unde pO₂ este de 40 mm Hg, saturaţia cu oxigen a hemoglobinei este de numai 78%.

Afinitatea hemoglobinei faţă de oxigen este în funcţie de pH, pCO₂, concen­tra­ţia de ATP şi 2,3 difosfoglicerat în eritrocite, temperatiură. Astfel, afinitatea hemoglo­bi­nei faţă de oxigen scade şi respectiv viteza de disociere a oxihemoglobinei creşte în cadrul acidozei, creşterii temperaturii corporale (febră, hipertermie), creşterii conţi­nu­tu­lui de dioxid de carbon. În acest caz curba de disociere a oxihemoglobinei deviază spre dreapta, ceea ce înseamnă că oxihemoglobina disociază la concentraţii mai mari de oxigen în sânge.

În cazul creşterii afinităţii hemoglobinei faţă de oxigen şi respectiv micşorării vitezei de disociere a oxihemoglobinei, curba deviază spre stânga, ceea ce înseamnă că oxigenarea hemoglobinei are loc şi la presiuni parţiale joase în alveole, iar procesul de disociere a oxihemoglobinei la nivelul capilarelor tisulare are loc cu viteză mai lentă. Atare situaţie se creează în cadrul hipotermiei, hipocapniei, intoxicaţiei cu mo­no­xid de carbon, conţinutului sporit de hemoglobină fetală (HbF) în eritrocite la nou-năs­cuţii prematuri.

Transportul dioxidului de carbon. Presiunea parţială a CO₂ în sângele arterial constituie 40 mm Hg, iar în sângele venos 47 mm Hg. Cantitatea de CO₂ transportată de către sângele arterial constituie 50 ml/100 ml sânge, iar sângele venos transportă un volum de 55 ml CO₂ /100 ml sânge. Din acest volum transportat de sângele venos, aproximativ 10% de dioxid de carbon este dizolvat în plasmă, 10% este transportat în formă de carbhemoglobină, restul 80% se transportă în componenţa moleculelor de bicarbonat de sodiu şi potasiu. Presiunea parţială a dioxidului de carbon în sânge este funcţie directă a ventilaţiei pulmonare. Devierile presiunii parţiale a dioxidului de carbon în sânge influenţează microcirculaţia cerebrală. Astfel, în cadrul hipercapniei vasele cerebrale se dilată, respectiv creşte afluxul sanguin şi tensiunea intracraniană, ceea ce se manifestă prin cefalee şi vertij. În hipocapnie, afluxul sanguin în vasele ce­reb­rale se micşorează, manifestându-se clinic prin somnolenţă.

23.1. Hipoxia generală
Hipoxia este un proces patologic tipic integral, caracterizat prin micşorarea conţinutului de oxigen în celule, ca rezultat al dez­echi­librului dintre procesele de aprovizionare şi utilizare a aces­tuia. Conţinutul de O₂ în celule este rezultanta raportului a doi factori: a) aportul de O₂ spre celule într-o unitate de timp; b) con­sumul de oxigen, care depinde de intensitatea metabolis­mu­lui aerob celular. Din aceasta urmează că hipoxia se poate in­sta­la atât în urma tulburării procesului de aprovizionare a ce­lu­le­lor cu O₂ (hipoxie absolută)_, cât şi în urma creşterii vi­te­zei de uti­lizare a oxigenului de către celule (hipoxia relativă).

Hipoxia este unul din procesele patologice fundamentale şi un component patogenetic de bază în multiplele afecţiuni ale SNC şi endocrin, sistemelor respirator, cardiovascular, sanguin. Hipoxia în cele mai frecvente cazuri se dezvoltă secundar, însă instalarea ei agravează decurgerea patologiei primare (de ex: in­su­ficienţa cardiacă  scăderea volumului sistolic  scăderea debitului cardiac  scăderea presiunii arteriale  tulburări mi­cro­circulatorii  hipoxia  diminuarea energogenezei  mic­şo­rarea energogenezei  scăderea funcţiei contractile a miocar­du­lui).

Clasificarea hipoxiei. După etiologie şi mecanismele de dez­voltare:

1. 
   Hipoxia exogenă (hipoxia hipoxică, atmosferică) – pro­vo­cată de micşorarea conţinutului de oxigen în aerul atmos­fe­ric şi în funcţie de presiunea atmosferică se divide în:
   
   1. 
      normobarică;
      
   2. 
      hipobarică.
      
2. 
   Hipoxia respiratorie – rezultatul afecţiunilor apara­tu­lui res­pirator şi al transportului convecţional şi difuzional al oxi­ge­nului:
   
   1. 
      hipoventilatorie (tip restrictiv, obstructiv);
      
   2. 
      hipodifuzională;
      
   3. 
      prin dereglarea corelaţiei difuzie-perfuzie.
      
3. 
   Hipoxia circulatorie – rezultatul insuficienţei apor­tu­lui con­vecţional al oxigenului pe cale hemocirculatorie:
   
   1. 
      cardiogenă;
      
   2. 
      hipovolemică;
      
   3. 
      hipermetabolică.
      
4. 
   Hipoxia hemică – rezultatul afecţiunilor sistemului san­guin:
   
   1. 
      anemică;
      
   2. 
      hemoglobinotoxică.
      
5. 
   Hipoxia periferică – rezultatul dereglării transpor­tu­lui difuzional al oxigenului în ţesuturi:
   
   1. 
      interstiţială;
      
   2. 
      intracelulară.
      
6. 
   Hipoxia histotoxică – rezultatul dereglării proce­se­lor de utilizare intracelulară a oxigenului.
   
7. 
   Hipoxia mixtă.