LUCRAREA PRACTICA NR 4

Explorarea metabolismului hidro-electrolitic şi acido-bazic. Evaluarea spatiilor hidrice ale organismului; determinarea electrolitilor. Determinarea pH – ului sanguin, metoda Astrup, determinarea rezervei alcaline

EXPLORAREA TULBURĂRILOR ECHILIBRULUI ACIDO-BAZIC

Termenul de “echilibru acido-bazic” se foloseşte ca expresie a “homeostaziei ionilor de hidrogen”, al cărui indice este pH-ul sanguin. Menţinerea pH-ului este o condiţie esenţială pentru activitatea enzimatică de la nivelul celular, mecanismele tampon asigurând o concentraţie constantă a H+ prin schimburi permanente de ioni cu mediul extracelular.

Există un echilibru permanent între aportul şi eliminarea ionilor de H+, a valenţelor acide nevolatile şi volatile.

Aportul alimentar, prin aminoacizii sulfuraţi şi fosfoproteine, generează în decurs de 24 ore 50 – 80 mEq/ H+, 10 g de proteine dau prin metabolizare 6 – 7 mEq/ H+. Metabolizarea lipidelor şi glucidelor generează acizi organici care influenţează echilibrul acido-bazic atunci când metabolizarea lor este incompletă.

Eliminarea valenţelor acide este asigurată de către pulmon şi rinichi. Din metabolismul oxidativ se produc 288l CO2/24 ore, pulmonul eliminând în 24 de ore 12500mEq de CO2 ca rezultat al intevenţiei şi a sistemelor tampon şi a reacţiilor de hidratare.

Rinichiul elimină zilnic 50 – 100 mEq/ H+, din care 40 – 50 mEq/l reprezintă aciditatea titrabilă.

Reglarea echilibrului acido-bazic se realizează prin intervenţia mecanismelor:- fizico-chimice reprezentate de sistemele tampon existente în mediul celular si

extracelular. Sistemele tampon reprezinta amestecuri între un acid slab şi sarea sa cu o bază tare. Acestea au capacitatea de a transforma un acid tare într-un acid slab, care disociaza puţini ioni de hidrogen. Principalele sisteme tampon din organism sunt: bicarbonat/acid carbonic, proteinat acid/proteinat de sodiu, Hb redusa/oxiHb, fosfat disodic/fosfat monosodic.

- biologice reprezentate de funcţia ventilatorie şi excretorie.În corectarea variaţiei concentraţiei ionilor de H+ sistemele tampon intervin rapid, dar au

o eficienţă funcţională de scurtă durată, ca şi mecanismele de regalre a ventilaţiei. Însă mecanismele renale intervin mai lent, dar au eficienţă de durată mai mare.

Explorarea echilibrului acido-bazic se realizează prin:1. determinarea pH2. metoda Astrup3. determinarea rezervei alcaline

1. DETERMINAREA pH-ului SANGUIN

Determinarea pH-ului se poate realiza cu ajutorul pH-metrelor (metoda potenţiometrică) sau a indicatorilor (metoda colorimetrică). Se poate utiliza sânge venos sau arterial prelevat fără stază, în eprubete cu heparină în condiţii de strictă anaerobioză (seringi perfect etanşe, cu ulei de parafină). Determinarea pH-ului se realizează în 15 – 30 minute de la recoltare, în plasma separată tot sub parafină.VALORI NORMALE: pH-ul sanguin = 7,35 – 7,45

Valorile normale ale pH-ului în diferite lichide biologice sunt redate în tabelul nr. XV

1

Tabel Nr. XV Domeniul pH-ului pentru diferite lichide biologice

Lichidul biologic pH-ulSânge 7,35 – 7,45LCR 7,35 – 7,45Urină 4,4 – 8,4Lichid intracelular 6,8Suc gastric 1,5 – 2,5Suc pancreatic 8,3 – 9Bilă 7 - 8

Scăderea pH-ului se numeşte acidoză, iar creşterea alcaloză. Aceste tulburări pot fi compensate, dacă pH-ul rămâne în limite normale, în ciuda variaţiilor presiunii parţiale a CO 2

(pCO2) şi a bicarbonatului.Indirect, informaţii despre variaţiile pH-ului sanguin sunt oferite de valoarea pH-ului

urinar, ştiut fiind că rinichiul este unul din organele implicate în menţinerea constantă a homeostaziei acido-bazice. Reacţia urinii este în mod normal acidă (tabel nr. XV)

Scăderi ale pH-ului urinar se întâlnesc în: diabet zaharat, inaniţie, insuficienţă renală, diaree prelungită. O urina neutră sau alcalină apare după vărsături acide, infecţii ale căilor urinare, medicamente alcalinizante (bicarbonat de sodiu) etc.

2. METODA ASTRUP

Metoda Astrup permite determinarea pe baza unei nomograme (Siggaard-Andersen) a pCO2, a excesului de baze (EB), a bazelor tampon (BT), bicarbonatului standard şi actual precum şi calcularea cantităţii totale de CO2 din plasmă.PRINCIPIUL METODEI – Este o micrometodă care se bazează pe relaţia de invers proporţionalitate existentă între pCO2 şi pH-ul sanguin.

Se măsoară trei valori de pH cu ajutorul cărora, dintr-o nomogramă se pot calcula factorii principali ai echilibrului acido-bazic.MATERIALE NECESARE

- tuburi capilare heparinizate- amestec de oxigen-dioxid de carbon; aparatul Astrup se livrează cu 2 butelii în care

concentraţia CO2 sunt diferite, şi anume de 4% şi 8%. Transformarea concentraţiei în presiune parţială se face conform relaţiei (1):

relaţia (1)

unde: B – presiunea barometrică50 – tensiunea vaporilor de apă la 38oC

- soluţii tampon: soluţie fosfat cu pH = 7,384 şi cu pH = 6,84 la 38oC. Soluţiile se păstrează bine închise.

- Aparat AstrupPentru determinarea pH-ului se foloseşte o microelectrodă de sticlă care permite

efectuarea măsurătorilor dintr-o probă de sânge de 25μ/ (fig.42/260). Electrodul de referinţă este confecţionat din calomel, ca electrolit folosindu-se o soluţie saturată de KCl. Aparatul este prevăzut cu pompă de vid şi un termostat care permite menţinerea temperaturii la 38oC.

Echilibrarea (amestecarea) sângelui recoltat cu cele două amestecuri de oxigen-dioxid de carbon se realizează în tonometru (fig. 43). Durata echilibrării este de 5 minute.

- materiale necesare pentru recoltarea sângelui

2

- sânge capilar - se recoltează în trei tuburi capilare heparinizate. Pentru menţinerea condiţiilor de anaerobioză, capetele tuburilor se astupă cu ceară neutră (din trusa de recoltare a sângelui)TEHNICA DE LUCRU

Se recoltează sângele în tuburile heparinizate Măsurarea pH-ul necesită parcurgerea următoarelor etape:

- ajustarea aparatului prin determinări de pH în cele două soluţii tampon (6,84 şi respectiv 7,384);

- măsurarea pH-ului actual al sângelui (neintrodus în tonometru);- introducerea sângelui din celelalte 2 tuburi capilare în tonometru, timp de 5 minute şi

determinarea pH-ului acestor probe: pH1 (corespunde concentraţiei mai mici de CO2 – 4%) şi pH2 (corespunde concentraţiei mai mari de CO2 – 8%).CALCULAREA REZULTATELOR

Se utilizează nomograma Siggaard-Andersen (fig.)1. Pe baza relaţiei (1) se transformă concentraţia CO2 din volume în pCO2.2. Se fixează punctele corespunzătoare la pH1 şi pH2. Întotdeauna pH1 pH2. Prin unirea celor două puncte se obţine o dreaptă care reprezintă linia de echilibrare a CO2 (linia de titrare a CO2). Pe aceeaşi linie se notează şi valoarea pH-ului probei înainte de echilibrare.3. Parametrii echilibrului acido-bazic se obţin astfel:a. Presiunea parţială a CO2 (pCO2) se obţine ducând o perpendiculară pe ordonată din punctul

corespunzător valorii pH-ului actual. Punctul corespunzător intersecţiei cu ordonata reprezintă pCO2.

b. Excesul de baze (EB) se obţine la intersecţia curbei inferioare cu linia de titrare.c. Bazele tampon (BT) se obţin la intersecţia curbei superioare cu linia de echilibrare.d. Intersecţia dintre linia titrării CO2 şi orizontala prin pCO2 egală cu 40 mmHg reprezintă

bicarbonatul standard. Concentraţiile bicarbonatului standard sunt calculate făcând abstracţie de componenta respiratorie.

e. Bicarbonatul actual se obţine ducând o dreaptă la un unghi de 45o din punctul corespunzător pH-ului actual pe dreapta corespunzătoare bicarbonatului standard.

f. CO2 total (liber şi legat sub formă HCO3-) se obţine calculând astfel:

Semnificaţia parametrilor Astrup1. pH standard – pH-ul unei probe de sânge în condiţii standard: pCO2 = 40 mmHg,

temperatură de 37oC şi oxigenare completă a sângelui (saturaţia cu oxigen a hemoglobinei este de 98%).

2. pH actual – pH-ul unei probe de cercetat în condiţiile din momentul recoltării.3. pCO2 standard – presiunea partială a CO2 în condiţii standard.4. pCO2 actual – presiunea parţială a CO2 corespunzătoare pH-ului actual.5. CO2 total – reprezintă CO2 liber şi legat sub formă de bicarbonat şi carbamaţi. CO2 total

reprezintă puterea de combinare CO2. Între acidul carbonic şi bicarbonat există un echilibru dinamic permanent.

6. Bicarbonatul standard – concentraţia HCO3- într-o proba de sânge în condiţii standard.

Bicarbonatul standard reprezintă valoarea bicarbonaţilor plasmatici dacă nu ar interveni compensarea respiratorie. De aceea, acest parametru Astrup indică componenta metabolică a echilibrului acido-bazic. Bicarbonatul standard prezintă valori crescute în alcaloza metabolică şi scăzute în acidoza metabolică.

7. Bicarbonatul actual – concentraţia HCO3- disponibilă în proba de sânge în momentul

recoltării.8. Bazele exces (EB) – numărul de mEq de acid sau bază necesari pentru a titra 1 litru de sânge

până la un pH de 7,40 la 37oC şi pCO2 de 40 mmHg. În mod normal excesul de baze trebuie

3

să fie 0 (nu există nici exces nici deficit de baze). Acest parametru Astrup este un indicator al severităţii acidozei (are valoare negativă) sau al alcalozei (valoare pozitivă).

9. Bazele tampon (BT) – suma tuturor anionilor tampon care pot accepta H+: bicarbonaţi, proteine, hemoglobină, fosfaţi. Acest parametru este un indicator al componentei metabolice: creşte prin acumulare de baze (alcaloză metabolică) şi scade prin acumulare de acizi (acidoză metabolică).

10. Bazele tampon normalizate – valoarea bazelor tampon în condiţiile lipsei unui exces sau deficit de baze la pH = 7,40 şi pCO2 = 40 mmHg.

Valorile normale ale parametrilor AstruppH standard 7,35 – 7,45pH actual 7,35 – 7,45pCO2 (mmHg) 40 – 45 mmHgBicarbonat standard (mEq/l) 22 – 27Bicarbonat actual (mEq/l) 25 – 27Baze tampon (mEq/l) 40 – 50Baze exces (mEq/l) 0 2Baze tampon normalizate (mEq/l) 40 – 50CO2 total (mEq/l) 20 - 27

3. DETERMINAREA REZERVEI ALCALINE (bicarbonatul actual)

Prin rezervă alcalină se înţelege capacitatea bicarbonatului de a fixa, la o valoare constantă a pCO2 substanţele alcaline din sânge. Volumul de CO2 reprezintă rezerva alcalină.

Dozarea tritrimetrică a bicarbonatului actualPRINCIPIUL METODEI – Bicarbonaţii din ser sunt descompuşi cu o cantitate determinată de acid azotic, iar excesul de acid azotic se titrează în prezenţa roşu fenolului cu hidroxid de sodiu.MATERIALE NECESARE

- eprubete- pipete- ser- HNO3 soluţie de 0,1 N- NaOH soluţie 0,1N- Indicator roşu fenol 0,04% în alcool etilic de 60o

TEHNICA DE LUCRU La 1 mililitru ser nehemolizat se adaugă se adaugă 0,7 ml soluţie acid azotic 0,1N şi 4

picături soluţie de roşu fenol 0,04%. Se agită timp de 2 minute pentru îndepărtarea bioxidului de carbon rezultat din descompunerea bicarbonaţilor.

Se titrează cu soluţie de hidroxid de sodiu 0,1 cu ajutorul unei pipete de 1 ml (pornind de la gradaţia 0,7 ml) până la primul viraj potocaliu. CALCUL: Bicarbonatul actual (mEq/l) = 100 nr. De mililitri de NaOH rămaşi în pipetă după titrare.VALORI NORMALE: 25 2 mEq/l

INTERPRETAREA MODIFICĂRILOR PATOLOGICE ALE ECHILIBRULUI ACIDO-BAZIC

Pe baza parametrilor obţinuţi din nomograma Siggaard-Andersen putem stabili felul tulburării echilibrului acido-bazic. Având valoarea pH-ului, pCO2 şi a HCO3

- putem stabili dacă avem acidoză sau alcaloză, care poate să fie metabolică (modificarea principală se datorează bicarbonatului) sau respiratorie (modificarea principală este datorată pCO2).

4

În funcţie de modificarea pH-ului sanguin putem vorbi de acidoze respectiv alcaloze compensate (pH-ul nu se modifică) şi decompensate (pH-ul este modificat).

Modificările echilibrului acido-bazic pot fi clasificate şi în funcţie de modificarea raportului bicarbonat/acid carbonic (are valoarea normală de 20/1).

- scăderea acestui raport apare în acidoze, iar creşterea în alcaloze.

- dacă scăderea raportului se datorează:

scăderii numărătorului vorbim de acidoză metabolică creşterii numitorului – acidoză respiratorie

- dacă creşterea raportului este cauzat de:

creşterea numărătorului – alcaloză metabolică scăderii numitorului – alcaloză respiratorie.

În tabelul nr. XVI sunt redate modificările care apar în diferitele tulburări ale echilibrului acido-bazic, precum şi circumstanţele de apariţie a acestor tulburări. De menţionat că, de regulă, acidozele se însoţesc de hiperpotasemie iar alcalozele de o scădere a potasemiei.

5

6

Tabel Nr. XVI Modificările parametrilor biologici în stările de acidoză şi alcaloză

Starea echilibrului acido-bazic pH HCO3-

(mEq/l)pCO2

(mmHg)H2CO3 *(mEq/l)

K+

(mEq/l)Cauze

Normală 7,35 – 7,45 24 – 27 40 1,20 20 4,5

Acidoză metabolică

Compensată7,39 15,20 26 0,70 19,50 5,6

Cetoacidoza diabetica, inaniţie, ingestia de H4Cl, insuficienţă renala, diaree, fistule intestinaleDecompensată 7,17 11,20 32 0,96 11,66 5,9

Acidoză respiratorie

Compensată7,36 27,60 50 1,50 18,40 5,4

Hipoventilaţie:- afectarea centrului respirator, a peretelui toracic, - afecţiuni pleuropulmonare, neuromusculare, cardiovasculare

Decompensată 7,29 30 64 1,92 15,60 5,8

Alcaloză metabolică

Compensată 7,40 30 50 1,50 20 4 Stenoză pilorică, ingestie de alcalineDecompensată 7,55 49,80 58 1,74 28,62 3,4

Alcaloză respiratorie

Compensată7,42 18,90 30 0,90 21 4,2

Hiperventilaţie în caz de:- hiperexcitabilitate a centrului respirator (leziuni nervoase, intoxicaţie cu salicilaţi)- febră- psihoze

Decompensată 7,51 18,50 25 0,75 26 3,8

* Valorile H2CO3 (în mEq/l) se obtin înmulţind pCO2 cu 0,03

7