Equilibrio acido-base: differenze tra le versioni

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L'espressione '''equilibrio acido-base''', in biologia, indica l'insieme dei processi [[fisiologia|fisiologici]] che l'organismo mette in atto per mantenere al suo interno un livello di acidità compatibile con lo svolgimento delle principali [[Metabolismo|funzioni metaboliche]]. Grazie a questi processi, il [[pH]] del sangue è normalmente mantenuto su valori compresi tra '''7,35''' e '''7,45'''.

Quando si verificano alterazioni del volume d'acqua corporea, degli [[elettroliti]] o del [[pH]] [[ematico]], l'organismo reagisce secondo un ordine di priorità, che privilegia innanzitutto l'[[elettroneutralità]], poi il volume (con la regolazione renale di [[sodio]] e [[acqua]]), e infine l'equilibrio acido-base.<ref name=":1">{{Cita libro|nome=Giovanna|cognome=Guiotto|nome2=Abdelouahab|cognome2=Bellou|nome3=Maria Pia|cognome3=Ruggieri|titolo=Equilibrio acido-base, ossigeno, fluidi & elettroliti|url=https://www.worldcat.org/oclc/1103668876|accesso=2022-10-14|edizione=2. ed|data=2016|editore=McGraw-Hill education|OCLC=1103668876|ISBN=978-88-386-1533-7}}</ref>

== Generalità ==

{{vedi anche|pH}}

Le reazioni [[enzima]]tiche multiple e necessarie al funzionamento dell'organismo umano dipendono dal mantenimento del pH del sangue entro valori compresi tra 7,35 e 7,45; grazie ai processi di equilibrio acido-base, il [[pH]] del sangue è mantenuto nella norma.

Molte reazioni chimiche sono influenzate dall'acidità della soluzione in cui esse avvengono. Affinché una reazione possa avvenire, o possa avvenire con una determinata velocità si deve controllare il [[pH]] al quale la reazione avviene. Tale controllo è esercitato dalle soluzioni tampone che hanno la caratteristica di opporsi a drastiche variazioni di pH dopo l'aggiunta o la rimozione di piccole quantità ioni H+ o OH-. Le reazioni biochimiche sono particolarmente sensibili al pH infatti le molecole biologiche contengono gruppi di atomi che possono caricarsi o essere neutri in funzione del pH e ciò ha effetto sull'attività biologica della molecola. Negli organismi pluricellulari il [[citosol|fluido all’interno della cellula]] e i fluidi che circondano le cellule hanno un pH caratteristico e praticamente costante che viene mantenuto da sistemi tampone biologici come il sistema di idrogeno fosfato e il sistema acido carbonico.

== Generalità ==

Gli [[Acido|acidi]] (secondo la definizione di [[Svante Arrhenius|Arrhenius]]) sono sostanze che liberano ioni H⁺ quando sono in [[soluzione acquosa]]. Le [[Base (chimica)|basi]], invece, sono sostanze che liberano ioni OH^-. Il grado di acidità si misura tramite il [[pH]], su una scala che va da 0 a 14.<ref>{{cita web|url=http://www.chimicamo.org/chimica-generale/soluzioni-tampone-biologiche.html|titolo= Soluzioni tampone biologiche|data=2012|accesso=3 ottobre 2014}}.</ref>

{{vedi anche|pH}}

{| class="wikitable floatright"

Il pH si definisce come il logaritmo negativo in base 10 della concentrazione di ioni di idrogeno libero in moli per litro.

|+Elettroliti sierici

<math>pH = -\log_{10}[H^+]</math>

Nell'acqua pura la quantità di protoni H⁺ è perfettamente pari e bilanciata da quella degli anioni OH^-, di segno opposto. Per entrambi gli ioni la concentrazione è di 10⁻⁷ moli per litro, ragion per cui il pH dell'acqua pura corrisponde a <math>pH = -\log_{10}10^{-7}</math>, ossia a <math>7</math>.

Le variazioni nelle concentrazioni di H⁺ e OH^- sono legate, poiché la somma del [[pH]] e del [[PH#pOH|pOH]] darà sempre 14 in soluzione acquosa.

Se in una soluzione prevalgono gli ioni H⁺ (per aggiunta di acidi o sottrazione di basi) essa diventerà acida ed il suo pH si abbasserà a valori che vanno da meno di 7 a 1.

Al contrario, il prevalere degli ioni OH^- ed il diminuire dei protoni comporterà la reazione basica (o alcalina) della soluzione, con un innalzamento del pH verso valori che andranno da più di 7 a 14.

L'organismo umano è costituito in massima parte da [[acqua]] in cui sono disciolte svariate sostanze.

La maggiore o minor acidità di una soluzione è determinata dalla concentrazione degli [[Ione|ioni]] idrogeno H⁺ (o [[Protone|protoni]] idrogeno) in essa disciolti. Questi ioni si legano alle molecole di acqua H₂O formando ioni idronio H₃O⁺. La misurazione della [[Concentrazione (chimica)|concentrazione]] degli ioni idronio consente pertanto di valutare il grado di acidità della soluzione. Per semplificare i calcoli si utilizza come valore Il pH.

Le reazioni [[enzima]]tiche multiple e necessarie al funzionamento dell'organismo umano dipendono dal mantenimento del pH del [[sangue]] entro valori compresi tra 7,35 e 7,45.

=== Valori di riferimento ===

{| border="1" cellspacing="1" cellpadding="1"

!

! Valori fisiologici

|-

| pO₂

! '''pH'''

|80-100 mmHg

| 7,35-7,45

|-

!| '''PpCO_O²'''|| 35-45 mmHg

| 80-100 mmHg

|-

!| '''PHCO_CO32</subsup>-</subsup>''' || 22-26 mEq/L

| 35-45 mmHg

|-

!| '''HCO₃Cl^-''' || 95-105 mEq/L

| 22-26 mEq/l

|-

!| '''ClNa^-+|| 135-145 mEq/L sierico'''

| 95-105 mEq/l

|-

!| '''NaK⁺ sierico'''|| 3,5-5,0 mEq/L

| 135-145 mEq/l

|-

! '''K⁺ sierico'''

| 3,5-5,0 mEq/l

|}

Molte reazioni chimiche sono influenzate dall'acidità della soluzione in cui esse avvengono. Affinché una reazione possa avvenire, o possa avvenire con una determinata velocità si deve controllare il [[pH]] al quale la reazione avviene. Tale controllo è esercitato dalle soluzioni tampone che hanno la caratteristica di opporsi a drastiche variazioni di pH dopo l'aggiunta o la rimozione di piccole quantità ioni H+ o OH-. Le reazioni biochimiche sono particolarmente sensibili al pH, infatti le molecole biologiche contengono gruppi di atomi che possono caricarsi o essere neutri in funzione del pH e ciò ha effetto sull'attività biologica della molecola. Negli organismi pluricellulari il [[citosol|fluido all’interno della cellula]] e i fluidi che circondano le cellule hanno un pH caratteristico e praticamente costante che viene mantenuto da sistemi tampone biologici come il sistema di idrogeno fosfato e il sistema acido carbonico.

=== Considerazioni alla base del compenso acido base ===

[[File:ScambGasAlv.jpg|upright=1.6|thumbnail|'''Fig. 1''' Scambio gassoso nel polmone]]

Gli [[Acido|acidi]] (secondo la definizione di [[Svante Arrhenius|Arrhenius]]) sono sostanze che liberano ioni H⁺ quando sono in [[soluzione acquosa]]. Le [[Base (chimica)|basi]], invece, sono sostanze che liberano ioni OH^-. Il grado di acidità si misura tramite il [[pH]], su una scala che va da 0 a 14.<ref>{{cita web|url=http://www.chimicamo.org/chimica-generale/soluzioni-tampone-biologiche.html|titolo=Soluzioni tampone biologiche|data=2012|accesso=3 ottobre 2014|dataarchivio=6 ottobre 2014|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20141006125120/http://www.chimicamo.org/chimica-generale/soluzioni-tampone-biologiche.html|urlmorto=sì}}.</ref>

Il pH si definisce come il logaritmo negativo in base 10 della concentrazione di ioni di idrogeno libero in moli per litro.

<math>pH = -\log_{10}[H^+]</math>

Nell'acqua pura la quantità di protoni H⁺ è perfettamente pari e bilanciata da quella degli anioni OH^-, di segno opposto. Per entrambi gli ioni la concentrazione è di 10⁻⁷ moli per litro, ragion per cui il pH dell'acqua pura corrisponde a <math>pH = -\log_{10}10^{-7}</math>, ossia a <math>7</math>. Le variazioni nelle concentrazioni di H⁺ e OH^- sono legate, poiché la somma del [[pH]] e del [[PH#pOH|pOH]] darà sempre 14 in soluzione acquosa. Se in una soluzione prevalgono gli ioni H⁺ (per aggiunta di acidi o sottrazione di basi) essa diventerà acida e il suo pH si abbasserà a valori che vanno da meno di 7 a 1. Al contrario, il prevalere degli ioni OH^- e il diminuire dei protoni comporterà la reazione basica (o alcalina) della soluzione, con un innalzamento del pH verso valori che andranno da più di 7 a 14.

L'organismo umano è costituito in massima parte da [[acqua]] in cui sono disciolte svariate sostanze. La maggiore o minor acidità di una soluzione è determinata dalla concentrazione degli [[Ione|ioni]] idrogeno H⁺ (o [[Protone|protoni]] idrogeno) in essa disciolti. Questi ioni si legano alle molecole di acqua H₂O formando ioni idronio H₃O⁺. La misurazione della [[Concentrazione (chimica)|concentrazione]] degli ioni idronio consente pertanto di valutare il grado di acidità della soluzione. Per semplificare i calcoli si utilizza come valore il pH.

== Considerazioni alla base del compenso acido base ==

È fondamentale capire che la [[respirazione]] tissutale è rifornita da:

{{Vedi anche|Sistema tampone bicarbonato}}[[File:Riassorbimento bicarbonati e respirazione cellulare.svg|thumb|Il trasporto dell'[[anidride carbonica]] si può far partire dal [[mitocondrio]] che emette CO₂, che viene idratata a [[Acido carbonico|H₂CO₃]], trasportata nel sangue fino a giungere al polmone e scindersi in [[Acqua|H₂O]] e CO₂. L'[[ossigeno]] invece passa i polmoni e si lega all'[[emoglobina]].]]

È fondamentale capire che la [[Respirazione (metabolismo energetico)|respirazione]] tissutale è rifornita da:

* apporto di [[ossigeno]] dai [[polmoni]] ai [[Tessuto (biologia)|tessuti]], ottenuto con il trasporto, nel sangue, di O₂ legata all'[[emoglobina]].

* trasporto di [[Anidride carbonica|CO₂]] dai tessuti ai polmoni, ottenuto con il trasporto, nel sangue, di CO₂ legatasotto aforma bicarbonatidi H₂CO₃ che sarannosarà escretiescreta con l'[[espirazione]] dopo scissione.

Infatti la CO₂ è trasportata per lo più idratata enzimaticamente (grazie all'''[[anidrasi carbonica]], presente nei globuli rossi'') ad acido carbonico H₂CO₃, che si dissocia, al livello dei capillari polmonari spontaneamente in HCO₃^- + H⁺.

<math>\mathrm{CO_2} + \mathrm{H_2O} \leftrightharpoons \mathrm{H_2CO_3} \leftrightharpoons \mathrm{HCO_3^-} + \mathrm{H^+} \;</math>

Quindi gli HCO₃^-, detti [[Idrogenocarbonato|ioni idrogenocarbonati]], da una parte sono i vettori per secernere la CO₂, (trasportandola dalla periferia ovvero tutti i tessuti come muscoli, cuore, cervello...), dall'altra sono utilizzati per mantenere stabile il valore del pH.

Il mantenimento del pH nel range di normalità alla pressione parziale della CO₂ (circa 40 mmHg) necessita (in condizioni di perfetto equilibrio e sanità) di una quantità di bicarbonati di circa 24 mEq/litro nel sangue.

Ogni variazione degli ioni di idrogeno e bicarbonato o dell'anidride carbonica determinano una alterazione di questo equilibrio con spostamenti a sinistra o a destra (della formula soprariportata), che dovranno essere corretti dai vari sistemi tampone dell'organismo.

In pratica, in periferia dove, in conseguenza del lavoro (muscolare o di qualsiasi altro organo), si consuma O₂ e si produce CO₂, quest'ultima, nel sangue, viene idratata ad acido carbonico (H₂CO₃), il quale si scinde in H⁺ e HCO₃^- e viene trasportata ai polmoni (per essere eliminata con l'espirazione). (Vedi Fig. 2)

Il mantenimento del pH nell'intervallo di normalità alla pressione parziale della CO₂ (circa 40 mmHg) necessita (in condizioni di perfetto equilibrio e sanità) di una quantità di bicarbonati di circa 24 mEq/litro nel sangue. Ogni variazione degli ioni di idrogeno e bicarbonato o dell'anidride carbonica determinano una alterazione di questo equilibrio con spostamenti a sinistra o a destra (della formula soprariportata), che dovranno essere corretti dai vari sistemi tampone dell'organismo.

== Meccanismi tampone dei liquidi corporei ==

[[File:Riassorbimento bicarbonati e respirazione cellulare.svg|upright=2.5|thumbnail|'''Fig. 2''' Riassorbimento bicarbonati e respirazione cellulare. Il sottodescritto "trasporto dell'ossigeno e dell'anidride carbonica", si può far partire dal mitocondrio che emette CO₂, viene idratata ad H₂CO₃, si sposta nell'immagine verticalmente trasportata nel sangue dal suddetto bicarbonato fino a giungere al polmone e scindersi in H₂O e CO₂. L'ossigeno invece passa i polmoni, si lega all'emoglobina e di qua viene trasportata ovunque]]

In pratica in periferia, dove si consuma O₂ e si produce CO₂ (in conseguenza del lavoro muscolare o di qualsiasi altro organo) quest'ultima, nel sangue, viene idratata ad acido carbonico (H₂CO₃), il quale si scinde in H⁺ e HCO₃^- e viene trasportata ai polmoni per essere eliminata con l'espirazione.

Il metabolismo dell'organismo umano deve quindi mantenere costantemente in equilibrio il pH, attraverso alcuni principali meccanismi tampone:<br />

Nei liquidi corporei sono presenti sostanze che fungono da [[Soluzione tampone|tampone]], e che hanno comportamento [[anfotero]], tamponando aggiunte di acidi e anche di basi. Questo sistema è il meno efficace a disposizione del corpo, ma in assoluto il più rapido. Nei liquidi corporei troviamo:

== Sistemi tampone ==

=== Liquidi corporei ===

Il metabolismo dell'organismo umano deve quindi mantenere costantemente in equilibrio il pH, attraverso alcuni principali meccanismi tampone:<br />Nei liquidi corporei sono presenti sostanze che fungono da [[Soluzione tampone|tampone]], e che hanno comportamento [[anfotero]], tamponando aggiunte di acidi e anche di basi. Questo sistema è il meno efficace a disposizione del corpo, ma in assoluto il più rapido. Nei liquidi corporei troviamo:

* [[Ione fosfato|Ioni fosfato]]: elementi adeguati per un tampone. Hanno un [[Costante di dissociazione|pKa]] di 6,8; abbastanza vicino al pH da bloccare.

* [[Emoglobina]]: con un pKa di circa 7,4; è il più efficiente tampone poiché è in grado di catturare gli H⁺.

* [[Idrogenocarbonato|Ione bicarbonato]]: presente a elevate concentrazioni. Ha un pKa di circa 6,1; tuttavia la sua concentrazione è molto elevata. Responsabile della creazione di questa sovrabbondanza di HCO₃^- è il rene.

=== Meccanismi tampone del sistemaSistema polmonare ===

Il polmone ha la possibilità, tramite l'espirazione, di allontanare la CO₂, diminuendone la concentrazione nell'organismo. Per il [[principio di Le Châtelier]] la reazione dell'acido carbonico si muove verso sinistra, riducendo il numero di H⁺, e quindi l'acidità. Il processo è innescato da chemocettori che avvertono la quantità di CO₂ nel sangue. Essi ne trasmettono l'eventuale eccesso ai centri superiori di [[controllo della respirazione|controllo della ventilazione]] che aumenteranno la [[frequenza respiratoria]], e di conseguenza la ventilazione. Normalmente la concentrazione di CO₂ nel sangue è di 40 [[mmHg]]. Anche questo è un tampone rapido, ma non efficace al massimo.

[[File:Equilibrio acido base.jpg|right|upright=1.4|thumbnail|'''Fig. 3''' Equilibrio acido-base.]]

Il polmone ha la possibilità, tramite l'espirazione, di allontanare la CO₂, diminuendone la concentrazione nell'organismo. Per il [[principio di Le Châtelier]] la reazione dell'acido carbonico si muove verso sinistra, riducendo il numero di H⁺, e quindi l'acidità. Il processo è innescato da chemocettori che avvertono la quantità di CO₂ nel sangue. Essi ne trasmettono l'eventuale eccesso ai centri superiori di [[controllo della respirazione|controllo della ventilazione]] che aumenteranno la frequenza respiratoria, e di conseguenza la ventilazione. Normalmente la concentrazione di CO₂ nel sangue è di 40[[mmHg]]. Anche questo è un tampone rapido, ma non efficace al massimo.

=== Meccanismi tampone del sistemaSistema renale ===

Il meccanismo tampone del sistema renale è il sistema più efficace ma più lento. I reni contribuiscono a mantenere l'equilibrio acido-base principalmente mediante due meccanismi: l'eliminazione di acidi (sotto varie forme) in quantità equivalente alla produzione di acidi non volatili e soprattutto il riassorbimento del [[Idrogenocarbonato|bicarbonato]] (HCO₃^-). Questi processi avvengono, con diverse modalità, all'interno del [[tubulo renale]].

==== Riassorbimento dei bicarbonati ====

In seguito alla filtrazione [[glomerulo|glomerulare]], grandi quantità di bicarbonato si ritrovano nel liquido tubulare a livello del [[tubulo renale|tubulo prossimale]]. A questo livello viene riassorbito l'80% del bicarbonato filtrato dai glomeruli. Sulla membrana apicale delle cellule tubulari, infatti (a contatto con il liquido tubulare) sono presenti trasportatori che mediano lo scambio di uno ione sodio con uno ione idrogeno, così che per ogni ione sodio riassorbito nella cellula, uno ione idrogeno viene eliminato nel lume tubulare. Al tempo stesso il sangue, e dunque l'interstizio, sono carichi di CO₂ che entra liberamente nella cellula del tubulo, dove l'anidrasi carbonica la trasforma in H₂CO₃, che si scinde spontaneamente in HCO₃^- e H⁺. Gli ioni idrogeno provenienti dalla scissione dell'[[acido carbonico]] vengono eliminati nelle urine con il meccanismo descritto in precedenza, mentre il bicarbonato viene riassorbito a livello della membrana basolaterale della cellula e passa nel sangue. Con meccanismi simili, anche l'[[ansa di Henle]] e il tubulo distale concorrono al riassorbimento del bicarbonato, contribuendo rispettivamente per il 15% e per il 5% al processo; tuttavia è importante sottolineare che nel tubulo distale (e nel dotto collettore) il riassorbimento del bicarbonato non è legato a quello del sodio, ma piuttosto a quello del [[potassio]]. Il riassorbimento del bicarbonato è regolato da diversi fattori: in particolare l'acidosi sistemica, l'[[ipovolemia]] e l'[[angiotensina]] II aumentano il riassorbimento dello ione, così come l'[[ipokaliemia]] (carenza di potassio); al contrario, questo processo è inibito dal [[paratormone]]. L'[[aldosterone]] agisce invece aumentando la secrezione di ioni idrogeno nel dotto collettore.

==== Escrezione renale di fosfati ====

Descritta dalla formula:<ref>Douglas C. Eaton, John P. Pooler, Medicine - Vander's Renal Physiology, 7th Edition, McGraw Hill 2009, pagpp. 167-170.</ref>

'''[Na'''⁺+ '''HPO₄'''^2'''-'''''' (escreto dal rene)] + [H⁺ (escreto dal rene)+ HCO₃^-] '''⇒ '''H₂PO'''₄^-''' (escreto nelle urine) + '''['''Na'''⁺+''' HCO₃^- (riassorbito dal rene)]'''

Motore di questo tampone è una pompa attiva di scambio Na⁺ (riassorbito) e H⁺ escreto.<ref>[http://books.google.it/books?id=QX6DD_sXNY8C&pg=PR1&lpg=PR1&dq=Concise+Textbook+of+Physiology+for+Dental+Students&source=bl&ots=UfzcvVg1Kv&sig=oiY731FF4ThDIEvVhRvQJiYue4o&hl=it&sa=X&ei=1JCiT9SgCISN4gT3w7CkCQ&ved=0CFcQ6AEwBA#v=onepage&q=Concise%20Textbook%20of%20Physiology%20for%20Dental%20Students&f=false Concise Textbook of Physiology for Dental Students - Yogesh Tripathi - Google Libri] pag. 306.</ref>

Il fosfato rappresenta il principale [[soluzione tampone|sistema tampone]] urinario e proviene esclusivamente dagli alimenti. La regolazione della sua escrezione, però, dipende anche dal metabolismo del calcio (bilancio calcio/fosforo), ma, il concetto importante è il seguente: nel perdurare della dell'acidosi, il sistema ormonale di regolazione del calcio e dei fosfati agisce sempre di più portando allaalle [[Malattia renale cronica#Alterazioni del metabolismo calcio-fosforo|alterazioni del metabolismo calcio-fosforo]] ed allae all'[[Malattia renale cronica#Osteodistrofia renale|osteodistrofia uremica]].

==== Escrezione renale di ammonio ====

I reni sono capaci di metabolizzare l'[[aminoacido]] [[glutammina]] nelle cellule del tubulo prossimale; nella reazione, per ogni molecola di glutammina, vengono prodotte due molecole di ammonio, indicato con NH₄⁺, e un anione divalente. Questo processo determina inoltre, alla fine, la produzione di due molecole di bicarbonato, che viene riassorbito nel sangue. Lo ione ammonio, invece, fuoriesce dalla cellula passando nel liquido tubulare, dove si trova in [[equilibrio chimico]] con l'ammoniaca NH₃; a seconda del pH del liquido prevarrà l'una o l'altra forma. Se il pH è molto basso, prevarrà lo ione ammonio, che viene eliminato con le urine; per valori di pH maggiori, invece, una parte consistente sarà sotto forma di ammoniaca, che diffonde liberamente attraverso le membrane e sarà quindi riassorbita, per cui:

'''Na⁺R + NH₃ + H⁺ + HCO3^- → NaHCO3^-''' (riassorbito)''' + NH⁺₄R''' (escreto nelle urine)

(R è un qualunque acido non volatile) (idem come sopra, nella pratica legano gli H⁺ e li eliminano nelle urine).

L'escrezione di ammonio (che comporta, per quanto detto, un'eliminazione urinaria di H₊) è stimolata dall'acidosi e dall'[[ipokaliemia]] e inibita dalle condizioni opposte.

== Le teorie della regolazione acido-base ==

=== Secondo Henderson-Hasselbach ===

{{Vedi anche|Equazione di Henderson-Hasselbalch}}

Si basa sulla [[legge di azione di massa]] all'equilibrio della CO₂ e sul rapporto tra bicarbonato plasmatico e acidi forti: la quantità di acidi eliminati e quella di bicarbonati prodotti dai reni deve essere uguale alla produzione metabolica di protoni; le variazioni del pH saranno quindi conseguenza delle variazioni dei bicarbonati plasmatici o della p_aCO₂.<ref name=":0">{{Cita pubblicazione|nome=H.|cognome=Quintard|nome2=C.|cognome2=Ichai|data=2021-08|titolo=Disturbi acido-base negli adulti|rivista=EMC - Anestesia-Rianimazione|volume=26|numero=3|pp=1-22|lingua=it|accesso=2022-10-13|doi=10.1016/S1283-0771(21)45313-2|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1283077121453132}}</ref>

Questa teoria ignora però la correlazione tra bicarbonati e p_aCO₂, la presenza di sistemi tampone non volatili non bicarbonati e il ruolo degli acidi deboli ([[Fosfato|fosfati]] e [[albumina]]).<ref name=":0" />

=== Secondo Sigaard-Andersen: l'eccesso di basi ===

{{Vedi anche|Eccesso di basi}}

Il BE ([[eccesso di basi]]) è la quantità di acidi o basi forti necessaria a riportare a 7,40 il pH del sangue ossigenato, alla temperatura di 37 °C con pCO₂ di 40 mmHg. Se il pH è 7,40 in tali condizioni, il BE è zero; questo concetto si svincola quindi dalle variazioni della paCO2.<ref name=":0" />

La BE resta comunque una misura teorica che non tiene conto della continuità tra sangue e [[interstizio]], portando quindi generalmente a una sovrastima della BE. Per evitare questo problema si ricorre al "BE standard" (SBE), che considera una concentrazione di [[emoglobina]] di 5 g/dL, pari a quella che avrebbe se fosse distribuita nello stesso volume teorico del bicarbonato.<ref name=":0" />

In ogni caso il BE non distingue tra [[acidi deboli]] e [[acidi forti]].<ref name=":0" />

=== Secondo Stewart: la ''strong ion difference'' ===

La teoria di [[Peter Arthur Robert Stewart|Stewart]] è basata sulla ripartizione delle cariche elettriche e tiene conto di tutti i cationi e anioni, forti e deboli. È particolarmente utile in caso di [[ipoalbuminemia]] e [[ipernatriemia]], che causano [[alcalosi metabolica]].<ref name=":0" />

Le variazioni del pH plasmatico dipendono dal [[grado di dissociazione]] dell'acqua, secondo tre principi:<ref name=":0" />

* il [[principio di elettroneutralità]];

* il [[Legge della conservazione della massa (chimica)|principio di conservazione della massa]];

* equilibrio di [[Dissociazione (chimica)|dissociazione elettrochimica]].

Il pH dipenderà quindi da tre variabili indipendenti tra loro:<ref name=":0" />

* la differenza di cariche tra tutti i cationi forti e gli anioni forti, chiamata ''[[strong ion difference]]'' (SID): costituita dalla differenza tra i principali ioni donatori di protoni (Na⁺, K⁺, Ca⁺⁺, Mg⁺⁺) e i principali accettori di protoni (Cl^-, solfato, lattato); il valore normale è 40 ± 2 mEq/L.<ref name=":1" />

* la p_aCO₂, che è un sistema aperto: è determinata dal rapporto tra produzione metabolica di CO₂ e la quota eliminata dalla [[Respirazione (metabolismo energetico)|respirazione]].<ref name=":1" />

* la massa totale degli [[acidi deboli]] non volatili (A_tot): essa non è influenzata dal pH; la componente più rilevante è l'[[albumina]], che ''[[in vivo]]'' si comporta come debole donatrice di protoni.<ref name=":1" />

Con questa teoria, il pH e i bicarbonati sono quindi variabili dipendenti dalle modificazioni delle tre variabili indipendenti; gli ioni forti possono essere prodotti o eliminati, ma gli ioni deboli H⁺ e OH^- sono generati o consumati in base alla dissociazione dell'acqua: un aumento di Cl^- porta a un aumento di H⁺; un aumento di Na⁺ porta a un calo di H⁺.<ref name=":0" />

Bisogna rilevare che considerare il bicarbonato una variabile unicamente dipendente dagli altri parametri contraddice i meccanismi omeostatici dell'organismo, che invece lo regolano finemente.<ref name=":0" />

== Il gap anionico ==

[[File:GA e SID.png|miniatura|500x500px|[[Ionogramma di Gamble]]: elettroneutralità, gap anionico, ''strong ion difference''.e ''buffer base'']]

Il gap anionico (GA) è un concetto basato sull'elettroneutralità del plasma: la somma delle cariche positive (cationi) deve essere uguale alla somma delle cariche negative (anioni).<ref name=":0" />

È un concetto semplificato perché calcolando solo Na⁺, Cl^- e HCO₃^- ignora tutti gli altri ioni che contribuiscono all'elettroneutralità, come [[Calcio (elemento chimico)|calcio]], [[magnesio]], potassio, proteine (albumina, emoglobina), [[solfati]], [[fosfati]] e altri [[acidi organici]], pertanto il valore normale è positivo (12 ± 2 mEq/L).<ref name=":0" />

<math>GA = [Na^+] - ([Cl^-] + [HCO_3^-])</math>

Nell'approccio di Henderson-Hasselbach è utilizzato come marcatore differenziale nell'[[acidosi metabolica]], distinguendo tra le acidosi a GA elevato (organiche) e quelle a GA normale (ipercloremiche o minerali).<ref name=":0" />

L'ipoalbuminemia è la causa più frequente di riduzione del GA: una riduzione di 10 g/L di albumina fa calare il GA di 2,5 mEq/L. Con un'apposita formula è quindi possibile calcolare il "GA corretto" tenendo conto dell'ipoalbuminemia:<ref name=":0" />

<math>GA_{corretto} = [Na^+] - ([Cl^-] + [HCO_3^-]) + 2,5 \cdot\Delta[Albumina]</math>

<small>(dove Δ[Albumina] è la differenza tra il valore di albumina sierica normale e quello misurato nel paziente)</small>

=== Gap anionico, ''strong ion difference'' e ''buffer base'' ===

La SID si differenzia dal GA perché essa include tra gli anioni non misurabili il bicarbonato (in quanto variabile dipendente), gli anioni degli acidi deboli non volatili e la lattatemia. Essa si può calcolare in vari modi: la "SID efficace" (SID_e) corrisponde alla somma solo del bicarbonato e dei due principali anioni plasmatici deboli: albumina e fosfato, mentre la "SID apparente" (SID_a) considera anche il sodio e principali cationi plasmatici (K⁺, Ca⁺⁺, Mg⁺⁺) e cloro e lattato (il principale anione organico).<ref name=":0" />

Il concetto di base della SID è equivalente a quello del GA, attribuendo però maggior importanza alle variazioni della proteinemia. La correlazione tra GA e SID diventa evidente quando si considera che è bene utilizzare una formula di correzione del calcolo del GA in caso di ipoalbuminemia rilevante: l'albumina infatti, essendo tra i maggiori determinanti della concentrazione totale degli acidi deboli insieme a citrato e fosfato, è una variabile in grado di determinare il pH in maniera indipendente; essendo un acido, un'ipoalbuminemia significativa può ridurre la A_tot e determinare un aumento del pH.<ref name=":1" />

La SID è analoga anche al concetto di ''buffer base'' (BB), cioè la capacità tampone basica complessiva del sangue, la somma dei bicarbonati e dei tamponi non volatili (proteine, fosfati e altri anioni). La differenza è che la SID è una [[differenza]] tra cationi e anioni forti, mentre la BB è la [[Somma (aritmetica)|somma]] degli anioni deboli.<ref>ARTID, Idelson-Gnocchi.</ref>

==Note==

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{{Portale|Biologia|Medicina}}

[[Categoria:FisiologiaEquilibrio acido-base| renale]]

[[Categoria:Acido-base]]