I disturbi acido-base sono frequenti nei pazienti critici.1 Un approccio sistematico alla loro valutazione fornisce informazioni diagnostiche fondamentali e orienta un trattamento tempestivo. L’acidosi determina acidemia (pH inferiore a 7,38)6 ed è tipicamente riconducibile a uno dei seguenti tre meccanismi: (1) accumulo di acidi (ad esempio acido salicilico, acidi chetonici, acido lattico) o perdita di alcali (come nella diarrea o nell’acidosi tubulare renale prossimale); (2) ridotta escrezione renale di acidi (come nell’insufficienza renale o nell’acidosi tubulare renale distale); (3) accumulo di anidride carbonica nell’organismo. L’alcalosi è invece un processo che determina alcalemia (pH superiore a 7,42) ed è causata principalmente dall’eccessiva eliminazione di anidride carbonica (alcalosi respiratoria), dall’accumulo di alcali (somministrazione di bicarbonato di sodio [HCO3]) o dalla perdita di acidi (come nelle perdite gastrointestinali da vomito e diarrea).7
APPROCCIO
L’approccio standard all’analisi dell’equilibrio acido-base si fonda sul sistema tampone acido carbonico/bicarbonato (H2CO3/HCO3) quale principale meccanismo di controllo omeostatico del pH ematico.2,4-9 Oltre alla valutazione dei parametri vitali e della volemia, sono necessari l’emogasanalisi e gli esami biochimici di base.
L’emogasanalisi venosa viene spesso eseguita come primo accertamento in alternativa a quella arteriosa, in quanto di più facile esecuzione e potenzialmente in grado di evidenziare alterazioni metaboliche in fase più precoce nei casi di insufficienza circolatoria. L’emogasanalisi arteriosa rimane tuttavia preferibile per la valutazione dello stato di ossigenazione del paziente.
| Raccomandazione clinica | Livello di evidenza | Commenti |
|---|---|---|
| L’adozione di un approccio sistematico alla valutazione dei disturbi acido-base fornisce informazioni diagnostiche fondamentali e guida il trattamento tempestivo del paziente critico2-5 | C | Revisioni basate sulla pratica clinica corrente e sul consenso degli esperti |
| Per identificare il processo primario di un disturbo acido-base, è necessario valutare il pH e la PaCO2 all’emogasanalisi, tenendo presente che valori anomali che variano concordemente indicano un processo metabolico, mentre valori che variano in direzione opposta indicano un processo respiratorio3,5 | C | Revisione basata sulla pratica clinica corrente e sul consenso degli esperti |
| Nella valutazione dei disturbi acido-base, è necessario verificare l’adeguatezza della compensazione attesa della PaCO2 nei disturbi metabolici e del HCO3 nei disturbi respiratori, al fine di escludere la coesistenza di un ulteriore disturbo acido-base3,5 | C | Pratica clinica corrente, consenso degli esperti |
HCO3 = bicarbonato.
A = evidenze coerenti e di buona qualità orientate al paziente; B = evidenze incoerenti o di qualità limitata orientate al paziente; C = consenso, evidenze orientate alla malattia, pratica abituale, opinione di esperti o serie di casi. Per informazioni sul sistema di valutazione delle evidenze SORT, visitare https://www.aafp.org/afpsort
Processo primario
Il primo passo consiste nel determinare il pH sierico (valori normali: 7,38-7,42). II passo successivo è identificare il disturbo primario come metabolico o respiratorio, confrontando il pH e la PaCO2 arteriosa o la PaCO2 stimata dal sangue venoso (PaCO2 = PvCO2 – 6 mmHg)11 con i valori di riferimento (Tabella 1).2,5,6,11-14
Quando pH e PaCO2 sono entrambi ridotti, il processo primario è l’acidosi metabolica. Se il pH è ridotto e la PaCO2 è elevata, si tratta di acidosi respiratoria. Quando pH e PaCO2 sono entrambi aumentati, si tratta di alcalosi metabolica. Se il pH è aumentato e la PaCO2 è ridotta, si tratta di alcalosi respiratoria.2,5,15
Compensazione
La seconda fase della valutazione consiste nel verificare l’adeguatezza della compensazione metabolica o respiratoria mediante apposite formule per il calcolo della PaCO2 attesa nei disturbi metabolici e del HCO3 atteso nei disturbi respiratori (Tabella 2).3,5 Uno scostamento significativo tra valori misurati e valori attesi è indicativo di un disturbo acido-base misto (ad esempio un’acidosi o un’alcalosi non compensata, ovvero un secondo disturbo acido-base sovrapposto).3,5
È importante sottolineare che i pazienti critici presentano spesso, o possono sviluppare nel corso della degenza, disturbi acido-base misti – in particolare quando i livelli sierici di HCO3 e PaCO2 si discostano in direzioni opposte rispetto ai rispettivi valori normali. Nei casi di maggiore complessità o in assenza di risposta al trattamento, è opportuno richiedere la consulenza di uno specialista in medicina interna o nefrologia.
CASO 1
Un paziente di 48 anni con diabete mellito di tipo 2 viene ricoverato per stato confusionale acuto e diarrea. Il paziente è apiretico e normoteso. Gli esami di laboratorio mostrano i seguenti risultati:
Emogasanalisi arteriosa: pH = 7,30; PaCO2 = 25 mmHg (3,33 kPa); PaO2 = 85 mmHg (11,30 kPa) in aria ambiente.
Esami sierici: sodio = 148 mEq/L (148 mmol/L); potassio = 3,2 mEq/L (3,2 mmol/L); cloruro = 104 mEq/L (104 mmol/L); HCO3 = 10 mEq/L (10 mmol/L); azoto ureico = 35 mg/dL (12,49 mmol/L); creatinina = 1,8 mg/dL (159,12 µmol/L); glicemia = 360 mg/dL (19,98 mmol/L); osmolalità = 330 mOsm/kg (330 mmol/kg).
Il confronto tra pH e PaCO2 indica che il processo primario è l’acidosi metabolica. La Figura 2 illustra l’analisi dettagliata di questo caso.12,14,16,17
| Misura | Valore normale | Intervallo di riferimento |
|---|---|---|
| pH | 7,4 | 7,38-7,42 |
| PaCO2 | 40 mmHg (5,32 kPa) | 38-42 mmHg (5,05-5,59 kPa) |
| PvCO2 | PvCO2 = PaCO2 + 6 mmHg | ≤ 48 mmHg (6,38 kPa) |
| HCO3 | 24 mEq/L (24 mmol/L) | 22-26 mEq/L (22-26 mmol/L) |
| Gap anionico = Na – (Cl + HCO3) | ≤ 12 mEq/L (12 mmol/L) | 8-14 mEq/L (8-14 mmol/L) |
| Osmolalità calcolata = 2 × Na + glicemia/18 + BUN/2,8 | 285 mOsm/kg (285 mmol/kg) | 280-295 mOsm/kg (280-295 mmol/kg) |
| Gap osmolale = osmolalità misurata – osmolalità calcolata | < 10 mOsm/kg (10 mmol/kg) | 10 ± 6 mOsm/kg (10 ± 6 mmol/kg) |
| Gap anionico urinario = Na urinario + K urinario – Cl urinario | < 0 mEq/L (0 mmol/L) | 0 ± 10 mEq/L (0 ± 10 mmol/L) |
BUN = azoto ureico ematico; Cl = cloruro; HCO3 = bicarbonato; K = potassio; Na = sodio.
Informazioni tratte dai riferimenti bibliografici 2, 5, 6 e 11-14
ACIDOSI METABOLICA
Il paziente del Caso 1 presenta un’acidosi metabolica, classificabile come acidosi metabolica a gap anionico (AG) elevato o acidosi metabolica ad AG normale sulla base del confronto tra sodio, cloruro e HCO3.4,12
Acidosi metabolica ad AG elevato
Il primo passo nell’analisi dell’acidosi metabolica è il calcolo del gap anionico.12,13 Un gap anionico superiore a 12 mEq/L (12 mmol/L) è indicativo di acidosi metabolica ad AG elevato. Le possibili eziologie possono essere ricordate con il mnemonico CATMUDPILES.19 (Tabella 3).3,5,12,19,20 Il calcolo del gap osmolale (differenza tra osmolalità misurata e osmolalità calcolata) consente di distinguere tra cause esogene (gap osmolale aumentato) e cause endogene (gap osmolale nella norma).14 Tra le cause endogene più frequenti si annoverano l’acidosi lattica (da sepsi, shock, ipoperfusione d’organo o ipossia), la chetoacidosi (da diabete scompensato o grave malnutrizione) e l’uremia da insufficienza renale. Le eziologie esogene possono essere ricordate con il mnemonico MADGAS.20 (Tabella 3).3,5,12,19,20
Acidosi metabolica a gap anionico normale
L’acidosi metabolica a gap anionico normale viene diagnosticata in assenza di elevazione dell’AG. Le possibili eziologie possono essere ricordate con il mnemonico HARDUP (Tabella 3).3,5,12,19,20 Questa forma di acidosi metabolica può essere secondaria a cause renali o gastrointestinali, oppure all’infusione di grandi volumi di soluzioni endovenose contenenti cloruro (ad esempio, soluzione fisiologica) nel contesto del riempimento volemico del paziente critico.21-24
Qualora la causa non sia immediatamente identificabile, il calcolo del gap anionico urinario consente di distinguere tra eziologia renale e non renale.13,25 Un gap anionico urinario nella norma indica un’adeguata escrezione renale di ammonio e orienta verso una causa extrarenale (ad esempio diarrea, nutrizione parenterale totale, infusione di grandi volumi di soluzioni contenenti cloruro). Un gap anionico urinario positivo suggerisce invece un deficit dell’escrezione renale di ammonio, come si osserva nell’acidosi tubulare renale.26-28
L’inquadramento diagnostico dell’acidosi tubulare renale è complesso e può richiedere il parere da parte dello specialista in medicina interna o nefrologia. Il trattamento si basa, in linea generale, sulla correzione della nefropatia sottostante: terapia antibiotica in caso di infezione renale, ripristino della perfusione renale in corso di shock o sepsi, sospensione di farmaci o rimozione di tossine nefrotossiche.27
Analisi delta-delta
L’analisi delta-delta (Δ-Δ) rappresenta la fase conclusiva della valutazione dell’acidosi metabolica. Una differenza significativa (superiore a 6 mEq/L) tra la variazione dell’HCO3 sierico e la variazione del gap anionico è indicativa di un disturbo acido-base sovrapposto, come si osserva nell’acidosi metabolica ad AG elevato (ad esempio chetoacidosi diabetica) complicata da un’alcalosi metabolica (ad esempio alcalosi da contrazione da vomito).16,17,19 Il trattamento dell’acidosi metabolica con bicarbonato di sodio (NaHCO3) non ha dimostrato benefici sugli esiti in diversi studi recenti e può associarsi a effetti indesiderati quali acidosi intracellulare paradossa, ipocalcemia e ipernatriemia.3
Nel Caso 1, il paziente presentava un’acidosi metabolica ad AG elevato, verosimilmente sostenuta da chetoacidosi diabetica e danno renale acuto. La compensazione respiratoria era adeguata. L’analisi Δ-Δ ha tuttavia evidenziato la coesistenza di un’alcalosi metabolica, riconducibile con ogni probabilità a diversi giorni di diarrea precedente al ricovero. Il trattamento ha pertanto mirato alla correzione dei problemi primari: idratazione endovenosa per il ripristino del deficit volemico e reintroduzione della terapia insulinica per il controllo della chetoacidosi diabetica. Con tali interventi, l’equilibrio acido-base, la funzione renale e il quadro neurologico del paziente sono migliorati rapidamente.
CASO 2
Un paziente di 56 anni con anamnesi di ipertensione arteriosa e broncopneumopatia cronica ostruttiva viene ricoverato dal pronto soccorso per un quadro di nausea, vomito e diarrea protrattosi per una settimana. All’esame obiettivo il paziente è apiretico, la pressione arteriosa è 98/65 mmHg, la frequenza cardiaca 118 bpm e la frequenza respiratoria 28 atti/min. Gli esami di laboratorio mostrano i seguenti risultati:
Emogasanalisi arteriosa: pH = 7,52; PaCO2 = 45 mmHg (5,99 kPa); PaO2 = 82 mmHg (10,91 kPa) in aria ambiente.
Esami sierici: sodio = 145 mEq/L (145 mmol/L); potassio = 3,2 mEq/L; cloruro = 98 mEq/L (98 mmol/L); HCO3 = 38 mEq/L (38 mmol/L); azoto ureico = 15 mg/dL (5,35 mmol/L); creatinina = 1,2 mg/dL (106,08 µmol/L); glicemia = 185 mg/dL (10,27 mmol/L).
Cloruria spot < 10 mEq/L (10 mmol/L).
Il confronto tra pH e PaCO2 indica che il processo primario è l’alcalosi metabolica. La Figura 4 illustra l’analisi dettagliata di questo caso.29,30
| Disturbo acido-base primario |
Compensazione attesa |
|---|---|
| Acidosi metabolica | PaCO2 = HCO3 + 15 |
| Alcalosi metabolica | PaCO2 = 40 + [0,7 × (HCO3 – 24)] |
| Acidosi respiratoria |
HCO3 = 24 + [1 × (PaCO2 – 40)/10] (acuta)
HCO3 = 24 + [3,5 × (PaCO2 – 40)/10] (cronica)
|
| Alcalosi respiratoria |
HCO3 = 24 – [2 × (40 – PaCO2)/10] (acuta)
HCO3 = 24 – [5 × (40 – PaCO2)/10] (cronica)
|
HCO3 = bicarbonato; PaCO2 = pressione parziale dell’anidride carbonica arteriosa.
Informazioni tratte dai riferimenti bibliografici 3 e 5
ALCALOSI METABOLICA
L’alcalosi metabolica si classifica in alcalosi metabolica cloruro-sensibile e alcalosi metabolica cloruro-resistente.29,30 L’alcalosi cloruro-sensibile, frequentemente causata da vomito, diarrea o uso cronico di diuretici, è caratterizzata da una bassa cloruria (≤ 20 mEq/L [20 mmol/L]) e risponde generalmente all’infusione di soluzione fisiologica.
Nell’alcalosi cloruro-resistente (cloruria > 20 mEq/L) il passo successivo è la valutazione della volemia e della pressione arteriosa.11,18 Ipertensione arteriosa e ipervolemia orientano verso un iperaldosteronismo o, più in generale, un’iperproduzione di mineralcorticoidi, che giustifica il dosaggio di renina e aldosterone sierici per guidare l’iter diagnostico.31,32 Volemia e pressione arteriosa nella norma possono invece deporre per disturbi renali primitivi quali la sindrome di Bartter o la sindrome di Gitelman.31 Valori di cloruria fluttuanti possono essere espressione dell’uso di diuretici spesso necessari nel paziente critico con ipervolemia o nel riempimento volemico.11,18,30,32
L’alcalosi metabolica può inoltre insorgere come conseguenza di una correzione eccessiva di un’acidosi respiratoria preesistente, in particolare nei pazienti affetti da broncopneumopatia cronica ostruttiva con ipercapnia cronica. In questi pazienti la compensazione dell’acidosi respiratoria avviene mediante un incremento progressivo di HCO3. Una correzione respiratoria eccessivamente rapida tramite ventilazione meccanica, ad esempio con ventilazione non invasiva a pressione positiva bilevel (BiPAP), può determinare una rapida riduzione della PaCO2 a fronte di una diminuzione più lenta di HCO3 con conseguente insorgenza di alcalosi metabolica.15,32
Nel Caso 2, il paziente presentava un’alcalosi metabolica primaria cloruro-sensibile, sostenuta dalla perdita gastrointestinale di cloruro in corso di vomito e diarrea protratti. L’alcalosi metabolica si è risolta nella giornata successiva all’avvio della fluidoterapia per via endovenosa. Anche l’alcalosi respiratoria si è risolta contestualmente al ripristino della volemia.
| Condizione acido-base |
Mnemonico | Cause |
|---|---|---|
| Acidosi metabolica ad AG elevato | CATMUDPILES |
Monossido di carbonio (CO)
Alcol, chetoacidosi alcolica
Toluene (inalazione di colla)
Metanolo
Uremia
Chetoacidosi diabetica
Paraldeide
Isoniazide, ferro, alcol isopropilico
Acidosi lattica
Glicole etilenico (antigelo)
Salicilati
|
| Eziologie esogene ad alto gap osmolale | MADGAS |
Mannitolo
Alcoli
Diatrizoato (mezzo di contrasto)
Glicerolo
Acetone
Sorbitolo
|
| Acidosi metabolica ad AG normale | HARDUP |
Iperalimentazione
Insufficienza surrenalica, acetazolamide
Acidosi tubulare renale
Diarrea e diuretici
Fistola ureteroenterica
Fistola pancreatico-enterica
|
Informazioni tratte dai riferimenti bibliografici 3, 5, 12, 19 e 20
ACIDOSI E ALCALOSI RESPIRATORIA
L’acidosi respiratoria è conseguenza dell’ipoventilazione, con aumento della PaCO2. La causa più frequente è la pneumopatia cronica. L’ipercapnia permissiva rappresenta una causa di crescente rilievo clinico, in quanto utilizzata nel trattamento del danno polmonare acuto e dell’ARDS. L’alcalosi respiratoria deriva invece dall’iperventilazione, frequentemente osservata nei pazienti critici con sepsi, epatopatia cronica o inadeguato controllo del dolore e della sedazione.15
Quando il processo primario è di natura respiratoria, il paziente deve essere prontamente valutato per escludere disturbi acido-base sovrapposti. In fase acuta, ciò si stima verificando la variazione del pH in rapporto alla variazione della PaCO2: una variazione di 10 mmHg della PaCO2 corrisponde tipicamente a una variazione del pH di 0,08 (PaCO2 10 mmHg ~ pH 0,08). Qualora la variazione del pH ecceda questo rapporto, è necessario sospettare un’alterazione metabolica sovrapposta e approfondire l’indagine con gli algoritmi per l’acidosi o l’alcalosi metabolica. Un’alterazione metabolica associata deve essere presa in considerazione anche quando la compensazione dell’HCO3 risulti superiore o inferiore a quella attesa per un processo respiratorio acuto o cronico.2,3,5
Fonte dei dati: è stata condotta una ricerca su PubMed utilizzando i termini chiave acid-base disorders, anion gap e blood gas analysis, includendo studi clinici randomizzati e non, revisioni sistematiche e alcune serie di casi. La ricerca è stata focalizzata sugli articoli di maggiore rilevanza clinica e successivamente estesa a raccomandazioni e linee guida tramite le banche dati DynaMed, Cochrane e ACCESS. Il numero di articoli clinicamente rilevanti individuati è risultato limitato.
Date della ricerca: 20 dicembre 2023 e 21 novembre 2024.
Gli autori
Dr. MASAHIRO J. MORIKAWA è B. Lewis Barnett Jr Professor of Family Medicine presso l’University of Virginia, Charlottesville.
Dr. PRAKASH R. GANESH è assistant professor presso il Department of Family Medicine & Community Health dell’University Hospitals Cleveland Medical Center, e presso il Center for Community Health Integration, Case Western Reserve University School of Medicine, and Neighborhood Family Practice, Ohio.
Dichiarazione degli autori: nessun conflitto di interesse finanziario rilevante.
BIBLIOGRAFIA:
1. Djamali A, Singh T. Melamed ML, et al. Metabolic acidosis 1 year following kidney transplantation and subsequent cardiovascular events and mortality: an observational cohort study. Am J Kidney Dis. 2019; 73(4): 476-485.
2. Berend K, de Vries APJ, Gans ROB. Physiological approach to assessment of acid-base disturbances. N Engl J Med. 2014; 371(15): 1434-1445.
3. Achanti A, Szerlip HM. Acid-base disorders in the critically ill patient. Clin J Am Soc Nephrol. 2023; 18(1): 102-112.
4. Whittier WL, Rutecki GW. Primer on clinical acid-base problem solving. Dis Mon. 2004; 50(3): 122-162.
5. Palmer BF. Approach to fluid and electrolyte disorders and acid-base problems. Prim Care. 2008; 35(2): 195-213.
6. Berend K. Acid-base pathophysiology after 130 years: confusing. irrational and controversial. J Nephrol. 2013; 26(2): 254-265.
7. Hamm LL, Nakhoul N. Hering-Smith KS. Acid-base homeostasis. Clin J Am Soc Nephrol. 2015; 10(12): 2232-2242.
8. Gomez H, Kellum JA. Understanding acid base disorders. Crit Care Clin. 2015; 31(4): 849-860.
9. Haber RJ. A practical approach to acid-base disorders. West J Med. 1991; 155(2): 146-151.
10. Gauthier PM, Szerlip HM. Metabolic acidosis in the intensive care unit. Crit Care Clin. 2002; 18(2): 289-308.
11. Kamel KS, Halperin ML. Fluid, Electrolyte, and Acid-Base Physiology. 5th ed. Elsevier: 2016.
12. Casaletto JJ. Differential diagnosis of metabolic acidosis. Emerg Med Clin North Am. 2005; 23(3): 771-787.
13. Kraut JA, Madias NE. Serum anion gap: its uses and limitations in clinical medicine. Clin J Am Soc Nephrol. 2007; 2(1): 162-174.
14. Chabali R. Diagnostic use of anion and osmolal gaps in pediatric emergency medicine. Pediatr Emerg Care. 1997; 13(3): 204-210.
15. Martin L. Primary and mixed acid-base disorders. All You Really Need to Know to Interpret Arterial Blood Gases. 2nd ed. Lippincott Williams & Wilkins; 1999: 137.
16. Rastegar A. Use of the DeltaAG/DeltaHCO3-ratio in the diagnosis of mixed acid-base disorders. J Am Soc Nephrol. 2007; 18(9): 2429-2431.
17. Paulson WD, Gadallah MF. Diagnosis of mixed acid-base disorders in diabetic ketoacidosis. Am J Med Sci. 1993; 306(5): 295-300.
18. Gennari FJ. Pathophysiology of metabolic alkalosis: a new classification based on the centrality of stimulated collecting duction transport. Am J Kidney Dis. 2011; 58(4): 626-636.
19. Reddy P. Mooradian AD. Clinical utility of anion gap in deciphering acid-base disorders. Int J Clin Pract. 2009; 63(10): 1516-1525.
20. Judge BS. Differentiating the causes of metabolic acidosis in the poisoned patient. Clin Lab Med. 2006; 26(1): 31-48.
21. Kraut JA, Madias NE. Differential diagnosis of nongap metabolic acidosis: value of a systematic approach. Clin J Am Soc Nephrol. 2012; 7(4): 671-679.
22. Yunos NM, Kim IB. Bellomo R. et al. The biochemical effects of restricting chloride-rich fluids in intensive care. Crit Care Med. 2011; 39(11): 2419-2424.
23. Schreiber MA. The use of normal saline for resuscitation in trauma. J Trauma. 2011; 70(5 suppl): S13-S14.
24. Lafrance JP, Leblanc M. Metabolic, electrolytes, and nutritional concerns in critical illness. Crit Care Clin. 2005; 21(2): 305-327.
25. Rodríguez Soriano J. Renal tubular acidosis: the clinical entity. J Am Soc Nephrol. 2002; 13(8): 2160-2170.
26. Soleimani M. Rastegar A. Pathophysiology of renal tubular acidosis: core curriculum 2016. Am J Kidney Dis. 2016; 68(3): 488-498.
27. Giglio S. Montini G. Trepiccione F. et al. Distal renal tubular acidosis: a systematic approach from diagnosis to treatment. J Nephrol. 2021; 34(6): 2073-2083.
28. Batlle DC, Hizon M. Cohen E, et al. The use of the urinary anion gap in the diagnosis of hyperchloremic metabolic acidosis. N Engl J Med. 1988; 318(10): 594-599.
29. Luke RG, Galla JH. It is chloride depletion alkalosis, not contraction alkalosis. J Am Soc Nephrol. 2012; 23(2): 204-207.
30. Emmett M. Metabolic alkalosis. A brief pathophysiologic review. Clin J Am Soc Nephrol. 2020; 15(12): 1848-1856.
31. Fernandes A. Falcão L. Raimundo M. A severe case of hypokalemic metabolic alkalosis: a quiz. Am J Kidney Dis. 2023; 81(4): A13-A16.
32. Do C. Vasquez PC, Soleimani M. Metabolic alkalosis pathogenesis. diagnosis, and treatment: core curriculum 2022. Am J Kidney Dis. 2022; 80(4): 536-551.
