Ruolo Fisiologico del Potassio e del Sodio (Fisio 12)

Soluti e loro Ruolo Fisiologico

• Il potassio è principalmente intracellulare (97%), con concentrazione di 140-150 mEq/L. Nel liquido extracellulare, la concentrazione è mantenuta stabile intorno ai 4 mEq/L.
• Funzioni del potassio:
  • Eccitabilità cellulare: fondamentale per la genesi del potenziale di riposo nelle cellule eccitabili.
  • Osmolita: contribuisce all'osmolarità totale e alla pressione osmotica dei liquidi corporei.
  • Equilibrio acido-base: regola l'equilibrio acido-base.
• Il sodio è principalmente extracellulare (140 mEq/L), con una concentrazione intracellulare molto più bassa (10-14 mEq/L).
• Funzioni del sodio:
  • Osmolita principale: determina l'osmolarità del liquido extracellulare, influenzando la pressione osmotica e il volume del liquido extracellulare, incluso il plasma.
  • Eccitabilità cellulare: fondamentale per la genesi del potenziale di riposo e l'attivazione del potenziale d'azione.
  • Trasporto attivo secondario: determina i gradienti di membrana necessari per il funzionamento dei trasportatori attivi secondari.

Regolazione Omeostatica

• L'aldosterone aumenta il riassorbimento del sodio.
• I peptidi natriuretici, prodotti soprattutto dal cuore, promuovono l'eliminazione del sodio.

Squilibri

• Ipopotassiemia: bassa concentrazione di potassio, causando alterazioni elettrocardiografiche, aritmia, ipotensione, debolezza muscolare e ipotonia.
• Iperpotassiemia: alta concentrazione di potassio, rischiosa, può causare arresto cardiaco e deficit neuromuscolare.
• Iponatremia: bassa concentrazione di sodio, causando perdita di acqua, disidratazione, ipotensione e, in casi estremi, problemi del sistema nervoso centrale.
• Ipernatremia: alta concentrazione di sodio, causando aumento del volume ematico e ipertensione, e sete stimolata dall'ipotalamo.

Calci (Ca²⁺)

• Più del 99% del calcio è depositato nelle ossa e nei denti, con concentrazioni molto più basse nei liquidi corporei (2-2,5 milliosmoli/L o circa 10 mg/dL).
• Funzioni del Calcio:
  • Strutturale: componente importante di ossa e denti.
  • Eccitabilità cellulare: essenziale per la trasmissione sinaptica.

Proteine Plasmatiche

• Sono molecole grandi, con l'albumina come la più piccola e il fibrinogeno tra le più grandi.
• La concentrazione plasmatica normale è di circa 6-8 g/dL (60-80 g/L), con un contributo all'osmolarità di 1-1,5 mOsm/L.
• Funzioni delle proteine plasmatiche:
  • Pressione oncotica: conferiscono la pressione oncotica (colloidosmotica) al plasma, importante per gli scambi di liquidi nei capillari.
  • Viscosità: contribuiscono alla viscosità del plasma influenzando la resistenza al flusso sanguigno.
  • Trasporto: trasportano sostanze come ormoni steroidei.
  • Riserva energetica: possono essere idrolizzate per fornire energia.
  • Riserva plastica: possono essere scomposte in amminoacidi per costruire altre proteine.
  • Coagulazione: alcune proteine sono fattori della coagulazione.
  • Difesa immunitaria: alcune proteine sono anticorpi.
  • Infiammazione: alcune proteine sono mediatori dell'infiammazione.
  • Tamponi: tamponano il pH grazie alle cariche negative libere.

Composizione Liquido Corporei

• La concentrazione intracellulare di sodio è bassa (circa 10-14 mEq/L).
• La concentrazione extracellulare di potassio è bassa (circa 4 mEq/L)
• La concentrazione extracellulare di calcio è di circa 2,5 mEq/L.
• La concentrazione extracellulare di cloro è di circa 110 mEq/L.
• La concentrazione extracellulare di bicarbonato (in condizioni fisiologiche) è di circa 24 mEq/L.
• La concentrazione di proteine nel plasma varia da 1-2 mOsm/L, mentre nel liquido interstiziale non sono considerate o sono presenti in quantità scarse.

Osmolarità Totale e Componenti dei Soluti

• L'osmolarità totale dei liquidi corporei è di circa 300 mOsm/L.
• Sodio: contribuisce significativamente all'osmolarità totale.
• Glucosio: contribuisce all'osmolarità totale.
• Composti azotati (urea, acido urico, creatinina): contribuiscono all'osmolarità totale.

Differenze di Concentrazione Proteica tra Plasma e Interstizio

• La concentrazione proteica nel plasma è maggiore rispetto a quella nel liquido interstiziale.

Concentrazione Ione Idrogeno (H+) e pH

• La concentrazione normale di ioni H+ nel plasma è molto bassa (circa 40 nEq/L).
• Il pH normale nel plasma è 7,4.
• I limiti di pH compatibili con la vita sono acidosi (7,2-7,15) e alcalosi (7,6).
• L'eccesso di ioni H⁺ porta ad acidosi ed è determinato da sostanze acide che derivano dal catabolismo delle proteine (acido urico, acido lattico, acido piruvico) e da acido cloridrico secreto nello stomaco.

Sistemi di Trasporto di Membrana

• Il trasporto attivo secondario utilizza il gradiente di concentrazione di uno ione (tipicamente sodio) per trasportare un'altra molecola contro il suo gradiente.
• Tipi di trasportatori: simporti (trasportatori di due o più soluti nella stessa direzione) e antiporti (scambiatori, trasportatori di due o più soluti in direzioni opposte).
• Esempi di simporti importanti includono SGLT1 e SGLT2 per il trasporto di sodio e glucosio.
• Meccanismi di trasporto di proteine plasmatiche:
  • Esocitosi: le proteine vengono rilasciate all'esterno della cellula.
  • Endocitosi: le proteine vengono incorporate all'interno della cellula.
  • Transcitosi: le proteine vengono trasportate attraverso le cellule.
• Trasporto di glucosio attraverso le cellule epiteliali: il glucosio è assorbito attraverso il simporto SGLT, e poi espulso all'esterno tramite diffusione facilitata tramite il trasportatore GLUT.

Trasporto Attraverso Gli Epiteli

• Via transcellulare e via paracellulare.
• Diffusione semplice per soluti liposolubili.

Flusso di Fluidi

• Flusso di un fluido in un condotto: legge di Poiseuille.
• Conduttanza e pendenza.
• Flusso di acqua attraverso una membrana porosa: differenza di pressione idraulica e differenza di pressione osmotica.
• Coefficiente di riflessione (σ) nelle membrane.

Osmolarità Cellulare e Flussi Osmotici

• Osmolarità totale tipica delle soluzioni nei compartimenti del corpo è attorno a 300 mOsm/L.
• Soluzione isotonica, ipotonica e ipertonica, e il loro effetto sulla cellula.
• Flusso osmotico: determina il movimento dell'acqua tra due compartimenti con diverse concentrazioni di soluti, finchè le concentrazioni si equivalgono.