Introduzione
I processi metabolici che avvengono all'interno del nostro corpo portano a continue variazioni del pH in un continuo susseguirsi di apporto-eliminazione di “acidi” e “basi” che determinano modifiche nella concentrazione dello ione idrogeno (H+) con conseguente variazione del pH dell'organismo che deve far fronte a queste variazioni e mantenere il pH fisiologico (PH 7.38-7.44). Il metabolismo dei carboidrati e dei grassi produce 15,000 mmol di CO2 al giorno (acidosi volatile o respiratoria) mentre il metabolismo proteico porta alla formazione di acido solforico e acido fosforico (acidosi fissa) pertanto, per mantenere l'omeostasi acido-base, l'organismo dispone di alcuni meccanismi in grado di garantirla:
Acidosi
Con acidosi si intende un'alterazione funzionale dovuta ad eccesso di ioni idrogeno (H+) nei liquidi extracellulari con conseguente diminuzione della riserva tampone; ciò altera tutti i processi metabolici delle cellule, in quanto è necessario, per il loro corretto funzionamento, il mantenimento di un perfetto equilibrio e un rapporto tra produzione ed escrezione di sostanze acide ed alcaline. I maggiori organi deputati a tale compito sono il rene e i polmoni. Si parla di acidosi respiratoria quando si ha aumento di acido carbonico nel sangue, come conseguenza di una diminuita eliminazione di anidride carbonica attraverso i polmoni in seguito a ridotta ventilazione; si parla invece di acidosi fissa quando si verifica un aumento di produzione, da parte dell'organismo, di sostanze acide che vengono riversate nell'ambiente extracellulare (cataboliti - vedi ECW, ECMatrix - BIA-ACC).
Acidosi respiratoria o volatile
L'attività metabolica cellulare porta alla formazione di anidride carbonica (CO2) che diffonde dalle
cellule agli spazi interstriziali e da qui al circolo ematico.
| CO2 + H2O | ⇔ | H2CO3 | ⇔ | H+ + HCO3- |
| Polmone | Rene |
L'anidride carbonica passa nei globuli rossi e, tramite l'anidrasi carbonica, si ha la formazione di H2CO3 che a sua volta si dissocia in ioni idrogeno (H+) e ioni bicarbonato (HCO3-); gli ioni idrogeno dissociati vengono tamponati dall’emoglobina e i bicarbonati vengono trasportati nel plasma. Nei polmoni l’intera sequenza è ripetuta al contrario per cui si riforma l'anidride carbonica che viene rilasciata nell’aria alveolare. L'acidosi volatile dipende da un'alterata ventilazione polmonare le cui cause possono essere: limitata espansione polmonare (sedentarietà, scarsa attività aerobica e HIIT, tecnica del respiro inadeguata, sovrappeso e obesità), ostruzione alle vie aeree (broncopneumopatia ostruttiva), disordini degli scambi gassosi (polmonite, edema polmonare), inibizione del centro del respiro (oppiacei, barbiturici, anestetici), disordini neuromuscolari (es. sclerosi multipla), disautonomia neurovegetativa (alterazioni o disturbi del sistema nervoso autonomo - PPG Stress Flow).
Acidosi fissa
Gli acidi non volatili (o fissi), sono sostanze prodotte in piccole quantità dal catabolismo degli aminoacidi; una volta prodotti, rimangono in soluzione finché non vengono escreti dai reni. I più importanti sono l’acido solforico (H2SO4) proveniente dall'ossidazione dello zolfo contenuto negli amminoacidi solforati (metionina e cisteina) e l’acido fosforico (H3PO4) derivante dall'idrolisi di sali e fosfati introdotti con gli alimenti. L'acidosi fissa riguarda l'aumento della produzione di acidi fissi per deviazioni metaboliche: esercizio fisico intenso, fenomeni di lipoperossidazione, digiuno protratto, alimentazione che predilige cibi "acidi" come proteine e carboidrati (alimentazione a PRAL positivo), febbre, alcolismo, diabete, chetosi, shock (vedi anche Stress psicofisico, radicali liberi ed antiossidanti).
Acidosi miste
La modificazione del pH interessa la quota sia degli acidi fissi che di quelli volatili.
Sistemi tampone
L'aggiunta di sostanze acide o basiche, anche in piccole dosi, ad una soluzione, comporta una variazione del pH molto netta invece se tale aggiunta avviene in una soluzione in cui sia presente un sistema tampone la variazione di pH è minima. Questo perchè i sistemi tampone sono composti che possiedono la proprietà di contenere, entro limiti molto ristretti, le variazioni del pH in seguito all'aggiunta di piccole quantità di acidi o di basi forti. Ad esempio, l'aggiunta di 0,01 moli di acido cloridrico (una frazione di grammo) ad un litro di acqua, produce una variazione del pH da 7 a 2, mentre l'aggiunta della stessa quantità di acido ad un litro di soluzione tampone produce una variazione del pH quasi irrilevante.
L'acidosi fissa è dovuta alla presenza di cataboliti acidi che si dissociano liberando ioni idrogeno nei liquidi organici; tali ioni vengono catturati dai seguenti sistemi tampone:
– Sistema bicarbonati/acido carbonico
questo tipo di tampone, in presenza di acidi solforici, libera ioni idrogeno e porta alla formazione di acqua, anidride carbonica e il sale dell'acido fisso secondo la reazione:
| H2SO4 + 2NaHCO3 | → | Na2SO4 + 2H2O + CO2 |
| acido solforico | solfato di sodio |
tale sistema permette il mantenimento dei valori fisiologici del pH grazie alla regolazione della pressione dell'anidride carbonica mediante la ventilazione polmonare, l’escrezione di ioni idrogeno e il riassorbimento dello ione bicarbonato a livello renale.
– Sistema dei fosfati
| 2Na2HPO4 + H2CO3 | → | 2NaH2PO4 + 2NaHCO3 |
| monofosfato di Na | bifosfato di Na |
Nel sistema tampone fosfato lo ione monofosfato, quando viene a contatto con lo ione idrogeno, nell’ambiente extracellulare, lo lega trasformandosi in ione bifosfato minimizzando quindi la variazione di pH.
Soluzioni per contrastare l'acidosi
Come accennato, la funzione respiratoria, quella renale e i sistemi tampone dell’organismo interagiscono tra loro per controllare il pH dei liquidi organici con estrema precisione; quando i tamponi sono saturi o alterati, o vi sia un danno respiratorio o renale, il pH oltrepassa questi limiti determinando la comparsa dei sintomi di acidosi. Oscillazioni temporanee del pH sono frequenti e nella maggior parte dei casi vengono rapidamente recuperate ma se la situazione che ha determinato il disturbo permane, il pH può rimanere alterato. Ci sono molte cause che determinano una condizione di squilibrio del sistema acido-base: le più serie riguardano condizioni patologiche per esempio alcune patologie del SNC coinvolgenti i riflessi respiratori e circolatori, ma ce ne sono altre che appartengono alla vita quotidiana e che ci possono esporre a tale condizione e sono stress e alcool, sport intenso, fumo, vita sedentaria, insufficiente apporto di liquidi, uso prolungato di farmaci, eccesso di alimenti acidificanti quali carne, formaggi, salumi o insufficiente apporto di alimenti alcalinizzanti (frutta, verdura) vedi tabella PRAL - Potential Renal Acid Load.
Una delle prime soluzioni, in caso di lieve acidosi, è rappresetata da una corretta alimentazione che prevede l'assunzione di quantità adeguate di frutta e verdura (alimenti basici); negli ultimi anni si è notata la relazione positiva tra un elevato consumo di frutta e verdura e indici di salute ossea: svariate patologie infatti possono essere prevenute o arrestate nella loro progressione grazie a condizioni di basicità nell'organismo. Si parla di assunzione di frutta e verdura poichè qesti gruppi di alimenti nella digestione vengono ossidati formando acido carbonico che dissociandosi forma carbonati (es. carbonato di sodio) (vedi Tabella Carico Glicemico - PRAL valore massimo) quindi formano elementi tampone a differenza di proteine e carboidrati che portano alla formazione di sostanze acide. Tuttavia la dieta contemporanea è ricca di carboidrati, di sodio e risulta povera di frutta e verdura, fibre, magnesio e potassio, inoltre contiene quantità eccessive di prodotti di origine animale, pertanto vengono prodotti aninoni non metabolizzabili la cui entità aumenta progressivamente con l'invecchiamento a causa del declino fisiologico della funzione renale; diviene quindi opportuna la supplementazione con sostanze tampone. L'importanza di contrastare una condizione di acidosi risiede nella serie di disturbi che questa può causare: stanchezza cronica, disturbi del sonno, dolori articolari, aumentata suscettibilità alle allergie, infiammazioni frequenti. Ma l'argomento forse più interessante che riguarda l'equilibrio acido-base e rappresentato dall'osteoporosi: il tessuto osseo riveste un ruolo fondamentale nel bilanciamento del pH corporeo, costituendo di per sé un sistema tampone contro l'acidosi; condizioni di acidosi sono associate a demineralizzazione ossea (ridotto Bbuffer, T-Score - BIA-ACC), ipercalciuria e bilancio negativo di Calcio. Nel corpo, in presenza di sufficienti quantità di basi per tamponare la formazione di scarti metabolici acidi, tutto funziona perfettamente ma, se ciò non si verifica, l'organismo deve far ricorso alle riserve che possiede e che normalmente hanno altre funzioni per esempio i fosfati e i carbonati presenti nelle ossa che hanno funzione strutturale; attingere da questa fonte porta alla decalcificazione che a sua volta può ovviamente portare all'aumento della fragilità ossea e ad ipercalcemia. In un'ottica terapeutica, pertanto, al fine di far fronte ad una situazione simile, risulta fondamentale l'assunzione di un'opportuna supplementazione con sistemi tampone fosfato e bicarbonato: ripristinare il pH è una strategia prioritario rispetto al reintegro di calcio, considerando che questo potrebbe già presentare concentrazioni plasmatiche eccessive proprio a causa della demineralizzazione ossea in atto.
Benefici dei sistemi tampone
L'efficacia dell'uso di sostanze tampone è dimostrata dalla letteratura scientifica che ha analizzato i benefici di tale sostanze in vari campi dallo sport a condizioni patologiche quali i tumori.
Sport: l'assunzione di bicarbonato di sodio ha dimostrato essere vantaggiosa, soprattutto in termini di miglioramento della performance, in particolare nelle prestazioni sportive di breve durata ed alta intensità di lavoro (pugilato, nuoto). I benefici sono riscontrabili sia con l'assunzione in acuto (mezz'ora prima dell'attività) sia con un uso continuativo (migliori risultati rispetto all'assunzione in acuto).
Apparato gastrointestinale: i carbonati (noti anche come antiacidi) sono stati utilizzati per problematiche come la dispepsia non ulcerosa, episodi minori di bruciore di stomaco (gastro-esofageo, malattia da reflusso), gastrite da stress e reflusso gastro-esofageo, ulcere duodenali e gastriche. Il loro effetto sullo stomaco è dovuto alla parziale neutralizzazione dell'acido cloridrico gastrico e inibizione dell'enzima proteolitico, la pepsina.
Oncologia: il microambiente tumorale (spazio extracellulare) è una zona acida a causa di una glicolisi sovraregolata e di una ridotta perfusione sanguigna; c'è una crescente evidenza che l'acidità extracellulare fa aumentare l'invasività e la capacità metastatica delle cellule tumorali, inoltre, questa acidità rende tali cellule relativamente resistenti ai farmaci chemioterapici e può impedire il rigetto immunitario. Studi hanno evidenziato che aumentando il pH extracellulare si è stati in grado di migliorare l'efficacia terapeutica associata a una riduzione del processo metastatico e a una miglior risposta ad alcuni agenti citotossici.
Patologie degenerative dello scheletro: la somministrazione orale di bicarbonato di potassio ad una dose sufficiente a neutralizzare l'acido endogeno migliora l'equilibrio di calcio e fosforo, riduce il riassorbimento osseo, aumenta il tasso di formazione ossea e aumenta il contenuto di calcio osseo (importanza sia in termini di prevenzione che di cura dell'osteoporosi). A conferma dell'azione positiva dei bicarbonati diversi studi hanno documentato una riduzione del riassorbimento osseo dopo introduzione di bicarbonato (o seguendo una dieta a forte PRAL negativo): la somministrazione orale di bicarbonato di potassio migliora l'equilibrio di calcio e fosforo, riduce il riassorbimento osseo e aumenta il tasso di formazione ossea mentre l'ingestione di bicarbonato di sodio alcalinizza le urine e riduce l'aumentata dell'escrezione di calcio urinario, che si ha in condizioni di acidosi, per cui il risultato è un bilancio netto positivo di calcio: sistemi tampone su base minerale e proteici.
Autori: Dario Boschiero - Data: 07/01/2021
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Bibliografia
