Il volume dei liquidi corporei e la concentrazione degli elettroliti vengono normalmente mantenuti entro limiti molto stretti nonostante le ampie variazioni di apporto alimentare, attività metabolica e stress ambientali. L'omeostasi dei liquidi corporei viene mantenuta in primo luogo dai reni.
Circa il 60% del peso corporeo negli uomini e circa il 50% nelle donne è costituito da acqua (che va da circa il 50% nelle persone con obesità al 70% nelle persone all'interno o al di sotto del normale range di indice di massa corporea). La percentuale del peso corporeo fatta di acqua è più alta (70%) alla nascita e nella prima infanzia. Quasi due terzi dell'acqua corporea totale si trova nel compartimento intracellulare (liquido intracellulare); l'altro terzo è extracellulare (liquido extracellulare). Normalmente, circa il 25% del liquido extracellulare si trova nel compartimento intravasale; il restante 75% è liquido interstiziale (vedi figura Compartimentazione dei liquidi in un uomo medio di 70 kg).
Compartimentazione dei liquidi in un uomo medio di 70 kg
Acqua corporea totale = 70 kg × 0,60 = 42 L (280 mOsm/kg [280 mmol/kg]). |
I fluidi nei vari compartimenti del corpo variano nella loro composizione elettrolitica. Il principale catione intracellulare è il potassio. Il principale catione extracellulare è il sodio. Le concentrazioni di cationi intracellulari ed extracellulari sono le seguenti:
La concentrazione intracellulare del potassio è in media 140 mEq/L (140 mmol/L).
La concentrazione extracellulare del potassio è compresa tra 3,5 e 5 mEqL (3,5-5 mmol/L).
La concentrazione intracellulare del sodio è di 12 mEq/L (12 mmol/L).
La concentrazione extracellulare del sodio è in media di 140 mEq/L (140 mmol/L).
Forze osmotiche
La concentrazione dei soluti combinati in acqua si definisce osmolarità (quantità di soluto per L di soluzione), la quale, nei liquidi corporei, è simile all'osmolalità (quantità di soluto per kg di soluzione). L'acqua attraversa liberamente le membrane cellulari da aree a bassa concentrazione di soluti verso aree ad alta concentrazione. Quindi, l'osmolalità tende a equilibrarsi tra i vari compartimenti dei liquidi corporei, grazie soprattutto al movimento dell'acqua, e non dei soluti. Tuttavia, alcuni soluti, come l'urea, si diffondono liberamente attraverso le membrane cellulari e quindi hanno poco o nessun effetto sugli spostamenti dell'acqua (scarsa o nessuna attività osmotica). Altri soluti, compresi diversi elettroliti, sono limitati principalmente a un compartimento del fluido e hanno la maggiore attività osmotica. Per esempio, il sodio è limitato al compartimento extracellulare e il potassio all'intracellulare. L'osmolalità dei liquidi corporei è normalmente compresa tra 275 e 290 mOsm/kg (275 e 290 mmol/kg) e può essere misurata direttamente in laboratorio o stimata secondo la formula.
La stima dell'osmolalità plasmatica è calcolata in unità convenzionali (mOsm/kg)
dove il sodio sierico è espresso in mEq/L e il glucosio e l'azotemia sono espressi in mg/dL.
La stima dell'osmolalità plasmatica può essere calcolata in unità SI.
Tutti i valori di questa equazione sono espressi in mmol/L.
Il sodio è il principale determinante dell'osmolalità plasmatica. Modifiche apparenti dell'osmolalità calcolata possono derivare da errori nella misurazione di sodio che può verificarsi in pazienti con dislipidemie o iperproteinemia grave perché il lipide o la proteina occupano spazio nel volume di siero prelevato per l'analisi: la concentrazione di sodio nel siero non è coinvolta. Metodi di misurazione degli elettroliti sierici, mediante elettrodi iono-selettivi diretti per i singoli ioni, consentono di evitare questo problema.
Un gap osmolare è presente quando l'osmolalità misurata supera l'osmolalità stimata di ≥ 10 mOsm/kg (≥ 10 mmol/kg). È causata da sostanze osmoticamente attive non misurate presenti nel plasma. Le più comuni sono gli alcolici (etanolo, metanolo, isopropanolo e glicole etilenico), il mannitolo e la glicina.
La tonicità è l'osmolalità efficace di un liquido. La differenza di tonicità tra i fluidi in 2 compartimenti crea una forza osmotica tra loro che promuove il movimento dell'acqua dal compartimento con tonicità più bassa in quella con tonicità più alta. Nell'omeostasi, l'attività osmotica del liquido è bilanciata tra i principali compartimenti del corpo, così tra loro si verifica un movimento netto relativamente ridotto di liquido. La forza osmotica può spostare l'acqua verso l'interno o l'esterno degli stessi compartimenti. Per esempio, le proteine plasmatiche hanno un piccolo effetto osmotico che insieme al sodio sierico tende ad attirare l'acqua nel plasma; questo effetto osmotico è normalmente controbilanciato dalle forze idrostatiche vascolari che spingono l'acqua fuori dal plasma.
Assunzione ed escrezione di acqua
L'apporto di acqua è regolato dalla sete. La sete è scatenata da recettori nell'ipotalamo anterolaterale che rispondono all'aumento dell'osmolalità plasmatica o alla riduzione del volume intravascolare.
L'escrezione di acqua da parte dei reni è regolata principalmente dalla vasopressina (argininavasopressina o ormone antidiuretico). La vasopressina viene rilasciata dall'ipofisi posteriore e causa un aumento del riassorbimento dell'acqua a livello del nefrone distale. Il rilascio di vasopressina è stimolato da una delle seguenti:
Aumento dell'osmolalità plasmatica
Diminuzione del volume ematico
Diminuzione della pressione arteriosa
Stress
L'omeostasi viene mantenuta poiché l'aumento dell'assunzione di acqua indotta dalla sete riduce l'osmolalità plasmatica. Una bassa osmolalità plasmatica a sua volta riduce la sete e inibisce la secrezione di vasopressina, consentendo ai reni di produrre nuovamente urina diluita.
L'assunzione giornaliera media di liquidi è di circa 2,5 L. Negli adulti sani, la quantità necessaria per sostituire le perdite urinarie e da altre fonti è di circa 1 a 1,5 L/die. Tuttavia, nel breve periodo, un giovane adulto medio con funzione renale normale può introdurre anche solo 200 mL d'acqua al giorno per eliminare i composti azotati e altre scorie generate dal metabolismo cellulare. Una quantità maggiore è richiesta in persone che presentano una qualsiasi perdita della capacità di concentrazione renale delle urine. La capacità di concentrazione renale delle urine si perde in
Anziani
Persone con resistenza all'arginina vasopressina o deficit di arginina vasopressina, molte forme di malattia renale cronica, ipercalcemia, grave restrizione di sale, iperidratazione cronica, o iperkaliemia
Pazienti che ingeriscono etanolo, fenitoina, litio, demeclociclina, amfotericina B
Pazienti con diuresi osmotica (p. es., a causa di diete ricche di proteine o iperglicemia)
Altre perdite costanti di acqua sono per lo più perdite insensibili attraverso la pelle e l'apparato respiratorio e sono in media 0,4-0,5 mL/kg/h di peso corporeo o circa 650-850 mL/die in un adulto di 70 kg; i pazienti febbrili perdono una quantità ulteriore di acqua a causa dell'aumento dell'attività metabolica. Le perdite dal tratto gastrointestinale sono in genere trascurabili, tranne in caso di vomito marcato, diarrea o entrambi. Le perdite di sudore possono risultare significative durante l'esposizione al calore ambientale o esercizio fisico eccessivo.
La capacità di diluizione dei reni sani nei giovani adulti è tale che la massima assunzione di liquidi al giorno può essere fino a 25 L; quantità superiori rapidamente abbassano l'osmolalità plasmica.
Una disidratazione si verifica quando l'assunzione di acqua (e una piccola quantità prodotta dalla respirazione cellulare) non permette di sostituire le perdite di acqua (escrezione e perdite insensibili) (vedi Deplezione di volume).
Raramente, una persona non può percepire la sete a causa di una disfunzione ipotalamica quando il rilascio di vasopressina può essere compromesso da tumori o disturbi infiltrativi che interessano l'ipofisi posteriore o da traumi cerebrali. In molti casi non si può identificare una causa specifica. (Vedi anche Deficit di arginina vasopressina.)
