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.
L'equilibrio di acqua e sodio sono strettamente interdipendenti. L'acqua corporea totale rappresenta circa il 60% del peso corporeo negli uomini (variando da circa il 50% nelle persone obese, al 70% in quelle magre) e circa il 50% nelle donne. 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]). |
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'osmolalità sierica può essere misurata in laboratorio o stimata secondo la formula
Stima dell'osmolalità plasmatica 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 in unità SI è 2 [sodio sierico] + glucosio + urea dove tutti i valori sono espressi in mmol/L.
L'osmolalità dei liquidi corporei è compresa normalmente tra 275 e 290 mOsm/kg (275 e 290 mmol/kg). 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 iperlipidemia o iperproteinemia estrema 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. I nuovi metodi di misurazione degli elettroliti sierici con elettrodi diretti iono-selettivi aggirano 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.
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, non dei soluti. Soluti come l'urea, che si diffonde liberamente attraverso le membrane cellulari, hanno effetti scarsi o nulli sugli spostamenti dell'acqua (scarsa o assente attività osmotica) mentre, i soluti che sono presenti principalmente in un particolare compartimento, come sodio e potassio, hanno la maggiore attività osmotica.
La tonicità, o osmolalità efficace, rispecchia l'attività osmotica e determina la forza che muove l'acqua attraverso i compartimenti dei liquidi corporei (forza osmotica). La forza osmotica può essere contrastata da altre forze. Per esempio, le proteine plasmatiche hanno un piccolo effetto osmotico che tende ad attirare l'acqua nel plasma; questo effetto osmotico è normalmente bilanciato dalle forze idrostatiche vasali che spingono l'acqua fuori dal plasma.
Assunzione di acqua ed escrezione
L'assunzione giornaliera media di liquidi è di circa 2,5 L. La quantità necessaria per rimpiazzare la perdita delle urine e di altre fonti, è di circa 1-1,5 L/die negli adulti sani. 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
Persone anziane
Pazienti affetti da diabete insipido, da alcune patologie renali, ipercalcemia, grave limitazione nell'uso del 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. Durante gli stati febbrili possono essere persi altri 50-75 mL/die per ogni grado Celsius di aumento della temperatura al di sopra della norma. 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.
L'apporto di acqua è regolato dalla sete. La sete è scatenata da recettori situati nell'ipotalamo anterolaterale che rispondono a elevazioni dell'osmolalità plasmica (anche solo del 2%) o alla diminuzione del volume dei liquidi corporei. Raramente, una disfunzione ipotalamica indebolisce lo stimolo della sete.
L'escrezione di acqua da parte dei reni è regolata principalmente dalla vasopressina (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 plasmatico
Diminuzione della pressione arteriosa
Stress
La secrezione di vasopressina può essere compromessa da alcune sostanze (p. es., etanolo, fenitoina), da tumori o disturbi infiltrativi che interessano l'ipofisi posteriore e da traumi al cervello. In molti casi non si può identificare una causa specifica.
L'assunzione di acqua riduce l'osmolalità plasmatica. Una ridotta osmolalità plasmatica inibisce la secrezione di vasopressina, permettendo ai reni di produrre urina diluita. 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.
