Vnitřní prostředí a acidobazická rovnováha II. interna: Vnitřní prostředí a acidobazická rovnováha František Duška 3. LF UK

Vnitřní prostředí znamená složení tekutiny, omývající buňky je vitální funkcí a mělo by lékaře zajímat stejně jako tepová frekvence či krevní tlak sestává z: izoosmolarity izoionie izohydrie

Koncentrace H+ pH = -log [H+] Normální hodnoty [H+] = 40 nmol/L Pro srovnání s ostatními ionty: [Na+] = 140 mmol/L [HCO3-] = 25 mmol/L

Metabolismus a protony Protonproduktivní reakce: Glukóza  2 CH3CHOH COO- +H+ MK  ketolátky + n H+ CO2 + NH4+  urea + 2H+ Protonkonsumpční reakce: glukoneogeneze Protonneutrální reakce

Produkce kyselin v metabolismu Těkavé: 15,000 mmol/den kyseliny uhličité, vyloučena plícemi jako CO2 Netěkavé kyseliny (1 mmol/kg/den) jsou vyloučeny ledvinami či zmetabolizovány. Vznikají: oxidací sulfhydrylových skupin až na H2SO4 hydrolýzou fosfoproteinů, PL, NK na H3PO4 neúplnou oxidací TG, sacharidů i bílkovin na organické kyseliny (laktát, ketolátky)

Produkce ATP je spřažena s produkcí H+ Lidské tělo je z evoluce vybaveno zvládat kyselou nálož

Role pufrů v udržvání pH Roztoky látek, schopné uvolňovat či pohlcovat H+, takže změny pH jsou minimální Fyziologické pufry: bikarbonát/kys. uhličitá hemoglobin fosfáty, sulfáty proteiny krevní plazmy

Role pufrů v udržování pH Přidání HCl v množství 5 mmol/l Nepufrovaný systém: pH = 2.3 [H+]=0.005 M pH = 7.0

Role pufrů v udržování pH Přidání HCl v množství 5 mmol/l Pufrovaný systém ( HB H+ + B- ; pKa=7.0) pH = 7.0 pH = 6.82 [HB] = 25 mM [HB] = 30 mM [B-] = 25 mM [B-] = 20 mM

Henderson-Hasselbalchova rovnice pH pufru závisí na logaritmu poměru zásady ke kyselině za daného pH je pro každý pufr charakteristický daný poměr těchto složek pH = pKa + log [HA] [A-]

Princip isohydrie Poměr kyseliny a zásady v každém pufru závisí pouze na pH a pKa pufračního páru Všechny tělesné pufry jsou v rovnováze Změna koncentrace kteréhokoli člena kteréhokoli pufračního páru se odrazí na pH a tím i na všech tělesných pufrech

Titrační křivky A-B párů Lactate HCO3- HPO4= NH3 pKa=3.9 pKa=6.1 pKa=6.8 pKa=9.4 Lactic Acid H2CO3 H2PO4- NH4+ 2 4 6 8 10 12 pH

Hemoglobin jako pufr Ve tkáni Hb uvolní O2 a naváže H+ H+ vznikl takto: CO2+H2O HCO3-+H+ Bikarbonát se transportuje z ery výměnou za Cl- V plících Hb váže O2 a uvolní H+ H+ reaguje s HCO3-: HCO3-+H+  CO2+H2O CO2 se vydýchá, bikarbonát se doplní z plazmy výměnou za Cl-

Hemoglobin jako pufr V pracující tkáni pohlcuje protony a pomáhá zvládat kyselou nálož i produkcí HCO3- V plících naopak protony uvolňuje a ty spolu s HCO3- přispívají k produkci CO2 Výměna HCO3- za Cl- v membráně erytrocytu se nazývá Hamburgerův efekt

Bikarbonátový pufr H2O + CO2 H2CO3 H+ + HCO3- Ka = pH = p Ka + log CA H2O + CO2 H2CO3 H+ + HCO3- Ka = pH = p Ka + log pH = 6.1 + log [H+][HCO3- ] [CO2] [HCO3- ] [CO2] [HCO3- ] 0.03 x pCO2

Bikarbonátový pufr Otevřený pufrační systém pCO2 je regulován úrovní ventilace [HCO3-] regulován ledvinami Účinnost pufru je mnohem větší, než by se dalo předpokládat z pKa = 6

Bikarbonátový pufr Přidání 5 mmol HCl k 1l roztoku bikarb. pufru Uzavřený systém pH = 7.40 pCO2=40 [HCO3-]=24 [H2CO3]=1.2 pH = 6.59 pCO2=207 [HCO3-]=19 [H2CO3]=6.2

Bikarbonátový pufr Přidání 5 mmol HCl k 1l roztoku bikarb. pufru Otevřený systém pH = 7.40 pCO2=40 [HCO3-]=24 [H2CO3]=1.2 pH = 7.34 pCO2=36.5 [HCO3-]=19 [H2CO3]=1.1

Bikarbonátový pufr Je nejdůležitějším extracelulárním purfem Je nejdůležitější pro regulaci ABR, protože tělo umí aktivně měnit koncentraci [HCO3-] i pCO2 Pomocí stavu bikarbonátového pufru klinicky posuzujeme stav acidobáze u pacienta (měření pH, [HCO3-] a pCO2)

Ostatní pufry V ECT vedle bikarbonátu a Hb: fosfáty, sulfáty, organické kyseliny proteiny kr. plazmy ICT: pH se velmi liší podle kompartmentu proteiny a fosfát mají velký význam

Úloha plic v udžování ABR vylučují denně cca 15 molů CO2 vzhledem k dobré rozpustnosti CO2 je jeho koncentrace v alveolech stejná, jako v arteriální krvi pCO2 tedy závisí na úrovni minutové ventilace (počet dechů x dechový objem) Zvýšení pCO2 vede ke snížení pH, pokles pCO2 znamená zvýšení pH

Úloha ledvin v udržování ABR Ovlivňují plazmatickou koncentraci [HCO3-], tím, že: zpětně reabsorbují bikarbonát v prox. tubulu vylučují protony v distálním tubulu Vyšší [HCO3-] v plazmě zvyšuje pH, zatímco nižší [HCO3-] pH snižuje …viz příští přednášku o biochemických funkcích ledvin

Souhrn pH extracelulární tekutiny je udržováno pufračními systémy na hodnotách 7,35-7,45 pH je určeno vzájemným poměrem pCO2 a [HCO3-] podle H.-H. rovnice pCO2 ovlivňují plíce a [HCO3-] ledviny

Vyšetření stavu ABR tzv. ASTRUP (vyš. dle Astrupa) vyšetřujeme: pH pCO2 pO2 [HCO3-] nutný odběr aretriální (nebo kapilární) krve

II. interna:

Základní poruchy ABR Acidoza Alkaloza proces, vedoucí k poklesu pH krve Alkaloza proces, vedoucí ke vzestupu pH krve Respirační poruchy = způsobené změnou pCO2 Metabolické poruchy = zp. změnou [HCO3-]

Základní poruchy ABR Respirační acidóza = pokles pH krve, způsobený vzestupem pCO2 Respirační aklaloza = vzestup pH krve, způsobený poklesem pCO2 Metabolická acidoza = pokles pH krve, způsobený snížením [HCO3-] Metabolická alkaloza = vzestup pH krve, způsobený vzestupem [HCO3-]

Kompenzace poruch Respirační kompenzace metabolických poruch: plíce změní pCO2 tak, aby se vyrovnal poměr k [HCO3-] a pH se opět přiblížilo normě trvá sekundy až minuty Metabolická kompenzace respiračních poruch: ledviny zadrží/vyloučí [HCO3-], tak aby vyrovnaly poměr k pCO2 a pH se opět přiblížilo normě trvá hodiny až dny

Poruchy ABR - přehled

Pufrování kyselé nálože 36% Na+ H+ 57% Pufry ICT 15% K+ H+ 6% H+, Cl- co-uptake HCO3- + H+ H2CO3 H20 + CO2 43% Pufry ECT 42% 1% Pr- + H+ HPr

Ionty ECT Iontové složení ECT úzce souvisí s parametry ABR Změny ABR nejvíce odráží kalemie Anion gap … dále

Anion Gap AG = [Na+ + K+] - [Cl- + HCO3-] Norma: 14 ± 2 mmol/L Hlavní „neměřitelné“ anionty, zahrnuté v AG: albumin fosfáty sulfáty organické anionty Slouží k posouzení příčin metabolické acidozy

Anion Gap METABOLIC ACIDOSIS NORMAL Hyperchloremic High Anion Gap AG HCO3- HCO3- HCO3- Na+ Na+ Na+ Cl- Cl- Cl-