Biochemie acidobazických regulací Alice Skoumalová

Rozložení vody v organismu:

Rozložení aniontů a kationtů v plasmě, IST a ICT: Údaje odvozené z iontogramu plasmy: AG (anion gap, aniontové okénko) (Na+ + K+) - (Cl- + HCO3-) 14-18 mmol/l SID (strong ion difference, rozdíl silných iontů) (Na+ + K+) – Cl- 42 mmol/l

pH citron 2,3 pomeranč 3,7 b. kost. svalu 6,9 b. prostaty 4,5 erytrocyty 7,3 trombocyty 7,0 osteoblasty 8,5 krev 7,36 – 7,44 žalud. šťáva 1,2 – 3 pankr. šťáva 7,5 – 8 žluč 6,9 – 7,7 moč 4,8 - 8

Tvorba kyselin v organismu:

Pufr Hendersonova-Hasselbalchova rovnice Titrační křivka kyseliny octové

Pufrační systémy v organismu: IVT IST ICT HCO3-/H2CO3+ CO2 64% HCO3- hemoglobin 29% - proteiny 6% HPO42-/H2PO4- 1% fosfáty

Krevní plasma: Pufr pK koncentrace HCO3/CO2 6,1 24 mmol/l smíšený pufrační systém Pufr pK koncentrace HCO3/CO2 6,1 24 mmol/l HPO42-/H2PO4- 6,8 0,5 mmol/l Proteiny histidin N-term. amino skup. 4-12 5,6 – 7,0 7,6 – 8,4 60-80 g/l

Hydrogenuhličitanový pufr: Organismus – otevřený systém CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3- erytrocyty (karboanhydratasa) Hendersonova-Hasselbalchova rovnice pro hydrogenuhličitanový pufr:

Fosfátový pufr: intracelulárně (0,1M) Proteinový pufr: intracelulárně (i extracelulárně) Hemoglobinový pufr: v erytrocytech + Bohr efekt

Kooperace pufračních systémů v organismu:

Formy transportu CO2: CO2 v krvi: 1. ve formě HCO3- (ionizace H2CO3) 75-85 % 2. karbamáty (vazba na proteiny) 10-15 % 3. fyzikálně rozpuštěný 5-12 % Celkový CO2: 21-27 mmol/l Parciální tlaky plynů vdechovaný vzduch vydechovaná směs arteriální krev venózní krev pO2 (kPa) 21 15,3 12 – 13,3 4,6 - 6 pCO2 (kPa) 0,03 4,4 4,6 – 6 5,3 – 6,6 CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3- erytrocyty (karbonátdehydratáza)

Transport O2 a CO2: Bohrův efekt (oxyhemoglobin je silnější kyselina, uvolňuje H+) Izohydrický transport CO2 (schopnost Hb transportovat H+ bez změn pH) Chloridový posun = Hamburgerův efekt (výměna Cl- a HCO3- mezi plasmou a erytrocyty)

Fyziologické hladiny metabol. kyselin: laktát – 0,6-2,4 mmol/l Struktura nefronu: Moč pH 4,8 – 8 (nutnost vyloučit H+ v jiné formě) 60 mmol H+ / den Pufry v moči: fosfátový NH3 Fyziologické hladiny metabol. kyselin: laktát – 0,6-2,4 mmol/l ketolátky – 3-20 mg/l (0,2mmol/l)

Funkce ledvin při udržování ABR: Osud vyloučeného H+: 1. Reakce s HCO3- (resorpce NaHCO3) 2. Reakce s HPO42- (titrační acidita moče) 3. Reakce s NH3

Funkce jater při udržování ABR: Metabolická acidóza: indukce tvorby glutaminu a glutaminázy v ledvinách (zvýšené vylučování NH4+) Metabolická alkalóza: indukce syntézy močoviny, zvýšené vylučování HCO3-

Hlavní ukazatele ABR (arteriální krev): Měřené: pH = 7,4 ± 0,04 [H+] = 40 nmol/l pCO2 = 5,3 ± 0,5 kPa = 40 torr = 1,2 mmol/l Hb, pO2 Odvozené: [HCO3-] = 24 ± 3 mmol/l BE (base excess) = 0 ± 2,5 mmol/l (kolik mmol H+ je třeba přidat/ubrat k 1l krve, aby pH = 7,4 při pCO2 5,3 kPa a 37 °C) NBB (buffer base) (součet koncentrace všech aniontů s pufrovacím účinkem v 1l krve za stand. podm.) plasma 42 ± 3 mmol/l plná krev 48 ± 3 mmol/l AG (anion gap) = 14-18 mmol/l AG = [Na+] + [K+] - [Cl-] - [HCO3-]

Třídění poruch ABR: akutní x kompenzované jednoduché x kombinované acidóza x acidémie alkalóza x alkalémie akutní x kompenzované jednoduché x kombinované

Udržování konstantního pH: Úprava poruch ABR: Pufrovací reakce Kompenzace - pochody, kterými jeden systém nahrazuje porušenou funkci druhého systému Korekce

Grafické vyjádření Hendersonova-Hasselbalchovy rovnice a poruch ABR: -podle Engliše

Metabolická acidóza (MAc): 1. Zvýšená tvorba H+: -laktacidóza (hypoxie, intenzivní svalová práce, etanol) -ketoacidóza (hladovění, cukrovka) -acidóza ze zadržení kyselin (renální selhání) 2. Exogenní přívod H+: - otrava metanolem, etylenglykolem, předávkování salicyláty 3. Ztráta HCO3-: -průjem, popáleniny, renální tubulární poruchy, diuretika 4. Relativní ztráta HCO3-: -při nadměrných infuzích izotonických roztoků !

fyziolog. stav akutní stav kompenzace -plíce -hyperventilace [HCO3-] 24 mmol/l ↓ pCO2 5,3 kPa N [HCO3-]/[H2CO3+CO2] 20 : 1 < 20 : 1 ≤ 20 : 1 pH 7,34 – 7,44 < 7,34 ≤ 7,4

Metabolická alkalóza 1. Ztráta H+: - zvracení, odsávání žaludečního obsahu 2. Přívod HCO3-: - nadměrné použití hydrogenkarbonátu 3. Ztráta Cl- a K+: - diuretika

fyziolog. stav akutní stav kompenzace -plíce -hypoventilace [HCO3-] 24 mmol/l  pCO2 5,3 kPa N [HCO3-]/[H2CO3+CO2] 20 : 1 > 20 : 1 ≥ 20 : 1 pH 7,34 – 7,44 > 7,44 ≥ 7,4

Respirační acidóza Hypoventilace: - útlum dýchacího centra (opiáty, sedativa, narkotika, vysoké koncentrace CO2) - poruchy -ventilace, difuze, perfuze (onemocnění plic a dýchacích cest) -transportu plynů (anémie, oběhová nedostatečnost, otravy CO) -výměny plynů mezi krví a tkáněmi (otrava kyanidy) -nervosvalového převodu (farmaka, otravy nikotinem, botulinem) -vedení nervového vzruchu (léze míchy a nervů)

Reakce pufračních bazí při RAc: fyziolog. stav akutní stav kompenzace -ledviny - exkrece H2PO4- a NH4+ - resorpce HCO3- [HCO3-] 24 mmol/l N  pCO2 5,3 kPa [HCO3-]/[H2CO3+CO2] 20 : 1 < 20 : 1 ≤ 20 : 1 pH 7,34 – 7,44 < 7,34 ≤ 7,4 Reakce pufračních bazí při RAc:

Respirační alkalóza Hyperventilace: - při řízeném dýchání - při zvýšeném dráždění dýchacího centra: podněty z CNS (hysterie, úzkost, infekce), léky (salicyláty), dráždění termoregulačního centra (horečka, fyzická práce)

Hyperventilace → respirační alkalóza → mdloba → úprava hladin CO2

Reakce pufračních bazí při RAlk: fyziolog. stav akutní stav kompenzace -ledviny - exkrece HCO3- [HCO3-] 24 mmol/l N ↓ pCO2 5,3 kPa [HCO3-]/[H2CO3+CO2] 20 : 1 > 20 : 1 ≥ 20 : 1 pH 7,34 – 7,44 > 7,44 ≥ 7,4 Reakce pufračních bazí při RAlk:

Kombinované poruchy ABR 1. Protichůdné - metabolická acidóza + metabolická alkalóza parametry ABR se často nachází v referenčním rozmezí (hypochlorémie odhalí MAlk) 2. Stejnosměrné - např. metabolická acidózy + respirační acidóza Rozpoznání kombinovaných poruch na základě vyšetření elektrolytů, proteinémie, laktátu, výpočtů z iontogramu, konfrontace s klinickou situací Literatura: Lieberman, Marks. Marks´ Basic Medical Biochemistry A Clinical Approach, 2009.