Úloha iontů v organismu Prof. Dr. V. Pelouch, CSc.

Ionty - plasma (mmol) K+ 3,5 - 5,0 Cl- 100 - 110 Na+ 136 - 145 HCO3- 24 - 28 K+ 3,5 - 5,0 Cl- 100 - 110 Ca+ + 2,1 - 2,6 HPO4-- 1,1 - 1,5 Mg+ + 0,6 - 1.0 SO4-- 0,3 - 0,6 org.kys. proteiny (-) Molekuly bez náboje H2CO3 1,2

Vyjadřování koncentrace Nejčastěji v mmol/l nebo mg% (= mg/dl) nebo mEq/l Jak se vzájemně přepočtou výše uvedené koncentrace ? přepočet mg% na mmol/l: mg% x10 / atomová váha (resp. molekulová váha) = mmol/l koncentrace je vyjádřena v Eq/l mEq/l = mmol/l x valence Koncentrace u infuzních roztocích je vyjádřena v mol/l (= 1mol/l obsahuje v litru tolik gramů, kolik je molekulová váha příslušného elektrolytu); platí proto dále, že 1 ml tohoto roztoku má 1 mmol/l koncentraci

Vyjadřování koncentrace (příklady) Koncentrace vápníku v séru je 10,5 mg% (=množství vápníku v mg na 100 ml): a) jak připravíme takový roztok, b) jaká je koncentrace v mmol/l ? (m.v. Ca = 40) a) 10,5 mg rozpustíme a doplníme do 100 ml b) 10,5 x10 / 40 = 2,62 mmol/l 2) Kolik mg% glukosy v krvi má pacient? Změřil si glukometrem hodnotu 4,8 mmol/l (=mol. váha vyjádřené v mg (množství glukosy v litru rozp.) násobené počet mmol ? (m.v. glukosy je 180), dělit deseti (chceme na 100 ml) 180 x 4,8 / 10 = 86,4 mg%

Minerály a stopové prvky Chemické prvky, které jsou v lidském organismu dělíme do čtyř skupin: a) hlavní skupina: C, H, O, N, S - stavební složky jsou přijímány ve stravě a zabudovány metabolickými dráhami do cukrů, bílkovin, tuků….staví se jednotlivé komponenty buněk, tkání a orgánů b) nutričně důležité minerály: Na, K, Ca, Mg, P, Cl - denní potřeba více než 100 mg c) stopové prvky: Fe, Zn, Cu, Cr, Co, I, Mn, Mo, F - denní potřeba v širokém rozpětí od desítek mg až k hodnotám µg d) toxické prvky: Pb, Hg….

Metabolismus sodíku Hlavní kationt extracelulární tekutiny; zjištěnou aktuelní hodnotu v plasmě je nutno posuzovat vzhledem k hydrataci tkáně (k vodní depleci) hypernatremie je většinou spojena s dehydratací, hyponatremie může být důsledkem nejen dilucí sodných kationtů, sodíkovou deplecí, případně i odlišnou distribucí mezi ECT a ICT; (navíc - uvažovat zda pozorované změny iontu jsou akutní či chronické)

Metabolismus sodíku Na - m.v. 23 Je z 50% v ECT, 40% v kostech, 10% v ICT = hlavní extracelulární kation V plasmě je koncentrace 135 -145 mmol/l, v ICT je koncentrace 3-10 mmol/l, v erytrocytech 15 mmol/l; za gradient ECT/ICT je zodpovědná Na/K ATPasa V tkáních se vyskytuje výhradně ionizovaný ( Na+) Váže na sebe nejvíce vody - retence sodíku je doprovázená retencí vody !!! Přijímáme ve formě NaCl: 8-11g/den 90% se vyloučí močí (120-240 mmol), 10 mmol stolicí, 10-20 mmol potem, ledviny přefiltrují 25 000 mmol/denně, ale 99% je resorbováno (z toho 50-70 % v proximálním tubulu, zbytek v dalších částech močových cest) a pouze 1% se odstraní močí Po diureticích se ztráty močí zvýší, ddto zvracení, průjmy, zvýšené pocení po fyzických výkonech či v horkém prostředí…

Metabolismus draslíku Hlavní kationt intracelulární tekutiny, ve srovnání s Na- ionty je v ECT 25 -30 x nižší (i malé zjištěné změny v plasmě mají proto závažné funkční důsledky !!!). Změny pH krve (fyziologická hodnota pH = 7,4 ± 0,04) ovlivňují koncentraci draselných iontů: v alkalose (pH je vyšší než 7,44) ovlivňují hodnotu draselných iontů směrem k hypokalemii - 3,8mmol/l, v acidose (pH je nižší než 7,36) ovlivňuje hodnotu směrem k hyperkalemii - 5,4 mmol/l) Změny koncetrace K+ v krvi (kalemie) ovlivní funkci kardiovaskulárního systému; mění proto křivku EKG

Metabolismus draslíku K - m.v. 39 98% je v ICT, pouze 2% v ECT = hlavní intracelulární kation. V plasmě je koncentrace 3,8-5,2 mmol/l, v ICT je koncentrace 110 -160 mmol/l, v erytrocytech 95 mmol/l; za gradient zodpovědná Na/K ATPasa (směna 3 Na+ za 2 K+ a H+ /ATP). Zatímco v tkáních je tento kation vázán většinou na bílkoviny, v ECT se vyskytuje výhradně ionizovaný (K+) Je přijímán v rostlinné stravě (např. ovocná šťáva obsahuje 20-60 mmol/l) 90% se vyloučí močí (45-90 mmol), 5 -10mmol stolicí, 5 mmol potem Ledviny (distální tubulus) jsou hlavním regulačním místem: většina v proximálním tubulu se resorbuje v proximálním tubulu, v distálním tubulu může zde docházet k sekreci K+ a H+ směnou za Na+). Po diureticích se ztráty močí zvýší, ddto ztráty gastro-intestinálním ústrojím (zvracení, průjmy…)

Metabolismus chloridů Cl- - m.v. 35,5 hlavní extracelulární aniont doprovázejicí sodík V plasmě je koncentrace 97 -108 mmol/l (srovnej Na+ -140, Cl- -100) vyšší je koncentrace v mozkomíšním moku, nejvyšší v moči 120 -240 a žaludeční šťávě - až do160 mmol/l v ICT je koncentrace 3 -10 mmol/l, v erytrocytech 15 mmol/l; Zatímco v tkáních je tento kation vázán většinou na bílkoviny, v plasmě se vyskytuje výhradně ionizovaný (K+) Přijímán jako NaCl, v rostlinné stravě chybí Ztráty jsou analogické jako u sodíku: močí 120-240 mmol, 10mmol stolicí, 10-20 mmol potem, ledviny v glomerulech filtrují, v tubulárním systému jsou tyto anionty vstřebávány Po diureticích nebo hypofunkci nadledvin jsou ztráty močí větší, ddto ztráty gastrointestinálním ústrojím (zvracení), nadměrné pocení také zvýší ztráty

Metabolismus vápníku Ca - m.v. 40 99% obsaženo v kostech, 1% v plasmě, v buňkách je velmi nízká koncentrace (10-7) = extracelulární prvek V plasmě je celkový vápník (2,1-2,6 mmol/l) je obsažen 46% jako nedifuzibilní (vázaný na albumin), zbytek je difuzibilní - z toho 6% obsažený ve vodě rozpustných komplexech (Ca - je vázaný na hydrogenkarbonát, citrát či laktát) a 48% je ionizovaný (0,9-1,3 mmol/l) Denní příjem je 25mmol (1g); pouze 35-50% se vstřebá, zbytek se ztrácí stolicí Po diureticích nebo hypofunkci nadledvin jsou ztráty močí větší, ddto ztráty gastrointestinálním ústrojím (zvracení), nadměrné pocení také zvýší ztráty

Metabolismus vápníku Vstup vápníku do buňky je přes kalciové kanály; tam dojde k vazbě na proteiny (kalmodulin, troponin) a následně se spouští fyziologické děje: vzestup Ca v nervových synapsích uvolní transmitery, v buňkách se např. aktivuje kontrakce svalových vláken nebo ovlivní kapacita enzymů - reversibilní změny v buňce Dlouhodobý vzestup Ca iontů v buňce (podmíněný ischemií) však aktivuje fosfolipasy; štěpí se fosfolipidy a tím se mění propustnost membrán - irreversibilní poškození buňky Metabolismus vápníku je regulován hormonálně: parathormonem (z přístitných tělísek), kalcitoninem (z parafolikulárních buněk štítné žlázy) a vitaminem D (exo-, endogenní původ)

Metabolismus hořčíku Mg - m.v. 24 2 % jsou v ECT, 53% je v kostech, 45% je ICT (svaly a měkké tkáně - kolem 25 mmol/l, erytrocyty 3mmol/l); po draslíku je druhý nejrošířenější intracelulární kation. Denní příjem kolem 10mmol ale jenom 30-40% se vstřebá, zbytek se vyloučí stolicí (4mmol/l) a močí (4mmol/l). Koncentrace v plasmě je 0,8-1,1mmol/l; podobně jako u vápníku - 33% vázáno na bílkoviny, 55-60% je ionizovaný, zbytek je v komplexech Hlavní biomedicinální význam hořčíku: kofaktor mnoha enzymů, dále podpora fibrinolýzy, stabilizace buněčné membrány, nutný pro sekreci parathormonu, ovlivní nervosvalovou dráždivost…

Podobnost Mg+ + s Ca+ + a K+ Distribuce v plasmě V kostech Hladina ovlivněna PTH Klesá v plasmě při malabsorci s K+ Intracelulární kation Stoupá v plasmě při acidemii a při selhání ledvin Ztrácí se močí po diureticích a hypoaldosteronismu Při katabolismu opouští buňku, při anabolismu vstupuje do buňky

Metabolismus fosforu P - m.v. 31 V kostech je obsaženo 80-90%, 10-20% v buňkách, 1% v ECT V organismu je fosfor v jak v organických (nukleové kyseliny - ATP, fosfolipidy, koenzymy, estery cukrů…) tak anorganických sloučeninách (v séru, moči: směs hydrogenfosforečnanu /HPO4-- / a dihydrofosforečnanu /H2PO4-/ - regulují okyselení moči a AB - rovnováhu). Příjem potravou je kolem 1g/denně, 75% je resorbováno v duodenu. Koncentrace P v plasmě je 0,7-1,6 mmol/l (12% vázáno na blkoviny, 35%,vázaný s Ca a Mg) u dětí je vyšší (2,2 mmol/l - růst kostí), močí se vyloučí 25-50 mmol/l fosforu; vylučování je regulováno: parathormo-nem (brání zpětné resorbci) a kalcitriolem (zvyšuje střevní resorbci Ca i P)

Železo Obsah v lidském těle: 50-70 mmol/l = 3-4g je uloženo především v hemoglobinu (Fe++ !!!!), dále ferritinu, hemosiderinu, myoglobinu, menší množství i v enzymech (cytochromy (Fe +++ / Fe++), Doporučená dávka: 10 mg pro muže, 15 mg pro menstruující ženu zdroj: červ. maso, játra, ryby, Konc. železa v těle: 14 -26 µmol/l - muži , 10-21 µmol/l - ženy, novorozenci mají něco více, Přesná bilance závisí na resorbci (v duodenu a horní části tenkého střeva) z potravy (hemové železo v mase tvoří 40%, ale jen polovina se vstřebá, zbytek je nehemové železo - vstřebání napomáhá kys. askorbová); s mukoproteiny žaludeční sliznice vytváří rozpustné formy Fe +++ (HCl brání tvorbě nerozpustných forem), následuje redukce (Fe++) nebo chelatace (Fe +++, Fe++), vytvoření uzavřeného cyklu: plasma - kostní dřen - ERY - zásobárny (apoferitin - bílkovina střevní sliznice váže Fe +++, jako ferritin, hemosiderin - denaturační produkt ferritinu, v plasmě je Fe +++ vázaný na β- globulin (transferin). 90 % železa odchází z těla stolicí

Měď, Zinek Cu : Absorbována z potravy ve střevě;nadměrný přívod blokuje vstup Zn a obráceně. V krvi je v malém množství volná, většinou vázána na bílkoviny (albumin, transportní bílkovina je trankuprein), vychytává se v hepatocytech - měď se zde zabuduje do ceruplasminu, vylučuje se především žlučí. Význam: součást enzymů při tvorbě katecholaminů, stabilizaci kolagenu a elastinu, metabolismu – cyt - oxidáza Zn z masité stravy se vstřebává ve střevě, v krvi vázán na metalothein, na rozdíl od Cu či Fe není skladován v játrech. Význam: součást mnoha metaloenzymů (MMP - extracellulární proteiny, dále LDH, ALP, stabilizace struktury RNA, DNA….

Tělesná voda Děje v organismu probíhají ve vodném prostředí - celková tělesná voda (CTV) = 55 - 60% tělesné hmotnosti (příklad: 70kg = 42 l) (ženy méně - mají vyšší obsah tuku, ddto obézní, malé děti mají naopak vyšší obsah, ve stáří se procento vody snižuje) V o d a: se uplatňuje při ionizaci sloučenin, tvoří vnitřní prostředí obklopuje buňky je podstatnou součástí buněk

Tělesná voda 1) Dvě třetiny CTV jsou v buňkách = intracelulární tekutina (ICT) (příklad: 70kg = 28 l) 2) Třetina CTV je mimo buňku = extracelulární tekutina (ECT) příklad: 70kg = 14 l) a) čtvtina z ECT je v cévách = intravaskulární tekutina = plasmatický objem - voda plasmy (příklad: 70kg = 3,5 l) b) tři čtvtiny z ECT je mimo cévy = extravaskulární tekutina = interstitiální tekutina (příklad: 70kg=10,5 l) Za fysiologických podmínek je ještě malé množství vody v gastrointestinálním traktu, močových cestách a tělesných dutinách (pleurální, perikardiální dutině, kloubních štěrbinách), při určitých onemocnění se tento objem může významně zvýšit)

Vodní bilance Bilance mezi příjmem a výdejem vody – měl by být vyrovnaný Příjem (ml) Výdej voda v nápojích 1500 moč 1500 voda v potravě 600 stolice 50 metabolická voda 400 insenzibilní perspirace 500 vydýchaná voda 450 Celkem 2500 2500

Vodní bilance U pacienta může být vodní bilance významně ovlivněna !!! Příjem: Při hospitalizaci je nutno uvažovat i příjem ve formě infuzí, parentálně podávané léky, při dýchání nebulizovaného vzduchu přibývá až 500 ml vody Výdej: pocení, ztráty při krvácení, zvracení, průjmy, polyurie apod. Je nutno sledovat nejen množství ztracené tekutiny, ale i kvalitu (ionty, proteiny, pH apod.) Může být ovlivněna i bilance vnitřní - přesun vody mezi kompartmenty (např. únik vody z intravaskulárního do interstitia při hypoproteine-mii, nebo přesuny mezi ECT a ICT při chronickém katabolismu, či při ztátě čisté vody klesne objem v obou kompartmentech, při ztrátě izotonické tekutiny bez bílkovin klesne objem ECT a další možnosti….)

Osmolarita Počet částic v roztoku - neuvažuje se velikost částic - vyjádření v mmol/kg rozpouštědla. Plasma má hodnotu 285 ± 10 (často se však používá pro zjednodušení hodnota 300) pokud nebyla hodnota přesně změřena osmometrem potom stačí: osmolarita = 2 x Na + urea + glukosa (stanovené hodnoty koncentrací těchto komponent v plasmě v mmol/l)

Osmolarita Pomocí vzorce: koncentrace roztoku (v mg/l) děleno mol.váhou látky je možné určit jaký roztok bude isotonický s ECT (plasma - hodnota: 300 ) Příklady: a) Glukosa (m.v. =180) nedisociuje v roztoku Konc. glukosy/ 180 = 300 x 180 =55500 mg/l = 55,5 g/l = 5,55 % roztok glukosy, konc. 5,55 g /100g = 5,5% je isotonický s plasmou NaCl (m.v. =23 + 35,5 =58,5) disociuje v roztoku na dvě = 300/2 = 150) Konc. NaCl / 58,5 = 150 x 58,5 = 8775 mg/l = 8,77 g/l = 0,88 % roztok NaCl konc. 0,9 g /100g = 0,9 %(zaokrouhleno) je isotonický s plasmou toto je koncentrace fysiologického roztoku, který se užívá (případně doplněn dalšími ionty) k úpravě porušeného iontového složení plasmy