Kombinované poruchy homeostázy vnitřního prostředí Poruchy osmolarity Poruchy objemu Poruchy iontové rovnováhy Poruchy acidobazické rovnováhy Poruchy přenosu krevních plynů Vše najednou

Vnější prostředí organismu krvinky intravaskulární plazma Lymfa (součást ICT) tekutina Kapiláry Extracelulární tekutina Kapiláry intersticiální tekutina transcelulární tekutina V tělních dutinách obklopených buňkami (jako např. oční komory, mozkové komory) se nachází tzv. transcelulární tekutina – sem patří např. oční tekutina a mozkomíšní mok. Složení tělesných tekutin je výslednicí mezi přítokem a odtokem jednotlivých látek do příslušných oddílů tělesných tekutin. Některé látky se mohou tvořit nebo být spotřebovávány v metabolismu (vodíkové ionty, CO2, O2, voda, kyselina mléčná, ketokyseliny aj.), látky mohou být přijímány z okolí organismu, nebo jsou do okolí do naopak vylučovány prostřednictvím jednotlivých orgánů. intracelulární tekutina - ICT Metabolismus

Vnější prostředí organismu GIT Plíce „výměníky“ Ledviny krvinky intravaskulární plazma Lymfa (součást ICT) tekutina Extracelulární tekutina Kapiláry intersticiální tekutina transcelulární tekutina Tyto orgány fungují jako určité výměníky mezi organismem a jeho vnějším prostředím. K těmto „výměníkům“ patří kůže – skrze kůži organismus ztrácí prostřednictvím potu vodu a ionty, především sodík a chloridy. Kůže hraje velkou úlohu v termoregulaci organismu – zvýšením prokrvení kůže se může odvádět teplo, organismus může ochladit i zvýšené pocení a následné odpařování. Ztráty vody a iontů při zvýšeném pocení (v důsledku větší vnější teploty nebo větší tělesné námahy) mohou být značné a homeostatické mechanismy musí zajistit stálost vnitřního prostředí. Za patologických okolností – při popáleninách, se může kůží ztrácet velké množství vody a iontů – tyto ztráty jsou jednou ze základních příčin popáleninového šoku. Dalším důležitým „výměníkem“ je zažívací trakt. Jeho prostřednictvím přijímáme do těla živiny, ionty a vodu. Vody a ionty můžeme také ztrácet při průjmech a zvracení. Prostřednictvím plic organismus zajišťuje přísun kyslíku a odsun oxidu uhličitého z organismu. Protože vzduch v plicích je prakticky úplně nasycen vodními parami, ztrácí se při dýchání prostřednictvím plic z organismu i voda. Důležitým orgánem, jehož prostřednictvím organismus reguluje složení vnitřního prostředí (vylučováním vody a iontů), jsou ledviny. intracelulární tekutina - ICT Metabolismus

Vnější prostředí organismu GIT Plíce „výměníky“ Ledviny krvinky intravaskulární plazma Lymfa (součást ICT) tekutina Cirkulace Extracelulární tekutina Kapiláry „míchání“ intersticiální tekutina transcelulární tekutina Protože složení tělesných tekutin je výslednicí mezi přítokem a odtokem jednotlivých látek do příslušných oddílů tělesných tekutin, homeostatické regulační mechanismy se uplatňují prostřednictvím regulace velikosti toků látek mezi organismem a jeho okolím a mezi jednotlivými oddíly tělních tekutin navzájem. Ovlivňováním těchto toků organismus zajišťuje regulační odpověď na ztrátu či depleci jednotlivých látek. Plíce jsou základním regulačním orgánem pro homeostázu krevních plynů, ledviny jsou základním regulačním orgánem pro objemovou a iontovou homeostázu, jak plíce taki i ledviny zajišťují regulaci acidobazické homeostázy. Důležitá je úloha oběhového systému, který zajišťuje přenos látek mezi plazmou a intersticiální tekutinou. intracelulární tekutina - ICT Metabolismus

Vnější prostředí organismu GIT Plíce „výměníky“ Ledviny krvinky intravaskulární plazma Lymfa (součást ICT) tekutina Cirkulace Extracelulární tekutina Kapiláry „míchání“ intersticiální tekutina transcelulární tekutina V udržování stálosti vnitřního prostředí (homeostáze) se tak uplatní regulace dýchání, ledvin, oběhu i zažívacího traktu, včetně příslušných endokrinních regulačních smyček. Poruchy těchto fyziologických subsystémů se pak projeví poruchami vnitřního prostředí. intracelulární tekutina - ICT Metabolismus

Příklad: Kazuistika ke smíšeným poruchám osmolarity, objemu, iontové a acidobazické rovnováhy Zdroj: R.M.Berne, M.N.Levy: Case studies in physiology. Mosby-Year Book, Inc. 1994

18 letý muž s inzulin-dependentním diabetes mellitus (DM I 18 letý muž s inzulin-dependentním diabetes mellitus (DM I. typu) byl přijat na jednotku intenzivní péče. 24 hodin před přijetím nebral insulin, protože se „necítil dobře“. Rovněž nejedl. Při přijetí udává nauzeu, celkovou slabost, žízeň. Udává rovněž časté močení. Při fyzikálním vyšetření je patrné hluboké a rychlé dýchání. Jakým směrem budete cílit vyšetření pacienta a proč? (základní onemocnění je již diagnostikováno)

2. Komentujte tyto nálezy Nálezy při přijetí (2 hod. v noci): Na+ v séru 135 mmol/l (N = 135-147) K+ v séru 8 mmol/l (N = 3,5-5,0) HCO3- v séru 7 mmol/l (N = 22-28) pH krve 6,99 (N = 7,35-7,45) PaCO2 30 mmHg (N = 35-45) glykemie 66,6 mmol/l (N = 3,8-6,1) 2. Komentujte tyto nálezy a odhadněte osmolalitu plazmy.

Odhad osmolarity 2 x Na + glukóza 2 x sodík + glukóza + močovina Norma: 2 x Na + glukóza = 2 x 140 + 5 = 285 mosm/l 2 x sodík + glukóza + močovina = 285+5=290 mosm/l pacient: 2 x Na + glukóza = 2 x 135 + 67 = 337 mosm/l!

Pacientovi byla pak podána infuze fyziologického roztoku s inzulinem. Ve 3 hod. byl dále podán bikarbonát, infuze inzulinu pokračovala. Nálezy v průběhu terapie: Čas K+ pH krve HCO3- glykemie 2 hod. 8 6,99 7 66,6 3 hod. 6 7,01 8 22,2 4 hod. 4,5 7,1 12 5,5 5 hod. 4,5 7,1 12 5,5 7 hod. 3,5 7,08 11 5,5

3. O jaký typ poruchy acidobazické rovnováhy se jedná? Jedná se o metabolickou acidózu. Při absenci inzulinu je porušena přeměna tuků a cukrů a jsou proto produkovány ketolátky ve zvýšené míře. Ketokyseliny jsou pufrovány extracelulárními a intracelulárními pufrovacími systémy. Výsledek pufrování v ECT je charakterizován poklesem bikarbonátu. Hluboké rychlé dýchání odráží respirační kompenzaci, důsledkem je snížení PaCO2.

Poruchy acidobazické rovnováhy Příliš velkou náloží vychylujících vlivů: Příliš velká produkce kyselin při metabolismu: Diabetická ketoacidóza, laktátová acidóza Externí vychylující vlivy: Acidóza při předávkování NH4Cl, Alkalóza při předávkování HCO3- Příliš velké ztráty (GIT): Hypochloremická alkalóza při zvracení a hyperchloremická acidóza při průjmu, akutni hypoproteinémie Poruchou regulujících orgánů: Plíce: Respirační acidóza a alkalóza Ledviny, játra: Renální tubulární acidóza, alkalóza při selhání jater Vnitřními přesuny ovlivňujícími chemické rovnováhy: Změny objemu ovlivňující koncentraci pufrů: Diluční acidémie a kontrakční alkalémie Přesuny do/z buněk: Acidémie při hyperkalémii, alkalémie při hypokalémii

Vnitřní přesuny ovlivňující chemické rovnováhy

Hemodiluce a hemokoncentrace

Diluce CO2 - HCO3 TA + NH4+ H2CO3 Bilance CO2 H2O H+ Bilance H+ HBuf Změny koncentrace pufrů: Diluční acidémie Buf -

CO2 HCO3 H2CO3 H2O H+ HBuf Buf - Diluce Posun rovnováhy CO2 - HCO3 TA + NH4+ H2CO3 Bilance CO2 H2O H+ Bilance H+ HBuf Změny koncentrace pufrů: Diluční acidémie Buf -

Hemokoncentrace CO2 - HCO3 TA + NH4+ H2CO3 Bilance CO2 H2O H+ Bilance H+ HBuf Změny koncentrace pufrů: Kontrakční alkalémie Buf -

Hemokoncentrace CO2 - HCO3 TA + NH4+ H2CO3 Bilance CO2 H2O H+ Bilance H+ HBuf Změny koncentrace pufrů: Kontrakční alkalémie Buf -

CO2 HCO3 H2CO3 H2O H+ HBuf Buf - Hemokoncentrace CO2 - HCO3 Posun rovnováhy TA + NH4+ H2CO3 Bilance CO2 H2O H+ Bilance H+ HBuf Změny koncentrace pufrů: Kontrakční alkalémie Buf -

Přesuny hlavních iontů z a do buňky

Elektrický a koncentrační gradient H+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ elektrický gradient K+ H+ K+ K+ koncentrační gradient H+ metabolismus K+ K+ ATP Na+ Na+ Na+ Na+ Elektrický a koncentrační gradient ADP Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+

metabolismus K+ H+ + 4 K+ H+ - 3 2 1 + + Na+ Na+ 5 [Na+]e-[Na+]i +

při acidóze s hromaděním a) acidémie s hromaděním organických aniontů H+/K+ a H+/Na+ výměna při acidóze s hromaděním organických aniontů Na+ a) acidémie s hromaděním organických aniontů metabolismus H+/K+ a H+/Na+ výměna při acidémii Na+ H+ H+ K+ Aniont - H-Aniont metabolismus 1 K+ H+ 5 2 2 H+ K+ 3 1 4 Na+ 3 Na+ a) acidémie bez hromadění organických aniontů

a) alkalémie bez deficitu draslíku H+/K+ a H+/Na+ výměna při alkalémii Na+ Na+ H+ H+ K+ K+ metabolismus K+ 5 6 2 H+ K+ H+ 1 4 Na+ Na+ 3 a) alkalémie bez deficitu draslíku

a) alkalémie bez deficitu draslíku b) alkalémie s deficitem draslíku H+/K+ a H+/Na+ výměna při alkalémii H+/K+ a H+/Na+ výměna při deficitu draslíku Na+ Na+ Na+ Na+ H+ H+ H+ H+ K+ K+ K+ K+ metabolismus metabolismus K+ K+ H+ H+ 6 1 7 2 K+ H+ 2 K+ H+ 1 5 6 5 [Na+]e-[Na+]i 4 Na+ 3 Na+ Na+ Na+ 3 4 a) alkalémie bez deficitu draslíku b) alkalémie s deficitem draslíku

K+ K+ K+ K+mmol/l 8 7 H+ 6 B H+ B: Acidóza - výměna K+ za H+ Pásmo normální kalémie K+ 5 C K+ H+ C: Dlouhodobá acidóza - deplece K+ A 4 D K+ H+ D: Rychlá alkalizace - výměna H+ za K+ - nebezpečná hypokalémie 3 2 1 A: Norma pH 6,9 7,0 7,1 7,2 7,3 7,4 7,5 7,6 7,7 7,8

Porucha regulujících orgánů

Respirační acidóza a alkalóza/ porucha respiračního regulátoru Acidóza (nedostatečná ventilace): Choroby plic: Astma, CHOPN Úrazy CNS, intoxikace Alkalóza: Holotropní dýchání, intoxikace, špatně vedená umělá plicní ventilace

Pomalá difúze podle koncentračního gradientu Regulace dýchání Dechové centrum CO2 H+ H2CO3 H2O - HCO3 Pomalá difúze podle koncentračního gradientu CO2 dobře prochází hematoencefalickou bariérou Mozkomíšní mok Bikarbonát špatně prochází hematoencefalickou bariérou Koncentrace CO2 v krvi a v moku jsou v ekvilibriu Krev - obr. 13.34 Při náhle vzniklé metabolické acidóze pokles bikarbonátů v moku zaostává za jejich poklesem v plazmě. Příčinou je malá permeabilita hematoencefalické bariéry pro bikarbonátové ionty. Spolu s postupným poklesem hladiny bikarbonátů v moku pomalu klesá i mozkomíšní pH a tím se postupně stimulují centrální chemoreceptory dechového centra. Ventilace pozvolna stoupá. Adaptační odpověď respirace na náhle vzniklou metabolickou acidózu proto dosahuje svého maxima až za 12 hodin. HCO3 CO2 H2CO3 H+ H2O HBuf Buf -

Arteriální krev při pH=7,4 PO2 Celková koncentrace O2 PaO2 PvO2 Arteriální krev při pH=7,4 Venózní krev při pH=7,2 Kyslík uvolněný navíc díky posunu disociační křivky Kyslík uvolněný díky poklesu obr. 13.35 Význam Bohrova efektu pro uvolňování kyslíku z krve do tkání. Na tkáňovém konci kapilár vlivem přesunu oxidu uhličitého z tkání do krve klesá pH. Disociační křivka hemoglobinu se posouvá doprava. To umožňuje při stejné tenzi kyslíku uvolnit z krve do tkání další množství kyslíku.

Arteriální krev při pH=7,4 (normální acidobazické poměry) (resp. alkalóza) Uvolňování kyslíku při akutní respirační alkalóze Arteriální krev při pH=7,4 (normální acidobazické poměry) Celková koncentrace O2 Uvolňování kyslíku za normálního stavu Venózní krev při pH=7,36 (resp. alkalóza) Venózní krev při pH=7,2 (normální acidobazické poměry) obr. 13.36 Patogenetické mechanismy snížení dodávky kyslíku do tkání při akutní respirační alkalóze. Snížení dodávky kyslíku tkáním při akutní respirační alkalóze PO2 normální PaO2 PvO2 Vysoké PaO2 při hyperventilaci

Poruchy metabolických regulátorů

CO2 H2O H2CO3 HCO3- H+ A- TA+NH4+ Respirační regulátor (12 hod.) CO2 H2O H2CO3 HCO3- H+ A- TA+NH4+ 20 000 mmol/24 hod 60 mmol/24 hod Exkrece H+ Prakticky úplná reabsorbce bikarbonátů Metabolická tvorba silných kyselin Metabolická tvorba CO2 Renální regulátor (3-5 dní) obr. 13.20 Za normálních okolností je metabolická tvorba oxidu uhličitého v rovnováze s jeho odsunem respirací a metabolická tvorba silných kyselin (vodíkových iontů a příslušných aniontů silných kyselin - na obr. označené jako A-) s jejich exkrecí ledvinami (vylučovaných ve formě titrovatelné acidity - TA a amonného iontu). Toky oxidu uhličitého a vodíkových iontů jsou propojeny přes bikarbonátový systém, pH tedy závisí jak na bilanci CO2 (respirační složka acidobazické rovnováhy), tak na bilanci H+ (metabolická složka acidobazické rovnováhy).

Alkalémie při selhání jater

Neutrální aminokyseliny Při jaterním selhání je tato regulační vazba porušena a proto je tendence k alkalémii (a ke zvýšení hladiny NH4+ v krvi) H+ Močovina NH4+ CO2 Aminoskupina CO2+H2O H+ Neutrální aminokyseliny Uhlíkový skelet - acidémie - inhibice enzymatické aktivity alkalémie - aktivace enzymatické aktivity upřednostněno při alkalémii NH4+ Glutamin Glutamát (2-oxoglutarát) NH4+ H+ +NH3 H+ NH3 + H+ NH3 Proximální tubulus Distální nefron upřednostněno při acidémii

Ledvinný regulátor

Buňka proximálního tubulu -68mV + - -70mV -2mV 4500 mmol HCO3-/24hod glutamináza NH4+ - Glutamin + Glutamin Na+ Na+-K+ ATPáza NH4+ K+ K+ HCO3- Na+ Angiotensin II - Na+ Gi - - CAMP + H+ H+ AC + ATP Parathormon Gs H2O H2O obr. 13.29 Acidifikační mechanismy v proximálním tubulu. Zhruba dvaadevadesát procent vodíkových iontů secernovaných do proximálního tubulu je spotřebováváno na reabsorpci bikarbonátů. Reabsorpce bikarbonátů se urychlí při zvýšení jejich nabídky z glomerulárního filtrátu. Na+/H+ výměnu zvýší i angiotenzin II - přes inhibiční G-protein (Gi) utlumí aktivitu adenylát cyklázy, sníží tím množství cAMP, který má tlumivý vliv na Na+/H+ transportér. Opačný význam má parathormon (PTH). Hypokalémie a pokles pH zvýší aktivitu glutaminázy - a tím si sekreci amonných iontů. OH- Na+ Na+ H2CO3 karboanhydráza HCO3- HCO3- karboanhydráza CO2 3825 mmol HCO3-/24hod CO2 675 mmol HCO3- /24hod Buňka proximálního tubulu

Rychlost reabsorbce a exkrece HCO3- filtrováno při pCO2 = 60 torr Readsorbce HCO3- při pCO2 = 40 torr Rychlost reabsorbce a exkrece HCO3- při pCO2 = 40 torr obr. 13.30 Substrátový efekt při reabsorpci bikarbonátů: při vzestupu pCO2 stoupne nabídka bikarbonátů v glomerulárním filtrátu. Zároveň se však zvýší i rychlost jejich reabsorpce. Exkrece HCO3- při pCO2 = 60 torr 4 8 16 20 24 28 32 36 40 mmol/l Hladina HCO3- v plazmě (a v glomerulárním filtrátu)

norma c b a c b a norma Kompletní reabsorbce norma proximální tubulární renální acidóza Rychlost reabsorbce bikarbonátů c b a 10 15 20 25 Plazmatická hladina HCO3- c b a norma pH=5,5 pH=6,5 pH=7,8 pH=5,5

5 1 3 4 6 2 Glutamin glutamináza CO2 CO2 NH4+ Na+ NH4+ HCO3- Na+ NH4+ Cl- 3 Cl- H+ Na+ 4 NH4+ CO2 6 obr. 13.31 Význam amonných iontů v acidifikaci moči. (1) Amonné ionty vytvářené glutaminázou z glutaminu jsou secernovány do proximálního tubulu. Amonné ionty bez pomoci přenašeče nemohou procházet skrze buněčnou membránu a proto jsou v tubulech vlastně "chyceny". Na konci Henleho kličky (kde je alkaličtější pH než na konci proximálního tubulu a tudíž i větší koncentrace NH3) amoniak, odštěpený z amonného iontu prochází z tubulu do intersticia ledvin (2). Krom toho, do intersticia ledvin je pomocí přenašeče reabsorbován i amonný iont ve vzestupné části Henleho kličky (3). Amoniak se částečně vrací do sestupného raménka Henleho kličky (4), kde je díky kyselé moči pevněji vázán s vodíkovým iontem - v Henleho kličce tedy dochází k recirkulaci amoniaku. Amonné ionty jsou z dřeně ledvin vymývány krví (5). Zároveň se amoniak přitahován kyselým prostředím sběrných kanálků, kde slouží jako akceptor vodíkových iontů (6) a zvyšuje tak kapacitu vodíkové pumpy. Čím kyselejší je pH ve sběrných kanálcích, tím více amoniaku se přesouvá do sběrných kanálků (a tím méně amonných iontů je vymýváno ze dřeně krví). CO2 NH3 Cl- H+ H++ HCO3- HCO3- HCO3- H+ 2 NH4+ NH3 NH4+

(titrovatelná acidita) -interkalární buňky H+ -ATPáza H2O H+ OH- CO2 HCO3- karboanhydráza Cl- b-interkalární buňky HCO3- Cl- + Aldosteron - Cl- CO2 HCO3- karboanhydráza OH- H2O H+ + H+ H+ -ATPáza H+ HCO3- CO2 HPO42- H2PO4- (titrovatelná acidita) lumen NH3 NH4+

(titrovatelná acidita) hlavní buňky -interkalární buňky H+ -ATPáza H2O H+ OH- CO2 HCO3- karboanhydráza Cl- b-interkalární buňky Na+ K+ Cl- HCO3- Cl- K+ Aldosteron + + + Cl- CO2 HCO3- karboanhydráza Na+-K+ ATPáza OH- H2O + Na+ K+ H+ Na+ H+ -ATPáza A- (nerezorbovatelný aniont) H+ HCO3- CO2 HPO42- H2PO4- (titrovatelná acidita) lumen NH3 NH4+ Cl- Cl-

Příliš velké vychylující vlivy Příliš velká produkce kyselin při metabolismu: Diabetická ketoacidóza, laktátová acidóza Externí vychylující vlivy: Acidóza při předávkování NH4Cl, Alkalóza při předávkování HCO3- Příliš velké ztráty (GIT): Hypochloremická alkalóza při zvracení a hyperchloremická acidóza při průjmu, akutni hypoproteinémie

Dibazické aminokyseliny (lysin, arginin, histidin) Sirné aminokyseliny (cystein, methionin) SO42- CO2+H2O H+ proton-produkční reakce: Organické kyseliny CO2 H+ Močovina Organické fosfáty HPO42- H2PO4- CO2+H2O H+ upřednostněno při alkalémii 1 160 mmol/den H+ Dikarboxylové aminokyseliny (glutamát, asparagát) H+ CO2+H2O Glutamin Glutamát (2-oxoglutarát) NH4+ 35 mmol/den upřednostněno při acidémii H+ CO2+H2O Neutrální aminokyseliny aminoskupina uhlíkový skelet 1 100 mmol/den proton-konsumpční reakce: upřednostněno při alkalémii 25 mmol/den (titrovatelná acidita) Anionty organických kyselin (např. citrát) CO2+H2O H+

Akutní hypoproteinémie CO2 - HCO3 TA + NH4+ H2CO3 Bilance CO2 H2O H+ Bilance H+ HBuf Změny koncentrace pufrů: Hypoproteinová alkalémie Buf -

CO2 HCO3 H2CO3 H2O H+ HBuf Buf - Akutní hypoproteinémie CO2 - HCO3 TA + NH4+ H2CO3 Posun rovnováhy Bilance CO2 H2O H+ Bilance H+ HBuf Změny koncentrace pufrů: Hypoproteinová alkalémie Buf -

Shrnutí respiračních a metabolických acidóz Respirační kompenzace metabolické poruchy Metabolická kompenzace respirační poruchy

PCO2 torr Base Excess mmol/l -25 -20 -15 -10 -5 5 10 15 20 25 30 40 50 5 10 15 20 25 30 40 50 60 70 80 90 PCO2 torr Base Excess mmol/l pH=7,1 pH=7,2 pH=7,3 pH=7,37 pH=7,43 pH=7,5 pH=7,6 Akutní metabolická acidóza Akutní metabolická alkalóza respirační alkalóza Akutní Akutní respirační acidóza Ustálená metabolická alkalóza Ustálená metabolická acidóza Ustálená respirační alkalóza Ustálená respirační acidóza pH=7,25 pCO2=24 torr BE==15,5mmol/l

CO2 H2O H2CO3 HCO3- H+ A- TA+NH4+ Respirační regulátor (12 hod.) CO2 H2O H2CO3 HCO3- H+ A- TA+NH4+ 20 000 mmol/24 hod 60 mmol/24 hod Exkrece H+ Prakticky úplná reabsorbce bikarbonátů Metabolická tvorba silných kyselin Metabolická tvorba CO2 Renální regulátor (3-5 dní) obr. 13.20 Za normálních okolností je metabolická tvorba oxidu uhličitého v rovnováze s jeho odsunem respirací a metabolická tvorba silných kyselin (vodíkových iontů a příslušných aniontů silných kyselin - na obr. označené jako A-) s jejich exkrecí ledvinami (vylučovaných ve formě titrovatelné acidity - TA a amonného iontu). Toky oxidu uhličitého a vodíkových iontů jsou propojeny přes bikarbonátový systém, pH tedy závisí jak na bilanci CO2 (respirační složka acidobazické rovnováhy), tak na bilanci H+ (metabolická složka acidobazické rovnováhy).

Pomalá difúze podle koncentračního gradientu Ustálená metabolická acidóza Dechové centrum CO2 H+ H2CO3 H2O - HCO3 Pomalá difúze podle koncentračního gradientu CO2 dobře prochází hematoencefalickou bariérou Mozkomíšní mok Bikarbonát špatně prochází hematoencefalickou bariérou Koncentrace CO2 v krvi a v moku jsou v ekvilibriu Krev - obr. 13.34 Při náhle vzniklé metabolické acidóze pokles bikarbonátů v moku zaostává za jejich poklesem v plazmě. Příčinou je malá permeabilita hematoencefalické bariéry pro bikarbonátové ionty. Spolu s postupným poklesem hladiny bikarbonátů v moku pomalu klesá i mozkomíšní pH a tím se postupně stimulují centrální chemoreceptory dechového centra. Ventilace pozvolna stoupá. Adaptační odpověď respirace na náhle vzniklou metabolickou acidózu proto dosahuje svého maxima až za 12 hodin. HCO3 CO2 H2CO3 H+ H2O HBuf Buf -

Mozkomíšní mok Krev Ustálená metabolická acidóza CO2 H+ H2CO3 H2O - pokles pH - stimulace dechového centra Dechové centrum CO2 H+ H2CO3 H2O - HCO3 Pomalá difúze podle koncentračního gradientu CO2 dobře prochází hematoencefalickou bariérou Mozkomíšní mok Bikarbonát špatně prochází hematoencefalickou bariérou Koncentrace CO2 v krvi a v moku jsou v ekvilibriu Krev retence H+ - obr. 13.34 Při náhle vzniklé metabolické acidóze pokles bikarbonátů v moku zaostává za jejich poklesem v plazmě. Příčinou je malá permeabilita hematoencefalické bariéry pro bikarbonátové ionty. Spolu s postupným poklesem hladiny bikarbonátů v moku pomalu klesá i mozkomíšní pH a tím se postupně stimulují centrální chemoreceptory dechového centra. Ventilace pozvolna stoupá. Adaptační odpověď respirace na náhle vzniklou metabolickou acidózu proto dosahuje svého maxima až za 12 hodin. HCO3 CO2 H2CO3 H+ H2O HBuf Buf -

Mozkomíšní mok Krev Ustálená metabolická acidóza CO2 H2CO3 H2O - HCO3 Buf - HBuf H+ Pomalá difúze podle koncentračního gradientu Mozkomíšní mok Ustálená metabolická acidóza Koncentrace CO2 v krvi a v moku jsou v ekvilibriu Krev Bikarbonát špatně prochází hematoencefalickou bariérou Dechové centrum retence H+ CO2 dobře prochází hematoencefalickou bariérou pokles pH - stimulace dechového centra obr. 13.34 Při náhle vzniklé metabolické acidóze pokles bikarbonátů v moku zaostává za jejich poklesem v plazmě. Příčinou je malá permeabilita hematoencefalické bariéry pro bikarbonátové ionty. Spolu s postupným poklesem hladiny bikarbonátů v moku pomalu klesá i mozkomíšní pH a tím se postupně stimulují centrální chemoreceptory dechového centra. Ventilace pozvolna stoupá. Adaptační odpověď respirace na náhle vzniklou metabolickou acidózu proto dosahuje svého maxima až za 12 hodin.

Akutní metabolická acidóza 2. Spotřeba nebikarbonátových bazí 3. Respirace udržuje neměnnou hladinu CO2 a kyseliny uhličité - tím zvyšuje pufrační sílu bikarbonátového systému 2. Spotřeba bikarbonátů v pufrační reakci - CO2 HCO3 H2CO3 1. Primární porucha: retence H+ H+ H2O 4. Patofyziologický důsledek: Hladina H+ díky pufrování stoupne jen málo HBuf PCO2 BE Buf - 2. Spotřeba nebikarbonátových bazí v pufrační reakci

Respirační kompenzace metabolické acidózy CO2 H2O H2CO3 HCO3 H+ 2. Regulační zásah respirace: snížení hladiny CO2 1. Primární porucha: retence H+ 3. Posun rovnováhy v nárazníkovém systému doleva 4. Patofyziologický důsledek: Snížení zvýšené hladiny H+ - Buf - HBuf Respirační kompenzace metabolické acidózy PCO2 BE

Reabsorbce bikarbonátů (4) průjem (2) porucha exkrece H+ (3) ztráty HCO3- Exkrece H+ CO2 HCO3- H2CO3 TA+NH4 + Retence H+ Deplece H+ H2O H+ HBuf A- Buf - (1) zvýšená metabolická tvorba silných kyselin

A- NH3 H+ HCO3- Cl- Cl- NH4+ Cl- K+ Na+ Na+ Na+ Na+ HCO3- HCO3- HCO3- Gastrointestinální ztráty bikarbonátů NH3 A- H+ HCO3- Cl- H+ Hromadění aniontů silných kyselin (laktátová acidóza ketoacidóza uremická acidóza) Cl- NH4+ Cl- Urea Předávkování NH4Cl K+ Normální deficit aniontů Na+ Deficit aniontů Na+ Na+ Zvýšený deficit aniontů Na+ v moči: [K+]+[Na+]-[Cl-] < 0 HCO3- HCO3- HCO3- Cl- Cl- Relativní hromadění chloridů Cl- Cl- NH3 HCO3- HCO3- H+ Snížená acidifikace (tubulární acidózy, nízkoreninový hypoaldosteronismus, snížená glomer. filtrace) HCO3- Cl- NH4+ K+ Cl- Na+ v moči: [K+]+[Na+]-[Cl-] >= 0

Reabsorbce bikarbonátů (5) nadměrný přívod HCO3- (4) průjem (2) porucha exkrece H+ (3) ztráty HCO3- Exkrece H+ CO2 HCO3- H2CO3 TA+NH4 + Retence H+ Deplece H+ H2O H+ HBuf A- (7) deplece K+ hyperaldosteronismus katabolismus K+ H+ (6) zvracení Buf - (1) zvýšená metabolická tvorba silných kyselin

Akutní metabolická alkalóza CO2 H2O H2CO3 HCO3 H+ 3. Respirace udržuje neměnnou hladinu CO2 a kyseliny uhličité - tím zvyšuje pufrační sílu bikarbonátového systému 4. Patofyziologický důsledek: Hladina H+ díky pufrování klesne jen málo Buf - HBuf - 2. Disociace kyseliny uhličité v pufrační reakci 2. Disociace nebikarbonátových kyselin v pufrační reakci Akutní metabolická alkalóza 1. Primární porucha: ztráty H+ PCO2 BE

Respirační kompenzace metabolické alkalózy CO2 H2O H2CO3 HCO3 H+ 2. Regulační zásah respirace: zvýšení hladiny CO2 1. Primární porucha: ztráty H+ 4. Patofyziologický důsledek: Zvýšení snížené hladiny H+ Buf - HBuf - 3. Posun rovnováhy v nárazníkovém systému doprava Respirační kompenzace metabolické alkalózy PCO2 BE

Na+ Cl- Na+ H+ Cl- K+ Cl- H+ H+ H+ K+ K+ H+ K+ Primární příčina: Ztráty Cl- a H+ zvracením Zbytek sodíku směňován za draslík a H+ Na+ Cl- K+ H+ Glomerulární filtrát (norma) Readsorbce sodíku s chloridy NH4+ Na+ H+ Cl- K+ Glomerulární filtrát (hypochloremická alkalóza) Reabsorbce sodíku s chloridy je snížena Zvyšuje se nabídka sodíku pro směnu za draslík a H+ Stoupá exkrece draslíku a bez ohledu na metabolickou alkalózu se acidifikace moči zvyšuje Deplece chloridů Cl- H+ Metabolická alkalóza H+ H+ K+ K+ Intracelulární tekutina Deplece draslíku obr. 13.42 Patogeneze vzniku paradoxní acidifikace moči a deplece draslíku po ztrátách chloridů při těžkém zvracení. H+ K+ Paradoxní acidifikace moči Zvýšený odpad draslíku

Akutní respirační acidóza CO2 H2O H2CO3 HCO3 H+ 1. Primární porucha: retence CO2 4. Patofyziologický důsledek: Hladina H+ díky pufrování nebikarbonátovými nárazníky stoupne jen málo Buf - HBuf - 3. Díky disociaci kyseliny uhličité se tvoří velké množství H+ iontů Akutní respirační acidóza 3. Tyto ionty jsou odstraňovány vazbou na nebikarbonátové pufrační baze 2. Posun rovnováhy doprava, směrem k disociaci kyseliny uhličité PCO2 BE

Renální kompenzace respirační acidózy CO2 H2O H2CO3 HCO3 H+ 1. Primární porucha: retence CO2 4. Patofyziologický důsledek: Zvýšená hladina H+ se sníží Buf - HBuf - 3. Přísun bikarbonátů posune rovnováhu doprava, bikarbonáty vyvazují H+ ionty Renální kompenzace respirační acidózy 2. Regulační zásah ledvin: zvýšení vylučování vodíkových iontů ve formě titrovatelné acidity (TA) a amonných iontů, provázené ekvimolárním přísunem bikarbonátů do vnitřního prostředí TA+NH4 + Vzestup hladiny H+ (zvýšená hladina CO2 a H2CO3 je respirací udržována na neměnné úrovni) PCO2 BE

Akutní respirační alkalóza CO2 H2O H2CO3 HCO3 H+ 1. Primární porucha: deplece CO2 4. Patofyziologický důsledek: Hladina H+ díky pufrování nebikarbonátovými nárazníky klesne jen málo Buf - HBuf - 3. Díky novotvorbě kyseliny uhličité je ale spotřebováváno velké množství H+ iontů Akutní respirační alkalóza 3. Spotřebovávané ionty H+ jsou doplňovávány z nebikarbonátových pufračních kyselin 2. Posun rovnováhy doleva, směrem k tvorbě kyseliny uhličité PCO2 BE

Renální kompenzace respirační alkalózy CO2 H2O H2CO3 HCO3 H+ 1. Primární porucha: deplece CO2 4. Patofyziologický důsledek: Snížená hladina H+ se zvýší Buf - HBuf - Renální kompenzace respirační alkalózy 2. Regulační zásah ledvin: snížení vylučování vodíkových iontů ve formě titrovatelné acidity (TA) a amonných iontů, poklesne pod hodnotu metabolické tvorby silných kyselin. Ve vnitřním prostředí se proto začínají H+ ionty retinovat 3. Metabolická tvorba H+ je větší než jejich renální exkrece (snížená hladina CO2 a H2CO3 je respirací udržována na neměnné úrovni) Pokles hladiny H+ PCO2 BE

3. O jaký typ poruchy acidobazické rovnováhy se jedná? Jedná se o metabolickou acidózu. Při absenci inzulinu je porušena přeměna tuků a cukrů a jsou proto produkovány ketolátky ve zvýšené míře. Ketokyseliny jsou pufrovány extracelulárními a intracelulárními pufrovacími systémy. Výsledek pufrování v ECT je charakterizován poklesem bikarbonátu. Hluboké rychlé dýchání odráží respirační kompenzaci, důsledkem je snížení PaCO2.

4. Proč u tohoto pacienta vznikla hyperkalemie? Hyperkalemie u tohoto pacienta je výsledkem přestupu K+ z buněk (např. kosterních svalů) do ECT v důsledku nedostatku inzulinu a zvýšené osmolarity ECT (vysoká glykemie). Je však třeba připomenout, že acidóza v tomto případě nemusí být hlavním faktorem přispívajícím ke vzniku hyperkalemie proto, že ketokyseliny, které jsou pufrovány také intracelulárními pufry, obvykle nevyvolají významný přesun K+ do ECT.

5. Proč klesla kalemie v průběhu infuze inzulinu? Inzulin umožní redepozici K+ do buněk. Mechanismus odpovědný za tento efekt je stimulace Na+/K+ - ATPázy. Po infuzi inzulinu došlo k poklesu glykemie, v důsledku toho k poklesu osmolarity ECT. Pokles osmolarity ECT rovněž přispěje k přestupu kalia do buněk.

6. Jaký vliv má intravenózní podání HCO3- na hladinu K+ ? Podání bikarbonátu může zvýšit pH krve a způsobit přesun K+ do ICT. Hlavním efektem bikarbonátu na hladinu kalia v krvi je však expanze ECT a diluce kalia v tomto oddílu.

7. Vysvětlete mechanizmus vzniku polyurie u tohoto pacienta 7. Vysvětlete mechanizmus vzniku polyurie u tohoto pacienta. Ovlivňuje zvýšená diuréza homeostázu kalia? Polyurie je výsledkem osmotické diurézy vyvolané hyperglykemií. Dojde ke zvýšeným ztrátám kalia, které mohou vyústit v hypokalemii až v depleci kalia.

8. Hladina Na+ v séru při přijetí byla 135 mmol/l. V 7 hod 8. Hladina Na+ v séru při přijetí byla 135 mmol/l. V 7 hod. vzrostla na 152 mmol/l. Vysvětlete mechanismus vzniku hypernatremie. Osmotická diuréza při hyperglykemii způsobí ztrátu vody. To může vést k rozvoji hypernatremie. Na druhé straně však hyperglykemie vyvolá přesun vody z ICT do ECT, dojde ke zředění Na+. Po korekci hyperglykemie však dojde k přesunu vody do ICT a tato skutečnost vede ke zvýšení plazmatické hladiny natria.

Závěr: ketoacidóza iontové poruchy dehydratace při základním onemocnění