Patofyziologie vodního a iontového hospodářství EVROPSKÝ SOCIÁLNÍ FOND Patofyziologie vodního a iontového hospodářství MUDr. Iveta Matějovská, CSc. Ústav normální, patologické a klinické fyziologie PRAHA & EU INVESTUJEME DO VAŠÍ BUDOUCNOSTI

FUNKCE VODY V TĚLE působí jako transportní prostředí pro živiny, elektrolyty, hormony, krevní plyny, odpadní látky a elektrické proudy slouží jako rozpouštědlo (pro krystaloidy a koloidy) a vhodné prostředí pro chemické reakce probíhající v organismu zvlhčuje a chrání sliznici a udržuje pružnost a odolnost kůže účastní se termoregulačních pochodů Udržuje stálost vnitřního prostředí Množství vody v těle závisí na: Věku Pohlaví Hmotnosti Hydrataci organismu Individuálních rozdílech

Rozložení iontů v těle Ionty ECT (mmol/l) ICT (mmol/l) Na+ 138 - 148 10 K+ 4 - 5 140 – 160 Cl- 103 2 – 4 HCO3- 28,3 Ca2+ 2,25 – 2,75 0,0001

Příjem a výdej tělesných tekutin GIT – voda jako nápoj (1000-1500 ml) - voda v potravě (1000 ml) metabolismus – voda vznikající z bílkovin (100 g = 41 g), tuků (107 g), sacharidů (55 g) a alkoholu (117g) Výdej GIT – stolicí (100-150 ml) plíce – vodní páry (400-600 ml) kůže – neznatelné pocení (600-800 ml), pocení 0-2 l/hod. ledviny – moč (1500 ml) Voda zapojená do produkce trávicích šťáv 8-10 l sliny (1500 ml), žaludeční šťáva (2500 ml), žluč (500 ml), pankreatické šťávy (700 ml) a střevní šťávy (3000 ml) 90 % je absorbováno zpět v tenkém střevě a 10 % v tlustém střevě

Jak zpracování potravy ovlivní poměr iontů Na a K

Regulace příjmu vody 1. Osmoreceptory – reagují na změnu tlaku tekutin v těle (osmotického) a na změnu objemu tělních tekutin => žízeň příjem vody řízen hypotalamem (centrum žízně) – uvolnění hormonu ADH při ↓objemu krve nebo tlaku => uvolnění ADH => stimulace ledvin k reabsorpci vody 2. Volumo- a baroreceptory (tzv. renin-angiotensin-aldosteronová osa) Renin => ↑ objemu krve (reabsorpce Na + voda) Angiotensin – aktivace pomocí reninu, => vasokonstrikce Aldosteron – aktivace angiotensinem => zadržování Na a tím i vody (udržuje normální hladinu Na a K v krvi a udržuje tak ECT)

Nedostatek vody - dehydratace Nedostatečný příjem Vysoké ztráty (průjmy, zvracení, úporné pocení) – ztráta NaCl Porucha centra pro žízeň – nedostatek ADH (antidiuretický hormon) Hormonální poruchy (hypotalamus a zadní lalok hypofýzy - ADH, ledviny – renin, kůra nadledvin – aldosteron, ANF ze srdečních síní) Špatné dietní návyky

Dehydratace Nadměrný úbytek tekutin – nejčastější příčina poruch vodního hospodářství Hypotonická - ↓ ECT a ↑ ICT Příčiny: ztráta soli (dlouhodobá neslaná dieta, příliš mnoho diuretik) hrazení ztrát tekutin pouze vodou bez minerálů Projevy: pokles TK, nebezpečí rozvoje šoku… Hypertonická - ↓ ECT i ICT Příčina: malý přísun vody při jejím nedostatku (při sportovní zátěži) ztráty hypotonické tekutiny při horečce, průjmu, cukrovce Projevy: žízeň, pokles tělesné hmotnosti, apatie, neklid, zvýšená tělesná teplota, poruchy vědomí, křeče, hypotenze Izotonická - ↓ ECT , nemění se ICT Příčiny: ztráta tekutin z GIT – zvracení, průjem, krvácení, velké pocení, popáleniny Projevy: únava, apatie, poruchy vědomí, křeče

Klasifikace poruch - izoosmolalita Situace P-Na+ Zásoba Na+ Voda v ECT A Úbytek ECT beze změn osmolality N ↓ B Zvětšení ECT beze změn osmolality ↑ Fyziologický stav

Klasifikace poruch - hypoosmolalita Situace P-Na+ Zásoba Na+ Voda v ECT A Hypoosmolalita z nadbytku čisté vody (SIADH, vliv hormonů, léků, polydipsie) ↓ N ↑ B Hypoosmolalita ze ztráty iontů (renální ztráty Na+, extrarenální ztráty Na+) ↓-N-↑ C Hypoosmolalita z nadbytku izotonické tekutiny (renální selhání, jaterní léze, srdeční selhání, nefrotický syndrom) ↑!

Klasifikace poruch - hyperosmolalita Situace P-Na+ Zásoba Na+ Voda v ECT A Hyperosmolalita ze ztráty čisté vody (diabetes insipidus, zvýšená úhrada solí při ztrátě vody a iontů, esenciální hypernatrémie) ↑ N ↓ B Hyperosmolalita ze ztráty hypotonické tekutiny (pocení, renální selhání se smíšenou vodní a osmotickou diurézou) ↓! C Hyperosmolalita z nadbytku iontů (hyperaldosteronismus, Cushingův syndrom, hyperosmolální infúze) ↑-N-↓

Odhad změn objemů tělesných kompartmentů Klinické známky přítomné spíše při hyperhydrataci otoky zvýšená náplň krčních žil známky srdečního přetížení Pomocné ukazatele při hyperhydrataci pozitivní bilance vody, vzestup hmotnosti polyurie (nespolehlivé) zvýšený centrální žilní tlak Klinické známky přítomné spíše při hypohydrataci slabost, únava snížený TK snížený turgor kožní oligurie

Poruchy vztahu mezi vodou a Na+ Hyponatrémie: relativně méně sodného kationtu v extracelulární tekutině vzhledem k vodě Hypernatrémie: relativně více sodného kationtu v extracelulární tekutině vzhledem k vodě

Natrium - sodík Hlavní funkce: udržuje osmotický tlak a vodní rovnováhu a homeostázu krve aktivace enzymů, řízení nervových impulzů, svalová činnost Zdroje Na: jedlá sůl (NaCl) v podobě kuchyňské soli potraviny – uzeniny, solené ryby, sýry, glutaman sodný, Doporučený příjem dle WHO 6g soli = 2360 mg Na Nedostatek Na: velká ztráta elektrolytů => dehydrataci Nadbytek Na: aktuální (přesolování potravin – hypertenze, vyšší zátěž ledvin, ca žaludku)

Hypernatremie ztráta vody pocení, popáleniny, respirační infekce, průjmy centrální diabetes insipidus nefrogenní diabetes insipidus osmotická diuréza nemoci hypothalamu přesun vody do buněk retence natria infúze NaCl nebo NaHCO3 požití soli

Hyponatremie renální selhání adrenální insuficience psychogenní polydipsie SIADH hypothyreóza otoky průjmy/drenáž GIT zvracení/odsávání žaludeční šťávy diuretika

Kalium - draslík Hlavní funkce: udržování ABR a stálého osmotického tlaku svalová aktivita, zejména srdeční sval součást řady enzymatických systémů Zdroje v potravě: rostlinné potraviny – ořechy, celozrnné cereálie, ovoce a zelenina živočišné zdroje – maso, ryby Doporučený denní příjem : 2,5 – 4 g Deficit K: nedostatečný příjem tekutiny, průjmy, nadměrné pocení, dieta s vysokým obsahem bílkovin (zrychlená činnost srdce, svalová slabost, únava) hypertenze Nadbytek K: dlouhodobý vysoký příjem K např. z minerálních vod, selhání ledvin při dehydrataci slabost, ospalost, zpomalení srdeční činnosti, svalová paralýza, ochablost dýchacích svalů

Poruchy metabolismu draslíku Normální draslíková homeostáza Celkové množství K v těle 4000 mmol 95% intracelulárně koncentrace 150 mmol/l ECT koncentrace 3,5-5,0 mmol/l ICT/ECT gradient K+ udržován aktivním transportem Faktory ovlivňující gradient ECT koncentrace K+ Inzulín zvyšuje vychytávání K+ ovlivněním Na-K-ATPázy Acidóza: H+ vstupuje do buňky, aby byl poměr kationty-anionty zachován, K+ opouští buňku Alkalóza: H+ z buňky, K+ do buňky Adrenalin: 2-receptory stimulují Na-K-ATPázu, 2-receptory inhibují Příjem K+ bez regulace Exkrece 90% ledviny 10% GIT

Poruchy metabolismu draslíku - hyperkalemie Důsledky excitabilita nervových a svalových buněk ICT/ECT gradient K+ ovlivňuje klidový membránový potenciál depolarizace začíná z vyšší hodnoty klidového potenciálu při depolarizaci tedy nedovoluje výrazné změny napěťově závislých Na+ kanálů repolarizace je rychlejší Systémová reakce inzulín a adrenalin směřují K+ intracelulárně v ledvinách zvýšené vychytávání K+ z krve a zvýšená exkrece do tubulární tekutiny, zvýšení sekrece aldosteronu

Poruchy metabolismu draslíku - hypokalemie vždy se snížením celkového množství K+ v těle Etiologie většinou neadekvátní příjem a zvýšené ztráty tělních tekutin ztráty GIT žaludek:zvracení snižuje volum a navodí alkalózu tenké střevo: snížení absorbce tlusté střevo: diarhoea podání laxativ a emetik kompenzace ledvinami snížení sekrece K+ v korových sběrných kanálcích a zvýšení reabsorbce K+ ve dřeňových sběrných kanálcích Důsledky změna membránového potenciálu nervových a svalových buněk zvýšení klidového membránového potenciálu - hyperpolarizace prodloužení vedení vzruchu, snížení automaticity, arytmie pozdní efekt: svalová slabost, paralýza

Poruchy metabolismu draslíku - hyperkalemie 1. zvýšení celkového množství K+ v těle Etiologie akutní renální selhání Addisonova choroba podávání kalium šetřících diuretik hyporeninemický hypoaldosteronismus: počínající renální insuficience často DM nebo choroby GIT porucha exkrece K+ je kombinací snížené produkce reninu, snížené sekrece aldosteronu a poruchy vylučování K+ v distálním tubulu 2. přesun K+ z ICT do ECT je nejčastější příčinou akutní hyperkalémie acidóza rozpad svalové tkáně (rhabdomyolýza) hemolýza, krvácení v GIT nedostatek inzulínu rychlé podání infuzí s K+

Regulace Na a K Steroidní hormony z cholesterolu Kůra má tři zóny: povrchová zona glomeruloza - mineralokortikoidy (aldosteron), střední zona fasciculata - glukokortikoidy vnitřní zona reticularis - androgeny Regulace aldosteronu - prostřednictvím renin-angiotenziového systému . Podnětem pro uvolnění je akutní pokles objemu plazmy a tlaku. Mineralokortikoidy: Aldosteron udržování hladiny sodíku a draslíku v krvi, a tím objemu tekutin. V distálním tubulu ledvin exkrece draslíkových a vodíkových iontů, resorpce sodíku v ledvinách, trávicím traktu, slinných a v potních žlázách. Podporuje návrat Na+ do extracelulární tekutiny. Vazba na intracelulární receptor, do jádra, tam iniciace transkripce podjednotek Na-K pumpy nebo. Na kanálu prostřednictvím 2. poslů.

Poruchy regulace Poruchy kůry nadledvin ve smyslu hyperfunkce nebo hypofunkce Podle toho, které hormony jsou postiženy primární nebo sekundární hyperkortisolismus (Cushingův syndrom - hyperplazie kůry nebo Cushingova choroba - adenom adenohypofýzy) hyperaldosteronismus (Connův syndrom) Hypofunkce kůry nadledvin vede k Addisonově chorobě.

Poruchy regulace Hyperaldosteronismus nadměrná sekrece aldosteronu z nadledvin. Primární hyperaldosteronismus (Connův syndrom): primární porucha nadledvin, benigní adenom secernující aldosteron (90%) nebo idiopatická hyperplasie nadledvin (10%) obraz hypertenze, hypokalémie, ztrát kalia ledvinami a neuromuskulárních projevů. Sekundární hyperaldosteronismus: nadměrná stimulace kůry nadledvin podněty jako angiotenzin, ACTH nebo zvýšené hladiny kalia extraadrenální příčina - zvýšení stimulace osou renin-angiotensin dehydratace, šok nebo hypoalbuminémie pokles krevního průtoku ledvinami (stenózy renální artérie, srdeční selhání nebo jaterní cirhóza), poruchy ledvin jako jsou nádory secernující renin

Poruchy regulace - hyperaldosteronismus Charakteristika: hypertenze a hypokalémie Hypertenze vzniká zvýšením objemu intravaskulárních tekutin spolu se změnou hladinou natria ve stěně cév a vasokonstrikcí, po delší době hypertrofie levé komory a progresivní arterioskleróza. Reninová sekrece u primárního hyperaldosteronismu potlačena, u sekundárního může být zvýšena. Hypokalémie: kalium vyplavováno z intracelulárního prostoru extracelulárně a do buňky jdou protony (hypokalemická alkalóza) Zvýšená reabsorpce sodíku a hypervolémie, edémy obvykle ne kvůli renálnímu sodíkovému únikovému mechanismu (změní rychlost vylučování natria a tak zabrání další sodíkové retenci, větší část sodíku profiltrovaného v glomerulech projde přes proximální tubuly do distálních, ale zde zvýšena směna sodíku za draslík).

Poruchy regulace - hypoaldosteronismus Addisonova choroba (často autoimunní porucha) zvýšené hladiny ACTH v séru s nedostatečnou produkcí a uvolňováním kortikosteroidů. Příznaky (hypokortisolismus + hypoaldosteronismus) hypoglykémie, snížení proteinového metabolismu snížená glukoneogeneze, pokles zásob glykogenu v játrech, zvýšená citlivost k inzulínu pokles objemu krve jako následek hypoaldosteronismu se ztrátami sodíku, hypotenze zvýšená sekrece ACTH spojená s nárůstem výdeje melanocyty stimulujícího hormonu

Kalcium a jeho funkce Buněčná signalizace Neuronální transmise Svalové funkce  Krevní srážení  Enzymatický kofaktor Membránové a cytoskeletální funkce   Sekrece  Mineralizace kostí Celkové tělesné kalcium - 1kg      99% v kosti      1% v krvi a tělních tekutinách Intracelulární kacium     Cytosol      Mitochondrie      Jiné mikrosomy regulované pumpami Kalcium v krvi 2,25 – 2,75 mmol/l  Nedifúzibilní       Vázané na albumin a na globuliny   Difúzibilní     Ionizované     Komplexně vázané s bikarbonátem, s citrátem, s fosfátem  

Příštítná tělíska a regulace kalcia

Patofyziologie příštítných tělísek I Hyperparatyreóza zvýšená sekrece parathormonu (PTH). Primární forma většinou důsledkem adenomu hlavních buněk. Zpětná vazba mezi hladinou sérového kalcia a hladinou PTH přerušena, vysoké hladiny kalcia a i PTH. Sekundární forma kompenzační k chronické hypokalcémii. Při renálním selhání, kdy je v ledvinách snížená aktivace vitamínu D. Hladina PTH zvýšena, ačkoliv nedokáže kompenzovat pokles hladiny kalcia v séru. Terciární forma následkem hyperplazie příštítných tělísek, která autonomně secernují PTH i při normálních hladinách kalcia. často u osob s chronickým renálním selháním. Nadbytečný PTH aktivuje osteoklasty a osteocyty. Výsledkem je resorpce kosti, patologické fraktury, kyfozy páteře a kompresní fraktury obratlových těl. Následkem hyperkalcémie je hyperkalciurie, objevuje se metabolická acidóza a produkce alkalické moči, hypofosfatémie a hyperfosfaturie. Predispozice ke tvorbě močových kalciových kamenů. Snížení odpovědi renálních tubulů na ADH. Hyperkalcémie ovlivní také svalový aparát, nervový a gastrointestinální systém.

Patofyziologie příštítných tělísek II Hypoparatyreóza po operačním poškození příštítných tělísek během chirurgického zákroku na štítné žláze. Pokles cirkulujícího PTH - pokles sérového kalcia a hyperfosfatémie. Symptomy z hypokalcémie:. Snížení prahu pro nervosvalové podráždění, neuromuskulární dráždivost se zvyšuje. Svalové spasmy, hyperreflexie, tonicko-klonické křeče, laryngeální spazmy. Dále suchá kůže, ztráta ochlupení, hypoplazie vyvíjejících se zubů, katarakta, kalcifikace v bazálních gangliích a kostní deformity. Zvýšená resorbce fosfátů v ledvinách vede k potlačení aktivace vitamínu D v ledvinách a dalšímu prohloubení hypokalcémie snížením resorpce kalcia ze střeva.