Acidobazická rovnováha VKP 5. 3. 2009

Odběr krve na stanovení stavu acidobazické rovnováhy Odběr vzorků: Arteriální krev Arterializovaná kapilární krev Venozní krev Arteriální i venózní odběr

Místo odběru: Kůže bez příznaků zánětu, ischémie nebo venostázy Kůže omytá a dezinfikovaná (pozor na prostředky s jiným než neutrálním pH). Vazodilatační prostředky aplikované místně před odběrem nevhodné Nevhodná také místní masáž pro zlepšení prokrvení oblasti

Odběr Do heparinizované kapiláry, okamžitě hermeticky uzavřít, aby nedošlo k nekontrolovanému kontaktu se vzduchem (02, CO2) Zkontrolovat, zda je sloupec krve v kapiláře bez bublin Vzorek okamžitě do ledové tříště nebo do ledničky (teplota do 00 C), aby došlo k okamžité zástavě metabolismu erytrocytů-produkce laktátu může ovlivnit hodnocení ABR ve vzorku!!!!) Co nejrychlejší zpracování vzorku-zábrana neadekvátních výsledků

H+ a pH Vodíkový iont se skládá z protonu, kolem něhož neobíhá žádný elektron. Proto je vodíkový iont velmi malý a je extrémně reaktivní. Má proto velmi hluboký vliv na funkci biologických systémů ve velmi nízkých koncentracích. V okolním prostředí koncentrace H+ kolísá ve velmi širokém rozmezí pH= -log 10 [H+, kde [H+ je koncentrace vodíkových iontů

Kyseliny vytvářejí v roztoku vodíkové ionty („donory protonů“) Báze se vážou v roztoku s vodíkovými ionty („ akceptory protonů“) Silné kyseliny v roztoku kompletně ionizují a vytvářejí H+ a báze Slabé kyseliny a báze jsou v roztoku jen částečně ionizované Pufry jsou látky, které omezují změny v koncentraci H+ (pH), pokud jsou H+ přidány k roztoku nebo z něho odebrány. Jedná se o slabé kyseliny a báze.

Kyseliny vytvářejí v roztoku vodíkové ionty („donory protonů“) Báze se vážou v roztoku s vodíkovými ionty („ akceptory protonů“) Silné kyseliny v roztoku kompletně ionizují a vytvářejí H+ a báze Slabé kyseliny a báze jsou v roztoku jen částečně ionizované

Pufry jsou látky, které omezují změny v koncentraci H+ (pH), pokud jsou H+ přidány k roztoku nebo z něho odebrány. Jedná se o slabé kyseliny a báze.

Změny v pH mění stupeň ionizace bílkovin, což může měnit jejich funkci. Při extrémně vysokých koncentracích H+ dochází až k denaturaci proteinů. Několik enzymů funguje optimálně při nízkém pH (pepsin má optimální pH 1,5-3)

Změny v pH mění stupeň ionizace bílkovin, což může měnit jejich funkci. Při extrémně vysokých koncentracích H+ dochází až k denaturaci proteinů. Několik enzymů funguje optimálně při nízkém pH (pepsin má optimální pH 1,5-3)

Produkce H+ při oxidaci aminokyselin, při anaerobní glykolýze (laktát, pyruvát)(40-80mmol/24h) uvolněním CO2 při aerobním metabolismu (15 000 mmol/24 h) CO2 + H20 <= H2CO3 => HCO3- + H+

Regulace koncentrace H+ Pufrováním v krvi a ve tkáních Exkrecí CO2 plícemi Exkrecí H+ ledvinami

Koncentrace nárazníků a jejich podíl na celkové nárazníkové kapacitě ECV u zdravé osoby.   Koncentrace (mM, mean) Kapacita pufru (mM na jednotku pH) Bikarbonát 24 (67%) 50 (82%) při konstantním PaCO2  Ostatní pufry  12 (33%) 11 (18%) Hemoglobin 7 9 Plasmatické bílkoviny 4 2 Fosfáty   1 0.4 Celkem 36 (100%) 61  (100%)

Vylučování H+ v ledvinách Plazma Lumen tubulů Tubulární epitel 4500 mmol/d HCO3‾ HCO3‾ HPO32‾ Alkalizace Na+ ATP Na+ Na+ H+ H+ ATP H+ H+ CO2 + H2O CO2 + H2O Játra Glutamin H2PO4‾ NH4+ NH3 NH4+ Moč (deacifikace)

Vylučování H+ v ledvinách Ionty NH4+ přítomné v lumen tubulů a v moči pocházejí hlavně z glutaminu z tubulárních buněk (proximálního i distálního tubulu) Glutamin je sem transportován z jater a štěpen glutaminázou; produkt glutamát se dále (oxidativně) deaminuje na 2-oxoglutarát Při acidóze se množství iontů NH4+ vylučovaných do moči zvyšuje více než desetinásobně Při alkalóze se naopak více NH4+ dostává z tubulárních buněk do cirkulace a v játrech zvyšuje tvorbu močoviny

Elektrolyty Na+/K+: v důsledku spřažení resorbce Na+ a exkrece H+ způsobují změny v sekreci aldosteronu také změny v exkreci H+, případně K+. Změny v koncentraci chloridů jsou doprovázeny změnami v koncentraci HCO3- a naopak, vždy v zájmu zachování elektroneutrality.

Poruchy acidobazické rovnováhy Acidóza respirační metabolická jednoduchá smíšená kombinovaná Alkalóza respirační metabolická jednoduchá smíšená kombinovaná

Poruchy acidobazické rovnováhy podle úrovně kompenzace Acidóza kompenzovaná dekompenzovaná nekompenzovaná částečně kompenzovaná překompenzovaná Alkalóza kompenzovaná dekompenzovaná nekompenzovaná částečně kompenzovaná překompenzovaná

Ledviny jsou schopny sekretovat do moči maximálně 0,025 mmol/l (pH=4,6). Na vyloučení 30-40mmol/den by bylo potřeba vytvořit 1200 l moči. Proto je potřeba pufrovat H+ i v průběhu tvorby moči (fosfáty, amoniak).

Vylučování H+ v ledvinách (4) Ionty NH4+ přítomné v lumen tubulů a v moči pocházejí hlavně z glutaminu z tubulárních buněk (proximálního i distálního tubulu) Glutamin je sem transportován z jater a štěpen glutaminázou; produkt glutamát se dále (oxidativně) deaminuje na 2-oxoglutarát Při acidóze se množství iontů NH4+ vylučovaných do moči zvyšuje více než desetinásobně Při alkalóze se naopak více NH4+ dostává z tubulárních buněk do cirkulace a v játrech zvyšuje tvorbu močoviny

NH3 vzniká v proximální tubulární buňce glutaminázou z glutaminu NH3 vzniká v proximální tubulární buňce glutaminázou z glutaminu. Glutamináza optimálně funguje při nižším pH. je sekretován jako do tubulární tekutiny 70% je reabsorbován v tlustém raménku HK při rovnováze mezi NH3 a H+.  Pokud vznikne NH4+, kationt, musí být exkretován (jednosměrná difúze).

Účinky alkalózy na hospodaření s ionty Alkalóza způsobuje disociaci H+ iontů z proteinů. Na obnažené negativní skupiny nasedají ionty Ca2+. Dochází k akutnímu kritickému poklesu hladiny ionizovaného kalcia. Pokles ionizovaného kalcia se projevuje tetanií až křečemi, které mohou být smrtící.

Elektrolyty Na+/K+: v důsledku spřažení resorbce Na+ a exkrece H+ způsobují změny v sekreci aldosteronu také změny v exkreci H+, případně K+. Změny v koncentraci chloridů jsou doprovázeny změnami v koncentraci HCO3- a naopak, vždy v zájmu zachování elektroneutrality.

Poruchy acidobazické rovnováhy Acidóza respirační metabolická jednoduchá smíšená kombinovaná Alkalóza respirační metabolická jednoduchá smíšená kombinovaná

Poruchy acidobazické rovnováhy podle úrovně kompenzace Acidóza kompenzovaná dekompenzovaná nekompenzovaná částečně kompenzovaná překompenzovaná Alkalóza kompenzovaná dekompenzovaná nekompenzovaná částečně kompenzovaná překompenzovaná

Poruchy acidobazické rovnováhy podle úrovně kompenzace Rychlé změny se pufrují pomocí nárazníků Respirační poruchy se kompenzují metabolicky Rychlé změny se pufrují pomocí nárazníků Metabolické poruchy se kompenzují respiračně a metabolicky

Respirační acidóza paCO2 nad 6kPa Příčiny: snížená alveolární ventilace (obr. 10) excesivní produkce CO2 při aerobním metabolismu (maligní hypertermie) vyšší produkce CO2 při snížení alveolární ventilace (pacienti s závažným onemocněním plic a horečkou nebo na dietě s vysokým obsahem bikarbonátů)

Respirační alkalóza paCO2 pod 4,5 kPa Příčiny: hyperventilace v důsledku úzkosti astma, lehčí plicní embolizace

Metabolická acidóza 1. Zvýšená produkce H+ velmi často jako zvýšená produkce laktátu a pyruvátu při hypoxických stavech, spojených se zvýšeným podílem anaerobního metabolismu Hypoxie nejčastěji způsobena: 1. Sníženým obsahem kyslíku v arteriální krvi 2. Tkáňovou hypoperfúzí 3. Sníženou schopností využívat kyslík (sepse, otrava kyanidem apod.)

Metabolická acidóza 2. Požití kyselin Otrava jedy jako etylén glykol, NH4Cl 3. Neadekvátní exkrece H+ renální tubulární dysfunkce chronické renální selhání hypoaldosteronismus (Addisonova nemoc diuretika

Metabolická acidóza 4. Excesivní ztráta bikarbonátůl zvracení průjem (cholera, Crohnova choroba) Inhibitory karboanhydrázy

Metabolická acidóza Aniontový gap Na+ (140) + K+(5) = Cl- (105)+HCO3-(25) + Gap (15) Gap se zvyšuje u metabolické acidózy, pokud dochází k přesunům iontů v extracelulární tekutině.

Metabolická acidóza Aniontový gap < 8 mmol/l Hypoalbuminémie (pokles neměřených aniontů) Mnohočetný myelom (nárůst IgG paraproteinů jako neměřených kationtů) Zvýšení neměřených kationtů ( K+, Ca++, Mg++, intoxikace Li+

Metabolická acidóza Aniontový gap >12 mmol/l Přítomnost neměřených metabolických aniontů Diabetická ketoacidóza Alkoholická ketoacidóza Laktátová acidóza Hladovění Nedostatečnost ledvin Přítomnost léků nebo chemických aniontů (otrava salicyláty, metanolem a etylén glykolem)

Metabolická acidóza Aniontový gap 8-12 mmol/l Ztráta bikarbonátů Průjem Ztráta pankreatické šťávy Ileostomie Retence chloridů Renální tubulární acidóza Parenterální výživa (arginin a lysin)

Hyperkalémie Plasmatické koncentrace > 5,2 mmol / L (normální hodnoty: 3,7-5,2 mmol / L). Hyperkalémie nad 7,2 mmol / L může způsobit zástavu srdce v diastole. Symptomy: slabost, nausea, nepravidelný tep, bez symptomů

Inzulin Zvýšené hladiny zvyšují aktivitu K+/Na+ ATPázové pumpy řádově v min. Chronické zvýšení hladin inzulinu způsobuje upregulaci podjednotky alfa-2. V příčně pruhovaném svalstvu může inzulin povolávat pumpy skladované v cytoplasmě nebo latentní pumpy přítomné v membráně buňky

Metabolická alkalóza 1. Excesivní ztráta H+ zvracení žaludečního obsahu (pylorická stenóza, bulimie) 2. Excesivní reabsorbce bikarbonátů při poklesu chloridů (zvracení, diuretika) 3. Požití alkálií antacida

pH pCO2 Base excess Interpretace  Vysoký ( 6 kPa)  +2,2 Primární respirační acidóza s renální kompenzací Vysoký ( 6 kPa) -2,4- +2,2 Primární respirační acidóza  -2,4 Smíšená respirační a metabolická acidóza Normální (4,5-6 kPa) Primární metabolická acidóza Nízký ( 4,5 kPa) Primární metabolická acidóza s respirační kompenzací

pH pCO2 Base excess Interpretace  Vysoký ( 6 kPa)  +2,2 Primární metabolická alkalóza s respirační kompenzací Normální (4,5-6 kPa) Primární metabolická alkalóza Nízký ( 4,5 kPa) Smíšená respirační a metabolická alkalóza -2,4- +2,2 Primární respirační alkalóza  -2,4 Primární respirační alkalóza s renální kompenzací

Účinky acidózy na hospodaření s ionty K+ Plazma Před acidózou H+ K+ Buňka K+ K+ K+

Účinky acidózy na hospodaření s ionty K+ Plazma ↑H+ Při acidóze Buňka ↓ K+ K+ Aldosteron K+ Morava Dunaj K+ K+ Černé moře

Účinky acidózy na hospodaření s ionty K+ Plazma Při terapii ↓ H+ Buňka K+ Hypokalémie ↓ K+ K+ Morava Dunaj K+ Černé moře

Účinky acidózy na hospodaření s ionty K+ Zvýšení koncentrace H+ iontů v ECT má za následek Vstup iontů H+ do buněk Přesun iontů K+ do extracelulárního prostředí Rozvíjející se hyperkalémie stimuluje sekreci aldosteronu Proto po dobu hyperkalémie dochází k vysokým ztrátám K+ iontů močí – v těle se rozvíjí těžký deficit K+, a to přes přítomnost hyperkalémie

Účinky acidózy na hospodaření s ionty K+ Při úpravě acidózy nastává rychlý návrat K+ iontů zpět do buněk Pacient je ohrožen těžkou hypokalémií, která může být smrtící Proto musí terapii acidózy nezbytně provázet úhrada ztrát K+ iontů Typicky při léčbě ketoacidózy diabetického kómatu nebo hladovění

Účinky acidózy na hospodaření s ionty K+ Jestliže je pacient v acidóze a přitom má nízkou koncentraci K+ v plazmě (např. u renální tubulární acidózy), je nezbytné začít podávat K+ ještě PŘED vlastní kauzální (alkalizační) terapií V opačném případě hrozí srdeční zástava z dalšího poklesu koncentrace K+ iontů.

pH a koncentrace K+ v plazmě Normální hodnoty K+ (mmol/l) 6,8 6,5 – 8,0 7,1 5,5 – 6,5 7,3 5,2 7,4 4,5 7,7 3,5

Účinky alkalózy na hospodaření s ionty Alkalóza způsobuje disociaci H+ iontů z proteinů. Na obnažené negativní skupiny nasedají ionty Ca2+. Dochází k akutnímu kritickému poklesu hladiny ionizovaného kalcia Pokles ionizovaného kalcia se projevuje tetanií až křečemi, které mohou být smrtící.

Účinky alkalózy na hospodaření s ionty Alkalóza, zejména chronická, rovněž bývá spojena s deplecí zásob K+ iontů v těle. Zvracení nebo alkalizující (thiazidová) diuretika mohou vyvolat hypochlorémickou (chloropenickou) alkalózu, která vede k závažné depleci iontů K+. Při depleci K+ se v moči objeví „paradoxní acidurie“, kdy ledvina nahrazuje vylučování K+ kationtů kationty H+

Přesmyk mezi tvorbou močoviny a glutaminu v játrech při změnách pH Periportální hepatocyt Perivenózní hepatocyt Aminokyseliny Glu Proton-produktivní Proton-neutrální 2H+ NH4+ NH4+ Urea Gln Favorizováno při alkalóze Favorizováno při acidóze Metabolic compartmentation in the liver. Enzymes 01 the urea cycle are present in the periportal hepatocytes; glutamine synthetase is localed exclusively in a small ring 01 perivenous hepatocytes. Ammonia arising lrom the gut is taken up mostly in the periportal hepatocytes, where it is a precursor for urea synthesis. Glutamine and alanine arising Irom the metabolism 01 amino acids in extrahepatic tissues are taken up by the periportal hepatocytes, where Ihey provide nilrogen for urea synlhesis. Pyruvale generaled Irom alanine is a major glucogenic precursor in Ihe liver. Even though the affinily 01 glutamine synlhelase for ammonia is quite high and Ihe enzyme is 01 high capacily wilhin Ihe perivenous hepalocyles, the localion 01 these cells downslream in the sinusoid ensures lhal under normal circumslances, most ammonia is removed by Ihe periportal hepatocytes. The glutamine synlhelase acls as a scavenger for ammonia in Ihe sinusoid lhal escapes Ihe aclion 01 Ihe periportal hepatocytes. When Ihe rate 01 breakdown 01 glutamine in the periportal hepalocytes exceeds lhal 01 synlhesis in Ihe perivenous hepatocytes, Ihe liver is a nel consumer 01 glulamine. Conversely, when Ihe rale 01 synlhesis 01 glulamine in the perivenous heplocyles exceeds lhal 01 breakdown in Ihe periportal hepalocyles, Ihe liver is a net exporter 01 glutamine 10 Ihe circulalion. This flexibility has importanl consequences in providing the liver with a mechanism for contributing to nitrogen homeostasis and acid-base balance (see the text). Note lhal only the laje 01 nitrogen is traced in the ligure. 1, Glutaminase; 2, glutamate dehydrogenase; 3, alanine aminotranslerase; 4, aspartate aminotranslerase; 5, carbamoyl phosphate synthetase I; 6, argininosuccinate synthetase; 7, glutamine synthetase. Urea Gln NH4+ NH4+ Krev na periportálním pólu Krev na perivenózním pólu

Děkuji vám za pozornost