Patologická fyziologie poruch vnitřního prostředí Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem, státním rozpočtem České republiky a rozpočtem.

Prezentace na téma: "Patologická fyziologie poruch vnitřního prostředí Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem, státním rozpočtem České republiky a rozpočtem."— Transkript prezentace:

1 Patologická fyziologie poruch vnitřního prostředí Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem, státním rozpočtem České republiky a rozpočtem hlavního města Prahy.

2 Acidobazický metabolismus Acidobazická rovnováha – spojena s metabolismem protonů (H + ) = oxidoredukční pochody Význam aktivity H + : - změnou H + iontů se mění konformace proteinových molekul změna aktivity enzymových reakcí, distribuce a stupeň ionizace elektrolytů atd. Za 24 hodin – produkuje lidské tělo: 20 000 mmol „prchavých“ kyselin (H 2 CO 3 ) – vylučuje se jako CO 2 plícemi 20 000 mmol „prchavých“ kyselin (H 2 CO 3 ) – vylučuje se jako CO 2 plícemi 30-80 mmol „neprchavých“ kyselin (sulfáty, fosfáty, uráty) – vylučují se ledvinami 30-80 mmol „neprchavých“ kyselin (sulfáty, fosfáty, uráty) – vylučují se ledvinami

3 Oxidace a redukce 1.Oxidace - chemicky = odnímání elektronů je provázena redukcí akceptoru elektronů 2.Redukce – chemicky = příjem elektronů Biologické oxidace: -energie pro pochody v buňce je zajišťována chemickým spojením (spřažením) s oxidačními reakcemi -exergonická reakce (pochod je spojen se ztrátou volné energie) -endergonické reakce (pochod je spojen se ziskem volné energie)

4 Vznik x vyloučení kyselin z organismu A.Pufrové systémy:  fyzikálně chemické (fosfátový pufr, 2,3-bifosfoglycerát, proteinátový pufr, hemoglobinový pufr, hydrogenkarbonátový pufr)  biologické: a.metabolické pochody (produkují nebo spotřebovávají protony – H + ) b.s ekvivalentním účinkem na OH - nebo HCO 3 - B.Regulační systémy: a.respirační (plíce) b.nerespirační (ledviny, játra)

5 A.a. metabolické pochody (produkují nebo spotřebovávají protony – H + ) -metabolické pochody mění se substrát elektroneutrální (glukóza, AMK) na rovněž elektroneutrální produkt (CO 2, H 2 O, urea) nemají pozměňující vliv na ABR -metabolizace neutrálního substrátu na produkt s negativním nábojem tvoří se H + (např. anaerobní glykolýza)

6 Hlavní metabolické reakce: Protonproduktivní Protonproduktivní (anaerobní glykolýza, lipolýza, ketogeneze, kompletní oxidace sirných a dibazických AMK za vzniku močoviny, syntéza močoviny z NH 4 + ) (anaerobní glykolýza, lipolýza, ketogeneze, kompletní oxidace sirných a dibazických AMK za vzniku močoviny, syntéza močoviny z NH 4 + ) Protonkomsumpční Protonkomsumpční (glukoneogeneze z laktátu, kompletní oxidace LA, neutrálních AMK a dikarboxylových AMK za vzniku močoviny) (glukoneogeneze z laktátu, kompletní oxidace LA, neutrálních AMK a dikarboxylových AMK za vzniku močoviny) Proton-neutrální Proton-neutrální (kompletní oxidace glukózy na CO 2 a H 2 O, lipogeneze z glukózy, tvorba glutaminu z LA a NH 4 + ) (kompletní oxidace glukózy na CO 2 a H 2 O, lipogeneze z glukózy, tvorba glutaminu z LA a NH 4 + )

7 A.b. reakce s ekvivalentním účinkem na OH - nebo HCO 3 - = transport protonů přes lipoidní membránu = protonová pumpa (aktivní transport) = transport protonů přes lipoidní membránu = protonová pumpa (aktivní transport) udržuje pH cytosolu vyšší, než odpovídá pasivní distribuci podle elektro-chemického gradientu udržuje pH cytosolu vyšší, než odpovídá pasivní distribuci podle elektro-chemického gradientu významné na vnitřní mitochondriální membráně a membráně cytosolů významné na vnitřní mitochondriální membráně a membráně cytosolů

8 B.a. Zapojení plic na regulaci acidobazické rovnováhy -za 24 hodin vznikne u dospělého 15 mol CO 2 -celkový povrch alveolů = 80 m 2 -difúzní dráha = 1 mm -doba kontaktu erytrocytu s alveolárními plyny = 0,3 s -prokrvováno je pouze 50% kapilár -poměr alveolární ventilace v klidu (5 litrů) k plicní perfúzi je méně než 5 litrů = 0,9 Regulace dýchání: Specifické stimuly dýchání skupin I (periferní a centrální chemoreceptory): Specifické stimuly dýchání skupin I (periferní a centrální chemoreceptory): -CO 2 (pCO 2 nad 9,3 kPa má narkotické účinky), -H + (pokles pod pH = 7,4 navodí mírnou hyperventilaci), -O 2

9 Specifické stimuly dýchací skupiny 2: Specifické stimuly dýchací skupiny 2: -mechanosenzory plic (aktivovány při vdechu) – tlumí reflektoricky další vdech -mechanosenzory dýchacích svalů (svalová vřeténka, Golgiho šlachová tělíska) – adaptace dechové mechaniky na aktuální odporové podněty -senzory kosterních svalů (mechanosenzory se slabou aferentací = ergosenzory, chemosenzitivní senzory = metabolosenzory) – drážděny při intenzívní svalové práci Nespecifické dechové stimuly: Nespecifické dechové stimuly: -bolestivé podněty -tepelné podněty na kůži -aktivace presoreceptorů v karotickém sinu -vyplavení adrenalinu

10 B.b. Regulační mechanismy acidobazické rovnováhy v játrech Přesmyk detoxikace NH 4 + cestou tvorby močoviny na tvorbu glutaminu v játrech (a naopak) v závislosti na pH krve. aminokyseliny aminokyseliny uhlíkatý skelet uhlíkatý skelet H 2 O + CO 2 H 2 O + CO 2 H 2 CO 3 H 2 CO 3 HCO 3 - HCO 3 - preferováno při alkalémii acidémii preferováno při alkalémii acidémii NH 4 + H + + játra moč urea játra, svaly glutamát + 2-oxoglutarát glutamát + 2-oxoglutarát NH 4 + v moči glutamin PROTEIN

11 Zapojení ledvin na regulaci acidobazické rovnováhy. tubulární buňka lumen tubulární buňka lumen glutamát glutamát NH 4 + NH 4 + H + H + H + H + protonová pumpa protonová pumpa HPO 4 2- H 2 PO 4 - HPO 4 2- H 2 PO 4 - glutamin NH 4 +

12  Laktátová acidóza -největší producenti laktátu: kosterní svalstvo, kůže, střevo, erytrocyty, mozek -utilizace laktátu: játry (70%), ledvinami (10%), myokardem -pokles pH ve tkáních na 6,6 – 6,2 = svalová únava -inhibice glykolýzy acidózou: glukóza glukóza glukózo-6-fosfát glukózo-6-fosfát fosfofruktokináza fosfofruktokináza fruktózo-1, 6-bifosfát negativní zpětná vazba fruktózo-1, 6-bifosfát negativní zpětná vazba laktát + laktát + H+H+

13  Ketoacidóza -ketolátky: acetoacetát, 3-hydroxybutyrát -vznik: při nekompletní oxidaci MK -reakce je vysoce protonproduktiní metabolická acidóza, ketonurie metabolická acidóza, ketonurie ztráty Na + a K + močí, HCO 3 - ztráty Na + a K + močí, HCO 3 -

14  Acidózy u onemocnění ledvin. -příčiny: a.změny ve vylučování dusíkatých látek způsobujících poruchy v jejich metabolismu b.nepřiměřené ztráty bikarbonátů 1.Uremická acidóza -vyskytuje se u chronického renálního selhávání ( počet funkčních glomerulů) -nevyloučený NH 4 + zůstává v krvi do jater (detoxikace v cyklu tvorby močoviny) nadprodukce protonů nejsou neutralizovány odpovídajícím množstvím HCO 3 - nejsou neutralizovány odpovídajícím množstvím HCO 3 - metabolická acidóza metabolická acidóza

15 2.Renální tubulární acidóza a)Distální forma: distální nefron není schopen „titrovat“ HCO 3 - distální nefron není schopen „titrovat“ HCO 3 - neschopen vylučovat moč o nízkém pH (pod 6,0) neschopen vylučovat moč o nízkém pH (pod 6,0) b)Proximální forma nedostatečná kapacita proximálního tubulu zpětně resorbovat HCO 3 - distální nefron to kapacitně nezvládne nedostatečná kapacita proximálního tubulu zpětně resorbovat HCO 3 - distální nefron to kapacitně nezvládne c)Hyperkalemická renální tubulární acidóza nedostatek reninu hypoaldosteronismus (nebo rezistence ledvin na něj) hyperkalemie nedostatek reninu hypoaldosteronismus (nebo rezistence ledvin na něj) hyperkalemie

16 Poruchy acidobazické rovnováhy A.Respirační poruchy = mění se hodnota H 2 CO 3 (vyjádřená jako pCO 2 ) B.Metabolické poruchy = mění se hodnota HCO 3 - I.Acidóza = nárůst H + (tedy kyselin prchavých nebo neprchavých = H 2 CO 3 ) nebo úbytek bazí (především HCO 3 - ) II.Alkalóza = nárůstek bazí nebo úbytek kyselin (resp. nepoměr mezi výdejem a produkcí CO 2 )

17 Poruchy acidobazické rovnováhy 1.Základní dělení -metabolická acidóza -metabolická alkalóza -respirační acidóza -respirační alkalóza 2.Dělení podle doby trvání -poruchy náhlé (akutní) -poruchy ustálené (chronické) 3.Stupeň dosažené úpravy: -poruchy nekompenzované -poruchy kompenzované -poruchy částečně kompenzované

18 Mechanismus úprav poruch acidobazické rovnováhy 1. Fyzikálně-chemické mechanismy = intra- a extracelulární pufrové systémy – stojí proti změnám koncentrace H + = intra- a extracelulární pufrové systémy – stojí proti změnám koncentrace H + - vzestup neprchavých kyselin (H 2 SO 4, LA, ketokyselin) – ihned tlumen reakcí HCO 3 - - vyrovnání v celém organismu za 10-12 minut - pufrace H + hemoglobinem (CO 2 H 2 CO 3 H + + HCO 3 - )

19 2.Orgánový regulační mechanismus -plicní regulace (změna dechové frekvence, dechové intenzity) – maxima dosahuje do 12-24 hodin -regulace renální (zvýšená nebo snížená zpětná resorpce HCO 3 - nebo H + - jako H 2 PO 4 - nebo NH 4 + ) – začíná za 1-2 hodiny a maxima dosahuje za 2-5 dní -regulace jaterní (změna poměru detoxikace NH 4 + cestou tvorby močoviny a cestou tvorba glutaminu)

20 Korekce = úprava vychýlené acidobazické rovnováhy, která se děje regulačním systémem v komponentě, ve které porucha vznikla (při metabolické poruše ledvinami, při respirační poruše plícemi) Kompenzace = úprava změněné ABR v komponentě opačné (u metabolické poruchy – plicní a u respirační poruchy renální kompenzace)

21 Metabolická acidóza = patologické nahromadění neprchavých kyselin nebo ztráta HCO 3 - z ECT - H + hematoencefalická bariéra H + do okolí dýchacího centra kompenzační hyperventilace p a CO 2 Příčiny:  tvorba H + (diabetická ketoacidóza, LA)  schopnost ledvin vylučovat H + (selhání ledvin, tubulární acidóza)  ztráty HCO 3 - ze střeva nebo renálními tubuly (průjem, renální tubulární acidóza)

22 Korekce a kompenzace Pufrová úprava Pufrová úprava v ECT - HCO 3 - v ECT - HCO 3 - H + do bb. K + z bb. H + do bb. K + z bb. (zde pufrován hemoglobinem, (zde pufrován hemoglobinem, proteiny, fosfáty) v ICT K + proteiny, fosfáty) v ICT K + hyperkalémie hyperkalémie Plicní kompenzace Plicní kompenzace H + v krvi stimulace periferních arteriálních chemoreceptorů H + v krvi stimulace periferních arteriálních chemoreceptorů hyperventilace p a CO 2 hyperventilace p a CO 2

23 Renální kompenzace Renální kompenzace přesun H + do ICT stimulace sekrece H + renálních tubulů do moče přesun H + do ICT stimulace sekrece H + renálních tubulů do moče - renální korekce se rozvíjí 2-3 dny - renální korekce se rozvíjí 2-3 dny - limitující pH moče je = 4,5 - limitující pH moče je = 4,5 - chronická metabolická acidóza vede k uvolnění Ca 2+ z kostí - chronická metabolická acidóza vede k uvolnění Ca 2+ z kostí

24 Metabolická alkalóza = patologické ztráty H + (např. HCl ze žaludku zvracením) nebo neúměrné zvýšení bikarbonátů - v krvi alkalémie ( pH) a hyperbazémie ( HCO 3 - ) - hypovolémie (při zvracení) - hypokalémie (svalová slabost) - neurologické příznaky – z ionizovaného Ca 2+ (karpopedální spazmy, parestézie)

25 Příčiny :  zvracení ( HCl v žaludku chybí stimul pro sekreci pankreatickou a žluče hromadění HCO 3 - v krvi a ECT, hypovolémie, hyperaldosteronismus retence Na +, ztráty K + a H +, hypochloridémie) hypovolémie, hyperaldosteronismus retence Na +, ztráty K + a H +, hypochloridémie)  nadměrné podávání alkalizujících látek (citrátu, NaHCO 3, antacid)  deplece K + (Cushingův syndrom, podávání ACTH, hyperaldosteronismus, nízký příjem K + )  retence HCO 3 - renálními tubuly  dlouhodobé podávání některých diuretik  podávání laxativ

26 Korekce a kompenzace Pufrovací mechanismus Pufrovací mechanismus nadbytek bazí reaguje s H.HCO 3 nadbytek bazí reaguje s H.HCO 3 Respirační kompenzace Respirační kompenzace pH útlum dechového centra pH útlum dechového centra hypoventilace H.HCO 3 hypoventilace H.HCO 3 fyzikálně rozpuštěného CO 2 fyzikálně rozpuštěného CO 2 Renální korekce Renální korekce výměny Na + za H +, tvorba NH 4 +, reabsorpce HCO 3 - výměny Na + za H +, tvorba NH 4 +, reabsorpce HCO 3 -

27 Respirační acidóza = převažuje produkce CO 2 nad jeho vydýcháváním - p A CO 2 je způsobem hypoventilací -dechová nedostatečnost vede spíše k hypoxii než poruchám vylučování CO 2 -neurologické obtíže: bolest hlavy, zvracení, neklid, úzkost, třes, ospalost až narkotický efekt (nebývají u chronické respirační acidózy – dochází k adaptaci na pCO 2 v krvi)

28 Příčiny :  snížení aktivity dýchacího centra (léky, traumata CNS, nádory mozku, neurodegenerativní onemocnění, infekce CNS, nitrolební krvácení, primární centrální hypoventilace) (léky, traumata CNS, nádory mozku, neurodegenerativní onemocnění, infekce CNS, nitrolební krvácení, primární centrální hypoventilace)  poškození respiračního ústrojí (chronická obstrukční plicní choroba, plicní fibróza, status astmaticus, laryngospasmus, nádory hrtanu, těžká plicní infekce, pleurální výpotek, pneumothorax, syndrom dechové tísně, choroby nebo deformity hrudní stěny, neurologické choroby vedoucí k hypofunkci dýchacích svalů) (chronická obstrukční plicní choroba, plicní fibróza, status astmaticus, laryngospasmus, nádory hrtanu, těžká plicní infekce, pleurální výpotek, pneumothorax, syndrom dechové tísně, choroby nebo deformity hrudní stěny, neurologické choroby vedoucí k hypofunkci dýchacích svalů)  jiné příčiny: abdominální distenze, extrémní obezita, spánkové apnoe abdominální distenze, extrémní obezita, spánkové apnoe

29 Některé klinické syndromy: Centrální dechový útlum (opioidy, barbituráty, narkotika, ztráta citlivosti dýchacího centra na nárůst pCO 2 ) – pozor – náhlé odstranění hypoxie O 2 terapií může až vyvolat apnoe Centrální dechový útlum (opioidy, barbituráty, narkotika, ztráta citlivosti dýchacího centra na nárůst pCO 2 ) – pozor – náhlé odstranění hypoxie O 2 terapií může až vyvolat apnoe Porucha horního motorického neuronu (transverzální míšní léze nad úrovní C 3 -C 4 – oboustranné postižení nn.phrenici a ochrnutí většiny pomocných dýchacích svalů) Porucha horního motorického neuronu (transverzální míšní léze nad úrovní C 3 -C 4 – oboustranné postižení nn.phrenici a ochrnutí většiny pomocných dýchacích svalů) Porucha motorických buněk předních rohů míšních (poliomyelitida) Porucha motorických buněk předních rohů míšních (poliomyelitida) Porucha dolního motorického neuronu (traumaticky, polyradikuloneuritidou) Porucha dolního motorického neuronu (traumaticky, polyradikuloneuritidou) Poruchy nervosvalového spojení (myasthenia gravis, botulismus) Poruchy nervosvalového spojení (myasthenia gravis, botulismus)

30 Poruchy dýchacích svalů (zvýšený nitrobřišní tlak, únava dýchacích svalů – při nadměrné dechové činnosti nebo vlivem endotoxinů – např. E.coli) Poruchy dýchacích svalů (zvýšený nitrobřišní tlak, únava dýchacích svalů – při nadměrné dechové činnosti nebo vlivem endotoxinů – např. E.coli) Pokles elasticity plic a hrudní stěny (plicní fibróza, ARDS, kyfoskolióza, zjizvení povrchu hrudníku, útlak ze zasypání nebo v davu) Pokles elasticity plic a hrudní stěny (plicní fibróza, ARDS, kyfoskolióza, zjizvení povrchu hrudníku, útlak ze zasypání nebo v davu) Poškození hrudní stěny (úraz, bolestivé kontraktury, pneumothorax) Poškození hrudní stěny (úraz, bolestivé kontraktury, pneumothorax) Obstrukce v respiračním systému (vdechnuté cizí těleso, otok, ztluštění, stažení dýchacích cest, tlak na dýchací cesty zvenčí – nádory, nízká vzdušnost plic) Obstrukce v respiračním systému (vdechnuté cizí těleso, otok, ztluštění, stažení dýchacích cest, tlak na dýchací cesty zvenčí – nádory, nízká vzdušnost plic) Omezení dýchací plochy, poškození plicního parenchymu (emfyzém, bronchiektázie, fibrotizující procesy) Omezení dýchací plochy, poškození plicního parenchymu (emfyzém, bronchiektázie, fibrotizující procesy) Ztráta účinnosti ventilace (podíl celkové ventilace na ventilaci mrtvého prostoru narůstá na úkor ventilace alveolů: emfyzém, plicní embolie) Ztráta účinnosti ventilace (podíl celkové ventilace na ventilaci mrtvého prostoru narůstá na úkor ventilace alveolů: emfyzém, plicní embolie)

31 Korekce a kompenzace hypoventilace arteriálního pCO 2 H + (acidémie) hypoventilace arteriálního pCO 2 H + (acidémie) - v akutní fázi - H + pufrován hemoglobinem - v akutní fázi - H + pufrován hemoglobinem - u chronické formy – pufrován intracelulárními pufry zejména v - u chronické formy – pufrován intracelulárními pufry zejména v kostním systému kostním systému Renální kompenzace (začíná za 1-2 hodiny, maxima dosahuje za 2-3 dny) Renální kompenzace (začíná za 1-2 hodiny, maxima dosahuje za 2-3 dny) sekrece H +, resorpce HCO 3 - sekrece H +, resorpce HCO 3 -

32 Respirační korekce Respirační korekce pCO 2 pCO 2 stimulace dýchacího centra stimulace dýchacího centra (hyperventilace, tachypnoe) (hyperventilace, tachypnoe) minutové ventilace, dechové práce minutové ventilace, dechové práce až rozvoj respirační alkalózy až rozvoj respirační alkalózy funkční zdatnost funkční zdatnost dýchacího ústrojí dýchacího ústrojí respirační acidóza respirační acidóza

33 = převládá vydýchávání CO 2 (hyperventilací nebo jeho nadprodukcí) - vydechování CO 2 arteriální CO 2 posun poměru HCO 3 - /H.HCO 3 ve prospěch HCO 3 - posun poměru HCO 3 - /H.HCO 3 ve prospěch HCO 3 - H +, pH H +, pH -Příznaky: parestézie, křeče, karpopedální spasmy ( ionizovaného Ca 2+ pro alkalémii) ( ionizovaného Ca 2+ pro alkalémii) Respirační alkalóza

34 Příčiny :  Nepulmonální stimulace dýchacího centra úzkost, hysterie, horečnaté stavy, septické stavy, metabolická encefalopatie, infekce CNS, cévní mozková příhoda, hypoxie – při těžké anémii nebo akutní výškové hypoxii, poslední trimestr těhotenství, hypotyreóza úzkost, hysterie, horečnaté stavy, septické stavy, metabolická encefalopatie, infekce CNS, cévní mozková příhoda, hypoxie – při těžké anémii nebo akutní výškové hypoxii, poslední trimestr těhotenství, hypotyreóza  Plicní mechanismus pneumonie, astma, plicní embolie, městnavá srdeční vada, intersticiální plicní onemocnění pneumonie, astma, plicní embolie, městnavá srdeční vada, intersticiální plicní onemocnění

35 Korekce a kompenzace Renální kompenzace (začíná za 1-2 hodiny, maxima dosahuje za 2-3 dny) Renální kompenzace (začíná za 1-2 hodiny, maxima dosahuje za 2-3 dny) zadržování H +, zpětná resorpce HCO 3 - zadržování H +, zpětná resorpce HCO 3 - pH moči nad 6,5 pH moči nad 6,5 Rozvíjí se mírná hypokalémie Rozvíjí se mírná hypokalémie H + do bb. směnou za K + H + do bb. směnou za K + -vystupňovaná glykolýza se tvorbou LA -u dlouhotrvající formy : pokles utilizace glukózy ketolátky ketolátky