Acidobazická rovnováha

Transkript

1 Kyseliny vs. báze Acidobazická rovnováha definice: BronstedLowry (192) normální A:B pomr 1:20 Kyselina: H donor Báze: H akceptor síla je definována jako tendence odevzdat (pop. pijmout) hydrogenový iont do (z) rozpustidla (tj. vody v biologických systémech) Základní fakta opakování Regulace AB rovnováhy Patofyziologie nejvýznamnjších poruch ph Pro je ph tak dležité? ph je nepímým ukazatelem [H ] VE! Hydrogenové ionty (tj. protony) neexistují v roztoku voln ale jsou vázány s okolními molekulami vody vodíkovými vazbami (H O ) [H ] o faktor 2 zpsobuje ph o 0. neutrální vs. normální ph plazmy ph 7.4 ( ) normální ph 7.0 neutrální ale fatální!!! ph = log [H ] ph nmol/l ph nmol/l ph nmol/l ph nmol/l [H ] v nmol/l, [K, Na, Cl, HCO ] v mmol/l; pesto je [H ] zásadní: ph má efekt na funkci protein vodíkové vazby = D struktura = funkce všechny známé nízkomolekulární a ve vod rozpustné sloueniny jsou tém kompletn ionizovány pi neutrálním ph phdependentní ionizace (tj. náboj) slouží jako úinný mechanismus intracelulárního zadržení ionizovaných látek v cytoplazm a organelách výjimky: makromolekuly (proteiny) vtšinou nesou náboj, zadrženy díky velikosti nebo hydrofobicit lipidy ty které zstávají intracelulárn jsou vázány na proteiny odpadní produkty je cílem se jich zbavit Nejdležitjší ph je intracelulární ph je neustále narušováno metabolismem intracelulární ph je udržováno zhruba neutrální (6.8 pi 7 C) protože toto je ph pi kterém jsou intermediární metabolity ionizovány a zadrženy v buce extracelulární ph je vyšší o cca 0.5 až 0.6 ph jednotek, což reprezentuje zhruba 4násobný gradient usnadující pestup H z buky pn [H ] = [OH ] pn=7.0 pi 25 C pro istou H 2 O pn=6.8 pi 7 C intracelulárn stabilita intracelulární [H ] je zásadní pro metabolizmus stabilní intracelulární ph je udržováno: pufrováním (chemické, metabolické, sekvestrace v organelách) zmnami arteriálního pco 2 únikem fixních kyselin z buky do extracelulární tekutiny volatilní kyseliny CO 2 (resp. H 2 CO ) 12,000 24,000 mmol/den kompletní oxidace glukózy a mastných kys. 5% rozpuštný CO 2 H 2 O H 2 CO H HCO 5% rozpuštný 80% CO 2 H 2 O () H 2 CO H HCO 10% CO 2 (karbamino)hb pco 2 centr. a perif. chemoreceptory resp. centrum (medula obl.) resp. svaly pco 2 = V CO2 / V A METABOLISMUS kontinuální produkce kyselin anaerobní glykolýza, ketogeneze, aminokyseliny, nukleotidy H EXKRECE fixní kyseliny laktát, fosfát, sulfát, acetoacetát, b hydroxybutyrát, (resp. jejich kyseliny) mmol/den reabsorpce bikarbonátu sekrece H PUFRY [H ] = 24 x (pco 2 / [HCO ])

2 Pufry Orgány zapojené v regulaci ABR extracelulární kys. uhliitá / bikarbonát (H 2 CO / HCO ) HendersonHasselbachova rovnice: ph = 6.1 log([hco ] / 0.0 pco 2 ) hemoglobin intracelulární proteiny kys. fosforená / (di)hydrogenfosfát (H PO 4 / H 2 PO 4 HPO 4 2 ) v rovnováze s plazmou vysoká pufrovací kapacita hemoglobin hlavní pufr pro CO 2 exkrece CO 2 alveolární ventilací: minimáln 12,000 mmol/den reabsorpce filtrovaného bikarbonátu: 4,000 až 5,000 mmol/den exkrece fixních kyselin (aniont a píslušný H ): cca 100 mmol/den Orgány zapojené v regulaci ABR Regulace resp. systémem CO 2 CO 2 produkce kompletní oxidací substrát 20% celkové denní produkce metabolismus organických kyselin laktát, ketony a aminokyseliny metabolismus amoniaku pemna NH 4 na ureu spotebovává HCO produkce plazmatických protein zejm. albumin (viz anion gap) zmny ve stimulaci respiraního centra pomocí pco 2, H (a po 2 <60mmHg) zmna alveolární ventilace poruchy pa CO2 = V CO2 / V a acidemie mozkové respiraní centrum alveolární ventilace kostní anorganická matrix = krystaly hydroxyapatitu (Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ] píjem H výmnou za Ca 2, Na a K pi dlouhodobé acidóze (nap. urémie, RTA) uvolování HCO, CO a HPO 4 2 resorpce kosti ale souást patogeneze poruchy, ne kompenzaní mechanizmus ABR!!! CO 2 alkalemie mozkové respiraní centrum alveolární ventilace CO 2 Celkové CO 2 : = [HCO ] [H 2 CO ] [karbamino CO 2 ] [rozpuštný CO 2 ] Regulace ledvinami H & HCO proximální tubulární mechanizmy: reabsorpce filtrovaného HCO produkce NH 4 z glutaminu v prox. tubulu za souasné tvorby HCO vtšina recykluje v deni ledviny pokud odvedeno krví zpt do obhu, metabilizace v játrech za vzniku mooviny distální tubulární mechanizmy: net exkrece H normáln 70mmol/den max. 700mmol/den spolen s proximálním tubulem se mže exkrece H zvýšit 1000x!!! (ph moi 4.5) titrovatelné acidity (TA) = fosfáty obohacení luminální tekutiny o NH 4 reabsorpce zbývajícího HCO intersticium buka proximálního tubulu lumen Regulace Na ABR Na v úsecích nefronu Na ATP 2 K H ATP HCO HCO HCO H H H 2 CO H 2 CO H 2 O CO 2 CO 2 H 2 O intersticium buka proximálního tubulu lumen GLUTAMIN glutamináza GLUTAMÁT NH 4 glutamátdehydrogenáza aketoglutarát NH 4 HCO HCO Na

3 Na /K ATPáza elektrogenní (pomr Na :2 K ) energie pro sekundárnaktivní transporty s Na Hodnocení AB rovnováhy Arteriální krev (interval) Smíšená žilní krev (interval) ph ph [H ] 40 nmol/l 6 44 paco 2 40 mmhg 5 45 pco kPa [HCO ] 25 mmol/l [HCO ] BE 2 BE AG 12 meq/l Saturace 95 % Saturace po 2 95 mmhg po Poruchy AB rovnováhy Píiny Acidóza vs. alkalóza: abnormální stav vedoucí k poklesu resp. vzrstu arteriálního ph ped tím než s uplatní sekundární kompenzaní faktory Izolované vs. smíšené AB poruchy Poruchy jsou definovány prodle jejich efektu na ph ECT Acidemia: arteriální ph<7.6 (i.e. [H]>44 nm) Alkalemia: arteriální ph>7.44 (i.e. [H]<6 nm) Primární porucha pufry kompenzace korekce Respiraní abnormální proces vedoucí ke zmn ph v dsledku primární zmny pco 2 acidóza alkalóza pufrování pedevším intracelulární proteiny kompenzace hyperventilace zpravidla omezená, byla píinou poruchy renální Metabolické abnormální proces vedoucí ke zmn ph v dsledku primární zmny [HCO ] acidóza alkalóza pufrování pedevším bikarbonátový systém kompenzace hyperventilace renální Respiraní acidóza Respiraní acidóza ph v dsledku PaCO 2 >40 mmhg = hyperkapnie akutní (ph) chronická (ph nebo normální ph) renální kompenzace retence HCO ( 4 dny) píiny: pokles alveolární ventilace (zvýš. koncentrace CO 2 ve vdechovaném vzduchu) (zvýšená produkce CO 2 ) paco 2 =VCO 2 / VA naprostá vtšina pípad RA je dsledkem poklesu alveolární ventilace!!!! porucha se mže vyskytnout na jakékoliv úrovni kontrolního mechanizmu respirace Vzrst arteriálního pco 2 je normáln velmi silným stimulem ventilace takže respiraní acidóza se v pípad, že regulace není porušena, rychle upraví kompenzatorní hyperventilací stupe hypoxémie koresponduje s mírou alveolární hypoventilace zvýšení %O 2 ve vdechovaném vzduchu upraví pouze istou hypoventilaci!!!

4 Nedostatená alveolární ventilace Respiraní acidóza vzácnjší píiny Centrální (CNS) píiny deprese resp. centra opiáty, sedativy, anestetiky CNS trauma, infarkt, hemoragie nebo tumor hypoventilace pi obesit (Pickwickv syndrom) cervikální trauma nebo léza C4 a výše poliomyelitis tetanus srdení zástava s cerebrální hypoxií Nervové a muskulární poruchy GuillainBarre syndrom myasthenia gravis myorelaxnci toxiny (organofosfáty, hadí jed) myopatie Plicní onemocnní a hrudní defekty akutní COPD trauma hrudníku kontuze, hemothorax pneumothorax diafragmatická paralýza plicní edém adult respiratory distress syndrome restrikní choroba plic aspirace Nemoci dýchacích cest laryngospasmus bronchospasmus / astma Zevní faktory nedostatená mechanická ventilace nadprodukce CO 2 u hyperkatabolických stav maligní hypertermie sepse zvýšený pívod CO 2 opak. vdechování vydechovaného vzduchu obsahujícího CO 2 více CO 2 ve vdechovaném vzduchu insuflace CO 2 do dutin (nap. laparoskopické výkony) Metabolické dsledky hyperkapnie Respiraní acidóza kompenzace CO 2 pohotov proniká plazm. mebránou útlum intracelulárního metabolizmu extrémn vysoká hyperkapnie: anestetický efekt (pco 2 >100mmHg) píznaky z hypoxemie stimulace SNS tachykardie pocení Arteriální pco 2 >90 mmhg není kompatibilní se životem u pacienta dýchajícího okolní vzduch: pao 2 = [0.21 x (760 47)] 90/0.8 = 7 mmhg zvýšený pco 2 cerebrální perfze intrakraniální tlak stimulace ventilace RENÁLNÍ KOMPENZACE periferní vasodilatace Akutní pedevším pufrováním! cca 99% pufrování intracelulárn proteiny (v. hemoglobinu) a fosfáty jsou nejdležitjší pro CO 2 ale jejich koncentrace je nízká v pomru k množství CO 2 které je poteba pufrovat bikarbonátový systém nemže pufrovat sám sebe u RA Efektivita kompenzatorní hyperventilací zpravidla omezena Chronická renální kompenzace retence HCO, maximum za až 4 dny paco 2 pco 2 v prox. a dist. tubulu H sekrece do lumen: HCO produkce (tj. plazma [HCO ] vzroste) Na reabsorpce výmnou za H NH 4 produkce a sekrece k pufrování H v tubulárním lumen, regenerace HCO Resp. acidóza korekce (tj. terapie) Metabolická acidóza pco 2 se po obnovení dostatené alveolární ventilace rychle normalizuje léba základné píiny pokud možno rychlý pokles pco 2 (zejm. u chron. RA) mže vést k: tžké hypotenzi posthyperkapnické alkalóze ph v dsledku HCO patofyziologicky: fixních [H ] = vysoký anion gap absolutní ztráta nebo reabsorpce HCO = normální anion gap AG = [Na ] [Cl ] [HCO ]

5 Metabolická acidóza klasifikace Etiologie metabolické acidózy vysoký anion gap Na AG HCO Cl ketoacidóza laktátová acidóza renální selhání toxiny fyziologická situace Na AG HCO Cl normální anion gap Na AG HCO Cl renální tubulární acidóza ztráta HCO v GIT Vysoký AG ketoacidóza diabetes alkoholismus hladovní laktátová acidóza typ A porucha perfuze typ B terapie diabetu biguanidy renální selhání akutní chronické = urémie intoxikace ethylenglykol methanol salyciláty Normální AG (hyperchloremická) renální renální tubulární acidóza GIT prjem enterostomie drenáž pankreatické štávy nebo žlue fistula tenk. steva MA metabolické dsledky Nkteré efekty MA jsou protichdné respiraní hyperventilace posun disocianí kivky hemoglobinu kardiovaskulární další zvýšená kostní resorpce (pouze u chronické acidózy) únik K z buek hyperkalemie stimulace SNS tachykardie vasokonstrikce deprese srdení kontraktility arytmie (hyperkalemie) pokles HCO HYPERVENTILACE KUSSMAULOVO DÝCHÁNÍ kardiovaskulární systém pi ph>7.2 pevažuje efekt stimulace SNS (katecholamin) pi ph<7.2 pímý inhibiní vliv [H ] na kontraktilitu vasodilataní efekt [H ] disocianí kivka Hb kalemie je výslednicí K /H výmny v rámci ABR výše glomerulární filtrace nap. renální selhání osmotické diurézy nap. ketoacidóza Bžné typy MA ketoacidóza Bžné typy MA laktátová acidóza základní poruchy zvýšená lipolýza v tukové tkáni mobilizace MK zvýšená produkce ketolátek z acetyl CoA (lipolýza TG) v játrech (hydroxybutyrát, acetoacetát, aceton) jejich vzájemný pomr závisí na pomru NADH/NAD regulan je to dsledek inzulin/glukagon katecholaminy, glukokortikoidy (1) Diabetická hyperglykemie precipitující faktory (stress, infekce) lipolýza (inzulin, katecholaminy) MK dysregulace metabolismu MK v játrech (inzulin, glukagon) oxidace MK acetyl CoA ketogeneze klin. projevy jsou dsledkem hyperglykemie a ketoacidózy (2) Alkoholická typicky chron. alkoholik nkolik dní po posledním excesu, hladovjící metabolizace etanolu na acetaldehyd a acetát spotebovává NAD inhibice glukoneogeneze, favorizuje ketogenezu () Hladovní za normálních okolností veškerý laktát recykluje!! pyruvát kompletní oxidace glukoneogeneze (60% játra, 0% ledvina) renální práh (5mmol/l) za norm. okolností zajišuje kompletní reabsorbci laktátová acidóza zvýšená produkce fyzická námaha, keové stavy jaterní metabolismus je tak efektivní, že tyto stavy samy o sob nevedou k déledobjší acidóze porucha metabolizace laktátu typ A = hypoxická šok (hypovolemický, distribuní, kardiogenní), hypotenze, anemie, srd. selhání, jaterní selhání, malignity, nejastji kombinace!!! typ B = inhibice kompl. metabolismu nej. léky biguanidy (inhibice ox. fosforylace v mitochondriích)