9. Poruchy metabolismu draslíku 14. Acidózy 15. Alkalózy. Draslík ) Regulace K mezi tělem a zevním prostředím

Transkript

1 9. Poruchy metabolismu draslíku 14. Acidózy 15. Alkalózy Prof. MUDr. Zuzana Kubová, CSc. Ústav patologické fyziologie, Lékařská fakulta UK v Hradci Králové Draslík K hl. ICT kation 160 mmol/l konc. v séru mmol/l špatný ukazatel celkových zásob K kritický pro membránový potenciál excitabilních buněk! K regulace 1) mezi tělem a zevním prostředím 2) ECT x ICT 1) Regulace K mezi tělem a zevním prostředím příjem K maso, fazole, ovoce (hl. banány, meruňky), brambory, zelenina (rajčata) K výdej ledviny 90% ev. nadbytku aldosteron hlavní buňky ve sběrném kanálku exkrece K (výměnou za Na) střevo 10% kůže pocení 1

2 2) Regulace K mezi ICT a ECT inzulin, adrenalin glukagon acidóza H + alkalóza H + Hypokalémie příčiny 1) nedostatečný příjem hladovění, alkoholici 2) zvýšená exkrece nejčastější Ztráty GIT Zvracení žal. šťáva K jen 5 10 mmol/l ztráta sama nevyvolá hypokalémii 1) ztráta H metabol. alkalóza K do ICT výměnou za H 2) objemu ECT RAAS K exkrece Průjem 1) intestinální šťávy mmol/l ztráta K přímo + V cirkul. tek. RAAS K exkrece 2) ztráta metabolická acidóza přesun K z ICT do ECT zdánlivě ne velká hypok, ale přitom snížení celk. K! Hypokalémie příčiny Ztráty K ledvinami o hyperaldosteronismus Connův sy, Bartterův sy, Gitelmanův sy, Liddleův sy o glukokortikoidů Cushingův sy, léčba glukok. o tok moči (polyurie, osmotická diuréza, diuretika) Přesun K z ECT do ICT o Alkalóza o akutní terapie inzulinem při hyperglykémii 2

3 Hypokalémie při léčbě diabetické ketoacidózy (diabetes typ 1) deficit insulinu + ketoacidóza deficit insulinu hyperglykémie polyurie ztráta K ketoacidóza acidóza K z ICT do ECT rel. normální konc. K v séru při celkové K depleci léčba insulin přesun K do buněk hypokalémie Patogeneza symptomů hypokalémie 1 Neuromuskulární dráždivost: únik K z buněk po konc. gradientu hyperpolarizace membrány nervové a svalové dráždivosti kosterní svalstvo: svalová slabost, křeče, parestézie (při < 2.5 mmol/l) nesnášenlivost cvičení porucha dýchacích svalů hypoventilace hladká svalovina: zácpa, distenze, až paralytický ileus srdeční sval zkrácení repolarizace a refrakterní periody náchylnost k tachyarytmiím až zástava v systole Patogeneza symptomů hypokalémie 1 srdce převodní systém SA uzel hypokalémie zkrácení repolarizace zkrácení refrakční fáze tachyarytmie, zástava v systole 3

4 EKG u hypokalémie arytmie deprese T vlny a výrazná U Patogeneza symptomů hypokalémie 2 Ledviny kaliopenická nefropatie rezistence na ADH (= nefrogenní diabetes insipidus počtu aquaporinů indukované hypokalémií) polyurie Metabolická alkalóza přesun mezi ICT a ECT aktivace H/K ATPázy H exkrece, reabsorpce Collecting tubule lumen Collecting tubule αintercalated cell Medulla H + H/KATPase CNS zmatenost, deprese, snížené až vymizelé šlachové reflexy Hyperkalémie mmol/l mírná mmol/l střední už klinicky závažná 7.0 mmol/l a víc těžká život ohrožující stav! (náhlá smrt srdeční bradyarytmie, bloky, dilatace až zástava ) obtížná diagnóza (nespecifické příznaky), EKG! Pseudohyperkalémie starý vzorek krve 4

5 Hyperkalémie příčiny 1) Nadměrný příjem vzácně (banány, pomeranče, rajčata) není problém u zdravých ledvin 2) Zvýšené uvolnění K z buněk masivní rozpad tkání a buněk crash sy, hemolýza, buněčná nekróza (např. střevní infarkt), po terapii leukémií a lymfomů metabolická acidóza (u respirační je přesun K menší) Hyperkalémie příčiny 2 3) Zhoršená renální exkrece renální selhání aldosteronu nedostatek aldosteronu Addisonova ch. rezistence dist. tubulu pro aldosteron léky přímo výdej K v ledvinách spironolakton (diuretikum, brání vazbě aldost. na receptory) Hyperkalémie symptomy těžké symptomy > 7.5 mmol/l K v séru únik K z bb mírná depolarizace membrány membránové excitability mírnější hyperkalémie těžká hypekalémie depolarizace inaktivuje Na kanály excitability! (proto symptomy podobné jako u hypok) kosterní sv. slabost, snížená sval. síla, křeče, někdy až sv. paralýza KVS extrasystoly, pausy, bradykardie až zástava srdce v diastole! + další nespecifické příznaky únava, nausea, zvracení, průjem, snížené šlachové reflexy 5

6 EKG u hyperkalémie široké QRS prodl. PR interval široké, nízké P vysoké, hrotnaté T deprese ST Hyperkalémie vývoj Acidobazická rovnováha a její poruchy (ot. 14 a 15) Acidobazická rovnováha ABR homeostáza H + iontů v tělesných tekutinách Neutrální = ph 7 = 100 nmol/l [H + ] Normální koncentrace [H + ] v plazmě = 40 nmol/l Normální ph ECT = 7.40 ( = M 2 SD) Normální ph ICT = 6.8 7,1 6

7 Kyseliny Volatilní kyseliny CO 2 Nevolatilní kyseliny organické kyseliny laktát, ketokyseliny, mastné kyseliny metabolizovatelné fixní kyseliny kys. sírová (z potravy) + fosforečná (fosfátový metabolismus odstranění jen prostřednictvím ledvin Denní produkce 15,000 mmol volatilních kyselin 3,000 mmol nevolatilních kyselin Pufry schopnost vázat H+ a bránit změně ph 1. Bikarbonátový systém ECT 2. Fosfátový systém ICT, ledviny 3. Hb/oxyHb (imidazolová skupina v histidinových zbytcích) ery 4. Proteinový systém (imidazolová sk. v histidinových zb.) ICT, trochu ECT Amoniak vylučování amonných solí ledviny Výměna H + a mezi ICT a ECT Uhličitan vápenatý kost Kost jako pufr anorganická část krystaly hydroxyapatitu velké mn. uhličitanů povrch krystalů tekutina obsahuje bikarbonáty organická část kolagen akutní acidóza bikarbonáty na povrchu krystalů + výměna H + za org. matrix chronická acidóza (hl. metabolická) rozpad krystalů a uvolnění uhl. vápenatého vyplavování Ca z kostí osteomalácie 7

8 CO 2 transport, role ery v přenosu H + Metabolismus produkuje mmol CO 2 denně Erytrocyty Buňky tkáně Hb KarbaminoHb CO 2 CA CO H 2 2 CO 3 + H 2 O HCO H + 3 HHb CO 2 CO 2 Volný CO 2 plíce oxygenace Hb ztrácí afinitu k H + H + + H 2 CO 3 CO 2 + H 2 O Role ledvin v udržování ABR reabsorpce proximální tubulus tvorba nového sběrací kanálek sekrece H + sběrací kanálek souvisí s působením aldosteronu exkrece H + volné (ph až ke 4) pufrované titrovatelné kyseliny, amoniak Proximal tubule lumen Proximální kanálek Prox. tubule cell Peritubular fluid H + H + H 2 CO 3 CA H 2 CO 3 CA HCO3 HCO 3 H 2 O + CO 2 H + + NH 3 NH 4 H 2 O CO 2 NH 3 glutamine αkg glutamine 8

9 Sběrací kanálek tvorba nových, sekrece H + Collecting tubule lumen Coll. tubule cell Medulla αintercalated cell NH 3 + NH 3 + NH 3 H + NH + H + 3 H 2 CO 3 H 2 O CO 2 new high CO 2 Filtered HPO 4 + H + NH Cl H + Proton pump Aldosterone activity H + of proton pump Cl H 2 PO 4 NH 4 Cl Free H + Korekce, kompenzace Pufrování nastupuje okamžitě, ale jen dočasný efekt Korekce = úprava tím samým systémem (metabolická u metab. poruch, resp. u respiračních) Kompenzace = úprava tím druhým systémem Respirační kompenzace možná jen u metab. poruch: trvá minuty Metabolická kompenzace poruch ledviny nastupuje pozdě (za cca 24 hod) a dlouho přetrvává! Základní poruchy ABR Respirační acidóza = ph vyvolané pco 2 Respirační alkalóza = ph vyvolané pco 2 Metabolická acidóza = ph vyvolané Metabolická alkalóza = ph vyvolané 9

10 Diagnostika poruch ABR 1) Měření ph a a PaCO 2 tvorba diagramu 2) Měření v plazmě určení Base deficit, Base excess 3) Stanovení plasmatických hodnot,, Cl a následný výpočet Anion gap 4) Stanovení SID (strong ion difference) ph, pco2 HendersonHasselbachova rovnice pk disociační konstanta 6.1 měří se (normálně HCO 3 = 24 mmol/l) H 2 CO 3 neměří se, místo toho PaCO 2 v torrech (lze měřit, normálně je v arteriální krvi = 40) H 2 CO 3 = pco 2 x 0.03 (=CO 2 koeficient rozpustnosti) Acidbase diagram 10

11 Standard Bicarbonate Base Excess, Base Deficit Standard bicarbonate = koncentrace v plasmě pokud krev má normální PaCO 2 40 torrů Base deficit = mn. basí v mmol nutných k normalizaci ph 1 l krve in vitro při PaCO 2 40 torrů Base excess = mn. kyselin v mmol nutných k normalizaci ph 1 l krve in vitro při PaCO 2 40 torrů Anion gap AG = [ + ] [Cl + ] AG = [ ] [Cl + ] AG = 142 [ ] = 15 mmol/l Cl do AG patří: organické a anorganické kyseliny albuminy anorganický fosfát zvětšení AG méně prostoru pro acidóza snížení AG (hypoalbuminémie) zvětšení prostoru pro alkalóza AG Moderní koncepce interpretace poruch acidobazické rovnováhy původní Astrup dánská škola novější Stewart 1983, Fencl 2000 stav acidobazické rovnováhy je určován nezávisle proměnnými veličinami, na kterých pak závisí tzv. závislé veličiny Nezávisle proměnné veličiny (nemění se v plazmě, ale vlivem GIT, ledvin atd.): 1. pco 2 2. Koncentrace netěkavých slabých kyselin (A tot ) 3. Diference silných iontů (SID) Závislé veličiny (mění se v systému plazmě): kromě dalších sem patří [H + ] a [ ] 11

12 Koncentrace netěkavých slabých kyselin (A tot ) = celkové množství slabých nevolatilních kyselin v systému hlavní slabé nevolatilní kyseliny v plazmě jsou proteiny (hlavní roli hrají albuminy) anorganický fosfát ([Pi Tot ] = [PO 4 3 ] + [HPO 4 2 ] + [H 2 PO 4 ] + [H 3 PO 4 ]) A (tot) = suma látkových koncentrací negativních nábojů albuminu a anorganického fosfátu ( ). při normální fosfatémii zodpovídají P jen za 5% A(tot), proto se někdy A(tot) zjednodušuje jen na albuminy Diference silných iontů (SID) = rozdíl mezi sumou všech silných (úplně disociovaných, chemicky nereagujících) kationtů a všech silných aniontů Cl SID (mmol/l) = ( ) (Cl ) = unidentified anions = ostatní silné anionty (laktát, ketolátky) je obtížné stanovit, proto se dnes používá výpočet na základě elektroneutrality: SID = (mmol/l) + 0,28x(g/l) + 1,8x (mmol/l) SID = albuminy ref. rozmezí g/l = anorganický fosfát ref. rozmezí 0,7 1,5 Referenční rozmezí SID je 3741 mmol/l SID a ABR Cl SID snížený SID ( Na, Cl nebo ) vede k acidóze (snižuje se prostor pro ) zvýšený SID ( Na, Cl) vede k alkalóze (zvětšuje se prostor pro ) změny v rámci SID (při normálním Cl, a Na): zvýšení fosfátů vyvolá acidózu hypoproteinémie vyvolá alkalózu 12

13 Změny SID SID se zvyšuje při metabolické alkalóze z důvodu: zvýšení koncentrace (při hyperosomolární dehydrataci) snížení koncentrace Cl (zvracení) event. při kombinaci obou těchto vlivů (zvracení doprovázené dehydratací) při hypoalbuminémii (nefrotický sy, poruchy jater) SID se snižuje při metabolické acidóze z důvodů: snížení koncentrace (při hypoosomolární hyperhydrataci) zvýšení koncentrace Cl (průjmy) při zvýšení (laktacidóza, ketoacidóza) SID a AG Cl Cl AG = [ + ] [Cl + ] AG = + + = unidentified anions = ostatní silné anionty (laktát, ketolátky) SID AG SID (mmol/l) = ( ) (Cl ) SID = (mmol/l) + 0,28 x (g/l) + 1,8 x (mmol/l) Klasifikace poruch ABR Porucha Acidóza Alkalóza I. Respirační pco 2 pco 2 II. Metabolická 1. abnormální SID a) nadbytek/nedostatek vody (hypoosm. hyperhydratace) SID (hyperosm. dehydratace) SID b) dysbalance silných aniontů chloridy nadbytek/nedostatek ( nedostatek/nadbytek) nadbytek 2. abnormální nevolatilní slabé kyseliny a) albuminy b) anorganický fosfát Pi Cl ( ) SID Cl ( ) SID 13

14 Metabolická acidóza Obecně = deficit Základní příčiny obecně: hyponatrémie (hypoosmolární hyperhydratace) tzv. diluční acidóza ztráta bikarbonátů (průjem, proximální tubulární acidóza) nadbytek kyselin (laktát, ketolátky) neschopnost ledvin vyloučit denní kyselou nálož (selhání ledvin) hyperfosfatémie (selhání ledvin, rozpad nádorových bb) Metabolická acidóza otrava metanolem (zasahuje do aerobního met zmnožení kyselin včetně laktátu), etylenglykolem (konečným produktem degradace je kyselina šťavelová), salicyláty hyponatrémie (hypoosmolární hyperhydratace) tzv. diluční acidóza hyperfosfatémie (renální selhání, rozpad buněk) nadbytek Cl (NaCl) Klasifikace metabolických acidóz podle AG Cl součet Cl a a AG musí být zachován kvůli elektroneutralitě plazmy 1) při normálním AG vede: ztráta k navýšení Cl nadbytek Cl k poklesu vzniká hyperchloremická acidóza 2) při zvýšení nebo fosfátů se zvyšuje AG a při normálním Cl se snižuje a vzniká tak acidóza s vysokým AG AG 14

15 Metabolická acidóza s normálním AG Cl Hyponatrémie diluční acidóza snížení Na vede ke snížení i Cl Výsledek přímé ztráty hyperchloremická acidóza GIT např. průjem, pankreatická fistula močí např. Proximální renální tubulární AG acidóza (HCO 3 se neresorbuje v prox. tubulu) terapie inhibitory karboanhydrázy (Acetalozamid) Metabolická acidóza s vysokým AG Cl příjem nebo endogenní tvorba kyselin Ketoacidóza diabetes mellitus, hladovění Laktacidóza ischemie tkání (srdeční a resp. selhání, cirkulační šok) Uremická acidóza neschopnost vyloučit H + Otrava metanolem, etylenglykolem, AG salicyláty Hyperfosfatémie Metabolická acidóza se sníženým SID Cl diluční acidóza v důsledku snížení koncentrace (při hypoosomolární hyperhydrataci) zvýšení koncentrace Cl (NaCl, průjmy) SID při zvýšení (laktacidóza, ketoacidóza) 15

16 Metabolická acidóza s normálním SID Cl hyperfosfatémie SID Kompenzace metabolické acidózy 1) Pufry plasmatické [ ] bb H + do ICT výstup K z IC 2) Respirační min centrální chemoreceptory (přímé působení H + ) hyperventilace pco 2 3) Renální pomalá, ale definitivní sekrece NH 4 + exkrece titrovatelných kyselin + tvorba nových 4) Kost rozpad krystalů týdny hl. uremická a renální tubulární acidóza Symptomatologie Kussmaulovo dýchání pokles srdeční kontraktility, periferní vasodilatace, zvýšení permeability neurologické útlum CNS letargie až kóma (méně než u resp. acidózy) Smrt vazodilatace cirkulační šok, změna permeability edémy, event. mozkový otok chronické acidózy osteomalácie fraktury 16

17 Respirační acidóza Primární = vzestup pco 2 (hyperkapnie) pokles ph PaCO 2 > 45 mmhg, ph < 7,35 nemůže být použito k pufraci (= součást změny CO 2 + H 2 O na H + + ) Základní příčina alveolární hypoventilace: Ale! nejprve hypoxémie (snížení po 2 ) anaer. met. laktacidóza!! (tendence k metabolické acidóze) Až později retence CO 2 resp. acidóza akutní než se objeví renální kompenzace chronická už kompenzovaná (vzniká nové ) Příčiny respirační acidózy Akutní obstrukce HCD aspirace cizího tělesa nebo zvratků laryngospasmus nebo laryngeální edém Inhibice respiračních center drogy: opiáty, sedativa Porucha respiračních svalů a hrudníku neuromuskulární poruchy myasthenia gravis extrémní obezita poranění hrudníku Poruchy výměny plynů obstrukční a restrikční pl. choroby Kompenzace respirační acidózy Akutní respirační acidóza: jen IC pufry! nestačí! IC vstup H + výměnou za Chronická respirační acidóza dobře kompenzovaná téměř normální ph ledviny vzestup exkrece H + 17

18 Symptomy není přímý vztah k hladině pco 2 klin. symptomy spíše kvůli hypoxii vysoké pco 2 CO 2 snadno přestupuje přes hematoencefalickou bariéru deprese nervového systému při pco 2 > 70 torrů dilatace cév v mozku, hromadění krve nitrolební Hze chronicky tlumivý efekt na centrální chemoreceptory Metabolická alkalóza Cl SID = nadbytek zvýšený SID hypernatrémie hypochlorémie zvýšení v rámci SID nadměrný přísun hypoalbuminémie Příčiny metabolické alkalózy 1) Ztráta H + GIT: hl. zvracení hypochloremická alkalóza Renální ztráty Nadbytek mineralokortikoidů (aldosteron směňuje Na za H) Connův sy Cushingův sy Hypokalémie H + vstup do buněk Hypoproteinémie plasm. proteiny = slabé nevolatilní kyseliny Kwashiokor (nedostatečný příjem bílkovin) nefrotický syndrom poruchy jater 18

19 Příčiny metabolické alkalózy 2) Deplece Cl Zvracení Diuretika (kličková a thiazidová vyluč. Cl) Vrozená chloridorrhea porucha chloridobikarbonátového antitransportéru v ileu vylučování Cl + vylučování bikarbonátů 3) Podání bazí jedlá soda Milkalkali sy (Burnettův sy) antacida, mléko zároveň hyperca 4) Hypernatrémie (hyperosmolární dehydratace) koncentrační alkalóza 5) Hypofosfatémie (snížená střevní resorpce nebo zvýšená renální exkrece) Hypochloremická metabolická alkalóza Kompenzace 1) IC pufry H ven, K dovnitř hypokalémie 2) Respirační ph centrální chemoreceptory hypoventilace (limitováno potřebou kyslíku) 3) Renální exkrece bazí (= problém!) Patogeneza udržování alkalózy nastává u výrazného protrahovaného zvracení ztráta HCl, vody a kalia 1) Cl deplece brání vyloučení HCO 3 2) hypovolémie (priorita!) stimuluje RAAS aldosteron prohlubuje alkalózu a hypokalémii exkrece K hypokalémie K z ICT do ECT, H naopak sekrece H + kyselá moč! další ztráty H + proto nutno hradit ztráty vody, Cl a K (KCl)! 19

20 Symptomy těžká alkalémie 7.6 srd. dysrytmie (důsledek hypok) difůzní vasokonstrikce i v koronárních cévách hypoventilace hypoxémii zvl. u pac. s malou resp. rezervou zvýšená neuromuskulární dráždivost (Ca se více váže na albuminy pokles ionizovaného Ca) cirkumorální parestézie tetanické křeče Porodnická ruka pozitivní Trousseauovo znamení pozitivní Chvostkův příznak Respirační alkalóza pokles pco 2 (hypokapnie) vedoucí k vzestupu ph Příčiny respirační alkalózy Hypoxémie u zdravých plic pobyt ve vysoké nadm. výšce cvičení, námaha (kombinace s metabolickou acidózou) Excesivní mechanická ventilace Centrální stimulace respirace psychogenní hyperventilace (hysterie) hypermetabolické stavy horečka, thyreotoxikóza poranění hlavy, mozkové tu Symptomy jako u metabolické alkalózy točení hlavy, parestézie kolem úst, tetanie poruchy koncentrace, únava, úzkost, palpitace 20

21 Smíšené poruchy ABR Dvě nebo víc poruch dohromady často u komplexních problémů A) S přídatným vlivem na ph Metabolická acidóza a respirační acidóza Metabolická alkalóza a respirační alkalóza B) Bez vlivu na ph Metabolická acidóza a respirační alkalóza Metabolická alkalóza a respirační acidóza Literatura KUBA, Miroslav and KUBOVÁ, Zuzana. Pathophysiology Basic overview for medical students. Praha. Karolinum, s. KAZDA, Antonín. Acidobazické regulace. In ŠTERN, Petr, KOCNA, Petr et. al. Základy obecné a klinické biochemie [online]. Praha: ÚKBLD 1.LFUK a VFN, Dostupné z: NEČAS, Emanuel a spol. Obecná patologická fyziologie. Praha, 2000, 379s. Kontaktní informace prof. MUDr. Zuzana Kubová, CSc. Ústav patologické fyziologie, LFUK v Hradci Králové kubova@lfhk.cuni.cz 21