Vnitrn

1
Acidobazická rovnováha 5.12.2005
2
Vnitrní prostredí

• Sestává z posuzování složení extracelulární
  tekutiny z hlediska
• izohydrie ( optimální koncentrace pH)
• izoionie ( optimální koncentrace iontu)
• izoosmolarity ( optimální koncentrace
  nízkomolekulárních látek)

3
Koncentrace H

• pH -log H
• Normální hodnoty
• pH 7.40
• H 40 nmol/L
• Pro srovnání s ostatními ionty
• Na 140 mmol/L
• HCO3- 25 mmol/L

4
pH

• pH je neprímým ukazatelem H
• CAVE! Hydrogenové ionty (tj. protony) neexistují
  v roztoku volne ale jsou vázány s okolními
  molekulami vody vodíkovými vazbami (H3O)
• ?H o faktor 2 zpusobuje ? pH o 0.3
• neutrální vs. normální pH plazmy
• pH 7.4 (7.36-7.44) ? normální
• pH 7.0 ? neutrální ale fatální!!!

pH -log H
pH 7.40 ? 40 nM pH 7.00 ? 100 nM pH 7.36 ? 44
nM pH 7.44 ? 36 nM
5
Proc je pH tak duležité ?

• pH má efekt na funkci proteinu
• všechny známé nízkomolekulární a ve vode
  rozpustné slouceniny jsou témer kompletne
  ionizovány pri neutrálním pH
• pH-dependentní ionizace (tj. náboj) slouží jako
  úcinný mechanismus intracelulárního zadržení
  ionizovaných látek v cytoplazme a organelách
• výjimky
• makromolekuly (proteiny)
• vetšinou nesou náboj, zadrženy díky velikosti
  nebo hydrofobicite
• lipidy
• ty které zustávají intarcelulárne jsou vázány na
  proteiny
• odpadní produkty

6
pH je neustále narušováno metabolismem
Celkové CO2 HCO3 H2CO3 karbamino
CO2 rozpuštený CO2
7
Mechanizmy regulace ABR

• Lidské telo produkuje za 24 hod cca 20 000 mmol
  CO2 (v tele vytvárí s vodou kys. uhlicitou) s
  cca 60-70 mmol silných (neprchavých) kyselin.
• Jejich tvorba musí být v rovnováze s jejich
  eliminací z organizmu
• - o odvod CO2 se stará respiracní systém
• - vylucování silných kyselin zajištují
  ledviny
• (za každý vyloucený H iont, který je v
  moci navázán na fostáty
• jako titrovatelná acidita (TA) nebo jako
  soucást ammonného
• iontu se do vnitrního prostredí dostává 1
  iont bikarbonátu)

8

• Poruchy bilance mezi príjmem a výdejem CO2 vedou
  k
• respiracním poruchám ABR
• respiracní acidóza respiracní alkalóza
• Poruchy bilance mezi tvorbou a vylucováním
  silných kyselin vedou k metabolickým poruchám ABR
• metabolická acidóza metabolická
  alkalóza
• Rozlišovat acidóza / alkalóza
  patofyziologický proces
• acidémie / alkalémie
  momentální hodnota pH v plazme

9
Nárazníkové systémy

• Pufry roztoky látek, schopné uvolnovat ci
  pohlcovat H, takže zmeny pH jsou minimální
• Fyziologické pufry
• bikarbonát/kys. uhlicitá
• hemoglobin
• fosfáty, sulfáty
• proteiny krevní plazmy

10
Pufry

• V extracelulární tekutine
• bikarbonáty
• Hb
• fosfáty, sulfáty, organické kyseliny
• proteiny krevní plazmy
• V intracelulární tekutine
• pH se velmi liší podle kompartmentu
• proteiny a fosfáty

11
Henderson-Hasselbalchova rovnice

• pH pufru závisí na logaritmu pomeru zásady ke
  kyseline
• za daného pH je pro každý pufr charakteristický
  daný pomer techto složek
• pH pKa log

12
Hemoglobin jako pufr

• Ve tkáni Hb uvolní O2 a naváže H
• H vznikl takto
• CO2H2O? HCO3-H
• Bikarbonát se transportuje z ery výmenou za Cl-

• V plicích Hb váže O2 a uvolní H
• H reaguje s HCO3-
• HCO3-H ? CO2H2O
• CO2 se vydýchá, bikarbonát se doplní z plazmy
  výmenou za Cl-

13
Hemoglobin jako pufr

• V pracující tkáni pohlcuje protony a pomáhá
  zvládat kyselou nálož i produkcí HCO3-
• V plících naopak protony uvolnuje a ty spolu s
  HCO3- prispívají k produkci CO2
• Výmena HCO3- za Cl- v membráne erytrocytu se
  nazývá Hamburgeruv efekt

14
Bikarbonátový pufr
CA

• H2O CO2 H2CO3 H HCO3-
• Ka
• pH p Ka log
• pH 6.1 log

HHCO3-
CO2
HCO3-
CO2
HCO3-
0.03 x pCO2
15
Bikarbonátový pufr

• Otevrený pufracní systém
• pCO2 je regulován úrovní ventilace
• HCO3- regulován ledvinami

Necas et al. 2000
16
Bikarbonátový pufr

• Je nejvýkonnejší extracelulární pufr
• Je nejduležitejší pro regulaci ABR, protože telo
  umí aktivne menit koncentraci HCO3- i pCO2
• Pomocí stavu bikarbonátového pufru klinicky
  posuzujeme stav acidobáze u pacienta (merení pH,
  HCO3- a pCO2)

17
Necas et al. 2000
18

• BB (buffer base) sumární koncentrace
  bikarbonátu
• a nebikarbonátových
  nárazníkových bazí
• BE (base excess) nadbytek bazí (norm.
  hodnota0)
• BE BB NBB
• NBB (normal buffer base)
• NBB (mmol/l) 41.7 0.042 x (koncentrace
  Hb v g/l)

19
Metabolická a respiracní složka ABR

• BB a BE veliciny nezávislé na zmenách hladiny
  CO2, ale mení se pri poruchách bilance toku H
  iontu (jsou tedy ukazatelem retence nebo deplece
  silných kyselin)
• Charakterizují tedy metabolickou složku ABR
• (v organizmu pri akutní retenci CO2
  respiracní acidóze se hodnota BB (resp. BE)
  mírne sníží)
• Hladina CO2 charakterizuje její respiracní
  složku

Necas et al. 2000
20
ABR je z casového hlediska regulována na nekolika
úrovních

• První úrovní regulace jsou pufracní systémy
• - nejrychleji jsou schopny tlumit zmeny
  koncentrace
• H iontu nárazníky v krvi (regul.
  odpoved v rádu ms)
• Další úrovní jsou presuny látek mezi jednotlivými
  pufracními systémy krve a intersticia (rády
  desítek min)
• Nitrobunecné (neerytrocytární) nárazníky (a také
  základní hmota kostí) jsou schopné vázat H ionty
  (behem pár hodin)
• Regulacní odpoved respirace má maximum 6-10 hod
• Ledviny nejpomalejší (vrchol za 3-5 dní)

21
Redistribuce H, K a Na na bunecné membráne
Necas et al. 2000
22
Mechanizmy výmeny H za K a H za Na pri
acidémii
Necas et al. 2000
23
Alkalémie bez deficitu K a s deficitem K
Necas et al. 2000
24
Vztah ABR a kalémie
Necas et al. 2000
25
Zdroje silných kyselin
Necas et al. 2000
26
Regulacní odpoved metabolizmu na ABR poruchu

• Regulacní úloha jater spocívá v tom, že pH krve
  mení množství substrátu pro tvorbu mocoviny (tím
  se mení s ureosyntézou spražená rychlost tvorby
  H iontu)
• Pri alkalémii se ? tvorba mocoviny a H iontu z
  NH4 a ? tvorba glutaminu v játrech. Výsledkem je
  acidifikace alkalického vnitrního prostredí.
• U acidózy naopak

Necas et al. 2000
27
Úloha plic v udržování ABR

• vylucují denne cca 15 molu CO2
• vzhledem k dobré rozpustnosti CO2 je jeho
  koncentrace v alveolech stejná, jako v arteriální
  krvi
• pCO2 tedy závisí na úrovni minutové ventilace
  (pocet dechu x dechový objem)
• zvýšení pCO2 vede ke snížení pH, pokles pCO2
  znamená zvýšení pH

28
Úloha ledvin v udržování ABR

• Vyrovnávají pH tím, že
• vylucují H výmenou za Na a soucasne zpetne
  reabsorbují HCO3- v proximálním tubulu
• vylucují H vazbou na NH3v proximálním tubulu
• vylucují H v distálním tubulu (protonová
  pumpa, vazba na fosfáty)

29
Souhrn

• pH extracelulární tekutiny je udržováno
  pufracními systémy na hodnotách 7,35-7,45
• pH je urceno vzájemným pomerem pCO2 a HCO3-
  podle H.-H. rovnice
• pCO2 ovlivnují plíce a HCO3- ledviny

30
Vyšetrení stavu ABR

• tzv. ASTRUP (vyš. dle Astrupa)
• vyšetrujeme
• pH
• pCO2
• pO2
• HCO3- (AB, SB, BE)
• nutný odber arteriální (nebo kapilární) krve,
  venózní krev se vyšetruje jen ve speciální
  indikacích (napr. pro stanovení A-V rozdílu)

31
Výsledek biochemického testu se stává skutecnou
informací (zvyšuje míru rozhodování) když je
adekvátne ordinován spolehlivý (presný a
správný) rychlý správne interpretován
32
Poruchy ABR

• Podle úrovne komplikovanosti
• Základní
• Smíšené (více poruch ABR ve stejném
• nebo ruzném smeru)
• Kombinované (porucha ABR kombinovaná
• se zmenou koncetrací iontu
  v
• ECT, príp. ICT)

33
Základní poruchy ABR

• Acidóza
• proces, vedoucí k poklesu pH krve
• Alkalóza
• proces, vedoucí ke vzestupu pH krve
• Respiracní poruchy zpusobené zmenou pCO2
• Metabolické poruchy zp. zmenou HCO3-

34
(No Transcript)
35
Základní poruchy ABR

• Respiracní acidóza pokles pH krve, zpusobený
  vzestupem pCO2
• Respiracní alkalóza vzestup pH krve, zpusobený
  poklesem pCO2
• Metabolická acidóza pokles pH krve, zpusobený
  snížením HCO3-
• Metabolická alkalóza vzestup pH krve, zpusobený
  vzestupem HCO3-

36
Poruchy ABR

• Podle úrovne kompenzace
• Kompenzovaná (pH 7.34-7.44)
• Cástecne kompenzovaná (pH se odchyluje, ale je
  zretelná úcast
• 
  kompenzacních mechanismu)
• Nekompenzovaná (odchylka pH, není zretelná úcast
• 
  kompenzacních mechanismu)
• Dekompenzovaná (výchylka pH se zhoršuje ve
  srovnání s
• predchozím
  vyšetrením)
• Prekompenzovaná (príliš silná nebo rychlá terapie
  poruch ABR)

37
Kompenzace poruch

• Respiracní kompenzace metabolických poruch
• plíce zmení pCO2 tak, aby se vyrovnal pomer k
  HCO3- a pH se opet priblížilo norme
• trvá sekundy až minuty
• Metabolická kompenzace respiracních poruch
• ledviny zadrží/vyloucí HCO3-, tak aby vyrovnaly
  pomer k pCO2 a pH se opet priblížilo norme
• trvá hodiny až dny

38
Poruchy ABR-smery kompenzace
39
Poruchy bilance silných kyselin
Necas et al. 2000
40
Metabolická acidóza (MA)

• Stav, kdy metabolický tok H do extracelulární
  tekutiny prevýší prítok bikarbonátu z ledvin
• ? fixních H vysoký anion gap
• absolutní ztráta nebo ? reabsorpce HCO3-
  normální anion gap
• (príciny v ledvinách, GIT, dilucní
  acidóza)

41
Anion Gap (aniontové okénko)

• AG Na K - Cl- HCO3-
• Norma 12 2 mmol/L
• Hlavní nemeritelné anionty, zahrnuté v AG
• albumin
• fosfáty
• sulfáty
• organické anionty
• Slouží k posouzení prícin metabolické acidozy

42
Anion Gap
Necas et al. 2000
43
MA - príciny

• ketoacidóza
• diabetická, alkoholická, hladovení
• laktátová acidóza
• akutní renální selhání
• toxiny (salicyláty, metanol..)

• renální tubulární acidóza
• ztráta HCO3 v GIT
• prujem
• pankreatické ci žlucová drenáž

44
Reakce organizmu na MA
Necas et al. 2000
45
MA metabolické dusledky

• respiracní
• hyperventilace
• posun disociacní krivky hemoglobinu
• kardiovaskulární
• další
• zvýšená kostní resorpce (pouze u chronické
  acidózy)
• únik K z bunek ? hyperkalemie

46
Metabolická alkalóza

• Prícinou je negativní bilance silných kyselin v
  extracelulární tekutine
• - Zvýšení prísunu HCO3- (neadekvátní
  podávání nebo HCO3-
• dehydratace)
• - Snížení prísunu H iontu do extracelulární
  tekutiny (pri
• zvracení) ? hypochloremická metabolická
  alkalóza
• (s tzv. paradoxní
  acidifikací moce)

47
Patogeneze vzniku paradoxní acidifikace moce
Necas et al. 2000
48
Reakce organizmu na metabolickou alkalózu
Necas et al. 2000
49
Respiracní acidóza (RA)

• primární zmenou je ?pH v dusledku ?PaCO2 (gt40
  mmHg), tj. hyperkapnie
• akutní (?pH)
• chronická (?pH nebo normální pH)
• renální kompenzace retence HCO3-, 3-4 dny
• príciny
• pokles alveolární ventilace
• (zvýš. koncentrace CO2 ve vdechovaném vzduchu)
• (zvýšená produkce CO2)

paCO2 VCO2 / VA
50
Naprostá vetšina prípadu RA je dusledkem poklesu
alveolární ventilace !!!!

• porucha se muže vyskytnout na jakékoliv úrovni
  kontrolního mechanizmu

Vzrust arteriálního pCO2 je normálne velmi
silným stimulem ventilace takže respiracní
acidóza se v prípade, že regulace není porušena,
rychle upraví kompenzatorní hyperventilací
51
RA - nedostatecná alveolární ventilace

• Centrální (CNS) príciny
• deprese resp. centra opiáty, sedativy, anestetiky
  
• CNS trauma, infarkt, hemoragie nebo tumor
• hypoventilace pri obesite (Pickwickuv syndrom)
• cervikální trauma nebo léza C4 a výše
• poliomyelitis
• tetanus
• srdecní zástava s cerebrální hypoxií
• Nervové a muskulární poruchy
• Guillain-Barre syndrom
• myasthenia gravis
• myorelaxnci
• toxiny (organofosfáty, hadí jed)
• myopatie

• Plicní onemocnení a hrudní defekty
• akutní COPD
• trauma hrudníku - kontuze, hemothorax
• pneumothorax
• diafragmatická paralýza
• plicní edém
• adult respiratory distress syndrome
• restrikcní choroba plic
• aspirace
• Nemoci dýchacích cest
• laryngospasmus
• bronchospasmus / astma
• Zevní faktory
• nedostatecná mechanická ventilace

52
RA vzácné príciny

• nadprodukce CO2 u hyperkatabolických stavu
• maligní hypertermie
• sepse
• zvýšený prívod CO2
• opak. vdechování vydechovaného vzduchu
  obsahujícího CO2
• více CO2 ve vdechovaném vzduchu
• insuflace CO2 do dutin (napr. laparoskopické
  výkony)

53
RA - metabolické dusledky hyperkapnie!

• útlum intracelulárního metabolizmu
• cerebrální efekty
• kardiovaskulární systém
• extrémne vysoká hyperkapnie
• anestetický efekt (pCO2gt100mmHg)
• hypoxemie

Arteriální pCO2gt90 mmHg není kompatibilní
se životem u pacienta dýchajícího okolní
vzduch pAO2 0.21 x (760 - 47) - 90/0.8 37
mmHg
54
RA - kompenzace

• Akutní RA pouze pufrováním!
• cca 99 pufrování intracelulárne
• proteiny (hemoglobin a fosfáty) jsou
  nejduležitejší pro CO2 ale jejich koncentrace je
  nízká v pomeru k množství CO2 které je potreba
  pufrovat
• bikarbonátový systém nemuže pufrovat sám sebe u
  RA

• Chronická RA - renální kompenzace
• ? retence HCO3, maximum za 3 až 4 dny
• ? paCO2 ? ?pCO2 v proximálním tubulu ? ?H
  sekrece do lumen
• ? HCO3 produkce (tj. plazma HCO3 vzroste)
• ? Na reabsorpce výmenou za H
• ? NH3 produkce k pufrování' H v tubulárním
  lumen (tj. roste exkrece NH4Cl)

55
Reakce organizmu na respiracní acidózu
Necas et al. 2000
56
RA - korekce (tj. terapie)

• pCO2 se po obnovení dostatecné alveolární
  ventilace rychle normalizuje
• lécba základné príciny pokud možno
• rychlý pokles pCO2 (zejm. u chron. RA) muže vést
  k
• težké hypotenzi
• post-hyperkapnické alkalóze

57
Respiracní alkalóza

• Prícinou je deplece oxidu uhlicitého projevující
  se hypokapnií (snížením tenze CO2) v arteriální
  krvi
• - hyperventilace pri UPV
• - dráždení dechového centra
• psychogenní, nervové vlivy (hysterie,
  farmaka)
• hypoxémie (srdecní vady s P-L zkraty,
  výšková nemoc)

58
Reakce organizmu na respiracní alkalózu
Necas et al. 2000
59
Kombinované poruchy ABR

• Pro posouzení kombinované poruchy ABR mohou být
  užitecné kompenzacní diagramy

Necas et al. 2000