Poruchy vnitřního prostředí Poruchy objemu, osmolarity a tonicity Etiopatogeneze jednotlivých poruch vnitřní prostředí (nitrobuněčné a v okolí buněk) není totožné se zevním prostředím • vnitřní prostředí = extracelulární a intracelulární tekutina jeho vlastnosti isou takové, aby umožňovalo optimální fungování organizmu reaulační mechanizmv zaiišťuií. že bez ohledu na měnící se zevní podmínky, vnitřní prostředí zůstává stabilní • regulací oběhu, dýchání, ledvinami, GIT, činností endokrinních žlaz stabilita parametrů vniřního prostředí = homeostáza • objem • osmolarita • koncentrace iontů • teplota • pH • složení tělesných tekutin je výslednicí mezi přítokem (resp. tvorbou) a odtokem látek (tj. bilancí) poruchy bilance jednotlivých látek • deplece - nedostatek/ztráty neúměrné potřebám • retence - převaha příjmu/tvorby nad odvodem lom part menty těl- tekutinB voda ie v organismu rozdělena do několika oddílů: • (1) intracelulární tekutina (ICF) • 2/3 celkové vody • (2) extracelulární tekutina (ECF) • 1/3 tělesné vody • intersticiální tekutina (ISF) • obklopuje buňky, ale necirkuluje, cca 3/4 ECF • intravaskulární tekutina (IVT, tj. plazma) • cirkuluje, cca 1/4 ECF • transcelulární tekutina • tekutina mimo ISF a IVT (1-2 litry) • cerebrospinální tekutina, komorová voda oka • trávicí šťávy (žaludek, pankreas, žluč) • hlen • synoviální tekutina • event. tekutina v peritoneálním a pleurálním prostoru fetus dospělý novorozenec starý člověk Rozdílen celk. tělesná voda extracelulární plazma ~45 litrů tekutina ~3 litry (60 - 65% ~15 litrů (4% hmotnosti) hmotnosti) (20 -23% hmotnosti) intersticiární tekutina ~12 litrů (16% hmotnosti) intracelulární tekutina ~30 litrů (40 - 45% hmotnosti) 3 Osmolarita a tonicita příjmy ztráty metabolizmus 0.5 L močí 1 - 2 L pití 1 L stolicí 0.1 L potrava 1 L odpařováním 0.6 - 0.8 L dýcháním 0.5 L celkem 2.5 L celkem 2.5 L • voda tvoří v organizmu zákl. prostředí v němž jsou rozpuštěny další soluty • cca 200 molekul vody / 1 molekulu solutu • osmolarita (mmol/l) • osmotický tlak v jednom litru rozpouštědla • je přímo úměrná počtu rozpuštěných částic v roztoku daného objemu • normální rozmezí 285 ± 10 mmol/l • všechny kompartmenty musí být v osmotické rovnováze • s výjimkou přechodných změn a patologických stavů • nejvýznamnější osmotický aktivní látky • glukóza, močovina, albumin • ionty (Na, K, Cl, fostáty, bikarbonát, ...) • tonicita = elektrolytové (iontové) složení těl. tekutin • objem ECF je proporcionální celkovému obsahu Na+ 5 Odhad osmolarity krve • osmolarita = 2 x ([Na+] + [K+]) + 5 • 2 x 140 + 5 + 5 = 290 • osmolarita = 2 x [Na+] + [Glc] + [urea] • 2 x 140 + 5 + 5 = 290 llontové složení tělesných tekutiTJ Elektrolyty Plasma, (mEq/L) [molarita] Intersticiální tekutina (mEq/L) Intracelulární tekutina (mEq/L) Na+ 142 145 10 K+ 4 4 160 Ca2+ 5 5 2 Mg2+ 2 2 26 p produkce ADH a vyvolání pocitu žízně —> transport ADH do zadního laloku hypofýzy —> zvýšení zpětné resorpce vody v ledvině cirkulující objem se reguluje sodíkem • regulace je vázána na detekci a změny krevního tlaku • baroreceptory ve vyso- a nízkotlakém řečišti —> aktivace sympatoadrenálního systému, RAAS a ANF —> vazokonstrikce a retence Na+ ,3.F«T0ť: EXKREC€ Na REABSORPCE Ha (PROXIMALNI A SBÉRNÝ KANÁLEK) 0BS1H N> V EC PROSTORU -1- I PC VOIUMORECEPTORY atd. OSMORECEPTORY ata. OSMOLA- LITA IC PROSTO- RU REABSORPCE (SBÉRNÝ KANÁLEK) H20 ŽIZEN -»j pití 1,0" voLUmórěcep/ůrV 14 TOllICITi (OSMOULITA) EC PROSTORU -1- OBSAH H,0 V EC PROSTORU ~ EC VOIUM ~ IY YOIUM Osmorecepce - ADH hypotalamická léze a poškození stopky hypofýzy -* diabetes insípidus centralis vazokonstrikce 15 (1) vzestup osmolarity plazmy vede ke zmenšení objemu buněk v osmoreceptorech hypotalamu (2) sekrece ADH (= vazopresin) • ADH se váže na receDtor V2 a způsobuje (prostřednictvím cAMP) inzerci aquaporinu do apikální membrány, což umožní transport vody podél osmotického gradientu ve sběrném kanálku nefronu (3) navození pocitu žízně • cestou n. glossofaryngeus -snížení produkce slin, suchost sliznic dalšími stimulátory sekrece ADH jsou výraznější pokles efektivního cirkulačního objemu (zvýšená hladina AT II) stres, bolest, strach, sexuální vzrušení dopamin, nikotin, hypoxie, hyperglykémie, některé léky tlumení sekrece ADH hypervolémie, hypoosmolarita, ADH (zpětnovazebně) enkefaliny, glukokortikoidy, alkohol iPůsobení ADI Principal cell Apical membrane /V AscAMP X7, concentrations \y ^7 fall, aqjaporin is H,0 Aquaporm Water transport driven by osmotic gradient / A removed fron the membrane v7 ^ V/ ^7 H20 / c AMP Basal ■■'.ľ lj' .ľ I! Aquaponns V2 receptor Vasopressin H20 16 Barorecepce Caroíítf foaioieceplor baroreceptory • vysokotlaké řečiště • oblouk aorty a karotický sinus • aktivace sympatiku a posléze RAAS • macula densa ledvin • produkce reninu • nízkotlaké řečiště • srdeční předsíně • produkce ANF při větších změnách objemu se aktivuje též ADH [Juxtaglomerular aparát! (JGA) Attending límb Renal Cortex Proximal CQrwcHuled I u bul? iMediatoryreguTSceTiäk u/objemu Ibl Arterial underfilling due to reduced effects* circulating volume I Rend perfusion Ť Adrenergi pressure and I glomerular filtration rate Heart t activity I f Proximal tubular podium and water reabsarption I I Distal tubular soffium X and waler delivery Angiotensin II activity ^ Aldosterone er delivery rcj) > * til/. Bowman's capsule Impaired escape from actions of aldosterone and resistance to atrial natriuretic peptides ' Elievitr 5ĽÍťntť-Ltd 18 Afferent arteriole iProdukce reninu v ledvině regulována 3 faktory • (1) systémově prostřednictvím sympatické inervace JG-bb. • tlak detekován centr, baroreceptory • (2) při poklesu tlaku v a. afferens glomerulu • tlak detekován JGA • (3) při poklesu konce NaCI v dist. tubulu • koncentrace detekována buňkami macula densa 19 20 RAAS - hlavni regulace tlaku a objemu renin štípe angiotensinogen na angiotensin I (AT I), ten je dále účinkem konvertujícího enzymu (ACE) štěpen na AT II hl. efekty AT II: • vazokonstrikce • t reabsorpce Na v prox. tubulu • aktivace dřeně nadledvin k produkci aldosteronu a jeho prostřednictvím t reabsorpce Na v dist. tubulu iRegulovaná reabsorpce Najj Sorosai Surface Aldosterone CYTOPLASMIC RECEPTOR Na/K- ATP-ose subunits Protein ATP-synthase Synthesis subunits ' MITOCHONDRIA Na and K ion channels Luminal Surfoce 21 22 Kombinace poruch volumu a tonicity v ECT IQbjemová a osmotická bilance! • poruchy objemu a osmolarity jsou v klinických podmínkách úzce spojeny • možné stavy z hlediska objemu • normovolémie • hypervolémie • hypovolémie • relativní ooměr mezi oříimem či ztrátami solutu na jedné straně a vody na straně druhé určí hodnotu osmolarity • isoosmolarita • hypoosmolarita • Dři větším Dříimu vodv než solutů nebo po větších ztrátách solutů než vody • hyperosmolarita • Dři větší retenci solutů než vody nebo po větších ztrátách 23 vody než solutů O > CD O 24 osmolarita hypoosmolární hypervolémie Na / H20 (např. psychogen ní Polydipsie, SIADH) isoosmolární hypervolémie Na / H20 (např. srdeční či jaterní selhání, nefrotický syndrom) hyperosmolární hypervolémie Na / H20 (např. chron. ledv. selhání, hyperaldosteronismus) hypoosmolární normovolémie Na / H20 nepravděpodobná norma Na / H20 hyperosmolární normovolémie Na / H20 nepra vděpodobná hypoosmolární hypovolémie Na / H20 (např. Addisonův, Barterův syndrom) isoosmolární hypovolémie Na / H20 (např. krvácení, popáleniny) hyperosmolární hypovolémie Na / H20 (např. průjmy, zvracení, pocení, diabetes insipidus) intersticia 5 krve do jHypervolemické stav • kapacita ledvin pro vylučování vody je natolik velká, že ani extrémní zátěž vodou při zdravých ledvinách nevede k retenci tekutin v extracelulárním prostoru • ledviny dokážou vyloučit i velká kvanta sodíku • kapacita však může být překonána v extrémních případech • retence vody může být způsobena: • (1) přesunem tekutiny z intravazálního prostoru do intersticia a následnou "falešnou" signalizací sníženého efektivního objemu např. u • srdečního selhání (tekutina ve venózním řečišti) • jaterní nedostatečnosti (tekutina ve splanchniku) • nefrotický syndrom (edémy) • (2) retence sodíku a vody ledvinami • primární nemoci ledvin • zvýšené hladiny faktorů regulujících vylučování sodíku a vody v ledvinách 25 Městnavé srdeční selhání 1 C ^ Minutový objem \ ^ Kapilární tlak Cirhóza jater 1 Ascites ^ Albumin Přesun tekutiny z intravazálního prostoru _+_ Efektivní cirkulující objem r ^> Sympatikus ^ Renin - angiotensin - aldosteron ^ Reabsorpce Na+v ledvinách 1 26 ^ Edém (hyperhydratace) Nefrotický syndrom ^ Albumin Příklad = srdeční selháni T Pŕedtižení - Přetížení/ ztráta myocytú . i Poměr dodávky a spotřeby energie ŤDotíži Buněčná Změněná kola- hypertrofie genová matrix ji Srdeční výdej j A © -T Inotropie 4 Baroreflexnf N eurohormonal ní odpověď aktivace 4- Odpověď na stres {- Matriuretické r* peptidy - Prostaglandin |_ - Bradykinin © - Renin-angiolenzin-aldosteron | ■ Sympatický nervový systém 1 Retence tekutin a solí 1 ! - Endotelin J -Arginin vazopresin © Arytmie Náhlá smrt ' Vazokonstrlkce, remodelace cév, dysfunkce endotelu Snížená perfuze a metabolizmus kosterního svalstva ± T Periférni odpor KZ Udržuje krevní tlak --^ Perfuze j - - -„>-- -j» vitálních Redistribuuje srdeční výdej oraánu Dyspnoe, edémy, únava 27 Typy hypervolemie podle toho jak je provázena retence vody změnami osmolarity rozlišujeme: • hyperhydratace hypo- až isoosmolální • tělo dostává (zadržuje) převážně vodu • infuze glukózových roztoků (5% glukóza se spotřebuje, zbude voda) • nefrotický sy (ztráta bílkovin močí) • cirhóza (nedostatečná produkce bílkovin) • psychogenní Polydipsie • syndrom nepřiměřené produkce ADH (SIADH) • selhání srdce • renální oligo/anurie při selhání ledvin • hyperhydratace hyperosmolální • tělo dostává (zadržuje) převážně Na+ • masivní příjem Na+ (např. pití mořské vody nebo nadm. solení) • nadprodukce mineralokortikoidů (Connův syndrom) • akutní nemoci glomerulů a oboustranná parench. onem. ledvin s chronickou ledv. nedostatečností (GFR < 10 mL/min) 28 půsledky hypervolémi • zvýšené předtížení levé komory 4 • zvýšený srdeční výdej (CO) • CO x perif. odpor = T arteriální tlak • T hydrostatický kapilární tlak • filtrace tekutiny do IC prostoru • edem 29 iHypovolemické stav příčinou je negativní bilance vody • ta je ale prakticky vždy spojena s bilancí sodíku, tudíž snížení objemu vody v ECT je zpravidla spojeno i s poklesem celkového množství sodíku (1) dehydratace hypoosmolální ( = tělo ztrácí převážně Na+) • aliment. nedost, soli v kombinaci se ztrátami • prim. nedostatek mineralokortikoidů (Addisonův syndrom) • renální ztráty soli: • polyurie při akutním selhání ledvin • ztráta hypotonických tekutin • osmotická diuréza • tlaková diuréza u extrémně T TK • Barterův syndrom (2) dehydratace izoosmolální • ztráta krve nebo plazmy, popáleniny • punkce ascitu • těžký průjem (jinak hyperosmolární dehydratace) • žlučový drén, píštěle • únik do intersticia nebo 3. prostoru • Pankreatitis (3) dehydratace hyperosmolální (těio ztácí převážně vodu) • zvracení • průjem • pocení • hyperglykémie u diabetes mellitus • diabetes insipidus (centrální i nefrogenní) • polyurie při akutním selhání ledvin 30 přehled poruch volumu [tonicity včetně příčí 31 (Polydipsie) nedost. renalni exkrece h,0 nedostatec renalni exkrece h,q S1ADH g - Hypcproteinemie ZADRŽENI HJO (Masivní přijem Na X. T NEDOSTATEČ. RENAL. EXKRECE Na Selhávající srdce Selhávaní ledvin ť'GFR-J-) -1 NSAFf MineralokortikoidyT © 0 snížena renal. exkrece ll-P i ' Hvponatrenue 1 ztráta převážně Na ztráta izotonickych tekutin krev. plasma, f žluč Z i a Se a s H ztráta hypo-tonic. tekuťin„ pot, zvratky, průjem I*1 Renální ztráty - selháni ledvin \ Osmotická diuréza II » Saluretika I neschopnost Mineralokortikoidy i se Dmbete^nsh^idus^J^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ iVysvětlivky k|gbrázku:l • a - přehnaná kompenzace hyperosmolality (stav 9) vodou • b - kompromis pomocí ADH: hypervolemie nestoupá při značném vzestupu NaEC tak výrazně, aby se udržela izoosmolalita • c - pokles efektivního krevního volumu • d - tři faktory retence Na (GFR, aldosteron, 3. faktor) • e - pomocí ADH • f - nesteroidní antifloqistika (acetylosalicylová kyselina, salicylát sodný, fenacetin, paracetamol) tlumí ochranné prostaglandiny v ledvině -> pokles GFR • g - SIADH (syndrom of inappropriate secretion of antidiuretic hormone) je klinicky euvolemický, subklinicky hypervolemický • h - pomocí žízně a ADH, předpokládá se ovšem i jistá ztráta soli • i - ačkoliv může být dehydratace těla při ztrátě hypotonických tekutin značná, pokles cirkulujího volumu bývá při ní zanedbatelný (čistá ztráta vody hrazena z 90% nikoliv z cirkulujícího objemu) • j - je-li ztráta vody o dost vyšší než ztráta soli, může být snížení NaEC provázeno zvýšením PNa • k - organizmus masivně ztratil sůl i vodu, rychlou zpětnou vazbou přes žízeň a ADH se však v této extrémní situaci snaží zachovat spíš objem, což se mu zdaří jen zčásti, a ještě za cenu hypotonie (opět kompromis); ztráty soli jsou zde hrazeny pouze pitím • I - Na v moči < 10 mmol/t • m - Na v moči > 20 mmol/L - příčinou ztráty Na je moč sama • n - při malém objemu moče Na v moči > 600 mmol/L 32 Eděm mezi intravaskulární a extravaskulárním kompartmentem probíhá neustálá výměna tekutin • pohyb vody, elektrolytů a nízkomolekulárních látek je řízen: • hydrostatickým tlakem • onkotickým tlakem • permeabilitou cév edém • nárůst objemu tekutiny v intersticiálním prostoru • lokalizovaný • generalizovaný • příčiny • t filtrační tlak • arteriolární dilatace • konstrikce venul • venostáza, obstrukce • l onkotický tlak plazmy • hypoproteinemie • akumulace osmoticky aktivních látek v tkáni • t kapilární permeabilita • prozánětlivé mediatory (histamin, bradykinin, substance P) • l lymfatická drenáž • ucpání při infekci • stp. lymfadenektomii Capillary Pressure Pc Arteriolar End (mmHs) "-t "i Pi-*Po Resting 20 10 1 10.2 33 |Patogeneze edém 3LC Vysvětlivky: • a • b • c d - normální stav edémy při zvýšení hydrostat. tlaku edémy při snížení onkotického tlaku edémy při zánětu lEdematózní stav" 5- 2 m PRIMÁRNI R E N A L N i RETENCĚ I SELHÁNI LEDVIN t ADH sto ) SRDEČNÍ SELHÁNÍ ŽILNÍ OBSTRUKCE nebo STÁZA: TROMBÓZA NÁDOR I V HYPERVOLEMIE SYNTÉZA BÍLKOVIN: J AT EH NÍ INSUFICIEN. MALNUTRICE MAL-ABSORPCE ZTRÁTY BÍLKOVIN: NEFROTICKÝ SYNDROM EXSUDATIVA ENTESOPATIE ZÁNĚT TRAUMA POPÁLENÍ UZÁVĚR LYMFATICK. CEST: NÁDORY INFEKCE Cl—77 hypo-proteinehie t FERMEABILITA KAPILÁR \ 7 7 7 LYMFOSTAZA t KAPILÁRNÍ HYDROSTATIC. TLAK t KAPILÁRNI ONKOTICKÝ TLAK t IS ONKOTICKÝ TLAK t FILTRACE TEKUTINY IVP ■» ISP 1 NÁVRAT 1 S TEKUTINY LYMFATIC. CESTAMI • \ 1 / MÍRNÝ POKLES I V VOLUMU BARORECEPCE SEKUNDÁRNÍ AKTIVACE LEDVIN --DOPLŇOVÁNÍ 1 V (!) VOLUMU E DEM 35 36 Hyper- a hypokalemie 98% K+ v ICF • 35-50X více než v ECF (3.8 - 5.5 mmol/l) • Na+/K+ ATP-áza vyšší permeabilita membrány pro K+ ne pro ostatní kationty • příspěvek ke klidovému membránovému potenciálu • pasivní tok K z buňky podél koncentračního gradientu limitovaný intracelulárními anionty angiotensin II • změny kalemie v ECF jsou časem reflektovány v K+ ICF poruchy bilance K v organizmu: • nadměrný příjem při funkčních ledvinách není problém • snížené vylučování při insuficienci ledvin poruchy distribuce - celá řada faktorů ovlivňuje distribuci draslíku mezi ECT a ICT prostorem: • zánik buněk/ hemolýza • osmolarita • acidóza Regulace [K+]v ECF • (1) změny distribuce K+ (přesuny z ECF do ICF) • pH, inzulin, adrenalin • (2) exkrece ledvinami • aldosteron, [K+] Efekt hyper-/hypokalemie adrenalin inzulin intersticium efekt závisí na absolutní velikosti odchvlkv (= o koliJO a rychlosti s jakou ke zmene došlo (= a jak rychle)!!!! • tedv velkv .rozdíl mezj rizikem u akutního a chronického selhaní ledvin hyperkalemie • zvvšuie excitabilitu Dosunem klid. membránového potenciálu k prahovému • Dasivní tok K z buňkv Dodél koncentračního aradientu limitovaný intracelulárními anionty, pri vzestupu K v ECF retence v ICF a depolarizace • zDočátku rovněž zrychluje repolarizaci (faze 3) • aktivační substrátový efekt na Na+/I^+ ATP-ázu (vysoká dostupnost K+ pro výmenu) • později brání (opožďuje) vysoká [K] repolarizaci • malý koncentrační gradient • nakonec při TTK+ zástava srdce • inhibiční efekt na Na + /K+ ATP-ázu (nemůže pumpovat proti extrémne vysoké koncentraci K+ v ICT) • příliš ve|,ké Dřibl(žení k Drahoyému Dote,nciálu (nebo " nrekrocení) znemožňuje otevření Na+ kanálu 37 38 Hyperkalemie (K+ >5, postiženy zejména svalové bb (všechny!) • příčně pruhované • hladké • myokard projevy • arytmie (EKG • do 7 mmol/l • hrotnaté t vlny • rozšíření QRS • prodloužení PR intervalu • oploštění P vln • nad 7 mmol/l • snižováni voltáže • bradykardie • nad 8 mmol/l • „sinusoidáTní kmiť' • idioventrikulární rytmus • zástava • parestezie, hyporeflexie, obrny a zácpa Ol + 50 Ventricular Myocyte Action Potential ÍKtD— k -50 -100- 39