Tělesné tekutiny. Acidobazická rovnováha. Voda a její funkce v lidském těle •Transportní prostředí, rozpouštědlo, zvlhčování a ochrana sliznic •Věk, pohlaví, hmotnost % VODY KREV 83% SVALY 76% KŮŽE 72% KOSTI 22% TUKY 10% ZUBNÍ SKLOVINA 2% OBSAH VODY V RŮZNÝCH TKÁNÍCH (muž, 70 kg) Prostup iontů přes obě bariéry není stejný! A co voda? Základní principy: 1.Osmolarita ECF a ICF je za fyziologického stavu stejná 2.Zachování osmolarity je zajištěno přesuny vody mezi kompartmenty! 3.! látky, které nevstupují do ICF a jsou osmoticky aktivní (NaCl, manitol) - Pozn. Syndrom nepřiměřené sekrece antidiuretického hormonu, Schwartzův-Bartterův syndrom (SIADH , angl. zkr. syndrome of inappropriate antidiuretic hormone secretion) Acidobazická rovnováha -Proč udržovat úzké rozpětí pH? -Kompetice protonů s transportními mechanismy pro monovalentní ionty, zejména K+ (acidóza-hyperkalemie, alkalóza-hypokalemie) -Interakce protonů s aminokyselinami, změna struktury proteinů (enzymy, kanály, atd.) -Poruchy excitability nervové tkáně (acidóza-snížená excitabilita, dezorientace, kóma; alkalóza-hyperexcitabilita) -Acidóza versus alkalóza -Zdroje protonů: -Metabolismus -Látky v potravě -„těkavé“ (= CO2, produkt aerobního metabolismu buněk) versus „netěkavé“ (= fixované) kyseliny (= kys. sírová, kys. fosforečná, případně další) -Kyselina sírová = produkt katabolismu proteinů -Kyselina fosforečná = katabolismus fosfolipidů -Výdej protonů: -Plíce (jako CO2) -Ledviny (jako H+) -Proton-neutrální, proton-produktivní a proton-konzumpční metabolické reakce Denní produkce H+ Pufrovací systémy - pufry -Udržují pH při změně koncentrace protonů (H+) -Značná rychlost -Pouze omezují výkyvy pH -efektivní v rozmezí pH 1 jednotky hodnoty pK příslušného pufru -extracelulární pufry -HCO3- pufr -pK CO2/HCO3- = 6.1 -MAJORITNÍ EXTRACELULÁRNÍ PUFR -Fosfátový pufr -MINORITNÍ -pK H2PO4-/ HPO42- = 6.8 -Nejvýznamnější pufrovací složka moči = titrovatelná acidita -Intracelulární pufry -Organické fosfáty (AMP, ADT, ATP, 2,3-difosfoglycerát) -Proteiny -Imidazol, alfa-aminoskupiny proteinů -HEMOGLOBIN! – nejvýznamnější intracelulární pufr -Ve fyziologickém rozmezí pH je deoxygemoglobin lepším pufrem než oxygemoglobin Respirační kompenzace -Nástup v rámci minut -Regulace pH snížením nebo zvýšením alveolární ventilace -Měna pH docílena změnou vylučování CO2 – pCO2 je v rovnováze s H+ díky reakci CO2 s H2O (CA) -Vzestup CO2 v krvi = konverze v Ery (CA) na hydrogenkarbonátový ion (HCO3-) a proton (H+) -H+ jsou pufrovány protonovým pufrem (hemoglobin) -HCO3- se vrací do krevní plasmy -V plicích se proces obrací – CO2 difunduje přes alveokapilární bariéru do plic a je eliminován -Role plic = regulace pH prostřednictvím množství CO2 v krvi: -Zvýšená ventilace = zvýšené odstraňování = snížení koncentrace protonů -Snížená ventilace = opak -! Reálný kompenzační mechanismus -Hypoventilace = acidóza, hyperventilace = alkalóza Renální kompenzace -Nejpomalejší v rámci kompenzačních mechanismů = řádově desítky minut až hodiny -Změny regulace vylučování HCO3- a H+ -Zvýšená koncentrace protonů v plasmě = zvýšení jejich sekrece ledvinami a současně zvýšení resorpce hydrogenkarbonátu -Snížená koncentrace protonů v plasmě = snížení jejich sekrece i resorpce hydrogenkarbonátu -Netěkavé kyseliny – nemohou být z těla odstraňovány respirací = jednoznačná role ledvin v jejich vyloučení -Další význam ledvin – zabránění ztrátám hydrogenkarbonátu: -Proximální tubulus = secernovány protony (antiport Na+/H+), vzniká kyselina uhličitá, resp. CO2 a H2O (CA), CO2 difunduje přes apikální membránu, dále vznik hydrogenkarbonátu a následný transport přes bazolaterální membránu -Reabsorpce 85 % hydrogenkarbonátu -distální tubulus: -Sekrece protonů je spojena se syntézou nových iontů HCO3- -Intracelulární CA katalyzuje vznik reakci H2O a CO2 na kyselinu uhličitou (H2CO3) -Ta dále disociuje na ionty (protony/hydrogenkarbonát) -Protony secernovány do tubulární tekutiny protonovou pumpou -Hydrogenkarbonát transportován přes bazolaterální membránu do intersticia a dále do plasmy -Protony jsou dále pufrovány MOČOVÝMI PUFROVACÍMI SYSTÉMY! -Amonný pufrovací systém -Fosfátový pufrovací systém -V důsledku je v tubulární buňce syntetizován hydrogenkarbonát! -Amonný pufrační systém: -Produkce v proximálním tubulu z glutaminu -= míra produkce odpovídá míře nutnosti udržovat pH ve fyziologickém rozmezí -Amonné ionty jsou vyloučeny dále močí -Zvláštní význam – protony vyloučeny močí, hydrogenkarbonát resorbován -SEKRECE PROTONŮ A SYNTÉZA NOVÉHO HYDROGENKARBONÁTU -Jedna skupina vmezeřených buněk vylučuje proton a reabsorbuje hydrogenkarbonát -Druhá skupina může v případě potřeby fungovat naopak, při hrozící alkalóze vylučuje hydrogenkarbonát a resorbuje protony FYZIOLOGICKÝ STAV: •protony jsou sekretovány úměrně jejich vzniku v organismu •secernované protony snižují pH moči •Aby pH moči příliš neklesalo, jsou protony pufrovány močovými pufrovacími systémy •Výsledné pH moči 4.5 – 7.8 •Při pH nižším než 4.5 se sekrece protonů zastavuje 1. apical Na+-H+ exchanger (NHE) 2. basolateral Na+-HCO3- symport 3. H+-ATPase 4. H+-K+-ATPase 5. Na+-NH4+ antiport Příklad 1: průjem -Ztráta hydrogenkarbonátů z GIT -Pokles koncentrace hydrogenkarbonátů v krvi -Pokles pH -Metabolická acidóza -Zachování elektroneutrality – hydrogenkarbonáty jsou nahrazeny chloridy -Kompenzační mechanismus pro metabolickou acidózu = hyperventilace -Pokles objemu ECF = snížení objemu krve + pokles arteriálního tlaku -Aktivace baroceptorového reflexu = + sympatikus (+ srdeční frekvence, vazokonstrikce – kůže) -Aktivace RAAS = zvýšená sekrece K+ = hypokalémie Příklad 2: zvracení Vyšetření acidobazické rovnováhy Arteriální/arterializovaná kapilární nebo venózní krev - -pH krve – 7.36 – 7.44 – informace o závažnosti poruchy vnitřního prostředí -Parciální tlak oxidu uhličitého - pCO2 -Parciální tlak kyslíku – pO2 -% saturace kyslíkem v tepnách - sO2 -Dále: -Frakce hemoglobinu -Aktuální hydrogenuhličitany (24±2 mmol/l ) -Standardní hydrogenuhličitany (24±2 mmol/l ) – vyloučení respirační poruchy -Přebytek bazí – base excess – BE – (0±2 mmol/l ) – dopočítaný parametr, hodnotí metabolickou složku ABR -diference silných iontů (SID), aniontová mezera (anion gap, AG), pufrové baze séra (BBS) a jiné Poruchy acidobazické rovnováhy RESPIRAČNÍ PORUCHY ACIDOBAZICKÉ ROVNOVÁHY -Hyperventilace/hypoventilace (alkalóza/acidóza) Metabolická acidóza •pokles koncentrace standardních hydrogenuhličitanů •v důsledku hromadění některého aniontu, který hydrogenuhličitany z mineralogramu „vytlačí“ •v důsledku ztrát hydrogenuhličitanů (doprovázených kationtem, nejspíše tedy jako hydrogenuhličitanu sodného); •vzácněji: v důsledku ztrát některého kationtu, nejspíše sodíku, jež jsou kompenzovány poklesem koncentrace hydrogenuhličitanů. Acidóza z hromadění iontů – laktátová, ketoacidóza, renální acidóza, acidóza při některých otravách Acidóza ze ztrát hydrogenuhličitanů Metabolická alkalóza -Vzestup koncentrace standardních hydrogenuhličitanů -ztráty některého aniontu, obvykle chloridů nebo proteinů, které jsou v ionogramu kompenzovány doplněním hydrogenuhličitanů -vzestup koncentrace některého kationtu, nejčastěji sodíku.