1 Poruchy hospodaření s vodou Osmolalita Biochemický ústav LF MU (V.P.) 2009 2 Disturbances in water management Osmolality © Department of Biochemistry (V.P.), Faculty of Medicine, MU Brno 2009 3 Poruchy vodního hospodářství: 1/ ECT je hyperosmolální 2/ ECT je isoosmolální 3/ ECT je hypoosmolální 4 Disturbances in water management: 1/ ECF is hyperosmolar 2/ ECF is isoosmolar 3/ ECF is hypoosmolar 5 Uspořádání následujících schémat : 1/ počáteční stav 1/ pokročilý stav (porucha) " p ý 2/ pojmenování poruch je podle změn v ECT: ( „hyper-/iso-/hypo-TONICKÁ + hyper-/de-HYDRATACE" ) 3/ ECT ICT extracelulární tekutina intracelulární tekutina 6 Arrange of next Schemas : 1/ inicial situation advanced situation (disturbance) 2/ the name of disturbances is according to changes in ECF: ( „hyper-/iso-/hypo-TONIC + over-/de-HYDRATATION" ) 3/ ECF ICF extracellular intracellular 7 fluid fluid ECT je hyperosmolální: 1/ retence / přívod Na 2/ ztráta „čisté" vody B ECF is hyperosmolar : 1/ retention / supply Na+ 2/ loss of „pure" water 9 Retence / přívod Na+ : ECT je hyperosmolární t[Na+] • ■ ■ ■ ■ • • ■ HO • voda do ect ® expanze ect • edémy - nebezpečí edému plic ! • voda chybí v ic t —> poruchy CNS 10 Retention / supply Na+ : ECF is hyperosmolar t[Na+] • I ■ ■ ■ • HO • water to the ecf ® expansion of ecf • edema - danger of pulmonary edema ! • deficit of water in i c f —> disturbances of CNS 11 Retence / přívod Na+ : = hypertonická hyperhydratace příčiny: excesivní příjem solí zvýšená aktivita kory nadledvin (Conn, Cushing) podávání steroidů mozkový „sůl retinující syndrom" pití mořské vody (ztroskotání) příznaky: zvracení průjem kolísání krevního tlaku změny centrálního venózního tlaku otok plic neklid 12 Retention / SUPPlv Na+ : - hypertonic overhydration causes: excessive administration of salt overactivity of adrenal cortex (Conn, Cushing) administration of steroids cerebral „salt retention syndrome" drinking of see-water (after shipwreck) symptoms: vomiting diarrhoae labile blood pressure changes in central venous pressure pulmonary oedema restlessness 13 Ztráta „čisté" vody : ECT je hyperosmolární H2O H2O ( normální hematokrit ) voda do E C T voda chybí zvl. v IC T ® poruchy CNS 14 Loss of „pure" water ECF is hyperosmolar H2O H2O ( normal hematocrite ) water to the E CF deficit of water mainly in IC F ® disturbances of CNS 15 Ztráta „Čisté" VOdy : = hypertonická dehydratace příčiny: nedostatečný příj em vody (staří lidé - chybějící pocit žízně) zvýšené ztráty vody potem osmotická diuretika hyperventilace chronická nefropatie polyurická fáze akutního renálního selhání diabetes insipidus příznaky: žízeň horečka vyprahlost neklid delirium až koma 16 LOSS of „pure" water : = hypertonic dehydration causes: inadequate water intake (failing feeling of thirst in old persons) increased water losses due to sweating osmotic diuretics hyperventilation chronic nephropathy polyuric phase of akute renal failure diabetes insipidus symptoms: thirst fever dryness restlessness delirium, coma 17 ECT ie isoosmolální: 1/ ztráta isotonické tekutiny ( ® oběhové poruchy ) 2/ isoosmotická expanze ECT ( ® edémy ) pro shodnou osmolalitu nedochází k přesunům vody mezi ECT a ICT, změny spočívají pouze v objemu ECT 18 ECF is isoosmolar: 1/ loss of isotonic fluid ( ® blood circulation disturbances ) 2/ isoosmotic expansion of ECF ( ® edema ) because of the same osmolality, no transfers of water between ECF and ICF, the changes are in the volume of ECF only. 19 Ztráta isotonické tekutiny : = isotonická dehydratace příčinv: zvracení průjem píštěle příznaky: diuretika žízeň drenáž ascitu únava/vyčerpání popáleniny slabost intoxikace sedativy, CO zvýšení pulsové frekvence úžeh snížení tlaku krevního kolaps zvracení svalové křeče 20 Isotonic fluid losses : = isotonic dehydration causes: vomiting diarrhoea fistulae symptoms: diuretics thirst drainage of ascites tiredness/faiting burns weakness sedative and CO intoxication rapid puls sunstroke hypotonia collapse vomiting muscle cramps 21 Isoosmotická expanze ECT : = isotonická hyperhydratace příčiny: předávkování isotonických infúzí u oligurických a anurických stavů srdeční vada nefrotický syndrom chronická urémie akutní glomerulonefritida cirhoza jater příznaky: entropatie se ztrátou bílkovin edémy prosáknutí obtížné dýchání 22 Isoosmotic expansion of ECF • • — isotonic overhydration causes: excessive administration of isotonic infuson solutions in oliguric and anuric states cardiac failure nephrotic syndrome chronic uraemia acute glomerulonephritis cirrhosis of liver symptoms: protein-losing enteropathy oedema effusions dyspnoea 23 ECT je hypoosmolální: 1/ ztráta „čistého" Na 2/ intoxikace vodou 24 ECF is hypoosmolar: 1/ loss of „pure" Na+ 2/ water intoxication 25 Ztráta „čistého" Na+ : ECT je hypoosmolární • únik vody do IC T ® t nitrolební tlak • hypovolémie e C T ® oběhové poruchy 26 Loss of „pure" Na+ : ECF is hypoosmolar ■ • ■ I ■ • ■ • ■ I ■ • ■ • H2O • leakage of water into ICF ® T intracranial pressure • hypovolemia of e C F ® blood circulation disturabces 27 Ztráta „Čistého" Na+ : = hypotonická dehydratace příčiny: nedostatečný příjem Na+ po jeho ztrátách zvracením, průjmem a pocením zvýšené ztráty Na+ poruchou funkce nadledviny chronické podávání diuretik dlouhodobý průjem příznaky: ztráty píštělí únava/vyčerpání slabost pokles krevního tlaku zvýšení pulzové frekvence kolaps zvracení horečka svalové křeče snížená úroveň vědomí 28 Loss of „pure" Na+ : = hypotonic dehydration causes: iadequate sodium intake after its losses through vomiting, diarrhoea and sweating increased sodium losses due to adrenal failure chronic diuretic therapy diarrrhoea symptoms: fistula losses tiredness/faiting weakness hypotonia rapid puls collapse vomiting fever muscle cramps depressed conscinous level 29 Intoxikace vodou : ECT je hypoosmolární + H2O • únik vody do IC T ® t nitrolební tlak 30 Water intoxication ECT je hypoosmolar + H2O • leak of water into IC F ® t intracranial pressure 31 Intoxikace vodou : = hypotonická hyperhydratace příčiny: nadměrný příjem roztoků bez solí výplach žaludku vodou zvýšená aktivita ADH příznaky: slabost nauzea zvracení obtížné dýchání zmatenost ztráta vědomí 32 Water intoxication : = hypotonic overhydration causes: excessive administration of salt-free solutions gastric lavage with water increased ADH activity příznaky: weakness nausea vomiting dyspnoea confusion loss of consciousness 33 HO H x CH2 CH OH OH CH CH-NH CH3 „extáze" / „ecstasy" CH3 Intoxikace vodou Water intoxication (= hypotonická hyperhydratace po požití „extáze") CH2 NH adrenalin / epinephrine CH x x 1) < 1 ® „hyperaldosteronismus" (ke stanovení stačí náhodný vzorek moče, není třeba znát objem) 58 The ratio [Na+1 / [K+l in urine: U-[Na+] / U-[K+1 @ 2,4 (generally > 1) <1 ® „hyperaldosteronismus" (accidental sample of urine is sufficient for determination, we cannot know the volume) 59 OSMOLALITA OSMOLALITY 60 • o Osmotický tlak a osmotická rovnováha : Ca = Cb ť a b Výchozí stav la Ca>Cb * o o Ca =Cb ■ 000000 1 • • • • 1 • • • • • • • • €>•• # • • • 61 Ca = Cb Osmotic pressure and osmotic equilibrium: t' a b Vychozi slav |3 Ca>Cb + e o Ca =Cb 62 osmotický tlak: II = i • c • R • T (mmol / kg) osmolární koncentrace = i • c (mmol / l) c = látková koncentrace i = ionizace 63 osmotic pressure: II = i • c • R • T (mmol / kg) osmotic concentration: = i • c (mmol / L) c = molarity i = ionization 64 212 F pure water 32 F 100 °C cista voda 0 °C elevace (zvýšení) bodu varu roztok osmoticky aktivních částic deprese (snížení) bodu tání boiling-point elevation a solution of osmotic active particles freezing-point depression 65 Osmometrie - kryoskopický princip : voda roztok 0 1 2 3 minuta 66 Osmometry - cryoscopic principle : 0 1 2 3 minuta 67 Osmolalita krevní plazmy 300 mmol . kg —i —i muž 290 ± 10 mmol . kg žena 285 ± 10 mmol . kg —1 68 The osmolality of blood plasma : ~ 300 mmol . kg -1 mosnuil^kg-1 man 290 ± 10 mmol . kg 1 woman 285 ± 10 mmol . kg 1 69 Osmolalita krevní plazmy: ~ 300 mmol . kg _1 350 mmol . kg -i kritická (život ohrožující) hodnota Osmolalita moče: 50 — 1<400 mmol . kg -i 70 The blood plasma osmolality: ~ 300 mmol . kg -i 350 mmol . kg -1 the critical value (life threatening) The urine osmolality: 50 -1.400 mmol . kg -1 71 Korekční vzorec pro úhradu vody za hypernatremie H O ( j = [Na+] - 140 140 60 % hmotnosti 72 The correction formula for compensation of water in hypernatraemia : . [Na+] - 140 TOW H2O (litres) =---- • TBW 2 140 60 % of body weight 73 Osmolalita krevní plazmy: Na+, K+, HCO3-, glukosa, urea P-osmolalita (mmol . kg -1) @ @ 2[Na+] + [glukosa] + [urea] ( 2 * 140 + 5 + 5 = 290 ) 74 The blood plasma osmolality: Na+, K+, HCO3", glucose, urea P-osmolality (mmol . kg -1) @ @ 2[Na+] + [glucose] + [urea] ( 2 * 140 + 5 + 5 = 290 ) 75 U-osm / S-osm : = 2 - -> normální funkce ledvin (dítě i dospělý) @ 1 - -> isostenurie: 1/ účinná diuretika 2/ renální insuficience *) 3/ norma u novorozence @ 0,5 - -> intoxikace vodou @ 0,2 - -> diabetes insipidus *) insuflcience: renální < 1,2 < extrarenální 76 U-osm / S-osm : = 2 - -> normal kidney function (child and adult) @ 1 - -> isostenuria: 1/ effective diuretics 2/ renal insufficiency *) 3/ norm in the newborn @ 0,5 - -> water intoxication @ 0,2 - -> diabetes insipidus *) insufficiency: renal < 1,2 < extrarenal 77 Osmolalita moče: ~ 1.200 mmol . kg 1 ~ 500 —> urea, Na+, K+, NH4+ výpočet není možný ! 78 The urine osmolality: ~ 1.200 mmol . kg 1 ~ 500 —> urea, Na+, K+, NH4+ no calculation possible ! 79 Osmometr Osmometer Osmometr (kryoskopické měření) (schéma) fYUL (p&wWy GAL I • Vzorek nelze měřit opakovaně - zmrznutím a rozmrazením se mění vlastnosti bílkovin ! + 1 mol . kg-1 ® -1,86 oC + 1 mmol . kg-1 ® -0,001.86 oC !! Kalibrace: 9,485 g NaCl / kg vody = 9,485 / 58,443 = 0,161.953 mol NaCl / kg vody = = 161,95 mmol NaCl / kg vody (161,95 * 2 = 323,905 mmol / kg - při úplné disociaci 161,95 * 1,86 = 301,227 mmol/kg @ 300 mmol/kg vody 81 Osmometer (cryoscopic measurement) (scheme) The sample cannot be measured repeatedly - freezing and unfreezing change properties of protein ! + 1 mol . kg-1 ® -1,86 oC + 1 mmol . kg-1 ® -0,001.86 oC !! The calibration: 9,485 g NaCl / kg water = 9,485 / 58,443 = 0,161.953 mol NaCl / kg water = = 161,95 mmol NaCl / kg water (161,95 * 2 = 323,905 mmol / kg - at completely dissociation 161,95 * 1,86 = 301,227 mmol / kg @ 300 mmol / kg water 82 Onkometr Oncometer 83 Onkotický tlak - princip merení: Onkotický tlak je část osmotického tlaku plazmy udržovaná makromolekulami. __^ / vzorek krevního séra / plazmy *1 isotonický solný roztok tlakové čidlo polopropustná membrána (prostupnost do Mr @ 20.000 ) Prostup solného roztoku membránou do vzorku je podmíněn osmosou. Čidlo měří snížení tlaku solného roztoku (úbytkem jeho objemu „pod" membránou) 84 Oncotic pressure - principle of measurement : The oncotic pressure is a part of the osmotic pressure of plasma maintained by macromoleculs. the sample of blood serum / plasma 17, isotonic saline solution semipermeable membrane (permeability to Mr @ 20.000 ) pressure sensor The permeability of saline solution into sample through the membrane is given by osmosis. The sensor measures the pressure decrease of saline solution (due to decrease its volume „under" membrane) Onkotický tlak = koloidně osmotický tlak = „COP" (colloid osmotic pressure) COP = 2,66 - 3,33 kPa (přibližně 3 kPa) COP = 1,33 - 2,66 kPa ® hrozící edém plic COP < 1,4 kPa ® nelze přežít bez i.v. podání albuminu (na albumin připadá přibližně 80 % COP plazmy) 86 The oncotic pressure = colloid osmotic pressure = „COP" COP = 2,66 - 3,33 kPa (approximately 3 kPa) COP = 1,33 -2,66 kPa ® danger of edema pulmonum COP < 1,4 kPa ® no survive without i.v. administration of albumin (80 % COP of plasma ensures albumin) 87 Kapilára - pohyb kapaliny mezi plasmou a IST tlak arteriální konec kapiláry onkotický tlak hydrostatický tlak délka krevní kapiláry venózní konec kapiláry hydrostatický tlak převyšuje onkotický ® filtrace kapaliny do intersticia onkotický tlak převyšuje hydrostatický ® resorpce IST zpět do kapiláry 88 pressure Capillary - the movement of fluid between plasma and ISF : arterial end of capillary oncotic pressure hydrostatic pressure length of blood capillary venous end of capillary hydrostatic pressure exceeds oncotic pressure ® filtration of fluid into ISF oncotic pressure exceeds hydrostatic pressure ® reabsorption of ISF back to the capillary 89 Onkotický tlak - normální koncentrace krevních bílkovin : P-albumin = 35 -50 g . l-1 P-celková bílkovina = 62 - 82 g . l-1 Srovnej: těžké otoky a ascites u závažných hypoproteinemií typu kwashiorkor ! 90 The oncotic pressure - normal concentrations of blood proteins : P-albumin = 35 - 50 g . l-1 P-total protein = 62 - 82 g . l-1 Compare: grave swelling and ascites in serious hypoproteinemias of the kwashiorkor type ! 91 92