Acidobazická rovnováha
VL 2017 - 22. 11. 2017
Akutní stavy: základní parametry
 Dechová frekvence
 Srdeční frekvence
 Systolický krevní tlak
 Saturace hemoglobinu kyslíkem
 Hladina draslíku
H+ a pH
 Vodíkový iont se skládá z protonu, kolem
něhož neobíhá žádný elektron.
 Proto je vodíkový iont velmi malý a je
extrémně reaktivní.
 Má proto velmi hluboký vliv na funkci
biologických systémů ve velmi nízkých
koncentracích.
 V okolním prostředí koncentrace H+ kolísá
ve velmi širokém rozmezí
 pH= -log 10 [H+, kde [H+ je koncentrace
vodíkových iontů
 Kyseliny vytvářejí v
roztoku vodíkové ionty
(„donory protonů“)
 Báze se vážou v roztoku
s vodíkovými ionty („
akceptory protonů“)
 Silné kyseliny v roztoku
kompletně ionizují a
vytvářejí H+ a báze
 Slabé kyseliny a báze
jsou v roztoku jen
částečně ionizované
 Pufry jsou látky, které
omezují změny v
koncentraci H+ (pH),
pokud jsou H+
přidány k roztoku
nebo z něho
odebrány.
 Jedná se o slabé
kyseliny a báze.
 Změny v pH mění
stupeň ionizace
bílkovin, což může
měnit jejich funkci.
 Při extrémně vysokých
koncentracích H+
dochází až k
denaturaci proteinů.
 Několik enzymů
funguje optimálně při
nízkém pH (pepsin
má optimální pH 1,5-
3)
Produkce H+
 při oxidaci aminokyselin, při anaerobní
glykolýze (laktát, pyruvát)(40-80mmol/24h)
 uvolněním CO2 při aerobním metabolismu
(15 000 mmol/24 h)
 CO2 + H20 <= H2CO3 => HCO3- + H+
Regulace koncentrace H+
 Pufrováním v krvi a ve tkáních
 Exkrecí CO2 plícemi
 Exkrecí H+ ledvinami
Koncentrace nárazníků a jejich podíl na celkové nárazníkové kapacitě ECV
u zdravé osoby.
Koncentrace (mM,
mean)
Kapacita pufru (mM na
jednotku pH)
Bikarbonát 24 (67%) 50 (82%) při konstantním
PaCO2
Ostatní pufry 12 (33%) 11 (18%)
Hemoglobin 7 9
Plasmatické
bílkoviny
4 2
Fosfáty 1 0.4
Celkem 36 (100%) 61 (100%)
 Regenerace bikarbonátů v buňce proximálního tubulu
 Ledviny jsou schopny
sekretovat do moči
maximálně 0,025 mmol/l
(pH=4,6).
 Na vyloučení 30-40
mmol/den by bylo
potřeba vytvořit 1200 l
moči.
Proto je potřeba pufrovat
H+ i v průběhu tvorby
moči (fosfáty, amoniak).
 NH3 vzniká v proximální
tubulární buňce
glutaminázou z
glutaminu. Glutamináza
optimálně funguje při
nižším pH.
 je sekretován jako do
tubulární tekutiny, ze
70% je reabsorbován v
tlustém raménku HK při
rovnováze mezi NH3 a
H+.
 Pokud vznikne NH4+,
kationt, musí být
exkretován
(jednosměrná difúze).
Aminokyseliny
NH4
+
Krev
na periportálním pólu
NH4
+
Krev
na perivenózním pólu
Urea
NH4
+
NH4
+
Glu
Gln
GlnUrea
Přesmyk mezi tvorbou močoviny a
glutaminu v játrech při změnách pH
Periportální hepatocyt Perivenózní hepatocyt
Favorizováno
při alkalóze
Favorizováno
při acidóze
2H+
Proton-produktivní Proton-neutrální
Vylučování H+ v ledvinách
NH4
+
H2PO4‾
HCO3‾
Na+
H+
H+
CO2 + H2O
HCO3‾
NH3NH4
+
Glutamin
CO2 + H2O
ATP
H+
H+
Na+
HPO3
2‾
Tubulární epitel
Lumen tubulůPlazma
Na+
ATP
Játra
Moč
(deacifikace)
Alkalizace
4500
mmol/d
Elektrolyty
 Na+/K+: v důsledku spřažení resorbce Na+
a exkrece H+ způsobují změny v sekreci
aldosteronu také změny v exkreci H+,
případně K+.
 Změny v koncentraci chloridů jsou
doprovázeny změnami v koncentraci
HCO3- a naopak, vždy v zájmu
zachování elektroneutrality.
Poruchy acidobazické rovnováhy-
typy
 Acidóza
 respirační
 metabolická
 jednoduchá
 smíšená
 kombinovaná
 Alkalóza
 respirační
 metabolická
 jednoduchá
 smíšená
 kombinovaná
Poruchy acidobazické rovnováhy
podle úrovně kompenzace
 Acidóza
 kompenzovaná
 dekompenzovaná
 nekompenzovaná
 částečně
kompenzovaná
 překompenzovaná
 Alkalóza
 kompenzovaná
 dekompenzovaná
 nekompenzovaná
 částečně
kompenzovaná
 překompenzovaná
Poruchy acidobazické rovnováhy
podle úrovně kompenzace
 Rychlé změny se
pufrují pomocí
nárazníků
 Respirační poruchy
se kompenzují
metabolicky
 Rychlé změny se
pufrují pomocí
nárazníků
 Metabolické poruchy
se kompenzují
respiračně a
metabolicky
Respirační acidóza
 paCO2 nad 6kPa
 Příčiny:
 snížená alveolární ventilace
 excesivní produkce CO2 při aerobním
metabolismu (maligní hypertermie)
 vyšší produkce CO2 při snížení alveolární
ventilace (pacienti s závažným
onemocněním plic a horečkou nebo na
dietě s vysokým obsahem bikarbonátů)
Respirační alkalóza
 paCO2 pod 4,5 kPa
 Příčiny:
 hyperventilace v důsledku úzkosti
 astma, lehčí plicní embolizace
Metabolická acidóza
1. Zvýšená produkce H+
 velmi často jako zvýšená produkce laktátu a
pyruvátu při hypoxických stavech, spojených se
zvýšeným podílem anaerobního metabolismu
Hypoxie nejčastěji způsobena:
 1. Sníženým obsahem kyslíku v arteriální krvi
 2. Tkáňovou hypoperfúzí
 3. Sníženou schopností využívat kyslík (sepse,
otrava kyanidem apod.)
Metabolická acidóza
2. Požití kyselin
 Otrava jedy jako etylén glykol, NH4Cl
3. Neadekvátní exkrece H+
 renální tubulární dysfunkce
 chronické renální selhání
 hypoaldosteronismus (Addisonova
nemoc
 diuretika
Metabolická acidóza
4. Excesivní ztráta bikarbonátůl
 zvracení
 průjem
 (cholera, Crohnova choroba)
 Inhibitory karboanhydrázy
Metabolická acidóza
Aniontový gap
 Na+ (140) + K+(5) = Cl- (105)+HCO3
-(25) + Gap
 Gap se zvyšuje u metabolické acidózy,
pokud dochází k přesunům iontů v
extracelulární tekutině.
Metabolická acidóza
Aniontový gap < 8 mmol/l
 Hypoalbuminémie (pokles neměřených
aniontů)
 Mnohočetný myelom (nárůst IgG
paraproteinů jako neměřených kationtů)
 Zvýšení neměřených kationtů (Ca++,
Mg++, intoxikace Li+)
Metabolická acidóza
Aniontový gap >12 mmol/l
Přítomnost neměřených metabolických aniontů
 Diabetická ketoacidóza
 Alkoholická ketoacidóza
 Laktátová acidóza
 Hladovění
 Nedostatečnost ledvin
Přítomnost léků nebo chemických aniontů (otrava
salicyláty, metanolem a etylén glykolem)
Metabolická acidóza
Aniontový gap 8-12 mmol/l
Ztráta bikarbonátů
 Průjem
 Ztráta pankreatické šťávy
 Ileostomie
Retence chloridů
 Renální tubulární acidóza
 Parenterální výživa (arginin a lysin)
pH a koncentrace K+ v plazmě
pH
Normální hodnoty
K+ (mmol/l)
6,8 6,5 – 8,0
7,1 5,5 – 6,5
7,3 5,2
7,4 4,5
7,7 3,5
K+
Hyperkalémie
 Plasmatické koncentrace > 5,2 mmol / L
(normální hodnoty: 3,7-5,2 mmol / L).
 Hyperkalémie nad 7,2 mmol / L může
způsobit zástavu srdce v diastole.
 Symptomy: slabost, nausea, nepravidelný
tep, bez symptomů
Hyperkalémie (K+ v séru >5.5 mmol/l)
Při zvýšení koncentrace K+ v ECT
 klesá negativita klidového membránového potenciálu
 akční potenciál dráždivých buněk se zmenšuje
- postižena je zejména příčně pruhovaná a hladká
svalovina a myokard

na periferii – parestezie, hyporeflexie, obrny a zácpa
Účinky acidózy na
hospodaření s ionty K+
Buňka K+
Plazma
K+
H+
K+
Před acidózou
H+
K+
Účinky acidózy na
hospodaření s ionty K+
Buňka ↓ K+
Plazma
K+
↑H+
K+
↑H+
K+
Při acidóze
K+
Účinky acidózy na
hospodaření s ionty K+
Buňka K+
Plazma
↓ K+
↓ H+
↓ H+
K+
Hypokalémie
Při terapii
K+
Metabolická alkalóza
1. Excesivní ztráta H+
 zvracení žaludečního obsahu (pylorická
stenóza, bulimie)
2. Excesivní reabsorbce bikarbonátů
 při poklesu chloridů (zvracení, diuretika)
3. Požití alkálií
 antacida
Inzulin
 Zvýšené hladiny zvyšují aktivitu K+/Na+
ATPázové pumpy řádově v min.
 Chronické zvýšení hladin inzulinu
způsobuje upregulaci podjednotky alfa-2.
V příčně pruhovaném svalstvu může
inzulin povolávat pumpy skladované v
cytoplasmě nebo latentní pumpy
přítomné v membráně buňky
Významné faktory ovlivňující distribuci draslíku
mezi ECT A ICT prostorem
pH pCO2 Base
excess
Interpretace
 Vysoký ( 6 kPa)  +2,2 Primární metabolická
alkalóza s respirační
kompenzací
 Normální (4,5-6
kPa)
 +2,2 Primární metabolická
alkalóza
 Nízký ( 4,5 kPa)  +2,2 Smíšená respirační a
metabolická alkalóza
 Nízký ( 4,5 kPa) -2,4- +2,2 Primární respirační
alkalóza
 Nízký ( 4,5 kPa)  -2,4 Primární respirační
alkalóza s renální
kompenzací
ABR parameters
 pH
 pCO2
 pO2
 Base Excess (BE): is defined as the amount of acid (in mmol) required to
restore 1 litre of blood to its normal pH, at a PCO2 of 5.3kPa (40mmHg).
During the calculation any change in pH due to the PCO2 of the sample is
eliminated, therefore, the base excess reflects only the metabolic component of
any disturbance of acid base balance. If there is a metabolic alkalosis then acid
would have to be added to return the blood pH to normal, therefore, the base
excess will be positive. However, if there is a metabolic acidosis, acid would
need to be subtracted to return blood pH to normal, therefore, the base excess
is negative.
 Standard Bicarbonate (SB): this is similar to the base excess. It is defined as
the calculated bicarbonate concentration of the sample corrected to a
PCO2 of 5.3kPa (40mmHg). Again abnormal values for the standard
bicarbonate are only due the metabolic component of an acid base disturbance.
A raised standard bicarbonate concentration indicates a metabolic alkalosis
whilst a low value indicates a metabolic acidosis.
Interpretace výsledků:
 Napřed posuď pH (acidémie, alkalémie)
 Pak PCO2 a rozhodnise, zda případný posun pCO2
odpovídá pH a klinickým příznakům pacienta.
Pokud ano, jedná se o primární respirační poruchu
ABR.
 Potom zhodnoť BE a SB jako metabolickou
komponentu ABR.
 Posuď kompenzaci stavu: to poznáš podle toho, že
změny pCO2 a BE půjdou v opačném směru, než
bys očekával/a podle pH. Příklad: v přítomnosti
respirační kompenzace metabolické acidózy pCO2
bude nízké. Nízké pCO2 by ovšem samo o sobě
vedlo k alkalóze.
Interpretation of Acid Base
Disturbances in Blood Gas Results
 Blood gas analysis is available in the vast majority of acute
hospitals in the developed world. Increasingly blood gas
machines are available for use in developing countries. In order
to obtain meaningful results from any test it is important that they
are interpreted in the light of the patient's condition. This requires
knowledge of the patient's history and examination findings.
 The simplest blood gas machines measure the pH, PCO2 and
PO2 of the sample. More complicated machines will also
measure electrolytes and haemoglobin concentration. Most blood
gas machines also give a reading for the base excess and/or
standard bicarbonate. These values are used to assess the
metabolic component of an acid base disturbance and are
calculated from the measured values outlined above. They are of
particular use when the cause of the acid base disturbance has
both metabolic and respiratory components.
Examples:
 Example 1: A 70 year old man is admitted to the intensive car
unit with acute pancreatitis. He is hypotensive, hypoxic and in
acute renal failure. He has a respiratory rate of 50 breaths per
minute. The following blood gas results are obtained:
 pH 7.1
 PCO2 3.0 kPa (22mmHg)
 BE -21.0 mmol/l
 From the flow charts: firstly, he has a severe acidemia (pH 7.1).
The PCO2 is low, which does not account for the change in pH
(a PCO2 of 3.0 would tend to cause alkalemia). Therefore, this
cannot be a primary respiratory acidosis. The base excess of -21
confirms the diagnosis of a severe metabolic acidosis. The low
PCO2 indicates that there is a degree of respiratory
compensation due to hyperventilation. These results were to be
expected given the history.
Examples:
 Example 2: A 6 week old male child is admitted with
a few days history of projectile vomiting. The
following blood gases are obtained:
 pH 7.50
 PCO2 6.5kPa (48mmHg)
 BE +11.0 mmol/L
 The history points to pyloric stenosis. There is an
alkalaemia, which is not explained by the PCO2.
The positive base excess confirms the metabolic
alkalosis. The raised PCO2 indicates that there is
some respiratory compensation.
Účinky alkalózy na hospodaření s
ionty
 Alkalóza způsobuje disociaci H+ iontů z
proteinů.
 Na obnažené negativní skupiny nasedají
ionty Ca2+. Dochází k akutnímu kritickému
poklesu hladiny ionizovaného kalcia
 Pokles ionizovaného kalcia se projevuje
tetanií až křečemi, které mohou být
smrtící.
Elektrolyty
 Na+/K+: v důsledku spřažení resorbce Na+
a exkrece H+ způsobují změny v sekreci
aldosteronu také změny v exkreci H+,
případně K+.
 Změny v koncentraci chloridů jsou
doprovázeny změnami v koncentraci
HCO3- a naopak, vždy v zájmu
zachování elektroneutrality.
Hyperkalémie
 Plasmatické koncentrace > 5,2 mmol / L
(normální hodnoty: 3,7-5,2 mmol / L).
 Hyperkalémie nad 7,2 mmol / L může
způsobit zástavu srdce v diastole.
 Symptomy: slabost, nausea, nepravidelný
tep, bez symptomů
Hyperkalémie (K+ v séru >5.5 mmol/l)
Při zvýšení koncentrace K+ v ECT
 klesá negativita klidového membránového potenciálu
 akční potenciál dráždivých buněk se zmenšuje
- postižena je zejména příčně pruhovaná a hladká
svalovina a myokard

na periferii – parestezie, hyporeflexie, obrny a zácpa
Účinky alkalózy na hospodaření s
ionty
 Alkalóza způsobuje disociaci H+ iontů z
proteinů.
 Na obnažené negativní skupiny nasedají
ionty Ca2+. Dochází k akutnímu kritickému
poklesu hladiny ionizovaného kalcia
 Pokles ionizovaného kalcia se projevuje
tetanií až křečemi, které mohou být
smrtící.
Účinky alkalózy na hospodaření s ionty
 Alkalóza, zejména chronická, rovněž
bývá spojena s deplecí zásob K+ iontů v
těle.
 Zvracení nebo alkalizující (thiazidová)
diuretika mohou vyvolat
hypochlorémickou (chloropenickou)
alkalózu, která vede k závažné depleci
iontů K+.
 Při depleci K+ se v moči objeví „paradoxní
acidurie“, kdy ledvina nahrazuje
vylučování K+ kationtů kationty H+.
Účinky alkalózy na hospodaření s ionty
 Alkalóza, zejména chronická, rovněž bývá
spojena s deplecí zásob K+ iontů v těle.
 Zvracení nebo alkalizující (thiazidová)
diuretika mohou vyvolat hypochlorémickou
(chloropenickou) alkalózu, která vede k
závažné depleci iontů K+.
 Při depleci K+ se v moči objeví „paradoxní
acidurie“, kdy ledvina nahrazuje vylučování
K+ kationtů kationty H+.
Mg
Plasmatické hladiny determinovány příjmem,
absorbcí ze střeva, exkrecí ledvinami
(narušeno např. u osmotické diuréze při DM –
hypermagnezemie), a redistribucí Mg++ do
tělních kompartmentů
Změněny mutacemi nebo dysregulacemi
transportních proteinů (např. TRPM) –
hypomagnezémie.
Pokud u DM metabolická acidóza, obvykle
hypomagnezémie
Účinek magnézia na cévní stěnu
Magnesium je potentní vazodilatátor uterinních a mezenterických
arterií a aorty, ale má minimální vliv na arterie cerebrální. V hladké
svalovině cév kompetuje s Ca2+ o vazná místa na „voltage-operated
calcium channels“ (VOCC). Snížená aktivita VOCC snižuje
intracelulární kalcium, což vede k relaxaci a vazodilataci. V endotelu
magnézium zvyšuje produkci prostaglandin I2 (nevíme, jakým
mechanismem), což přispívá ke snížení destičkové agregace.
Magnézium také zvyšuje produkci NO, což vede k vazodilataci.
Účinek magnézia na hematoencefalickou bariéru a mozkový edém
Antagonistický efekt magnézia vůči kalciu může ovlivnit také cerebrální
endotel, který spoluvytváří hematoencefalickou bariéru. Snížené buněčné
kalcium inhibuje endoteliální kontrakci a otevírá „tight junctions“, které jsou
spojeny s aktinem cytoskeletu. Snížená permeabilita tight junction
omezuje paraceluární transport obsahu cév, iontů a proteinů, což může
vést k vazogennímu edému a křečím. Magnézium také snižuje expresi
aquaporinu 4 (AQP4), vodního kanálu na výběžcích astroglií a možná
cerebrálního endotelu, což může vést k edému mozku (zatím neznámým
mechanismem).
Protikřečová aktivita magnézia
Křeče jsou způsobeny excesivním uvolněním excitotoxických
neurotrasmiterů, např. glutamátu. Excesivní glutamát je schopen
aktivovat N-methyl-d-aspartátový receptor (NMDA), což vede k
masivní depolarizaci neuronální sítě a salvám akčních potenciálů.
Magnézium může zvyšovat práh pro vznik křečí inhibicí NMDA
receptorů, čímž omezí efekt glutamátu.
Děkuji vám za pozornost