Acidobazická rovnováha • Základní falaa - nnaknvaní • R<=>n 11 ir=><-!<=> A-h rnvnnvany • Patofyziologie nej významnějších poruch Kyseliny vs. báze o definice: Bronsted-Lowry (1923) n normami a-h nnmcr - r^n m ie definována jako tendence odevzdat (popř. 0 hrnout) hydrogenový iont do (z) rozpouštědla (tj. vody v biologických systémech) Kyselina: H+ donor Báze: H+ akceptor m o pH je nepřímým ukazatelem o pH = -log [H+] E Hydrogonovó ionty (tj. protony) neexistují v roztoku volnB ale jsou vázány s okolními molekulami vody vodíkovými vazbami (HoO1 )i n Í[H+] o faktor 2 způsobuje i pH o 0.3 á m pH 7.40 ~ 40 nmol/l pH 7.00 ~ 100 nmol/l pH 7.36 ~ 44 nmol/l pH 7.44 ~ 36 nmol/l neutrální vs. normálni pH plazmy n |il I 7 d f / / dd\ s rinrniiilni n pH 7.0 h> neutrálni ale fatálni!!! I1! III |l | IH IHK (ÍUI07IŤ0 { o | h 1 | v nmoi/i, IK1, Na1, ur, huu,/| v mmoi/i; pre^P je | H1 | zásadní: n pH má fíffíkt na funkci proteinu L vodíkové vazby a-U struktura lunkce n všechny známé nízkomolekulární a ve vodě rozpustné sloučeniny jsou téměř kompletně ionizovány při neutrálním t pH-dependentní ionizace (tj. náboj) slouží jako účinný mechanismus intracelulárního zadržení ionizovaných látek v cytoplazmě a ^jrqanelácn^ n výjimky: Ip makromolekuly (proteiny) E většinou nesou náhoj, zadrženy rliky velikosti něho hyclrofohicif e H lipidy E ty které zůstávají intracelulárně jsou vázány na proteiny 11 odpadní produkty E je cílem se jich zbavit pH je neustále "narušováno" metabolismem METABOLISMUS kontinuální produkce kyselin zanaerobní glykolýza, ketogeneze,: . . . ' . , aminokyseliny, nukleotidy kompletni oxidace _:___^__ rglukózy a mastných kys.= 0 "volatilní" kyseliny C02 (resp. H2C03) "fixní" kyseliny laktát, fosfát, sulfát, acetoacetát, b-hydroxybutyrát, (resp. jejich kyseliny) 12,000 - 24,000 mmol/den > > > > > 70 - 100 mmol/den 5% rozpuštěný PUFRY 5% rozpuštěný 80% C02+ H20 —(CA) ^ H2C03 -» H+ + HC03 10% C02 (karbamino)-Hb -1 [H*] = 24 x (pC02/ [HC03]) H+ EXKRECE pC02 -> centr, a perif. chemoreceptory proximální tubulus - reabsorpce bikarbonátu -» resp. centrum (medula obl.) -» resp. svaly distální tubulus - sekrece H* Pco2 = vC02 / VA Celkové C02: = [HC03] + [H2C03] + [karbamino C02] + [rozpuštěný C02] Poruchy ABR o Poruchy bilance mezi příjmem a výdejem C02 vedou k respiračním poruchám ABR respirační acidóza respirační alkalóza o Poruchy bilance mezi tvorbou a vylučováním silných kyselin vedou k metabolickým poruchám ABR metabolická acidóza metabolická alkalóza Rozlišovat: acidóza / alkalóza - patofyziologický proces acidémie / alkalémie - momentální hodnota pH v plazmě Pufry o extracelulární n kys. uhličitá / bikarbonát (H2C03/ HCO3) to Henderson-Hasselbachova rovnice: pH = 6.1 + log([HC03] / 0.03 pC02) o intracelulární n proteiny n kys. fosforečná / (di)hydrogenfosfát (H3PO4/ H2P04- + HPO42 ) n hemoglobin Heme Heme Puf ry o V extracelulární tekutině: L bikarbonáty > i iii 1 t fosfáty, sulfáty, organické kyseliny \ prorniny krnvni pln7my o V intracelulární tekutině: pil so vonm uši nonm Kompnii moril u L proteiny a tostáty Henderson-Hasselbalchova rovnice o pH pufru závisí na logaritmu poměru zásady ke kyselině! i o za daného pH je pro každý pi|tr 1 charakteristický daný poměr těchto složek II I o pH = pKa + log tAl I^^J ■■■ [HA] ■ ^™ Hemoglobin jako pufr o Ve tkáni Hb uvolní 02 a naváže H1 I o H1 vznikl takto: 1 ■ ii m ■ um H o V plicích Hb váže O., a uvolní H1 o H1 reaguje s HCO. : ■ 111 m + ii nM o Bikarbonát se transportuje z Jlp výmenou za Cl^^ o COn se vydýchá, bikarbonát se doplní z plazmy výměnou za Cl Hemoglobin a oxyhemoglobin mají charaktei^^ kyselin, oxyhemoglobin je však silnější kyselin HI Hemoglobin jako pufr t V pracující tkáni pohlcuje protony a poninlia 7vlarla1 Kyselou nulu/ i profliikfi i if i v [iin.mh nanpnk niolony uvulnii|P a Ti Spolll S H( >( )., piiupiw.ip h I li i li llll.i.l r.t ) I i Wmfna H()„ 7,q (;r v mpmnr^ mi ylmryni up rin/VVH Hŕllll I >l IH |HI IIV PlPkl B CA H„o i c,o„- 1 um, ' li' i iir.oi [H+][HCCy ] [coj pH p h . + M [HCO3- ] [COJ i _ [HC03-] 6'1 + '°fl 0.03 x pC02 Bikarbonátový pufr o Otevřený pufracní systém l pC02 je regulován úrovní ventilace l [HC03] regulován edvinami IM IYiiíikk> úplnir»«fri«rtct hiUrh wkú 60 mmol/24 hod B C02 J H,0 H2C03 HCO, TA+NH4 H 20 000 mmol/24 hod ffl mmol/24 hod [HCOf] 24 24mmol/L [HCOfl mmol/L 6.1 + log-= ; pH (pKa) [CQ2] mmol/L Henderson-Hasselbalch equation 1.2mmol/L Addition of H+ 2HC03- + 2H+ -> 2C02+2H20 A ,,8.0 ✓ 7.4 CO i I 22 2HC03- + 2H+^ 2C02+2H20 8.0 L2UW-7-4 Closed system: pH6.93 Open system: pH7.36 IUI II iMillrilnww null r .IR nR|\/ykonnp|si PXTrar.pliilarni piitr i .Ir MRjni"iiP7iTP|m pni m«|iii-tM flhh prm■ I fi pi 'i ľ I M n n v rovnováze s plazmou vysoká pufrovací kapacita i hemoglobin - hlavní pufr pro C02 n exkrece C02 alveolárni ventilací: minimálně 12,000 mmoi/dcP n n reabsorpce filtrovaného bikarbonátu: 4,000 až b.uuu mmol/den exkrece fixních kyselin (aniont a příslušný H+): cca 1 00 mmol/den n C02 produkce kompletní oxidací substrátu ip 20% celkové denní produkce n metabolismus organických kyselin H laktát, ketony a aminokyseliny n metabolismus amoniaku = 11 přeměna NH4+ na ureu spotřebovává HC03" fi produkce plazmatických proteinu H zejm. albumin (viz anion gap) n kostní anorganická matrix - krystaly hydroxyapalilu (Ca1()(PO;1)(i(OH),] ji příjem 11+ výměnou za Ca2+, Na+ a K+ H při dlouhodobé acidóze (např. urémie, RTA) uvolňování H CO. , CO. a H PO/ M E resorpce kosti ale součást patogeneze poruchy, ne kompenzační m ech ani zrn u s ABRU! 1 llllllllll. oni A-i; r+m+H-m Arteriální krev (interval) řihy - Smíšená žilní krev (interval) pH 7.40 7.35-7.45 pH 7.33-7.43 [H + ] 40 nmol/l 36 - 44 paC02 40 mmHg 5.3kPa 35 - 45 5.1 - 5.5 pC02 41 - 51 [HC03] 25 mmol/l 22 - 26 [HCO3-] 24 - 28 BE ±2 BE AG 12 mEq/l 10-14 Saturace 95 % 80 - 95 Saturace 70 - 75 po2 95 mmHg 80 - 95 p02 35 - 49 ľi il lli II i A 11 11 iwibéé^ék^ n ,'abnorrn;alni hIhv vodouci k pokloKu roKp. vzrušil íarloriťilniho pH I i pred Lím než s uplatní sekundárni kompenzační laklory n i70iovnrm v s smisftnft A H r>or i if.riy ii ľnnirh, i .....loímoviiny poilli1 |i n n i li IJBI m pi i i rr M ^Acidemia: arteriální pH< 7.36 (i.e. [H+]>44 n M) Alkalemia: arteriální pH> 7.44 (i.e. [H+]<36 n M) o Primárni porucha > puf ry > kompenzace korekce m o RespiračřTT = n nhnnrmňlni prnnns vedoucí ke /měně pH v důsledku primární změny pCQ2 i acidóza H alkalóza n putrnvňni H především intracelulární proteiny n kompenzace jp hyperventilace E zpravidla omezená, byla příčinou poruchy = renálni I o Metabolické i n nhnnrmňlni prnnns vedoucí ke /měně pH v důsledku primární zrněny ......,1 i acidóza H alkalóza n putrnvňni H především bikarbonátový systém n kompenzace jp hyperventilace renálni hn^pimrni ncido/rl o >lpH v důsledku TPaCOpBlO mmHgpi^ hyporkapmo n akulni (IpH) n chronická (IpH nebo normální pH) i r en á lni Koni penz ace - reience HC#uH (3 - 4 dny) u p ň činy: n pokles alveolárni venlilace n (zvýš. koncentrace C02 ve vdechovaném vzduchu) n (zvýšena produkce GQ2) paC02 = VC02/ VA hn^pimrni nciflo/fl naprostá většina případů RA je důsledkem poklesu alveolárni ventilace !!!! n porucha se může vyskytnout na jakékoliv úrovni kontrolního mechanizmu respirace \ ^ Vzrůst arteriálního pC02 je normálně velmi silným stimulem ventilace takže respirační acidóza se v případě, že regulace není porušena, rychle upraví kompenzatorní hyperventilací O o stupeň hypoxémie koresponduje s mírou alveolami MypnvRriTilar.tt pou7e "'031011 hypoventilaci" !!! Nedostatečná alveolárni ventilace o Centrální (CNS) příčiny n deprese resp, centra opiát^ji sedativy, anestetiky n CNS trauma, infarkt, hemoragie n hypoventijace při obesitě \ (ŕi ck w i ck u v syn d r n m) n cervikální trauma nebo léza C4 a výše n poliomyelitis n tetanus i n srdeční zástava s cerebrální hypoxií o Nervové a muskulární poruchy n Guillain-Barre syndrom n myasthenia gravis n myorelaxnci n toxíny (organofosfáty, hadí jed) n myopatie o Plieni onemocnění a hrudní n trauma hrudníku kontužě= i nemoLMorax n pneumothorax n diafragmatická paralýza n plieni edém n adult respiratory distress syndrome n reštrikční choroba plic n aspirace o Nemoci dýchacích cest n laryngospasmus n bronchospasmus / astma o Zovní faktory n nedostatečná mechanická ventilace Hnqpirfirni acidozri - kompenzace o Akutní - především puTrovánim! n cca 99% pufrová^ intracelulárně H proteiny (vč. hemoglobinu) a fosfáty jsou nej důležitější pru UUn ale jep^ koncontraco jo nízká ^ poměru k množství C02 které je potřeba pufrovat n bikarbonátový systém nemůže pufrovat "sám sobo" u HA o Líekuviia komperizaiorní hyporvontilaci zpravidla omezena o Chronická - renální kompenzace n n 1* rot on cg HCOo, maximum za <\/ 4 dip T paGC^ -» TpGO^, v prox. Hl dist. tubulu H TH+ sekrece do lumen: i T HC03 produkce (tj. plazma 11 l(X).,| vzroste) m i T Na+ reabsorpce výměnou za H1 I i T NH4+ produkce a sekrece k "p li fro vání" H1 v tub li lamím lumen, regenerace HC03~ Metabolická acidóza o o >lpH v důsledku >lHC03 paTofyzioloqicky: n n í fixních [H+] - vysoký anion gap I absolutní 7trata nebo i roabsorpco HGCV -normální anion gap AG = [Na+] - [Cľ] - [HCO3] Anion Gap („aniontové okénko") I AG I M;i' i K1 I - I C#l i HCX)„ I i iMormH1 i ť i ť inmnl/1 i- Hlavni „MRmoriTRiriR" aninriTy, 7HhrniiTH \l AG l albumin l loslaly l sullaly l organické anionly t Slouží k posouzení příčin metabolické ........i' Metabolická acidóza - klasifikace vysoký anion gap AG H CO, Cľ o ketoacidóza W o laktátová acidóza o renální selhán^^ o toxiny fyziologická situace AG H CO, Cľ normální anion gap AG HCO, Cľ o renální tubulární acidóza o ztráta HCOu v Gl I Etiologie metabolické acidózy o Vysoký AG n ketoacidcva diabetes alkoholismus i hladovění n laktáŤová acidóza |1 typ A - porucha pertuze 11 typ B - terapie diabetu biguanidy n renaln i selhán i H akutní H chronické - urémie n intnyikanfi ethylenglykol mothanol salytil^^ o Normálni AG 11 (hy perch lor em ická) n ľfínálni |1 renální tubulární acidóza n Gl I Ip průjem H Bnlfíroslornifí H drenáž pankreatrefcě^ Slávy naho /HuHU =m fistula tenk. střeva Hťvim lypy i\/ia Kntnnr.irlnB u základni poruchy n zvýšená lipolýza v tukové tkáni - mobilizace MK n zvýšená produkce ketolátek z acetyl CoA (lipolýza TG) v játrech (3-hydroxybutyrát, acetoacetát, m ip jejich vzájemný poměr závisí na poměru NADH/NAD+ u regulačné ie to důsledek n i inzulin/glukagon n T katecholaminy, T glukokortikoidy o ( I) Dinhntickň n hyperglykemie + precipitující faktory (stress, infekce) lili lipolýza (inzulín, katecholaminy) - MK - dysregulace metabolismu MK v játrech (inzulín, glukagon) - Toxidace MK - T acetyl CoA -ketogeneze n klin. projevy jsou důsledkem hyperglykemie a ketoacidózy u (2) Alkoholická n typickyvchron. alkoholik několik dní po posledním excesu, hladověj ící E metabolizace etanolu na acetaldehyd a acetát spotřebovává NAD+ E inhibice glukoneogeneze, favorizuje ketogenezu o (3) Hladovění Běžné typy MA - laktátová acidóza o za normálních okolností veškerý laktát recykluje !! n pyruvät - kompletní oxidace n glukoneogene/e (Ŕúv/o jaua, 3ův/o ledvina) n renalní práh (bmmol/l) za norrn. okolnosií zajisiuje kom plotní rnnhsnrhni o laktátová acidóza n zvýšená produkce |1 fyzická námaha, křečové stavy E jaterní metabolismus je tak efektivní, že tyto stavy samy o sobě nevedou k dlouhodobější acidóze n porucha motabolizaco laktátu ji typ A = hypoxick^ E šok (hypovolemický, distribuční, kardiogenní), hypotenze, anemie, srd. selhání, jaterní selhání, malignity, ...nejčastěji kombinace !!! jp typ B = inhibice kompl. metabolismu E nejč léky - biguanidy (inhibice ox fosforylace v mitochodndriích) n anaerobní práh (závislost výkonu na plazm. konc. laktátu) Metabolická alkalóza o Příčinou je negativní bilance silných kyselin v m extracelulární tekutině: B B - Zvýšení přísunu HC03" 1 1 U - Snížení přísunu H+ iontů do extracelulární tekutiny zvracení) => hypochloremická metabolická alkalóza Príčinou je deplece oxidu uhličitého projevující se hypokapnií (snížením tenze C02) v arteriální krvi - hyperventilace při UPVlgigjl m - dráždění dechového rrntrn m psychogenní, nervové vlivy (hysterie, farmaka...) * hypoxémie (srdeční vady s P-L zkraty, výšková IIHIIMM ) |[ o http://el.lf1 .cuni.cz/p25833939/