PORUCHY ACIDOBAZICKÉ ROVNOVÁHY

1. PORUCHY ACIDOBAZICKÉ ROVNOVÁHY Přednáška pro bakaláře MUDr. Iveta Matějovská, CSc. Patologická fyziologie 3. LF UK

2. Poruchy acidobazické rovnováhy Úvod Poruchy acidobázické regulace (ABR) jsou stavy, ke kterýmdochází v souvislosti se změnami celého vnitřního prostředí. Objevují se při narušení funkce orgánů, podílejících se na regulaci homeostázy(hlavně plíce, ledviny). Hodnocení poruch ABR proto musí být komplexní s hodnocením změn všech parametrů vnitřního prostředí. Při rozpoznávání a terapii poruch ABR se řídíme podrobnou anamnézou, nálezem fyzikálního interního vyšetření a výsledky laboratorního vyšetření biochemických parametrů. To zahrnuje vyšerření ABR dle Astrupa, vyšetření koncentrace kationtů a aniontů, laktátu a ostatní laboratorní výsledky, které umožňují hodnocení funkce orgánů, podílejících se na regulaci vnitřního prostředí.

3. Poruchy acidobazické rovnováhy Definice Kyselina je látka, která je schopna uvolnit H+. Báze (zásada) je látka, která je schopná vázat H+. Kyseliny dělíme na silné a slabé, a to na základě jejich schopnosti disociovat: Koncentrace H+ Koncentrace H+ je v krvi velmi nízká, asi 40 nmol/l. Většinou se neužívá přímé vyjadřování koncentrace ve zlomcích molu na litr, ale v jednotkách pH, které je definováno jako záporný dekadický logaritmus koncentrace H+ .

4. Poruchy acidobazické rovnováhy Zjišťujeme aktivitu - aH+, která se v krvi prakticky od koncentrace neliší a můžeme tedy v dalším výkladu oba pojmy zaměňovat. Při hodnocení pH ve vztahu k aktivitě nezapomínáme, že jde o logaritmický vztah. Malá změna pH odpovídá velké změně v aktivitě H+. Normální hodnoty pH v arteriální krvi u dospělých jsou 7,40 + 0,04. Hodnoty pH pod 7,36 označujeme jako acidémii, nad 7,44 označujeme jako alkalémii.

5. Poruchy acidobazické rovnováhy Nárazníkové systémy (pufry) Soustavy látek, které brání změně pH roztoku po přidání kyseliny nebo zásady. Tvořeny párem - slabá kyselina a její sůl se silnou zásadou, nebo naopak slabá zásada a její sůl se silnou kyselinou. Nárazníkové roztoky volný H+ vážou ve formě slabé kyseliny, která je velmi málo disociovaná, a tak se koncentrace H+ udržuje relativně stálá. pH nárazníkového roztoku je dáno Henderson-Hasselbalchovou rovnicí: pH = pK + log __[sůl]__ [kyselina] Z rovnice vyplývá, že při konstantní hodnotě pK závisí pH pufru výhradně na velikosti poměru koncentrace soli ke koncentraci kyseliny. Jakákoliv změna v tomto poměru se projeví změnou pH.

6. Poruchy acidobazické rovnováhy Nárazníkový systém hydrogenkarbonátový Základním nárazníkovým systémem v krvi je systém hydrogenkarbonátový (hydrogenuhličitanový, nesprávně ale často bikarbonátový). Je co do kapacity nejrozšířenější a snadno se regeneruje. Je v rovnováze s nárazníky "nebikarbonátovými", kterým je schopen jak předávat H+ a sám se regenerovat, tak od nich H+ přijímat. Je tvořen kyselinou uhličitou (H2CO3) a hydrogenkarbonátem (bikarbonátem, převážně sodným, NaHCO3).

7. Poruchy acidobazické rovnováhy Ostatní nárazníkové systémy V krvi se uplatňují při regulaci koncentrace H+ ještě další (nebikarbonátové) nárazníkové systémy, které jsou s hydrogenkarbonátovým systémem v určité rovnováze a jsou schopny regenerace tím, že mohou předat H+ hydrogenkarbonátovému nárazníkovému systému. Naopak jsou schopny v případě potřeby přijímat H+ z kyseliny uhličité a tím umožnit regeneraci hydrogenkarbonátového aniontu: BUFF- + H2CO3 <-----> HBUFF + HCO3-

8. Poruchy acidobazické rovnováhy - nárazníkové systémy 1) Systém hemoglobin - oxyhemoglobinOxygenovaný hemoglobin se chová jako silnější kyselina, která proton odštěpuje, deoxygenovaný hemoglobin jako slabší kyselina, respektive jako silnější konjugovaná báze a proton váže. 2) Bílkoviny krevní plazmy Za fyziologického pH jsou téměř všechny bílkoviny v oblasti pH vyššího, než je jejich izoelektrický bod. Proto mají negativní náboj (anionty), jsou schopny vázat proton (H+) a chovají se jako silné konjugované baze. 3) Systém primárních a sekundárních fosfátů (H2PO4- a HPO42-) Uplatňuje se spíše intracelulárně, jinak v prostředí kostí a zubů. Jako jeden z možných nárazníků se podílí na acidobazické regulaci v ledvinách.

9. Poruchy acidobazické rovnováhy Laboratorní vyšetření používaná při hodnocení poruch ABR pH, pCO2, pO2, koncentrace standardních hydrogenkarbonátů, BE (BD), koncentrace aktuálních hydrogenkarbonátů, saturace Hb kyslíkem. Ostatní laboratorní vyšetřeníKoncentrace kationtů: Na+, K+, Ca2+, Mg2+Koncentrace aniontů: Cl-, laktátu, bílkovin, případně zvlášť albuminu Koncentrace ostatních látek: Urea, kreatinin, glykemie, osmolalita, event. ketolátky

10. Poruchy acidobazické rovnováhy Reakce organismu směřující k udržení stálého pH Poruchy ABR se dělí podle původu na poruchy metabolické a respirační. U poruch metabolických se primárně mění koncentrace silných kationtů a aniontů a sekundárně koncentrace HCO3- a pH. U respiračních se primárně mění pCO2, koncentrace HCO3- zůstává prakticky nezměněna a mění se pH. Reakce organizmu na poruchy ABR směřují k zachování stálého pH. Typy reakce:1) nárazníkové 2) kompenzační 3) korekční

11. Poruchy acidobazické rovnováhy Nárazníkové reakceV krvi jako bezprostřední reakce organismu na vzniklou poruchu. Jejich kapacita je limitována,pokud trvá příčina poruchy déle, nárazníková schopnost krve se vyčerpá a dochází k hlubším změnám pH. Kompenzační reakceVždy zajišťovány orgány nepostižené složky, tj. u poruch respiračních ledvinami, u poruch metabolických plícemi, a směřují k udržení pH. Liší se dynamikou. Kompenzační reakce zajišťované ledvinami se rozvíjejí pozvolna, maxima účinnosti dosahují do 5 dnů. U plic je maxima účinnosti dosaženo do 24 hodin od začátku poruchy.

12. Poruchy acidobazické rovnováhy – kompenzační reakce Kompenzační reakce ledvin při respirační acidóze 1) Ve zvýšené míře se resorbuje a generuje HCO3-2) Zvyšuje se vylučování H+a) Volný H+ (malé množství) - pH moči neklesá pod pH 4.4 b) Jako NH4+, který vzniká v buňkách tubulů. Co do kapacity jde o nejúčinnější mechanismus. c) Jako H2PO4-, titrovatelná acidita moče. 3) Zvýšeně se resorbují Na+ a zvýšeně se vylučují Cl- jako (teoreticky) NH4Cl. Kompenzační reakce ledvin při respirační alkalóze 1) Zvyšuje se vylučování HCO3- a snižuje se jeho tvorba. 2) Klesá vylučování H+ ve formě NH4+ a titrovatelné acidity moče.

13. Poruchy acidobazické rovnováhy – kompenzační reakce Kompenzační reakce plic u metabolické acidózy Zvýšeným drážděním dechového centra při metabolické acidóze dochází k hyperventilaci. Sníží se pCO2 v alveolárním vzduchu a tím i v arteriální krvi. Snížením koncentrace respirační složky Hendersonovy-Hasselbalchovy rovnice dochází k úpravě pH. Kompenzační reakce plic u metabolické alkalózy Organismus reaguje hypoventilací a zvýšením pCO2. V důsledku hypoventilace klesá i pO2, což je limitující faktor kompenzace, protože hypoxémie působí stimulačně na dechové centrum a další zvyšování pCO2 není možné.

14. Poruchy acidobazické rovnováhy – korekční reakce Korekční reakce Prakticky jen u metabolických poruch za předpokladu, že příčinou poruchy není onemocnění ledvin. Upravují koncentraci primárně změněné složky. U respiračních poruch je postižení funkce plic vždy příčinou poruchy a nemůžeme tedy o korekci plícemi uvažovat. Korekce metabolické acidózy Intenzivní vylučování H+ všemi již zmíněnými mechanizmy. Retence HCO3- u některých typů metabolické acidózy. Korekce metabolické alkalózyStoupá vylučování HCO3- ledvinami, moč je alkalická. Je-li zároveň s metabolickou alkalózou přítomna i hypovolémie, objevuje se zvýšená zpětná resorbce Na+, za které je v distálním tubulu secernován H+ a K+ a moč může být paradoxně kyselá.

15. Jednoduché poruchy ABR- metabolická acidóza • Metabolická acidózaPříčinou metabolické acidózy můžou být změny koncentrace kationtů a aniontů (převaha kyselých látek nebo úbytek zásaditých látek). Můžeme rozlišovat metabolickou acidózu: Hyperchloremickou Při renálních ztrátách HCO3- a Na+, bez ekvivalentní ztráty Cl-. Acidózu způsobuje též podávání HCl nebo látek obsahujících Cl-, např. NH4Cl, arginin nebo lysin hydrochlorid, používaných k acidifikaci. Z ostatních příčin: při rychlé expanzi extracelulární tekutiny, přívodem tekutiny , která neobsahuje HCO3-, dojde ke snížení koncentrace bikarbonátu a tím k diluční acidóze. Korekce ledvinami následuje velmi rychle.

16. Jednoduché poruchy ABR- metabolická acidóza Z nadprodukce kyselých sloučenin nebo z jejich zhoršeného vylučování Vyskytuje se např. při diabetické ketoacidóze. Příčinou je zvýšená produkce ketokyselin: kyseliny acetoctové a beta hydroxymáselné. Občas je diagnóza diabetické ketoacidózy ztížena tím, že nemusí být vždy přítomna výrazná hyperglykémie. Metabolická acidóza tohoto typu se rozvíjí také při ketoacidóze z hladovění, kde stoupá produkce ketokyselin v játrech a jejich utilizace ve tkáních je snížena, nebo při laktátové acidóze.

17. Jednoduché poruchy ABR- metabolická alkalóza 2. Metabolická alkalóza Příčinou metabolické alkalózy může být změna poměru kyselých a zásaditých sloučenin (převaha zásaditých). Zvyšuje se koncentrace HCO3-, pCO2 se nemění a pH se zvyšuje. Ztráty Cl- bez odpovídajících ztrát silných kationtů a) Zvracení kyselého žaludečního obsahu, eventuálně odsávání kyselého žaludečního obsahu sondou. Ztráty Cl- jsou vyšší než ztráty Na+. Hypokalémie je způsobena spíše zvýšeným vylučováním K+ močí, než ztrátou žaludečního obsahu (sekundární hyperaldosteronismus ze sníženého objemu ECT).

18. Jednoduché poruchy ABR- metabolická alkalóza b) Léčba diuretiky. Většina diuretik, která působí v oblasti vzestupného raménka (furosemid, thiazidová diuretika), způsobují zvýšené vylučování Cl- a H+. c) Primární hyperaldosteronismus. Zvýšená sekrece aldosteronu vede ke zvýšené resorbci Na+, zvýšené sekreci H+ a K+, a k výrazně vyššímu vylučování Cl-. Výskyt metabolické alkalózy, hypokalémie a hypertenze bez známek deplece ECT je charakteristické pro hyperaldosteronismus.

19. Jednoduché poruchy ABR- metabolická alkalóza Příjem Na+ bez odpovídajícího příjmu Cl- a) Podávání NaHCO3perorálně či parenterálně. Při jednorázovém podání NaHCO3 ledviny rychle vyloučí nadbytek hydrogenkarbonátů. Jenom trvalý přívod vede ke zvýšení jejich koncentrace a k metabolické alkalóze. b) Parenterální podání solí organických kyselin. Na-acetát, Na-laktát, event. masivní transfúze krve s Na-citrátem jako antikoagulačním činidlem. Po zmetabolizování organických kyselin stoupne koncentrace hydrogenkarbonátů a nastane metabolická alkalóza. c) Náhlá úprava metabolické poruchy a metabolické zpracování nahromaděných aniontů. Např. úprava diabetické ketoacidózy event. laktátové acidózy.

20. Jednoduché poruchy ABR- metabolická alkalóza d) Podání velkých dávek solí léků jako např. sodná sůl Penicillinu, Carbenicillinu e) Hyperkalcémie při kostních metastázách nebo při myelomu je provázena alkalózou mírného stupně, která je připisována uvolňování nehydrogenkarbonátových nárazníků z kosti. U hyperparathyreózy se naopak působením parathormonu, který tlumí resorbci hydrogenkarbonátů v ledvinách, rozvíjí mírná acidóza, navzdory jeho destruktivnímu působení na kostní strukturu. f) Koncentrační alkalóza, při redukci objemu ECT bez ztráty bazí.

21. Jednoduché poruchy ABR- metabolická alkalóza Metabolická alkalóza ze snížení koncentrace slabých kyselin Prakticky jde o stavy se sníženou koncentrací proteinů nebo samotného albuminu v krvi. Je známo, že pokles koncentrace albuminu o 10 g/l vede k vzestupu koncentrace HCO3- o 3 mmol/l. K poklesu koncentrace bílkovin plazmy dochází při zvýšených ztrátách, zejména v oblasti GIT, při jejich nedostatečné syntéze v játrech a při vystupňovaném katabolizmu.

22. Jednoduché poruchy ABR- respirační acidóza 3. Respirační acidózaRozlišujeme akutní a chronickou respirační acidózu. Respirační acidóza je stav, který vzniká nerovnováhou mezi produkcí CO2 ve tkáních a jeho nedostatečným vylučováním v plicích. Denní produkce CO2 je přibližně 13000 - 15000 mmolů a stejné je i jeho vylučování plícemi. Při snížené účinnosti plicní exkrece CO2 stoupá pCO2 v alveolárním vzduchu, až se ustálí nová rovnováha mezi tvorbou a vylučováním. Se zvýšením pCO2 v alveolárním vzduchu se zvyšuje i pCO2 v krvi a klesá pH. Koncentrace hydrogenkarbonátů se sníží nepatrně.

23. Jednoduché poruchy ABR- respirační acidóza Akutní respirační acidóza Akutní vznik hyperkapnie je vždy provázen hypoxemií s určitým podílem laktátové acidózy. Podle druhu a stupně poruchy, která vyvolala akutní stav, objeví se u pacienta příznaky dechové tísně (dyspnoe)- neklid, tachypnoe. Při zhoršení dochází až k poruše vědomí(koma). Příčiny akutní respirační acidózy: • Obstrukce dýchacích cest: laryngospasmus, bronchospasmus, aspirace cizího tělesa, aspirace zvratků, edém laryngu. • Neuromuskulární příčiny: poškození mozkového kmene nebo prodloužené míchy s útlumem dechového centra, syndrom Guillan-Barré (polyradiculoneuritis), myasthenia gravis, botulismus, tetanus, předávkování sedativy a narkotiky. • Redukce dýchací plochy: pneumothorax, hemothorax, masivní pneumonie, těžký plicní edém. • Poruchy cirkulace: masivní plicní embolie.

24. Jednoduché poruchy ABR- respirační acidóza Chronická respirační acidóza Způsobena dlouhodobým snížením alveolární ventilace se vzestupem pCO2. V organizmu dochází postupně k renální kompenzaci, která se rozvíjí a dosahuje maxima do 5 dnů. V rámci adaptace dochází k retenci Na+ a HCO3- a zvýšenému vylučování Cl2. Jako stimulační podnět působí hypoxémie. Příčinou chronické respirační acidózy je většinouonemocnění plic nebo změny plicní ventilace: - nejčastější je chronická obstruktivní choroba bronchopulmonální, - chronické předávkování sedativy s následnou depresí dechového centra, - primární alveolární hypoventilace, - neuromuskulární postižení - poliomyelitis, myopatie, roztroušená skleróza, paralýza bránice, - anatomická postižení hrudníku omezující ventilaci - kyfoskolióza, hydrothorax,

25. Jednoduché poruchy ABR- respirační alkalóza 4. Respirační alkalóza Vzniká, poklesne-li pCO2 v alveolárním vzduchu. K poklesu pCO2 dochází, když převládá výdej CO2 plícemi nad jeho produkcí ve tkáních. Protože produkce CO2 ve tkáních je relativně konstantní (závislá na metabolizmu tkání), je pokles pCO2 primárně způsobován hyperventilací. K hyperventilaci může vést zvýšená neurohumorální stimulace centrální nebo periferní, hyperventilace při řízené ventilaci nebo vědomá hyperventilace pacienta. Nárazníková reakce u respirační alkalózy probíhá velmi rychle, aby se zabránilo výraznému vzestupu pH na hodnoty, které by mohly ohrozit životní funkce organismu. 99 % H+ pochází z nitrobuněčných zdrojů, tj. z laktátu a z organických kyselin, jejichž koncentrace v buňkách stoupá díky sníženému přísunu O2 (posun disociační křivky Hb doleva při alkalóze).

26. Jednoduché poruchy ABR- respirační alkalóza Příčiny respirační alkalózy: - Centrální stimulace dechového centra při strachu, bolesti, horečce, v těhotenství, při traumatech hlavy, mozkových tumorech, krvácení do CNS. Z léků vyvolávají hyperventilaci zejména salicyláty. - Stimulace dechového centra z periferie. Plicní embolizace (menšího rozsahu nebo sukcesivní), chronická srdeční insuficience, intersticiální plicní fibróza, pneumonie, pobyt ve vysokohorském prostředí. - U pacientů s cirhózou mohou být příčinou zmnožené plicní zkraty, ev. zvýšená koncentrace amoniaku. U gramnegativní sepse a některých forem šoku patří respirační alkalóza k časným příznakům. Výrazná alkalémie způsobuje poruchu srdečního rytmu a díky poklesu koncentrace ionizovaného Ca i zvýšenou neuromuskulární dráždivost (parestesie, křeče, hlavně na distálních částech končetin).

27. Smíšené poruchy ABR Vyskytují se relativně často. Jde o kombinaci dvou nebo více základních poruch nebo o více příčin, které vyvolávají tutéž poruchu ABR. Při hodnocení smíšených poruch je třeba vycházet z komplexního hodnocení anamnézy, fyzikálního nálezu a všech potřebných laboratorních vyšetření, ne pouze z hodnocení výsledků vyšetření parametrů ABR.