Poruchy vnitřního
prostředí
Poruchy objemu, osmolarity a tonicity
Etiopatogeneze jednotlivých poruch
2
Homeostáza
• vnitřní prostředí (nitrobuněčné a v okolí buněk) není totožné se
zevním prostředím
• vnitřní prostředí = extracelulární a intracelulární tekutina
• jeho vlastnosti jsou takové, aby umožňovalo optimální
fungování organizmu
• regulační mechanizmy zajišťují, že bez ohledu na měnící se
zevní podmínky, vnitřní prostředí zůstává stabilní
• regulací oběhu, dýchání, ledvinami, GIT, činností endokrinních žlaz
• stabilita parametrů vniřního prostředí = homeostáza
• objem
• osmolarita
• koncentrace iontů
• teplota
• pH
• …
• složení tělesných tekutin je výslednicí mezi přítokem (resp.
tvorbou) a odtokem látek (tj. bilancí)
• poruchy bilance jednotlivých látek
• deplece – nedostatek/ztráty neúměrné potřebám
• retence – převaha příjmu/tvorby nad odvodem
3
Kompartmenty těl. tekutin
• voda je v organismu rozdělena do
několika oddílů:
• (1) intracelulární tekutina (ICF)
• 2/3 celkové vody
• (2) extracelulární tekutina (ECF)
• 1/3 tělesné vody
• intersticiální tekutina (ISF)
• obklopuje buňky, ale necirkuluje, cca 3/4 ECF
• intravaskulární tekutina (IVT, tj. plazma)
• cirkuluje, cca 1/4 ECF
• transcelulární tekutina
• tekutina mimo ISF a IVT (1-2 litry)
• cerebrospinální tekutina, komorová voda oka
• trávicí šťávy (žaludek, pankreas, žluč)
• hlen
• synoviální tekutina
• event. tekutina v peritoneálním a pleurálním prostoru
Rozdělení vody v těle
celk. tělesná voda
~45 litrů
(60 – 65%
hmotnosti)
extracelulární
tekutina
~15 litrů
(20 -23% hmotnosti)
plazma
~3 litry
(4% hmotnosti)
intersticiární tekutina
~12 litrů
(16% hmotnosti)
intracelulární tekutina
~30 litrů
(40 - 45% hmotnosti)
5
Denní bilance vody
příjmy ztráty
metabolizmus 0.5 L močí 1 – 2 L
pití 1 L stolicí 0.1 L
potrava 1 L odpařováním 0.6 – 0.8 L
dýcháním 0.5 L
celkem 2.5 L celkem 2.5 L
6
Osmolarita a tonicita
• voda tvoří v organizmu zákl. prostředí v němž jsou
rozpuštěny další soluty
• cca 200 molekul vody / 1 molekulu solutu
• osmolarita (mmol/l)
• osmotický tlak v jednom litru rozpouštědla
• je přímo úměrná počtu rozpuštěných částic v roztoku daného
objemu
• normální rozmezí 285 ± 10 mmol/l
• všechny kompartmenty musí být v osmotické rovnováze
• s výjimkou přechodných změn a patologických stavů
• nejvýznamnější osmoticky aktivní látky
• glukóza, močovina, albumin
• ionty (Na, K, Cl, fostáty, bikarbonát, …)
• tonicita = elektrolytové (iontové) složení těl. tekutin
• objem ECF je proporcionální celkovému obsahu Na+
7
Odhad osmolarity krve
• osmolarita = 2  ([Na+] + [K+]) + 5
• 2  140 + 5 + 5 = 290
• osmolarita = 2  [Na+] + [Glc] + [urea]
• 2  140 + 5 + 5 = 290
Iontové složení tělesných tekutin
Elektrolyty
Plasma,
(mEq/L)
[molarita]
Intersticiální
tekutina
(mEq/L)
Intracelulární
tekutina
(mEq/L)
Na+ 142 145 10
K+ 4 4 160
Ca2+ 5 5 2
Mg2+ 2 2 26
Kationty celkově: 153 156 198
Chloridy 101 114 3
Bikarbonáty 27 31 10
Fosfáty 2 2 100
Sulfáty 1 1 20
Org. kyseliny 6 7
Proteiny 16 1 65
Anionty celkově: 153 156 198
9
Výměna látek mezi ICT a ECT
• ICF a ECF jsou odděleny buněčnými
membránami
• bílkoviny membrán zaručují, že membrány
jsou permeabilní pro vodu (difuzí)
• naopak permeability pro ionty je s
výjimkou K+ prakticky nulová
• otevírání iontových kanálů je řízené
• pohyby vody dovnitř (ven) do (z) buněk
mění jejich velikost (roztahují se resp.
kontrahují)
• osmóza se objevuje, pokud vzniká gradient
nepropustného solutů přes membránu
permeabilní pro vodu
• v buňkách se objevují osmotické toky, pokud
vzniká osmotický gradient mezi ICT a ECT
• v celém těle jsou tyto kompartmenty vždy v
osmotické rovnováze přesto, že složení
tekutin je v těchto kompartmentech velmi
odlišné
• přidání nebo odebrání solutů jednomu nebo
několika tělesným kompartmentům povede
k k narušení osmotické rovnováhy a k
výměně vody mezi ICF a ECF
10
Membránové transportní
mechanismy
• typy transportů
• prostá difuze
• usnadněná difuze
• osmóza
• iontový kanál
• aktivní pumpa
• membránové transporty jsou řízeny silami, které
působí na úrovní membrány
• na molekulu může působit více sil najednou (koncentrační a
napěťový gradient)
• pohyb vody je řízen jak tlakovým, tak osmotických
gradientem
• množství vody, které se přesunuje během osmózy ovlivňuje
objem buňky
11
Membránové transporty jsou řízeny
silami působícími na úrovní
membrány
Typ transportu Rozdíly v Síla
difúze koncentraci koncentrační gradient
elektrický proud napětí (voltage) napěťový gradient
filtrace hydrostatickém tlaku tlakový gradient
osmóza osmotickém tlaku osmotický gradient
12
Reakce buňky na změny
osmotického tlaku
13
Regulace objemu a osmolarity
• osmolarita se reguluje vodou
• osmoreceptory v hypothalamu →
produkce ADH a vyvolání pocitu žízně
→ transport ADH do zadního laloku
hypofýzy → zvýšení zpětné resorpce
vody v ledvině
• cirkulující objem se reguluje
sodíkem
• regulace je vázána na detekci a změny
krevního tlaku
• baroreceptory ve vyso- a nízkotlakém
řečišti → aktivace sympatoadrenálního
systému, RAAS a ANF →
vazokonstrikce a retence Na+
14
Regulace volumu a osmolarity
15
Osmorecepce - ADH
• (1) vzestup osmolarity plazmy
vede ke zmenšení objemu buněk
v osmoreceptorech hypotalamu
• (2) sekrece ADH (= vazopresin)
• ADH se váže na receptor V2 a
způsobuje (prostřednictvím
cAMP) inzerci aquaporinu do
apikální membrány, což umožní
transport vody podél
osmotického gradientu ve
sběrném kanálku nefronu
• (3) navození pocitu žízně
• cestou n. glossofaryngeus –
snížení produkce slin, suchost
sliznic
• dalšími stimulátory sekrece ADH
jsou
• výraznější pokles efektivního
cirkulačního objemu (zvýšená
hladina AT II)
• stres, bolest, strach, sexuální
vzrušení
• dopamin, nikotin, hypoxie,
hyperglykémie, některé léky
• tlumení sekrece ADH
• hypervolémie, hypoosmolarita,
ADH (zpětnovazebně)
• enkefaliny, glukokortikoidy,
alkohol
16
Působení ADH
Barorecepce
• baroreceptory
• vysokotlaké řečiště
• oblouk aorty a karotický
sinus
• aktivace sympatiku a
posléze RAAS
• macula densa ledvin
• produkce reninu
• nízkotlaké řečiště
• srdeční předsíně
• produkce ANF
• při větších změnách
objemu se aktivuje též
ADH
18
Mediátory regulace tlaku/objemu
19
Juxtaglomerulární aparát (JGA)
20
Produkce reninu v ledvině
• regulována 3 faktory
• (1) systémově
prostřednictvím
sympatické inervace
JG-bb.
• tlak detekován centr.
baroreceptory
• (2) při poklesu tlaku
v a. afferens
glomerulu
• tlak detekován JGA
• (3) při poklesu konce
NaCl v dist. tubulu
• koncentrace
detekována buňkami
macula densa
21
RAAS – hlavní mechanismus
regulace tlaku a objemu
• renin štípe
angiotensinogen na
angiotensin I (AT I), ten je
dále účinkem
konvertujícího enzymu
(ACE) štěpen na AT II
• hl. efekty AT II:
• vazokonstrikce
•  reabsorpce Na v prox.
tubulu
• aktivace dřeně nadledvin k
produkci aldosteronu a jeho
prostřednictvím  reabsorpce
Na v dist. tubulu
22
Regulovaná reabsorpce Na+
23
Objemová a osmotická bilance
• poruchy objemu a osmolarity jsou v
klinických podmínkách úzce spojeny
• možné stavy z hlediska objemu
• normovolémie
• hypervolémie
• hypovolémie
• relativní poměr mezi příjmem či ztrátami
solutů na jedné straně a vody na straně
druhé určí hodnotu osmolarity
• isoosmolarita
• hypoosmolarita
• při větším příjmu vody než solutů nebo po větších
ztrátách solutů než vody
• hyperosmolarita
• při větší retenci solutů než vody nebo po větších ztrátách
vody než solutů
24
Kombinace poruch volumu
a tonicity v ECT
hypoosmolární
hypervolemie
Na / H2O
(např. psychogenní
polydipsie, SIADH)
isoosmolární
hypervolemie
Na / H2O
(např. srdeční či jaterní
selhání, nefrotický syndrom)
hyperosmolární
hypervolemie
Na / H2O
(např. chron. ledv. selhání,
hyperaldosteronismus)
hypoosmolární
normovolemie
Na / H2O
nepravděpodobná
norma
Na / H2O
hyperosmolární
normovolemie
Na / H2O
nepravděpodobná
hypoosmolární
hypovolemie
Na / H2O
(např. Addisonův, Barterův
syndrom)
isoosmolární
hypovolemie
Na / H2O
(např. krvácení, popáleniny)
hyperosmolární
hypovolemie
Na / H2O
(např. průjmy, zvracení,
pocení, diabetes insipidus)
25
Hypervolemické stavy
• kapacita ledvin pro vylučování vody je natolik
velká, že ani extrémní zátěž vodou při zdravých
ledvinách nevede k retenci tekutin v
extracelulárním prostoru
• ledviny dokážou vyloučit i velká kvanta sodíku
• kapacita však může být překonána v extrémních
případech
• retence vody může být způsobena:
• (1) přesunem tekutiny z intravazálního prostoru do
intersticia a následnou “falešnou” signalizací sníženého
efektivního objemu např. u
• srdečního selhání (tekutina ve venózním řečišti)
• jaterní nedostatečnosti (tekutina ve splanchniku)
• nefrotický syndrom (edémy)
• (2) retence sodíku a vody ledvinami
• primární nemoci ledvin
• zvýšené hladiny faktorů regulujících vylučování sodíku a
vody v ledvinách
26
Přesun tekutiny z krve do
intersticia
27
Příklad = srdeční selhání
28
Typy hypervolemie
• podle toho jak je provázena retence vody změnami
osmolarity rozlišujeme:
• hyperhydratace hypo- až isoosmolální
• tělo dostává (zadržuje) převážně vodu
• infuze glukózových roztoků (5% glukoza se spotřebuje, zbude
voda)
• nefrotický sy (ztráta bílkovin močí)
• cirhóza (nedostatečná produkce bílkovin)
• psychogenní polydipsie
• syndrom nepřiměřené produkce ADH (SIADH)
• selhání srdce
• renální oligo/anurie při selhání ledvin
• hyperhydratace hyperosmolální
• tělo dostává (zadržuje) převážně Na+
• masivní příjem Na+ (např. pití mořské vody nebo nadm. solení)
• nadprodukce mineralokortikoidů (Connův syndrom)
• akutní nemoci glomerulů a oboustranná parench. onem. ledvin s
chronickou ledv. nedostatečností (GFR < 10 mL/min)
29
Důsledky hypervolémie
• zvýšené předtížení levé komory
• zvýšený srdeční výdej (CO)
• CO  perif. odpor =  arteriální tlak
•  hydrostatický kapilární tlak
• filtrace tekutiny do IC prostoru
• edém
30
Hypovolemické stavy
• příčinou je negativní bilance vody
• ta je ale prakticky vždy spojena s bilancí sodíku, tudíž snížení objemu vody v ECT je
zpravidla spojeno i s poklesem celkového množství sodíku
• (1) dehydratace hypoosmolální (= tělo ztrácí převážně Na+)
• aliment. nedost. soli v kombinaci se ztrátami
• prim. nedostatek mineralokortikoidů (Addisonův syndrom)
• renální ztráty soli:
• polyurie při akutním selhání ledvin
• ztráta hypotonických tekutin
• osmotická diuréza
• tlaková diuréza u extrémně  TK
• Barterův syndrom
• (2) dehydratace izoosmolální
• ztráta krve nebo plazmy, popáleniny
• punkce ascitu
• těžký průjem (jinak hyperosmolární dehydratace)
• žlučový drén, píštěle
• únik do intersticia nebo 3. prostoru
• pankreatitis
• (3) dehydratace hyperosmolální (tělo ztácí převážně vodu)
• zvracení
• průjem
• pocení
• hyperglykémie u diabetes mellitus
• diabetes insipidus (centrální i nefrogenní)
• polyurie při akutním selhání ledvin
31
Přehled poruch volumu a
tonicity včetně příčin
32
Vysvětlivky k obrázku:
• a – přehnaná kompenzace hyperosmolality (stav 9) vodou
• b – kompromis pomocí ADH: hypervolemie nestoupá při značném vzestupu
NaEC tak výrazně, aby se udržela izoosmolalita
• c – pokles efektivního krevního volumu
• d – tři faktory retence Na (GFR, aldosteron, 3. faktor)
• e – pomocí ADH
• f – nesteroidní antiflogistika (acetylosalicylová kyselina, salicylát sodný,
fenacetin, paracetamol) tlumí ochranné prostaglandiny v ledvině  pokles GFR
• g – SIADH (syndrom of inappropriate secretion of antidiuretic hormone) je
klinicky euvolemický, subklinicky hypervolemický
• h – pomocí žízně a ADH, předpokládá se ovšem i jistá ztráta soli
• i – ačkoliv může být dehydratace těla při ztrátě hypotonických tekutin značná,
pokles cirkulujího volumu bývá při ní zanedbatelný (čistá ztráta vody hrazena z
90% nikoliv z cirkulujícího objemu)
• j – je-li ztráta vody o dost vyšší než ztráta soli, může být snížení NaEC
provázeno zvýšením PNa
• k – organizmus masivně ztratil sůl i vodu, rychlou zpětnou vazbou přes žízeň a
ADH se však v této extrémní situaci snaží zachovat spíš objem, což se mu zdaří
jen zčásti, a ještě za cenu hypotonie (opět kompromis); ztráty soli jsou zde
hrazeny pouze pitím
• l – Na v moči < 10 mmol/L
• m – Na v moči > 20 mmol/L – příčinou ztráty Na je moč sama
• n – při malém objemu moče Na v moči > 600 mmol/L
33
Edém
• mezi intravaskulární a extravaskulárním
kompartmentem probíhá neustálá výměna
tekutin
• pohyb vody, elektrolytů a nízkomolekulárních
látek je řízen:
• hydrostatickým tlakem
• onkotickým tlakem
• permeabilitou cév
• edém
• nárust objemu tekutiny v intersticiálním prostoru
• lokalizovaný
• generalizovaný
• příčiny
•  filtrační tlak
• arteriolární dilatace
• konstrikce venul
• venostáza, obstrukce
•  onkotický tlak plazmy
• hypoproteinemie
• akumulace osmoticky aktivních látek v tkáni
•  kapilární permeabilita
• prozánětlivé mediátory (histamin, bradykinin,
substance P)
•  lymfatická drenáž
• ucpání při infekci
• stp. lymfadenektomii
34
Patogeneze edémů
35
Vysvětlivky:
• a – normální stav
• b - edémy při zvýšení hydrostat. tlaku
• c - edémy při snížení onkotického tlaku
• d - edémy při zánětu
36
Edematózní stavy - přehled
37
Hyper- a hypokalemie
• 98% K+ v ICF
• 35-50x více než v ECF (3.8 – 5.5 mmol/l)
• Na+/K+ ATP-áza
• vyšší permeabilita membrány pro K+ než
pro ostatní kationty
• příspěvek ke klidovému membránovému potenciálu
• pasivní tok K z buňky podél koncentračního gradientu
limitovaný intracelulárními anionty
• změny kalemie v ECF jsou časem reflektovány v
ICF
• poruchy bilance K v organizmu:
• nadměrný příjem při funkčních ledvinách není
problém
• snížené vylučování při insuficienci ledvin
• poruchy distribuce - celá řada faktorů
ovlivňuje distribuci draslíku mezi ECT a ICT
prostorem:
• zánik buněk/ hemolýza
• osmolarita
• acidóza
• Regulace [K+]v ECF
• (1) změny distribuce K+ (přesuny z ECF do ICF)
• pH, inzulin, adrenalin
• (2) exkrece ledvinami
• aldosteron, [K+]
2 K+
ATP
3 Na+
2 K+
ATP
3 Na+
2 K+
ATP
3 Na+
K+
Na+
intersticium buňka distálního tubulu lumen
a sběracího kanálku
ALDOSTERON
nadledvina
angiotensin II
K+
adrenalin
inzulin
38
Efekt hyper-/hypokalemie
na srdce• efekt závisí na absolutní velikosti
odchylky (= o kolik) a rychlosti s
jakou ke změně došlo (= a jak
rychle)!!!!
• tedy velký rozdíl mezi rizikem u akutního
a chronického selhání ledvin
• hyperkalemie
• zvyšuje excitabilitu posunem klid.
membránového potenciálu k prahovému
• pasivní tok K z buňky podél koncentračního
gradientu limitovaný
intracelulárními anionty, při vzestupu K v ECF
retence v ICF a depolarizace
• zpočátku rovněž zrychluje repolarizaci
(fáze 3)
• aktivační substrátový efekt na Na+/K+ ATPázu
(vysoká dostupnost K+ pro výměnu)
• později brání (opožďuje) vysoká [K]
repolarizaci
• malý koncentrační gradient
• nakonec při K+ zástava srdce
• inhibiční efekt na Na+/K+ ATP-ázu (nemůže
pumpovat proti extrémně vysoké koncentraci
K+ v ICT)
• příliš velké přiblížení k prahovému potenciálu
(nebo až překročení) znemožňuje otevření
Na+ kanálů
39
Hyperkalémie (K+ >5.5
mmol/l)• postiženy zejména svalové bb.
(všechny!)
• příčně pruhované
• hladké
• myokard
• projevy
• arytmie (EKG):
• do 7 mmol/l
• hrotnaté T vlny
• rozšíření QRS
• prodloužení PR intervalu
• oploštění P vln
• nad 7 mmol/l
• snižováni voltáže
• bradykardie
• nad 8 mmol/l
• „sinusoidální kmit“
• idioventrikulární rytmus
• zástava
• parestezie, hyporeflexie,
obrny a zácpa