Tělesné tekutiny. Acidobazická rovnováha. Voda a její funkce v lidském těle • Transportní prostředí, rozpouštědlo, zvlhčování a ochrana sliznic • Věk, pohlaví, hmotnost % VODY KREV 83% SVALY 76% KŮŽE 72% KOSTI 22% TUKY 10% ZUBNÍ SKLOVINA 2% OBSAH VODY V RŮZNÝCH TKÁNÍCH (muž, 70 kg) Prostup iontů přes obě bariéry není stejný! A co voda? Základní principy: 1. Osmolarita ECF a ICF je za fyziologického stavu stejná 2. Zachování osmolarity je zajištěno přesuny vody mezi kompartmenty! 3. ! látky, které nevstupují do ICF a jsou osmoticky aktivní (NaCl, manitol) Pozn. Syndrom nepřiměřené sekrece antidiuretického hormonu, Schwartzův-Bartterův syndrom (SIADH , angl. zkr. syndrome of inappropriate antidiuretic hormone secretion) Acidobazická rovnováha - Proč udržovat úzké rozpětí pH? - Kompetice protonů s transportními mechanismy pro monovalentní ionty, zejména K+ (acidóza-hyperkalemie, alkalóza-hypokalemie) - Interakce protonů s aminokyselinami, změna struktury proteinů (enzymy, kanály, atd.) - Poruchy excitability nervové tkáně (acidóza-snížená excitabilita, dezorientace, kóma; alkalóza-hyperexcitabilita) - Acidóza versus alkalóza - Zdroje protonů: - Metabolismus - Látky v potravě - „těkavé“ (= CO2, produkt aerobního metabolismu buněk) versus „netěkavé“ (= fixované) kyseliny (= kys. sírová, kys. fosforečná, případně další) - Kyselina sírová = produkt katabolismu proteinů - Kyselina fosforečná = katabolismus fosfolipidů - Výdej protonů: - Plíce (jako CO2) - Ledviny (jako H+) - Proton-neutrální, proton-produktivní a proton-konzumpční metabolické reakce Denní produkce H+ Pufrovací systémy - pufry - Udržují pH při změně koncentrace protonů (H+) - Značná rychlost - Pouze omezují výkyvy pH - efektivní v rozmezí pH 1 jednotky hodnoty pK příslušného pufru - extracelulární pufry - HCO3 - pufr - pK CO2/HCO3 = 6.1 - MAJORITNÍ EXTRACELULÁRNÍ PUFR - Fosfátový pufr - MINORITNÍ - pK H2PO4 / HPO4 2= 6.8 - Nejvýznamnější pufrovací složka moči = titrovatelná acidita - Intracelulární pufry - Organické fosfáty (AMP, ADT, ATP, 2,3-difosfoglycerát) - Proteiny - Imidazol, alfa-aminoskupiny proteinů - HEMOGLOBIN! – nejvýznamnější intracelulární pufr - Ve fyziologickém rozmezí pH je deoxygemoglobin lepším pufrem než oxygemoglobin Respirační kompenzace - Nástup v rámci minut - Regulace pH snížením nebo zvýšením alveolární ventilace - Měna pH docílena změnou vylučování CO2 – pCO2 je v rovnováze s H+ díky reakci CO2 s H2O (CA) - Vzestup CO2 v krvi = konverze v Ery (CA) na hydrogenkarbonátový ion (HCO3 -) a proton (H+) - H+ jsou pufrovány protonovým pufrem (hemoglobin) - HCO3 - se vrací do krevní plasmy - V plicích se proces obrací – CO2 difunduje přes alveokapilární bariéru do plic a je eliminován - Role plic = regulace pH prostřednictvím množství CO2 v krvi: - Zvýšená ventilace = zvýšené odstraňování = snížení koncentrace protonů - Snížená ventilace = opak - ! Reálný kompenzační mechanismus - Hypoventilace = acidóza, hyperventilace = alkalóza Renální kompenzace - Nejpomalejší v rámci kompenzačních mechanismů = řádově desítky minut až hodiny - Změny regulace vylučování HCO3 - a H+ - Zvýšená koncentrace protonů v plasmě = zvýšení jejich sekrece ledvinami a současně zvýšení resorpce hydrogenkarbonátu - Snížená koncentrace protonů v plasmě = snížení jejich sekrece i resorpce hydrogenkarbonátu - Netěkavé kyseliny – nemohou být z těla odstraňovány respirací = jednoznačná role ledvin v jejich vyloučení - Další význam ledvin – zabránění ztrátám hydrogenkarbonátu: - Proximální tubulus = secernovány protony (antiport Na+/H+), vzniká kyselina uhličitá, resp. CO2 a H2O (CA), CO2 difunduje přes apikální membránu, dále vznik hydrogenkarbonátu a následný transport přes bazolaterální membránu - Reabsorpce 85 % hydrogenkarbonátu - distální tubulus: - Sekrece protonů je spojena se syntézou nových iontů HCO3 - Intracelulární CA katalyzuje vznik reakci H2O a CO2 na kyselinu uhličitou (H2CO3) - Ta dále disociuje na ionty (protony/hydrogenkarbonát) - Protony secernovány do tubulární tekutiny protonovou pumpou - Hydrogenkarbonát transportován přes bazolaterální membránu do intersticia a dále do plasmy - Protony jsou dále pufrovány MOČOVÝMI PUFROVACÍMI SYSTÉMY! - Amonný pufrovací systém - Fosfátový pufrovací systém - V důsledku je v tubulární buňce syntetizován hydrogenkarbonát! - Amonný pufrační systém: - Produkce v proximálním tubulu z glutaminu - = míra produkce odpovídá míře nutnosti udržovat pH ve fyziologickém rozmezí - Amonné ionty jsou vyloučeny dále močí - Zvláštní význam – protony vyloučeny močí, hydrogenkarbonát resorbován - SEKRECE PROTONŮ A SYNTÉZA NOVÉHO HYDROGENKARBONÁTU - Jedna skupina vmezeřených buněk vylučuje proton a reabsorbuje hydrogenkarbonát - Druhá skupina může v případě potřeby fungovat naopak, při hrozící alkalóze vylučuje hydrogenkarbonát a resorbuje protony FYZIOLOGICKÝ STAV: • protony jsou sekretovány úměrně jejich vzniku v organismu • secernované protony snižují pH moči • Aby pH moči příliš neklesalo, jsou protony pufrovány močovými pufrovacími systémy • Výsledné pH moči 4.5 – 7.8 • Při pH nižším než 4.5 se sekrece protonů zastavuje 1. apical Na+-H+ exchanger (NHE) 2. basolateral Na+-HCO3- symport 3. H+-ATPase 4. H+-K+-ATPase 5. Na+-NH4+ antiport Příklad 1: průjem - Ztráta hydrogenkarbonátů z GIT - Pokles koncentrace hydrogenkarbonátů v krvi - Pokles pH - Metabolická acidóza - Zachování elektroneutrality – hydrogenkarbonáty jsou nahrazeny chloridy - Kompenzační mechanismus pro metabolickou acidózu = hyperventilace - Pokles objemu ECF = snížení objemu krve + pokles arteriálního tlaku - Aktivace baroceptorového reflexu = + sympatikus (+ srdeční frekvence, vazokonstrikce – kůže) - Aktivace RAAS = zvýšená sekrece K+ = hypokalémie Příklad 2: zvracení Vyšetření acidobazické rovnováhy Arteriální/arterializovaná kapilární nebo venózní krev - pH krve – 7.36 – 7.44 – informace o závažnosti poruchy vnitřního prostředí - Parciální tlak oxidu uhličitého - pCO2 - Parciální tlak kyslíku – pO2 - % saturace kyslíkem v tepnách - sO2 - Dále: - Frakce hemoglobinu - Aktuální hydrogenuhličitany (24±2 mmol/l ) - Standardní hydrogenuhličitany (24±2 mmol/l ) – vyloučení respirační poruchy - Přebytek bazí – base excess – BE – (0±2 mmol/l ) – dopočítaný parametr, hodnotí metabolickou složku ABR - diference silných iontů (SID), aniontová mezera (anion gap, AG), pufrové baze séra (BBS) a jiné Poruchy acidobazické rovnováhy RESPIRAČNÍ PORUCHY ACIDOBAZICKÉ ROVNOVÁHY - Hyperventilace/hypoventilace (alkalóza/acidóza) Metabolická acidóza • pokles koncentrace standardních hydrogenuhličitanů • v důsledku hromadění některého aniontu, který hydrogenuhličitany z mineralogramu „vytlačí“ • v důsledku ztrát hydrogenuhličitanů (doprovázených kationtem, nejspíše tedy jako hydrogenuhličitanu sodného); • vzácněji: v důsledku ztrát některého kationtu, nejspíše sodíku, jež jsou kompenzovány poklesem koncentrace hydrogenuhličitanů. Acidóza z hromadění iontů – laktátová, ketoacidóza, renální acidóza, acidóza při některých otravách Acidóza ze ztrát hydrogenuhličitanů Metabolická alkalóza - Vzestup koncentrace standardních hydrogenuhličitanů - ztráty některého aniontu, obvykle chloridů nebo proteinů, které jsou v ionogramu kompenzovány doplněním hydrogenuhličitanů - vzestup koncentrace některého kationtu, nejčastěji sodíku.