Mirosława Nowacka
Diagnostyka
laboratoryjna zaburzeń
równowagi kwasowo -
zasadowej
Homeostaza jonu
wodorowego
CO
2
H
+
bufory
pH - 7,36 –
7,44
Wpływ pH na aktywność
enzymów
pH
A
k
ty
w
n
o
ść
e
n
zy
m
u
aktywności
aktywno
ś
ci
Aktywność optymalna
Aktywność optymalna
aktywności
aktywn
oś
ci
pH poniżej 6.8 i powyżej 7.8 jest najczęściej
związane z bezpośrednim zagrożeniem życia
pacjenta.
Produkcja nielotnych
kwasów
Produkcja H
+
Dorosły - ok. 1 mmol H
+
/ kg masy ciała /dobę
Dziecko – ok. 2 mmol H
+
/ kg masy ciała /dobę
Produkowane kwasy –
Siarkowy
Fosforowy
Mlekowy
- hydroksymasłowy
Acetooctowy
H
+
Produkcja CO
2
CO
2
+ H
2
O H
2
CO
3
H
+
+
HCO
3-
20 moli CO
2
/dobę
ok. 450 l/dobę
Bilansowy charakter
RKZ
pH
CO
2
Produkcja
H
+
7,36 - 7,42
Wydalanie
CO
2
H
+
pH = - log H
+
Siła elektromotoryczna półogniw
pomiarowych (elektroda szklana) jest
wprost proporcjonalna do –logH
+
(pH)
10
-14
10
-7
10
0
pH czy [H
+
] (nmol/l) ?
Różnica jednej jednostki pH
oznacza 10 krotną różnicę
stężenia jonów wodorowych
9
15,8
7,80
15
25
7,60
23
40
7,40
37
63
7,20
58
100
7,00
158
6,80
nmol/l
nmol/l
pH
160
80
100
120
140
60
40
20
00
[H+
]
6,80
6,90
7,00
7,10
7,20
7,30
7,40
7,80
7,50
pH
7,60
Równanie Hendersona -
Hasselbalcha
K
[H
+
]
=
[HA]
[A
-
]
x
[H
+
]
[A
-
]
x
HA
=
K
Słaby kwas
Zasad
a
H
+
HA
A
-
+
pH
=
- log K
[HA]
[A
-
]
x
pH
=
- log K
[HA]
[A
-
]
-
log
pH
=
pK
[HA]
[A
-
]
-
log
pH
=
pK
[HA]
[A
-
]
+
log
Bufory mają zdolność
łagodzenia zmian pH w
roztworach wodnych
bufor
1M HCl
H
2
O
1M HCl
pH
1.04
pH
4.02
HA
H
+
+ A
-
pH
=
pK
[HA]
[A
-
]
+
log
Bufor jest to roztwór
słabego kwasu i sprzężonej
z nim zasady
Buforowanie
Buforowanie nie powoduje usuwania jonu
wodorowego z ustroju
HCl
H
+
+
Cl
-
Silny
kwas
H
+
+ A
-
HA
HA / A
-
H
+
pH
=
pK
[HA]
[A
-
]
+
log
Pojemność buforowa
H
2
O
Bufor fosforanowy pH 7,4
2,0
p
H
6,6
7,
0
3,
0
5
mmol/l
25
mmol/l
60
mmol/l
HCl – 10
mmol/l
Bufor wodorowęglanowy
CO
2
+
H
2
O
H
2
CO
3
H
+
+
HCO
3-
(800)
(1)
(0,03
)
(0,03
)
Krew żylna
pO
2
- 40 mmHg
pCO
2
– 46 mmHg
Krew tętnicza
pO
2
- 95 mmHg
pCO
2
– 40 mmHg
pO
2
- 159 mmHg
pCO
2
– 0,23
mmHg
Powietrze
pęcherzykowe
pO
2
- 100 mmHg
pCO
2
– 40 mmHg
pH
=
pK
[HA]
[A
-
]
+
log
pH
=
pK
[H
2
CO
3
]
[HCO
3
-
]
+ log
pK H
2
CO
3
=
6,1
pH
~
x pCO
2
[HCO
3
-
]
- wsp.rozp.CO
2
(37
o
C) – 0,03 mmol/l x mmHg)
pH
~
p CO
2
[HCO
3
-
]
6,2
0
7,1
7
7,2
9
pH
~
p
CO
2
[HCO
3
-
]
pH
~
p
CO
2
[HCO
3
-
]
pH
~
p
CO
2
[HCO
3
-
]
Układ
zamknięty
Układ
otwarty
Układ
otwarty,
kompensowa
ny
HCl – 10
mmol/l
H
+
+ HCO
3
-
CO
2
+
H
2
O
Bufor wodorowęglanowy ; pH 7,4;
25 mmol/l
Zasady buforowe krwi
52%
35%
8%
5%
Bufor
wodorowęglanowy
(lotny )
Bufory niewodorowęglanowe
(nielotne)
hemoglobinianow
y
białczano
wy
fosforanowy
x pCO
2
[HCO
3
-
]
[HB
-
]
[HB
-
H]
[Białka
-
]
[Białka
-
H]
[HPO
4
2-
]
[H
2
PO
4
-
]
pH
krwi
~
x pCO
2
[ZB]
pH
krwi
~
x pCO
2
[HCO
3
-
] +
[HB
-
]
+
[Białka
-
]
+
[HPO
4
2-
]
Nadmiar / Niedobór zasad
NZ ( BE)
mmol/l
mmol/l
ZB
N
Z
0
+2,
5
-2,5
-7
+7
4
8
45,
5
41
50,5
55
NZB
Nadmiar zasad
Niedobór
zasad
pH
krwi
~
x pCO
2
NZ
Stan równowagi kwasowo zasadowej
można ocenic za pomoca trzech
parametrow:
pCO2 pH
NZ (ZB)
1
20
Fizjologia
CO
2
HCO
3
-
7.
4
KWASICA
ZASADOWICA
7.
8
7.
0
pH
~
CO
2
[HCO
3
-
]
Kwasica metaboliczna
niewyrównana
KWASICA
ZASADOWICA
7.
4
7.
0
7.
8
HCO
3
-
pH
~
CO
2
[HCO
3
-
]
CO
2
Kwasica metaboliczna częściowo
wyrównana
KWASICA
ZASADOWICA
7.
4
7.
8
7.
0
HCO
3
-
pH
~
CO
2
[HCO
3
-
]
CO
2
Kwasica metaboliczna
całkowicie
wyrównana
CO
2
HCO
3
-
7.
4
KWASICA
ZASADOWICA
7.
8
7.
0
pH
~
CO
2
[HCO
3
-
]
Czas odpowiedzi na zaburzenia
RKZ
Sprawnie funkcjonujący
układ oddechowy
potrzebuje
minut
do
kompensacji zaburzeń
metabolicznych
Sprawnie funkcjonujący
układ wydalniczy
potrzebuje
2 -3 dni
do
kompensacji zaburzeń
oddechowych
Luka anionowa (aniony
zalegające)
Na
+
-
140
Cl
-
-
102
HCO
3
-
25
LA -
24
K
+
- 4
Ca
+ +
–5
Mg
+ +
-2
[ mEq/l
]
LA= Na
+
– (Cl
-
+
HCO
3
-
)
LA = 8 – 16
mEq/l
Luka anionowa odzwierciedla
różnicę pomiędzy „nie
mierzonymi” anionami i
kationami
Aniony
vs
Kationy
Białczany 15
mEq/L
Ca 5 mEq/L
Kwasów
organicznych
5 mEq/L
K 4.5 mEq/L
Fosforany 2 mEq/L
Mg 1.5 mEq/L
Siarczany 1 mEq/L
Suma: 23 mEq/L
11 mEq/L
Przykłady kwasic z
podwyższoną luką anionową
Anion
Przyczyna
- hydroksymaślan
Acetooctan
Kwasica ketonowa
Fosforan, Siarczan
Mocznica
Salicylan
Zatrucie salicylanami
Mleczan
Kwasica mleczanowa –sepsa ,
niewydolność lewokomorowa
Mrówczan, Mleczan
Zatrucie metanolem
Glioksalan,
szczawian,
mrówczan
Zatrucie glikolem
Buforowanie komórkowe
HA
H
+
A
-
LA
CO
2
K
+
bufo
ry
Oszacowanie stężenia potasu w
zaburzenia gospodarki kwasowo-
zasadowej
Stężenie potasu będzie się zmniejszać o 0.6
mmol/l na każdy wzrost pH o 0.1
Jakie będzie oczekiwane stężenie potasu
przy zmianie pH z 7.2 do 7.4, jeśli
wyjściowe stężenie potasu = 4.0 mmol/l
7.4 – 7.2 = 0.2
0.2 x 0.6 mmo/l = 1.2 mmol/l
4.0 mmol/l – 1.2 mmol/l =
2.8 mmol/l
K
+
H
+
Ośrodek oddechowy
Rdzeń przedłużony
Regulacja wydalania CO
2
Chemoreceptory
obwodowe
Łuk aorty, zatoka szyjna
pO
2
Chemoreceptory centralne
Rdzeń przedłużony
pCO
2
H
+
Mechanoreceptory płuc
Homeostaza ciśnienia
parcjalnego tlenu
O
2
CO
2
H+
2,3 DPG
temp.
2,3 DPG
temp.
H+
pCO
2
pCO
2
pO
2
- 65 - 95 mmHg
HbO
2
sat. - 92 - 96 %
Efekt
Bohra
Regulacja nerkowa RKZ
Kłębuszek nerkowy
Wodorowęglany dostają się swobodnie do moczu pierwotnego
GFR – 100 ml/min
HCO
3-
- 24 mmol/l
Do moczu pierwotnego filtrowane jest ok. HCO
3-
3460 mmol/dobę
Całkowita ustrojowa pula HCO
3-
wynosi ok. 500 mmol.
Kanalik proksymalny
W kanaliku bliższym resorbuje się ~ 90% Na i
90% HCO
3-
Na
+
HCO
3
-
Cl
-
Mocz pierwotny
Kanalik dystalny
Odtwarza i transportuje do krwi
HCO
3-
(w takiej ilości w
jakiej zostały zużyte do zbuforowania nielotnych
kwasów).
Wydala z moczem jon wodorowy w ilości równej
powstającym z dysocjacji nielotnych kwasów.
Glu-
NH
2
Glu
Na
Na
CO
2
H
2
O
HCO
3
-
H
+
K
+
HPO
4
2-
NH
3
NH
4
+
;
H
2
PO
4
-
K
+
Wydalanie jonu wodorowego
Wydalanie jonu H
+
= Kwaśność miareczkowa +
NH
4
+
-
HCO
3
-
< 1 mmol/dobę
HCO
3-
10 – 30 mmol/dobę
Kwaśność miareczkowa
30 – 50 mmol/dobę
NH4
+
30 – 80 mmol/dobę
Wydalanie
H
+
4,5 – 8,0
pH
Wartości referencyjne
Krew tętnicza
pH
7,36 – 7,42
PCO
2
(mmHg)
36 - 45
BE (mmol/l)
0 + 2,5
HCO
3
-
(mmol/l)
21 - 26
PO
2
(mmHg)
65 - 95
HbO
2sat.
(%)
92 - 96
Diagnostyka laboratoryjna
zaburzeń gospodarki kwasowo
- zasadowej
pH
krwi
~
x pCO
2
NZ
pH
krwi
<7,36
Kwasica
>7,42
Zasadowica
7,36 - 7,42
Fizjologia
??
Określenie pierwotnej przyczyny
zaburzenia
Kwasica
pCO
2
?
NZ ?
pH
~
pCO
2
NZ
pH
~
pCO
2
NZ
Zasadowica
pCO
2
?
NZ ?
pH
~
pCO
2
NZ
pH
~
pCO
2
NZ
Metaboliczna
Oddechowa
Niewyrównana
Kwasic
a
metaboliczna
pH
NZ
pCO
2
?
pH
~
pCO
2
NZ
pH
~
pCO
2
NZ
Zasadowi
ca
metaboliczna
pH
NZ
pH
~
pCO
2
NZ
pH
~
pCO
2
NZ
pCO
2
?
Częściowo
wyrównana
Ocena kompensacji zaburzeń
metabolicznych
Niewyrównana
pH
~
pCO
2
NZ
Kwasic
a
oddechowa
pH
pCO
2
NZ
?
pH
~
pCO
2
NZ
Zasadowi
ca
oddechowa
pH
pCO
2
pH
~
pCO
2
NZ
pH
~
pCO
2
NZ
NZ
?
Częściowo
wyrównana
Ocena kompensacji zaburzeń
oddechowych
pH
~
pCO
2
NZ
pH
~
pCO
2
NZ
pH
~
pCO
2
NZ
Kwasica metaboliczna
Całkowicie wyrównana
pH
~
pCO
2
NZ
pH
~
pCO
2
NZ
pH
~
pCO
2
NZ
Zasadowica oddechowa
Całkowicie wyrównana
?
Kwasica metaboliczna i zasadowica oddechowa
Diagnostyka laboratoryjna
zaburzeń mieszanych
pH- 7,23; pCO
2
- 47 mmHg; NZ -
(-) 8 mmol/l
pH
~
pCO
2
NZ
Kwasica metaboliczna i oddechowa
pH- 7,46; pCO
2
- 31 mmHg; NZ - (+)
10 mmol/l
pH
~
pCO
2
NZ
Zasadowica metaboliczna i oddechowa
Inne badania niezbędne do
oceny przyczyn zaburzeń RKZ.
Elektrolity - Na, K, Cl
Aniony zalegające
Glukoza
Mocznik, kreatynina
Kwas mlekowy
Fosforany
Testy czynnościowe - np. respirometria
Całkowity CO
2
(HCO
3
-
-95% i CO
2
-5%) jest oznaczany łącznie w surowicy
krwi.
w kwasicy oddechowej i zasadowicy metabolicznej
w kwasicy metabolicznej i wyrównanej zasadowicy oddechowej i
niewydolności nerek
W środowisku alkalicznym cały CO2 przechodzi w wodorowęglan.Reaguje z
fosfoenolopirogronianem przy udziale karboksylazy PEP z wytworzeniem
szczawiooctanu, który w drugiej reakcji katalizowanej przez
dehydrogenazę jabłczanową z udziałem NADH jest redukowany do
jabłczanu
.
Carbon dioxide 22- 30
mmol/l
pH ~
NZ (HCO
3
-
)
pCO
2
Analiza laboratoryjna jest badaniem
pomocniczym, pełną diagnostykę
zaburzeń gospodarki kwasowo –
zasadowej można przeprowadzić
tylko
w oparciu o stan kliniczny
pacjenta.
pH
NZ
pCO
2
pH
pCO2
mmHg
BE
mmol
/l
Interpretacja
7.40
37
(-) 1
7.30
31
(-) 10
7.26
37
(-) 10
7.30
60
(+) 1
7.35
60
(+) 6
7.46
51
(+)
10
7.53
40
(+)
10
7.52
24
(-) 1
7.45
24
(-) 6
7.69
24
(+)
10
7.37
24
(-) 10
7.40
60
(+)
10
7.14
60
(-) 10
pCO
2
BE
+
_
N
7.7
7.1
20
80
Ostra hiperkapnia
Przewlekła
hiperkapnia
Ostra hipokapnia
Przewlekła
hipokapnia
Ostry deficyt zasad
Przewlekły deficyt
zasad
Przewlekły nadmiar
zasad
Acute hipercapnia
Chronic hipercapnia
Acute hipocapnia
Chronic hipocapnia
Acute base deficit
Chronic base deficit
Chronic base excess
80
pH
pCO
2
NZ
(BE
)
Ostra
hiperkapni
a
Przewlekla
hiperkapni
a
Przewlekla
zasadowica
metaboliczna
Przewlekła
kwasica
metaboliczna
Ostra kwasica
metaboliczna
N
7.7
7.1
+
-
Ostra
hipokapnia
Przewlekla
hipokapnia
Płyny ciała
pH
Sok żołądkowy
1.5-2.0
Skóra-pot
4.5-6.0
Płyn pochwowy
4.4.-5.6
Sok dwunastniczy
5.0
Mocz
4.8-8.0
Ślina
5.0-7.5)
Treść ropna
6.0-6.8
Intensywne poty
7.0-8.0
Łzy
7.2
Płyn mózgowo - rdzeniowy
7.3-7.5
Mleko
6.6-6.9
Krew
7,36-7,42
Soki jelitowe
7.7
Treść wewnątrzmaciczna
8.0-8.8
Płyn z kanalików nasiennych
8.3
Sok trzustkowy
8.0
Nasienie
8.9-9.5
Dziękuję
za uwagę