Gospodarka wodno-elektrolitowa i jej zaburzenia

• Woda

• Płyny pozakomórkowe

• Bilans wodny

• Zaburzenia gospodarki wodno-elektrolitowej

• Woda

• Jest to główny składnik organizmów żywych

• Stanowi około 0,6 kg/kg masy ciała

• Zawartość wody z wiekiem maleje

• Oznaczanie wody całkowitej w ustroju:

• Badanie rzadko wykonywane

• Stosuje się substancję (woda ciężka - D₂O), która rozcieńcza się równomiernie w całym organizmie

• Oznaczenie wykonuje się w surowicy po 2 h

• Pomiar radioaktywności wykonuje się przy użyciu licznika scyntylacyjnego

Rozmieszczenie wody w organizmie

• Woda jest rozmieszczona w dwóch głównych przestrzeniach:

• WEWNĄTRZKOMÓRKOWEJ

• POZAKOMÓRKOWEJ

Te dwie przestrzenie oddzielone są od siebie błonami komórkowymi

Płyn pozakomórkowy (1)

SKŁAD:

• Płyn śródmiąższowy

• Osocze krążące w naczyniach krwionośnych (pozostaje w stałej wymianie z wodą przestrzeni śródmiąższowej)

• Pomiar płynu pozakomórkowego:

• Oznaczenie nastręcza trudności

• Różne, stosowane substancje do pomiaru płynu pozakomórkowego wykazują różnice właściwości (!!! - Niektóre mają właściwości przenikania przez błony komórkowe)

Płyn pozakomórkowy (2)

• Substancjami stosowanymi są:

• inulina

• sacharoza

• mannitol

Substancje te rozpuszczają się w wodzie osocza i płynie śródmiąższowym - co stanowi ok. 16% masy ciała

• Do określenia objętości osocza używa się obecnie albuminy znakowanej jodem radioaktywnym - J¹³¹:

• Metoda analogiczna do oznaczania wody całkowitej ustroju

Płyn pozakomórkowy (3)

• Albumina ulega rozmieszczeniu w osoczu (w małym stopniu przenika przez naczynia włosowate)

• Objętość masy krwinkowej mierzy się przy pomocy znakowanych izotopowo - Cr⁵¹; Fe ⁵⁹; P³²

• Suma objętości masy krwinkowej i osocza daje całkowitą objętość krwi

• Całkowitą objętość krwi można obliczyć również mierząc objętość osocza i hematokrytu

V krwi = V osocza: (1 - Ht krwi)

Płyn pozakomórkowy (4)

• W skład płynu pozakomórkowego poza osoczem i płynem śródmiąższowym (płyny te pozostają ze sobą w ścisłym kontakcie) należy również:

• PŁYN WOLNEJ WYMIANY Z OSOCZEM

Jest to płyn:

• tkanki łącznej i chrząstki

• płyn transcelularny (2 % m.c.):

• płyn przestrzeni p-p

• płyn dróg żółciowych

• płyn trzustkowy

• płyn mózgowo-rdzeniowy

• płyn komór oka i dróg moczowych

Objętość osocza i krwi pełnej ludzi zdrowych

Mężczyźni (% m.c) Kobiety (% m.c)

• OSOCZE 4,5 4,5

• V krwi 7,3 6,2

[V krwi = V osocza + V masy krwinkowej]

• V krwi 8,2 7,7

[V krwi = V osocza : (1 - Ht)]

Osocze (1)

• Jest to najczęściej analizowana składową płynu pozakomórkowego

• Woda osocza (wraz z rozpuszczonymi w niej substancjami drobnocząsteczkowymi) ulega szybkiej wymianie z płynem śródmiąższowym

• Wymiana jest możliwa dzięki tzw. równowadze Sterlinga

EFEKT:

• na końcu włosowatych naczyń tętniczych ciśnienie hydrostatyczne przewyższa ciśnienie onkotyczne o ok. 10 mmHg - co prowadzi do ruchu płynu śródmiąższowego do naczynia

Osocze (2)

• Identyczna objętość wody, która opuściła naczynie tętnicze powraca do części żylnej - jednak stężenie substancji drobnocząsteczkowych ulega zmodyfikowaniu przez płyn śródmiąższowy jest:

• Mniej rozpuszczonego tlenu i glukozy

• Więcej dwutlenku węgla i produktów przemiany komórek

Woda z naczyń włosowatych przedramienia wymienia się z wodą płynu śródmiąższowego 300 razy na minutę

Bilans wodny (1)

• Zdrowy człowiek na normalnej diecie w ciągu doby wydala 2700 ml wody (z tego 350 ml pochodzi z przemian ustrojowych)

• Pozostałe 2400 ml jest dostarczane w postaci płynów i pokarmów stałych

(Zapotrzebowanie na wodę u osoby dorosłej wynosi 0,04 kg/kg m.c.)

(Zapotrzebowanie na wodę u niemowląt jest znacznie wyższe i wynosi 0,1 kg/kg m.c. - tj. ok. 10% m. c.)

Bilans wodny (2)

• Ilość wody powstającej w trakcie przemian ustrojowych zależy od diety

• Organizm wydala wodę w: moczu/ kale/ powietrzu wydychanym/ przez skórę

MOCZ:

• Jego objętość zależy od ilości wypitych płynów

• W warunkach prawidłowych objętość wydalanego moczu (przy braku podaży płynów) nie zmniejsza się poniżej 500 ml - jest to ilość niezbędna do wydalenia w ciągu 24 godz. (po ich rozpuszczeniu) ok. 40 g substancji stałych

Bilans wodny osoby zdrowej

POBÓR WODY (ml) WYDALANIE (ml)

* płyny - 1600 * mocz - 1700

* woda z pokarmem - 800 * skóra - 500

* woda z utlenień - 350 * płuca - 400

* kał - 150

Płyny przewodu pokarmowego przeciętnie wydalane (w ciągu 24 godzin):

• ślina - 1500 ml

• sok żołądkowy - 2500 ml

• sok jelitowy - 3000 ml

• sok trzustkowy - 700 ml

• żółć - 500 ml

Rozmieszczenie elektrolitów w płynach ustrojowych

• Stężenie elektrolitów w różnych płynach ustrojowych jest nierównomierne (jest to efekt właściwości transportowych błon komórkowych)

• Obowiązuje PRAWO ELEKTROOBOJĘTNOŚCI - suma ładunków dodatnich jest równa sumie ładunków ujemnych:

Σ kationów = Σ anionów [mEq/l]

• Stężenie kationów i anionów małocząsteczkowych w pł. śródkomórkowym jest do siebie zbliżone

KATIONY

• SÓD: jest to dominujący kation płynu pozakómorkowego (osocza) - ~ 90% sumy kationów osocza (stężenie w osoczu ~ 142 mEq/l)

• POTAS: jest to typowy kation płynu wewnątrzkomórkowego (stężenie w osoczu ~ 4 mEq/l)

• WAPŃ: występuje w dwóch formach:

• związanej z białkami

• zdysocjowanej

Przyjmuje się, ze 2,5 mEq/l wapnia wykazuje formę biologicznej aktywności (!!! hemostaza)

ANIONY

• CHLORKI: jon chlorkowy jest dominującym anionem osocza (stężenie w osoczu ~ 102 mEq/l)

• WODOROWĘGLANY: zajmują 2 pozycję wśród anionów; są podstawowym składnikiem buforu zewnątrzkomórkowego (stężenie w osoczu ~ 28 mEq/l)

• BIAŁCZANY: są to wolne grupy anionów karboksylowych kwasu asparaginowego i karboksylowego, albumin osocza krwi

• POZOSTAŁE: fosforany; siarczany; aniony kwasów organicznych (aniony metabolitów organicznych)

Suma stężeń kationów wynosi 151 mEq/l i jest równa sumie stężeń anionów

• Wszystkie elektrolity osocza (duża zawartość białka) są rozpuszczone w fazie wodnej, wykazują w niej swoją biologiczną aktywność i pozostają w dynamicznej równowadze z elektrolitami płynu śródmiąższowego (mała zawartością białka)

Właściwości osmotyczne płynów ustrojowych

• Ciśnienie osmotyczne płynów znajdujących się w różnych kompartmentach (przestrzeniach) jest jednakowe

(jest to prawo fizykochemiczne istniejące obok reguły elektroobojętności)

!!! Błony komórkowe są swobodnie przepuszczalne dla wody i względnie przepuszczalne dla innych substancji

!!! Skuteczne ciśnienie osmotyczne występuje wtedy, gdy przylegające do siebie roztwory są poprzedzielane błoną półprzepuszczalną

Osmolarność roztworu

• Jest to liczba moli substancji zawartych w 1 kg rozpuszczalnika

• Pojęcie osmolarności jest równoznaczne z pojęciem molalności (jest to liczba moli substancji zawartych w 1 kg roztworu, a nie rozpuszczalnika)

• W praktyce do szacunkowej oceny osmolarności stosuje się wzór:

Molalność mmol/kg = 2x[Na⁺] +[glukoza] + [mocznik]

• Bezpośrednią metodą oceny molalności jest pomiar osmometrem (zasada polega na pomiarze punktu zamrażania osocza)

Zaburzenia gospodarki wodno-elektrolitowej (1)

• Zaburzenia w gospodarce wodnej są ściśle związane z zaburzeniami w gospodarce elektrolitowej

• Zmiany dotyczą głównie osmolarności płynów ustrojowych:

• niedobory wody - to wzrost molalnści

• nadmiar wody - to spadek molalności

• Zmiany stężenia sodu (gł. kation płynu pozakomórkowego) decydują o zmianie molalności

Zaburzenia gospodarki wodno-elektrolitowej (2)

• Zmiany bilansu sodu do bilansu wody decydują o typie zaburzeń występujących w płynach pozakomórkowych

Podział zaburzeń:

• PRZEWODNIENIE

• ODWODNIENIE

Oba typy zaburzeń można podzielić na:

a) HIPERTONICZNE

b) IZOTONICZNE

c) HIPOTONICZNE

Izotonia

• Oznacza, że molalność osocza mieści się granicach prawidłowych (283 - 295 mmmol/kg H₂O), a tym samym stężenie sodu jest również prawidłowe (133-147 mmol/l) mimo zmian nawodnienia

Hipertonia

• Oznacza, że molalność osocza oraz stężenie sodu znajduje się powyżej normy

Hipotonia

• Oznacza, że molalność osocza oraz stężenie sodu znajduje się poniżej normy

Ocena stanu nawodnienia

Metody kliniczne:

• wywiad

• masa ciała

• napięcie powłok

• wilgotność błon śluzowych

Metody laboratoryjne:

• stężenie sodu (molalność osocza)

• średnia objętość krwinki czerwonej - MCV

• średnie stężenie hemoglobiny w krwinkach czerwonych - MCHC

Ocena objętości płynu pozakomórkowego

Określa się:

• Stężenie krwinek czerwonych i hemoglobiny we krwi

• Stężenie białka w osoczu

• Hematokryt:

• oznaczenie proste

• umożliwia ocenę jedynie izotonicznych zmian nawodnienia organizmu - jest wypadkowa średniej objętości Ersc i stężenia Ersc

Objętość płynu pozakomórkowego i wewnątrzkomórkowego w stanach nawodnienia

• Płyn wewnątrzkomórkowy jest „otoczony” płynem pozakomórkowym

• Płyn pozakomórkowy kontaktuje się bezpośrednio ze środowiskiem zewnętrznym ustroju (światłem p-p/ pęcherzykami płucnymi/ powierzchnią skóry/ kanalikami nerkowymi/ drogami moczowymi)

!!! Zmiana podaży i utrata sodu i wody bezpośrednio wpływa na zmianę objętość pl.. pozakomórkowego, a pośrednio pł. Wewnątrzkomórkowego

Przewodnienie/ Odwodnienie

• Izotoniczne - objętość komórki nie zmienia się

• Hipertoniczne - przebiega ze wzrostem molalności płynu pozakomórkowego, co prowadzi do zmniejszenia objętości pł. wewnątrzkomórkowego i wzrostu molalności wewnątrzkomórkowej (ruch wody OD komórek)

• Hipotoniczne - przebiega ze spadkiem molalności płynu pozakomórkowego, co prowadzi do wzrostu objętości pł. wewnątrzkomórkowego i spadku molalności wewnątrzkomórkowej (ruch wody DO komórek)

Termin ODWODNIENIE/ PRZEWODNIENIE - opisuje jakościowa zmianę objętości płynu pozakomórkowego

Termin IZOTONIA/ HIPOTONIA/ HIPERTONIA - odzwierciedla molalność (tym samym objętość płynu pozakomórkowego)

Odwodnienie izotoniczne

• Utrata płynów o molalności normalnej dla płynu pozakomórkowego

• Często jest to stan przejściowy prowadzący do odwodnienia hipertonicznego

• Główne przyczyny to: krwotoki/ biegunki/ poparzenia

• Cechą charakterystyczna jest zmniejszenie się objętości pł. pozakomórkowego przy nie zmienionej objętości przestrzeni wewnątrzkomórkowej (MCV i MCHC - pozostają bez zmian)

Odwodnienie hipertoniczne

• Często jest to II faza odwodnienia izotonicznego

• Przyczyny to: niedostateczna podaż/ nadmierna utrata przez płuca/ nadmierne pocenie się/ wodniste biegunki/ nadmierna diureza

• Zmniejszeniu ulega zarówno objętość pł. pozakomórkowego jak i wewnątrzkomórkowego

EFEKT:

• wzrost molalności i stężenia sodu w osoczu

• spadek MCV/ wzrost MCHC

• wzrost stężenia Ersc i Hb we krwi (tak jak w odwodnieniu izotonicznym)

• wzrost stężenia białka w osoczu

Odwodnienie hipotoniczne

• Powstaje w wyniku niedostatecznej podaży pł. hipotonicznych u chorych z odwodnieniem izo- lub hipertonicznych

• Zmniejszeniu ulega objętość pł. pozakomórkowego/ objętość pł. wewnątrzkomórkowego natomiast wzrasta

EFEKT:

• spadek molalności i stężenia sodu w osoczu

• wzrost MCV/ spadek MCHC

• wzrost stężenia Ersc i Hb we krwi - cecha odwodnienia

• wzrost stężenia białka w osoczu - cecha odwodnienia

• Ht - znacznie wzrasta

Przewodnienie izotoniczne (1)

• Wzrost objętości płynów pozakomórkowych o molalności normalnej dla płynu pozakomórkowego

Przyczyny:

• chorzy z upośledzonym wydalaniem nerkowym wody i sodu po dożylnym podaniu pł. izotonicznych (efekt - obrzęki)

• wzrost ciśnienia żylnego jako efekt spadku objętości wyrzutowej serca

• spadek stężenia albumin (defekt syntezy/ obrzęki głodowe/ nerczyca)

Cechą charakterystyczną jest wzrost objętości pł. pozakomórkowego przy nie zmienionej objętości przestrzeni wewnątrzkomórkowej

Przewodnienie izotoniczne (2)

EFEKT:

• molalności i stężenia sodu w osoczu pozostają bez zmian

• średnia objętość krwinek czerwonych (MCV) i średnie stężenie hemoglobiny w krwinkach czerwonych (MCHC) pozostają bez zmian

• spadek stężenia Ersc i Hb we krwi - cecha przewodnienia

• spadek stężenia białka w osoczu - cecha przewodnienia

Przewodnienie hipertoniczne (1)

Przyczyny:

• Nadmierna podaż drogą pozajelitowa płynów hiper- lub izotonicznych

• Nadmierna podaż drogą doustną płynów hipertonicznych (niemowlęta/ rozbitkowie)

• W przewodnieniu hipertonicznym zwiększa się tylko objętość przestrzeni pozakomórkowej (wewnątrzkomórkowa ulega odwodnieniu)

Przewodnienie hipertoniczne (2)

EFEKT:

• wzrost molalności i stężenia sodu w osoczu

• średnia objętość krwinek czerwonych (MCV) - ulega zmniejszeniu

• średnie stężenie hemoglobiny w krwinkach czerwonych (MCHC) - ulega zwiększeniu

• spadek stężenia Ersc i Hb we krwi - cecha przewodnienia

• zmniejszenie stężenia białka w osoczu - cecha przewodnienia

Przewodnienie hipotoniczne (1)

• Zwane jest „zatruciem wodnym”

• Efekt nadmiernej podaży pł. bezelektrolitowych lub izotonicznych

• Zmniejszona molalność powoduje przemieszczenie się wody DO komórki

• W przewodnieniu hipertonicznym zwiększa się zarówno objętość przestrzeni pozakomórkowej jak i wewnątrzkomórkowej

Przewodnienie hipotoniczne (2)

EFEKT:

• spadek molalności i stężenia sodu w osoczu

• średnia objętość krwinek czerwonych (MCV) - ulega zwiększeniu

• średnie stężenie hemoglobiny w krwinkach czerwonych (MCHC) - ulega zmniejszeniu

• spadek stężenia Ersc i Hb we krwi - cecha przewodnienia

• zmniejszenie stężenia białka w osoczu - cecha przewodnienia

POTAS (1)

• Dominujący kation wnętrza komórki

• Mechanizm asymetrycznego podziału elektrolitów zapewnia pompa sodowo-potasowa (wymagająca nakładów energetycznych)

• Zarówno wysokie jak i niskie stężenia potasu stanowią stan zagrożenia życia (są toksyczne dla serca)

Hiperkaliemia (wysokie stężenie potasu):

• niewydolność nerek z bezmoczem

• rozpad komórek/ nadmierna podaż

(Hiperkaliemia nie odzwierciedla zapasów potasu w ustroju)

POTAS (2)

Hipokaliemia (niskie stężenie potasu):

• niedostateczna podaż potasu

• !!! utrata w przewodzie pokarmowym lub z moczem

Przy oznaczaniu elektrolitów stosuje się metody z użyciem:

• fotometrii płomieniowej

• elektrod jonoselektywnych

Istotne jest:

• dobra powtarzalność wyników

• szybkość wykonania/ dostępność analizy 24 godz.

• przestrzeganie zasad QA i QC

9

---