Εισαγωγή στην οξεοβασική ισορροπία και στον κυψελιδικό αερισμό Κ. Μαυροματίδης Νεφρολόγος.

Παρουσίαση με θέμα: "Εισαγωγή στην οξεοβασική ισορροπία και στον κυψελιδικό αερισμό Κ. Μαυροματίδης Νεφρολόγος."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Εισαγωγή στην οξεοβασική ισορροπία και στον κυψελιδικό αερισμό Κ. Μαυροματίδης Νεφρολόγος

2 Φυσιολογία της οξεοβασικής ισορροπίας

3 Περί Η + και pH

4 Ορισμοί οξέων ΘεωρίαΟρισμός Παραδοσιακή αρχική άποψη Η ουσία που έχει όξινη (acidus) γεύση 1887-Arrhenius Η ουσία που παρέχει σε υδατικό διάλυμα Η + 1923-Lewis Η ουσία που είναι πιθανός δέκτης ζεύγους ηλεκτρονίων 1939-Usanovich Η ουσία που παρέχει κατιόντα ή δέχεται ανιόντα ή ένα ηλεκτρόνιο 1923-Bronsted-Lowry Η ουσία που είναι δότης πρωτονίων

5 Οξέα είναι οι ουσίες, οι οποίες σε υδατικό διάλυμα παρέχουν πρωτόνια και βάσεις αυτές που προσλαμβάνουν πρωτόνια Τυπικά παραδείγματα οξέων και βάσεων H 2 CO 3 H + + HCO 3 - HCI H + + CI - NH 4 + H + + NH 3 H 2 PO 4 - H + + HPO 4 2- Οξέα Βάσεις

6 Οξέα καθημερινής ή ευρείας χρήσης Οξικό οξύ = Ξύδι Κιτρικό οξύ = Λεμόνια, λάιμ και πορτοκάλια Ασκορβικό οξύ = Βιταμίνη C που τη χρειάζεται ο οργανισμός μας για να λειτουργήσει Θειικό οξύ = Χρησιμοποιείται στην παραγωγή λιπασμάτων, χάλυβα, χρωμάτων και πλαστικών, μπαταρίες αυτοκινήτων Οξέα

7 Τι είναι βάση; Βάση είναι ένα διάλυμα το οποίο έχει περίσσεια ιόντων ΟΗ - Μία άλλη λέξη για τις βάσεις είναι τα αλκάλεα Βάσεις είναι ουσίες που μπορεί να δεχτούν ιόντα Η +

8 Βάσεις (αλκάλεα) καθημερινής χρήσης Από βάσεις (αμμωνία) είναι φτιαγμένα τα σαπούνια και πολλά άλλα προϊόντα καθαρισμού Τα ιόντα ΟΗ - αλληλεπιδρούν έντονα με ορισμένες ουσίες, όπως με ρύπους και το λίπος Τα καθαριστικό του φούρνου αποτελούν παραδείγματα γνωστών προϊόντων που περιέχουν βάσεις

9 Πηγές υδρογονοϊόντων

10 Επισημάνσεις Ο κυτταρικός μεταβολισμός προκαλεί τη συνεχή παραγωγή οξέων (Η + ) Ο οργανισμός παρά το ότι συνεχώς παράγει και προσπαθεί να απαλλαγεί από τα οξέα, τελικά λειτουργεί σε αλκαλικό περιβάλλον (pH=7,37-7,43) Είμαστε δηλαδή αλκαλικά όντα στο σχεδιασμό μας, όμως στη λειτουργία είμαστε παραγωγοί οξέων

11 "η ζωή δεν είναι μία πάλη ενάντια στην αμαρτία, στη δύναμη του χρήματος και σε κακόβουλα ζώα, αλλά ενάντια στα ιόντα υδρογόνου" H.L. Mencken 1880-1956 Δημοσιογράφος-Εκδότης

12 Ποσότητες παραγόμενων οξέων Πτητικά (CO 2 ) 22,2 Eq (22.200 mEq/24ωρο) Μη πτητικά οξέα 1-1,5 mEq H + /kgΒΣ/24ωρο Μεταβολισμός

13 Όμως παράγονται καθημερινά τεράστιες ακόμη ποσότητες Η +, οι οποίες επαναχρησιμοποιούνται σε διάφορες χημικές αντιδράσεις και δεν υπάρχει λόγος αποβολής τους Τέτοια είναι: 1.Γαλακτικό 1.500 mEq/24ωρο 2.ADP 80.000 mEq/24ωρο 3.ATP120.000 mEq/24ωρο 4.Μιτοχόνδρια360.000 mEq/24ωρο ______________________ 561.500 mEq/24ωρο Επαναχρησιμοποιούμενα οξέα

14 Πτητικά Η μέγιστη πηγή Η + είναι το CO 2 (CO 2 +H 2 O  H 2 CO 3  H + + HCO 3 - ) και προέρχεται από την πλήρη οξείδωση υδατανθράκων και λιπών Μη πτητικά Παράγονται κατά τις ατελείς και μη χημικές αντιδράσεις του οργανισμού: -Καταβολισμός λευκωμάτων (αμινοξέα που περιέχουν θείο-H 2 SO 4 ) -Καταβολισμός φωσφολιπιδίων (παράγει H 3 PO 4 ) -Αναερόβιος μεταβολισμός υδατανθράκων (γαλακτικό οξύ) -β-οξείδωση λιπών (κετονικά σώματα) Τόσο τα πτητικά, όσο και τα μη πτητικά οξέα παράγονται ενδοκυττάρια

15 Πηγές υδρογονοϊόντων CCCCCC HHHHHH HHHHHH

16 16 Διαιτητική πηγή Παραγωγή Παραγόμενη ποσότητα (mEq/24ωρο) ΟξέωνΑλκάλεωνΟξέωνΑλκάλεων Υδατάνθρακες0000 Λίπη0000 Λευκώματα (αμινοξέα) Περιέχοντα θείο (κυστεΐνη, μεθειονίνη) H 2 SO 4 70 Κατιοντικά (λυσίνη, αργινίνη, ιστιδίνη) HCl135 Ανιοντικά (ασπαρτικό οξύ, γλουταμίνη) HCO 3 - 100 Οργανικά ανιόντα (ακετοξικό, κιτρικό, γλυκονικό, γαλακτικό, μαλεϊνικό) HCO 3 - 60 Φωσφορικά (φωσφολιπίδια) H 2 PO 4 - 30 Καθαρή παραγωγή οξέων75

17 Πηγές υδροξυλίων

18 Όξινες τροφές είναι τα κρεατικά, αυγά, ρύζι, μπύρα, οινοπνευματώδη, ψωμί ολικής αλέσεως, ζυμαρικά κ.ά Τα γαλακτοκομικά είναι ουδέτερα Αλκαλικές τροφές είναι τα φρούτα και τα λαχανικά Τροφές που οδηγούν στη δημιουργία οξέων ή αλκάλεων

19 Αποβολή αλκάλεων 2/3 αποβαλλόμενων βάσεων Τα αλκάλεα αποβάλλονται από τον οργανισμό ως άλατα οργανικών οξέων (κιτρικό ή κετογλουταρικό) του Na + και Κ +

20 Περιεκτικότητα διαφόρων καθημερινών διαλυμάτων «Πρόδρομες» βασικές ουσίες ΔιάλυμαΒασική ουσία Περιεκτικότητα (mΕq) Αίμα (1 μονάδα)Κιτρικά17 Συμπυκνωμένα ερυθρά (1 μον.)Κιτρικά5 Πλάσμα (1 μονάδα)Κιτρικά17 Παρεντερική διατροφή (1 L)Μικτή*40 - 50 Σόδα (5 g)HCO 3 - 60 *Οξικά + κιτρικά

21 Έννοια και σημασία του pH

22 Σχέση [Η + ], [OH - ] σε mEq/L και pH [H + ]pH[OH - ] 100,00000000000001 0,110,0000000000001 0,0120,000000000001 0,00130,00000000001 0,000140,0000000001 0,0000150,000000001 0,00000017 0,00000000190,00001 0,00000000001110,001

23 Έννοια του pH Το pH είναι ο αρνητικός δεκαδικός λογάριθμος της συγκέντρωσης των Η + σε mEq/L ή mmol/L

24 Συσκευές αερίων αίματος Τα μηχανήματα προσδιορισμού των αερίων αίματος μετράνε το pH, την PaCO 2 και την PaO 2 Τα HCO 3 - υπολογίζονται από την εξίσωση Henderson H + = 24 x PaCO 2 HCO 3 -

25 Προβλήματα της έννοιας του pH

26 pH[Η + ] (nEq/L) 7,8016 7,7020 7,6026 7,5032 7,4040 7,3050 7,2063 7,1080 7,00100 6,90125 6,80160 Σχέση μεταξύ pH και Η +, μέσα σε πλαίσια συμβατά με τη ζωή Πρόβλημα!!! Για αποφυγή λαθών κατά τη συζήτηση της οξεοβασικής ισορροπίας είναι ασφαλές να αποφεύγονται οι όροι «αύξηση» ή «μείωση» αλλά να χρησιμοποιούνται οι όροι «πιο όξινο» και «πιο αλκαλικό»

27

28 Σχέση [Η + ] και pH pH[H + ] nEq/L 7,07,0100 7,17,180 7,350 7,440 7,720 8,010 Η μεταβολή αυτή αντιστοιχεί σε μεταβολή της [Η + ] κατά 25% Αντίστοιχα η μεταβολή του ουρικού του ορού από 7,3 στα 7,4 mg% αντιστοιχεί σε μεταβολή μόνο κατά 1,4%

29 Μειονεκτήματα της έκφρασης των Η + ως pH 1. Η λογαριθμική έκφραση (pH) δεν αποδίδει ποσοτικά τις μεταβολές των Η + (αποτελεί απλά ένα σύμβολο που επινοήθηκε) 7,4040 7,3050 7,2063 7,1080 10 13 17 2. Η έκφραση ως pH είναι δύσκολο να διαβαστεί και να κατανοηθεί

30 Συγκέντρωση Η + και pH Κώμα ΦυσιολογικόΚράμπες 3. Tο pH δεν υπογραμμίζει με σαφήνεια το γεγονός ότι ο οργανισμός είναι πιο ευαίσθητος στην αλκαλαιμία

31 Φυσιολογικό όξινο και αλκαλικό pH Σύγχυση προκαλεί στην ερμηνεία των αερίων αίματος, το γεγονός ότι το ουδέτερο pH δεν συμπίπτει με το πραγματικά ουδέτερο που είναι το 7 Έτσι ενώ ουδέτερο είναι το pH=7,4 (που βρίσκεται στην αλκαλική πλευρά), μία τιμή λ.χ. ίση με 7,2 που επίσης βρίσκεται στην αλκαλική πλευρά αντιστοιχεί στην πράξη σε οξυαιμία 7 Αλκαλικό pH 7,4 ΟξυαιμίαΑλκαλαιμία Όξινο pH

32 Συγκέντρωση ιόντων πλάσματος ΙΟΝnEq/L H+H+ 40 K+K+ 4.000.000 HCO 3 - 24.000.000 Ca 2+ 2.500.000 Mg 2+ 1.000.000 Na + 140.000.000 Ο οργανισμός είναι περίπου 100.000 φορές πιο ευαίσθητος σε μεταβολές της [Η + ], σε σχέση με τις μεταβολές της [Κ + ]

33 Ωστόσο, το pH αποτελεί τον παραδοσιακό τρόπο έκφρασης της δραστηριότητας των Η + που παραμένει και σήμερα σε χρήση

34 pH και συγκέντρωση Η + διαφόρων χώρων του οργανισμού Συγκέντρωση H + (mEq/L) pH Εξωκυττάριος χώρος Αρτηριακό αίμα 40 x 10 -6 7,40 Φλεβικό αίμα 45 x 10 -6 7,35 Διάμεσο υγρό 45 x 10 -6 7,35 Ενδοκυττάριος χώρος 1 x 10 -3 - 4 x 10 -5 6,0 - 7,46,0 - 7,4 Ούρα 3 x 10 -2 -1 x 10 -5 4,5 - 8,04,5 - 8,0 Γαστρικό υγρό 1600,80,8

35 Σημασία του pH

36 Σημασία των [Η + ] (κυτταρικός θάνατος-Ι) Αν το pH παρεκκλίνει πολύ προς την όξινη ή την αλκαλική πλευρά, τα κύτταρα δηλητηριάζονται από τις δικές τους τοξίνες και τελικά πεθαίνουν

37 Σημασία των [Η + ] (κυτταρικός θάνατος-ΙΙ) Κάθε κύτταρο έχει τη δική του αντλία Na + -K +, η οποία ρυθμίζει την ποσότητα Νa + και K + που θα περιέχει Λειτουργίες που είναι βασικές για την επιβίωση, όπως αυτής της αντλίας Na + -K + των ερυθρών αδρανοποιούνται σε οξέωση Για τη λειτουργία της αντλίας Na + -K + καταναλώνει το 25% της ημερήσιας ενέργειας

38 38 Η λειτουργία της Νa + -K + -ATPάσης K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ Na + H+H+

39 Εξωκυττάριο υγρό Κυτταρόπλασμα Εξωκυττάριο υγρό

40 Σημασία των [Η + ] (ενέργεια κυττάρων-ATP) ADP + iP  ATP H+H+ Η σημαντικότερη λειτουργία των Η + είναι η παραγωγή (γένεση) στα κύτταρα ATP (ενέργειας), που τα επιτρέπει να υφίστανται

41 Σημασία των [Η + ] (λευκώματα) Τα λευκώματα περιέχουν στη δομή τους πολλές αρνητικά φορτισμένες ρίζες, οπότε η μεταβολή του pH μπορεί να μεταβάλλει το βαθμό ιονισμού τους, γεγονός που σχετίζεται με την τρισδιάστατη μορφή τους και φυσικά με τον τρόπο αυτό μπορεί να αλλάξει η λειτουργία τους Τονίζεται ότι πολλές λευκωματούχες ουσίες είναι μεταφορείς ουσιών διαμέσου των μεμβρανών

42 Δομή ορισμένων σφαιρικών πρωτεϊνών Μυοσφαιρίνη Αιμοσφαιρίνη (σύμπλεγμα 4 πολυπεπτιδικών αλύσων)

43 Σημασία των [Η + ] (ένζυμα) Τα ένζυμα ασκούν μεγάλο αριθμό λειτουργιών στον οργανισμό, με αποτέλεσμα μεταβολές του pH να έχουν σημαντικές επιπτώσεις Ενζυμική δραστηριότητα 7,4 pH Καμπύλη σχέσης pH και ενζυμικής δραστηριότητας Η μέγιστη απόδοση των ενζύμων διαπιστώνεται μέσα σ’ ένα πολύ στενό εύρος pH ([Η + ]), οπότε κάθε μεταβολή του μεταβάλλει και την απόδοσή τους

44 Πως το pH επηρεάζει τα ένζυμα; Αν το pH είναι υψηλό ή χαμηλό αλλάζει το σχήμα (δομή) του ενζύμου και δεν προσαρμόζεται στο υπόστρωμα Υπόστρωμα Δραστική θέση

45 Σημασία των [Η + ] (μεταφορά μηνυμάτων) Πολλά συστήματα μεταφοράς μηνυμάτων μεταξύ των κυττάρων και μεταξύ ενδοκυττάριων τμημάτων εξαρτώνται από το pH

46 Και ποια είναι η απάντηση του οργανισμού σε κάθε μεταβολή του pH;

47 ….μία προσπάθεια να το επαναφέρει στα φυσιολογικά επίπεδα με……. Απάντηση

48 ….τρεις διαφορετικούς προστατευτικούς μηχανισμούς Τα ρυθμιστικά συστήματα-διαλύματα Τους πνεύμονες (αναπνευστικό) Τους νεφρούς (μεταβολικό)

49 Ρυθμιστικά συστήματα

50 Εξουδετέρωση ποσότητας οξέος ή βάσης που προστίθεται στον οργανισμό Ρυθμιστικά συστήματα: –Έναρξη δράσης: Κλάσματα του δευτερολέπτου

51 Είναι η πρώτη γραμμή προστασίας του οργανισμού στις διακυμάνσεις του pH Ρυθμιστικά συστήματα

52

53 Δηλαδή το ρυθμιστικό σύστημα ανθίσταται στις σημαντικές μεταβολές του pH και Είναι ικανό να απελευθερώσει ή να προσλάβει Η +

54 Σημασία ρυθμιστικών διαλυμάτων (πειράματα Swan & Pitts) Χορηγώντας 14 mEq H + /L σωματικών υγρών (ή 14.000.000 nEq/L) διαπίστωσαν μείωση του pH από 7,40 (40 nEq/L) στα 7,14 (76 nEq/L H + ), δηλαδή μία αύξηση των Η + κατά 36 nEq/L Τι συνέβη με τα υπόλοιπα 14.000.000-36=13.999.964 nEq/L H + που δόθηκαν; Προφανώς εξουδετερώθηκαν από τη δράση των ρυθμιστικών διαλυμάτων των υγρών του οργανισμού Robert F. Pitts (1908-1977) Φυσιολόγος, ΝΥ Φαίνεται δηλαδή ότι το σύστημα: 1.Έχει πολύ μεγάλες δυνατότητες 2.Είναι άμεσο (msec) και αποτελεσματικό Φυσικά… αυτά τα ρυθμιστικά διαλύματα που καταναλώθηκαν θα ανανεωθούν στη συνέχεια κυρίως από τους νεφρούς

55 Ρύθμιση οξεοβασικής ισορροπίας Ρυθμιστικά συστήματα –Προστατεύουν από τις αιφνίδιες μεταβολές της οξύτητας –Λειτουργούν με στόχο την ελαχιστοποίηση της μεταβολής του pH H+H+ OH - H+H+ H+H+ Ρυθμιστικό σύστημα

56 Η άμεσα διαθέσιμη αλκαλική παρακαταθήκη του οργανισμού είναι περίπου 15 mEq/kgΣΒ ή 1.200 mEq και αρκεί για την εξουδετέρωση του ημερήσιου φορτίου οξέων (κανονικής δίαιτας) για 10-12 ημέρες Έχουμε όμως και τα οστά…….

57 Φωσφορικών Λευκωμάτων (Hb, λευκώματα ορού, αμινοξέα) Διττανθρακικών Οστών Ρυθμιστικά συστήματα

58 Εντόπιση ΕνδοκυττάριαΕξωκυττάρια Οργανικού φωσφόρου Πρωτεϊνών Διττανθρακικών Hb (ερυθρά) Αμινοξέων (πρωτεϊνών) Πρωτεϊνών πλάσματος κυταρόπλασμα Διττανθρακικών Φωσφόρος ούρων

59 Ρυθμιστικό σύστημα φωσφορικών Σημαντικό για τον ενδοκυττάριο χώρο και τα ούρα (η ποσότητα στο αίμα είναι ασήμαντη)

60 Na 2 HPO 4 + H + NaH 2 PO 4 + Na + –Το πιο σημαντικό ενδοκυττάριο σύστημα Σύστημα φωσφορικών (ούρα) H+H+ Na 2 HPO 4 + NaH 2 PO 4 Κάντε κλικ εδώ Na + +

61 H 2 O + CO 2 H 2 CO 3 HCO 3 - H+H+ Εγγύς σωληνάριο Σωληναριακός αυλός Αθροιστικό σωληνάριο Περισωληναριακός χώρος Περισωληναριακός χώρος H+H+ Na + 1 1.Na + -H + -αντιμεταφορέας 2.Na + -K + -ATPάση 3.Na + -HCO 3 - -συμμεταφορέας 4.H + -ATPάση 5.CI - -HCO 3 - -αντιμεταφορέας 3Na + 2K + 2 3HCO 3 - Na + 3 CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 HCO 3 - H+H+ 4 CI - 5 Έκκριση τιτλοποιήσιμης οξύτητας HPO 4 - NaH 2 PO 4 3Na +

62 Ρυθμιστικό σύστημα λευκωμάτων Σημαντικό για τον εξωκυττάριο και τον ενδοκυττάριο χώρο

63 Ρυθμιστικό σύστημα πρωτεϊνών Η αιμοσφαιρίνη είναι με διαφορά η σημαντικότερη πρωτεϊνική ρυθμιστική ουσία

64 H + CO 2Η Hb εξουδετερώνει τα H + που προέρχονται από το μεταβολισμό (παραγόμενο CO 2 ) μόνο στο πλάσμα O 2 H +Όταν η Hb απελευθερώνει O 2 δημιουργείται μεγάλη συγγένεια για τα H + Hb O2O2 O2O2 O2O2 O2O2 H+H+ Ρυθμιστικό σύστημα πρωτεϊνών Η σύνδεση του H + με την Hb δεν επιτρέπει τη μεταβολή του pH του αίματος

65 H + HbO 2 Hb O 2 H + O 2Όταν το H + Hb μόριο προσλαμβάνει O 2 από τους πνεύμονες, η Hb η οποία έχει μεγαλύτερη συγγένεια με το O 2 απελευθερώνει H + και παίρνει (φορτώνεται) το O 2 H + H 2 O HCO 3 -Το H + που απελευθερώνεται από το H 2 O συνδέεται με HCO 3 - H + + HCO 3 - H 2 CO 3 CO 2 H + + HCO 3 - H 2 CO 3 CO 2 (εκπνεόμενο) Hb O2O2 O2O2 O2O2 H+H+ O2O2 Ρυθμιστικό σύστημα πρωτεϊνών (Hb) Είναι 6 φορές αποτελεσματικότερη από τα λευκώματα (λόγω 2πλάσιας ποσότητας και 3πλάσιου αριθμού ιστιδίνης/μόριό της)

66 Οι πρωτεΐνες είναι πολύ μεγάλα, σύμπλοκα μόρια σε σύγκριση με το μέγεθος και τη δομή των οξέων και των βάσεων - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Ρυθμιστικό σύστημα πρωτεϊνών Περιβάλλονται από μεγάλο αριθμό αρνητικά φορτισμένων σημείων στην εξωτερική τους επιφάνεια και από πολυάριθμα θετικά φορτισμένα σημεία σε εσοχές του μορίου τους

67 Τα H + έλκονται από τα αρνητικά φορτισμένα σημεία των πρωτεϊνών - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ Ρυθμιστικό σύστημα πρωτεϊνών

68 Τα OH - που αποτελούν τη βάση της αλκάλωσης έλκονται από τα θετικά φορτισμένα σημεία των πρωτεϊνών - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + OH - Ρυθμιστικό σύστημα πρωτεϊνών

69 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + OH - H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ Ρυθμιστικό σύστημα πρωτεϊνών

70 Τελικά οι πρωτεΐνες: Μπορούν και αντιδρούν, τόσο με οξέα, όσο και με βάσεις (επαμφοτερίζοντα μόρια) Αντιδρούν ακαριαία, καθιστάμενες το ισχυρότερο ρυθμιστικό σύστημα του οργανισμού Αποτελούν το 75% της ρυθμιστικής ικανότητας του οργανισμού Ρυθμιστικό σύστημα πρωτεϊνών

71 HCO 3 - /H 2 CO 3 Το HCO 3 - είναι το σημαντικότερο όλων διότι: 1. Βρίσκεται σε αφθονία (στο αίμα 24 mEq/L) Ρυθμιστικό σύστημα διττανθρακικών

72 από τους πνεύμονεςανθρακικό οξύ ή CO 2 και τους νεφρούς (διττανθρακικά 2. Μπορεί και ρυθμίζεται η συγκέντρωση και των δύο συστατικών του από τους πνεύμονες (ανθρακικό οξύ ή CO 2 ) [ανοικτό σύστημα] και τους νεφρούς (διττανθρακικά) Ρυθμιστικό σύστημα διττανθρακικών

73 Βρίσκεται κυρίως στον εξωκυττάριο χώρο HCO 3 - + Προσθήκη H + H 2 CO 3 H+H+ HCO 3 - H 2 CO 3

74 Ρυθμιστικό σύστημα οστών Τα οστά «καταβολίζονται» και παρέχουν ρυθμιστικά διαλύματα, ικανά να εξουδετερώσουν οξέα στον εξωκυττάριο χώρο

75 Ρυθμιστικό σύστημα οστών To CO 2 στα οστά βρίσκεται σε δύο μορφές: 1.Ως HCO 3 - (υπάρχει διαλυμένο στο ύδωρ των οστών και απελευθερώνεται άμεσα) 2.Ως CO 3 2- (υπάρχει στους κρυστάλλους του υδροξυαπατίτη και απελευθερώνεται βραδύτερα) Τα οστά περιέχουν το 80% του CO 2 του οργανισμού

76 Πως λειτουργούν τα συστήματα των οστών; 1.Ιοντική ανταλλαγή (ανταλλάσσουν Η + με Ca 2+, Na +, K + απελευθερώνοντας HCO 3 - ) 2. Διάλυση των κρυστάλλων Φυσικοχημικά Οστεοκλαστική απορρόφηση ΟΞΕΙΑ ΜΟ ΧΡΟΝΙΑ ΜΟ

77 Η ανόργανη θεμέλια ουσία των οστών αποτελείται από κρυστάλλους υδροξυαπατίτη [Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ] Αποτελεί τα 2/3 του οστού

78 Συστήματα οστών Οι μικροσκοπικοί κρύσταλλοι του υδροξυαπατίτη έχουν τεράστια επιφάνεια (κάθε g οστού έχει 100- 200 m 2 ), ενώ τα οστά έχουν πολύ καλή αιμάτωση Green & Kleeman 1991 Ganong 1991 Ρυθμιστικά διαλύματα

79 Το CaCO 3 αποτελεί το ρυθμιστικό σύστημα που υπάρχει σε πολύ μεγάλες ποσότητες στα οστά (35.000 mEq)

80 Τα ρυθμιστικά διαλύματα μπορούν να συνδεθούν με τα πλεονάζοντα οξέα ή βάσεις, όμως δεν μπορούν να τα απομακρύνουν από τον οργανισμό

81 Όργανα που ρυθμίζουν την οξεοβασική ισορροπία

82 Πνεύμονες

83 Αναπνευστικό σύστημα -Έναρξη δράσης: 1-3 λεπτά Εξουδετέρωση ποσότητας οξέος ή βάσης που προστίθεται στον οργανισμό

84 Αναπνευστική ρύθμιση Το CO 2 είναι σημαντικό μεταβολικό προϊόν που παράγεται σταθερά από τα κύτταρα Το αίμα μεταφέρει το CO 2 στους πνεύμονες όπου και το αποβάλλουν CO 2 Κυτταρικός μεταβολισμός Ρύθμιση οξεοβασικής ισορροπίας

85 Σχέση πνευμόνων και pH Φαίνεται από δύο ισότητες: Vco 2 : Παραγόμενο CO 2 οργανισμού (ml/min) V A : Κυψελιδικός αερισμός (L/min) PaCO 2 = VCO 2 x 0,863 VA pH=6,1 + log HCO 3 - 0,03 x PaCO 2 Οι πνεύμονες ως αντιρροπιστικά όργανα φτάνουν στο μέγιστο της απόδοσης μετά από 12-24 ώρες

86 Αύξηση της συγκέντρωσης των H + διεγείρει τον κυψελιδικό αερισμό Κυψελιδικός αερισμός (φυσιολογικά =1) pH αρτηριακού αίματος

87 CO 2 + H 2 O  H + + HCO 3 - Υπεραερισμός – Αύξηση του αερισμού μειώνει την PaCO 2

88 Νεφροί

89 Οι νεφροί Έναρξη δράσης: Ώρες Πλήρης δράση: 3-5 ημέρες Ο ισχυρότερος ρυθμιστής της οξεοβασικής ισορροπίας Εξουδετέρωση ποσότητας οξέος ή βάσης που προστίθεται στον οργανισμό

90 Ο ρόλος των νεφρών στη ρύθμιση της οξεοβασικής ισορροπίας Επαναρρόφηση διηθούμενων HCO 3 - Έκκριση τιτλοποιήσιμης οξύτητας Έκκριση ΝΗ 3

91 Επαναρρόφηση διττανθρακικών (εγγύς)

92 Επαναρρόφηση διττανθρακικών (άπω)

93 Έκκριση τιτλοποιήσιμης οξύτητας

94

95 NADPH+H + Μεταβολισμός γλουταμίνης και παραγωγή ΝΗ 3

96

97 Σημασία νεφρών στη ρύθμιση του pH Σε περίπτωση οξέωσης Αποβάλλουν ελεύθερα Η + γι’ αυτό και τα ούρα είναι όξινα Αποβάλλουν Η + συνδεμένα με ρυθμιστικά διαλύματα (PO 4 3- ) Αποβάλλουν Η + συνδεμένα με την ΝΗ 3 των ούρων ……….και με τον τρόπο αυτό εξοικονομούν HCO 3 - Σε περίπτωση αλκάλωσης Αναστέλλουν την έκκριση Η + (μείωση δραστηριότητας της ΚΑ) Αναστέλλουν τη σύνθεση ΝΗ 3 Αποβάλλουν αλκαλικά ούρα με υψηλή συγκέντρωση HCO 3 - (σε ανταλλαγή με CI - ) ……….και με τον τρόπο αυτό εξοικονομούν H +

98 Φυσιολογικά Ανώτερο φυσιολογικό όριο Μέγιστη διέγερση 50 100 200 300 400 500 mEq/24ωρο Τ.Ο. ΝΗ 4 + Τ.Ο. ΝΗ 4 + Τ.Ο. ΝΗ 4 + Η ρυθμιστική ικανότητα των νεφρών ολοκληρώνεται μετά από 3-5 ημέρες διότι τότε φτάνει στο μέγιστο η παραγωγή NH 4 +

99 Οξινοποίηση των ούρων % απόσταση κατά μήκος του νεφρώνα pH ούρων Εγγύς σωληνάρια Αγκύλη Henle Αθροιστικά σωληνάρια [Η + ]=0,000040 mEq/L [Η + ]=0,09995=0,1 mEq/L [Η + ]=0,000158 mEq/L

100 Επισημάνσεις Ενώ στα εγγύς σωληνάρια επαναρροφάται σχεδόν το σύνολο του διηθούμενων HCO 3 -, στα άπω τα ούρα οξινοποιούνται (εδώ αποβάλλονται 50-70 mEq Η + /24ωρο), με αποτέλεσμα να διατηρείται η οξεοβασική ισορροπία

101 Νεφρικοί μηχανισμοί ρύθμισης της οξεοβασικής ισορροπίας Τελικά το καθοριστικό όργανο ρύθμισης της οξεοβασικής ισορροπίας είναι οι νεφροί, αφού μόνο αυτοί: Μπορούν να απαλλάξουν τον οργανισμό από τα μεταβολικά οξέα Είναι ικανοί να αντιμετωπίζουν ικανοποιητικά την αλκάλωση (αλλιώς θα έπρεπε να σταματήσουμε να αναπνέουμε)

102 Ήπαρ

103 Ήπαρ και οξεοβασική ισορροπία-Ι Ως μεταβολικά ενεργό όργανο συμμετέχει στην οξεοβασική ισορροπία, αφού μπορεί να παράγει ή να καταναλώνει Η + Αυτό φαίνεται από τα παρακάτω: 1.Παράγει CO 2 από την πλήρη οξείδωση υδατανθράκων και λιπών 2.Μεταβολίζει οργανικά οξέα (γαλακτικό, κετοξέα, αμινοξέα) καταναλώνοντας Η + 3.Μεταβολίζει το ΝΗ 4 + 4.Παράγει πρωτεΐνες (λευκωματίνη) και ουρικό (που είναι εξωκυττάρια ρυθμιστικά διαλύματα)

104 1. Καθημερινά από το μεταβολισμό των ουδέτερων αμινοξέων παράγονται στο ήπαρ περίπου 1000 mEq HCO 3 - και 1000 mEq NH 4 + 2. Τα περισσότερα αδρανοποιούνται κατά την παραγωγή ουρίας με την αντίδραση: 2NH 4 + + 2HCO 3 -  H 2 N-CO-NH 2 + CO 2 + 3H 2 O Ήπαρ και οξεοβασική ισορροπία-ΙΙ

105

106 Περί αερίων αίματος και κυψελιδικού αερισμού

107 Δοκιμασία Allen

108 Είναι το δείγμα σωστό; Τα παρακάτω βοηθούν στην αναγνώριση της λήψης από λάθος φλεβικού δείγματος: Μη διαπίστωση αυτόματης επιστροφής αίματος στη σύριγγα ή έλλειψη σφύξεων κατά το γέμισμά της Μη συμβατές τιμές σε σχέση με την κλινική εικόνα Χαμηλή PaO 2 και ελαφρά ψηλότερη PaCO 2 SpO 2 υψηλότερος από SaO 2

109 Λάθη πριν την εξέταση του δείγματος Παράγοντες που προκαλούν μεταβολή στο εργαστήριο των αποτελεσμάτων δειγμάτων αερίων αίματος: Φυσαλίδες αέρα στο δείγμα Καθυστέρηση εξέτασης του δείγματος (σε πάγο όχι >60 min, χωρίς πάγο όχι >10 min) Μικρό δείγμα σε σχέση με το αντιπηκτικό Μείωση της PaCO 2, PaO 2 και των HCO 3 - (pH αμετάβλητο)

110 Πληροφορίες οξεοβασικής κατάστασης pH PaCO 2 HCO 3 - (υπολογιζόμενα vs μετρούμενα) Πληροφορίες οξυγόνωσης PaO 2 (Μερική πίεση Ο 2 αρτηριακού αίματος) SaO 2 (Κορεσμός Hb με Ο 2 ) Αέρια αίματος pH / PaCO 2 / PaO 2 / HCO 3 - / SaO 2

111 Περί αερίων αίματος Για τη σωστή ερμηνεία των αερίων αίματος χρειάζονται εκτός από τα αποτελέσματα του δείγματος των αερίων και: 1. Πληροφορίες σχετικές με το περιβάλλον του ασθενούς  Εισπνεόμενο Ο 2 (FiO 2 )  Βαρομετρική πίεση 2. Άλλα εργαστηριακά  Προηγούμενα αέρια αίματος  Ακτινογραφία θώρακα  Λειτουργικά test πνεύμονα  Αιμοσφαιρίνη 3. Αριθμός αναπνοών/λεπτό και άλλα ζωτικά σημεία  Βαθμός αναπνευστικής προσπάθειας 4. Νοητική κατάσταση ασθενούς 5. Κατάσταση ιστικής αιμάτωσης

112 Αερισμός PaCO 2 P(A-a)O 2 FiO 2 PaO 2 /FiO 2 PaO 2 /P A O 2 Οξυγόνωση (υποξία-υποξαιμία) PaO 2 SaO 2 CaO 2 Ιστική οξυγόνωση Καμπύλη αποδέσμευσης Hb Μεταφορά CO 2 και Ο 2 Haldane effect Φαινόμενο Bohr Σχέση αερισμού/αιμάτωσης V/Q

113 Αερισμός PaCO 2 P(A-a)O 2 FiO 2 PaO 2 /FiO 2 PaO 2 /P A O 2 O «αερισμός» προσδιορίζεται από την αποβολή του CO 2 από τον οργανισμό (εξαρτάται από το ρυθμό και το βάθος των αναπνοών)

114 Εισπνεόμενος αέρας 21% Ο 2 78% Ν ~ 0 CO 2 Εκπνεόμενος αέρας 17% Ο 2 78% Ν 4% CO 2

115 Περί PaCO 2

116 PaCO 2 Κάθε συζήτηση για την ανταλλαγή των αερίων και τα αέρια του αρτηριακού αίματος, πρέπει να αρχίζει από την PaCO 2

117 Η PaCO 2 ΔΕΝ ΠΑΡΕΧΕΙ πληροφορίες για την κλινική εικόνα (δεν υπάρχει καμία συσχέτιση επιπέδων PaCO 2 και κλινικής εικόνας). Οποιοσδήποτε συνδυασμός συχνότητας αναπνοών, βάθους και αναπνευστικής προσπάθειας μπορεί να σχετίζεται με οποιαδήποτε τιμή PaCO 2

118 Wall 2001; 31: 1355-1367 Η PaCO 2 όμως είναι η μόνη που παρέχει πληροφορίες για: Τον αερισμό Την οξυγόνωση και Την οξεοβασική ισορροπία

119 Ισότητες PaCO 2 PaCO 2 = VCO 2 x 0,863 VA P A O 2 =PiO 2 -PaCO 2 /0,8 pH=6,1 + log HCO 3 - 0,03 x PaCO 2 Αερισμός Οξυγόνωση Οξεοβασική ισορροπία Όπου 0,863 σταθερά που μετατρέπει τα ml/min της VCO 2 και τα L/min της VA σε mmHg

120 Υψηλή PaCO 2 (>45 mmHg) υποδηλώνει την ύπαρξη κυψελιδικού υποαερισμού Χαμηλή PaCO 2 (<35 mmHg) υποδηλώνει κυψελιδικό υπεραερισμό Barthwal JAPI 2004; 52: 573-577 Η σημασία της PaCO 2

121 Ορισμός υπερκαπνίας Σε άτομο που ήταν πριν φυσιολογικό, μία αύξηση της PaCO 2 κατά >5 mmHg παριστά την οξεία υπερκαπνία Σε άτομο με χρόνια υπερκαπνία μία αύξηση της PaCO 2 κατά πάνω από 5 mmHg από τα προηγούμενα σταθερά επίπεδα, παριστάνει την οξεία επί χρόνιας υπερκαπνική αναπνευστική ανεπάρκεια

122 Τελικά υπάρχει μία αντίστροφη σχέση μεταξύ αερισμού και PaCO 2 Διπλασιασμός της PaCO 2 υποδηλώνει μείωση κατά 50% του φυσιολογικού αερισμού που είναι απαραίτητος για την αποβολή του CO 2 και αντίθετα μείωση κατά 50% της PaCO 2 υποδηλώνει διπλασιασμό του φυσιολογικού αερισμού

123 Υποαερισμός Υπεραερισμός Φυσιολογικά Αερισμός (L/min)

124 Η εξίσωση του κυψελιδικού αερισμού προβλέπει ότι η αύξηση της PaCO 2 συνεπάγεται υποχρεωτικά υποξαιμία σε ασθενείς που αναπνέουν αέρα δωματίου –Υψηλή PaCO 2 μπορεί να οδηγήσει σε PaO 2 ασύμβατη με τη ζωή VCO 2 x 0,863 PaCO 2 = VA P A O 2 =PiO 2 -PaCO 2 /0,8 Τριχοειδές κυψελίδων Κυψελίδα 100+40=140 mmHg

125 Κυψελιδικός αερισμός Τελικά αν η PaCO 2 μειωθεί κατά 1 mmHg, η PaO 2 αυξάνει περίπου κατά 1,0-1,2 mmHg

126 1. Μία αύξηση της PaCO 2 μειώνει την P A O 2 P A O 2 = (Β Π - P H2O ) x FiO 2 - 1,2 x PaCO 2 2. Μία αύξηση της PaCO 2 μειώνει το pH pH = 6,1 + log HCO 3 - /0,03 x PaCO 2 Σημείωση: Όσο υψηλότερη είναι η βασική τιμή της PaCO 2, αυτή θα αυξηθεί περισσότερο για μία δεδομένη μείωση του κυψελιδικού αερισμού (VA) Η υπερκαπνία αποτελεί απειλή για τον ασθενή διότι:

127 Περί P(A-a)O 2 Προσδιορίζει αν υπάρχει διαταραχή στη σχέση αερισμού- αιμάτωσης στους πνεύμονες

128 Περί P(A-a)O 2 Αποτελεί μία ευαίσθητη παράμετρο της ανταλλαγής των αερίων Διαχωρίζει τον υποαερισμό από πνευμονικές νόσους έναντι νόσων του ΚΝΣ ή προβλήματα των αναπνευστικών μυών

129 Δηλαδή η εκτίμηση της ανταλλαγής αερίων στον πνεύμονα Παρέχετε από τη διαφορά: P(A-a)O 2 P(A-a)O 2 =[(Π Β -P Η2Ο ) x FiΟ 2 - PaCO 2 /R] - PaO 2 Π Β =Βαρομετρική πίεση ( ~ 760 mmHg στην επιφάνεια της θάλασσας) P Η2Ο =Μερική πίεση εξατμισμένου Η 2 Ο στις αεροφόρες οδούς ( ~ 47 mmHg) FiΟ 2 =Ποσοστό Ο 2 στον εισπνεόμενο αέρα ( ~ 21%) R=Αναπνευστικό πηλίκο (Αποβαλλόμενο CO 2 /Προσλαμβανόμενο Ο 2 [=0,8-1 σε ηρεμία]) P A O 2 : 150 - 40/0,9 = 106 P(A-a)O 2 =(150 - PaCO 2 /0,9) - PaO 2

130 Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα κλίσης P(A-a) Πλεονεκτήματα - Προσδιορίζεται στο κρεβάτι του αρρώστου - Βοηθά στη διάγνωση της αιτίας της υποξαιμίας (υποαερισμού και V/Q αναντιστοιχίας) Μειονεκτήματα - Εξαρτάται από την ηλικία, τον FiO 2 και τη βαρομετρική πίεση - Είναι περίπλοκος ο προσδιορισμός της

131 Περί FiO 2 PaO 2 /FiO 2 PaO 2 /P A O 2

132 FiO 2 (οξυγόνο εισπνεόμενου αέρα) Είναι ίδιος σε οποιοδήποτε υψόμετρο (21%) Ωστόσο η PaΟ 2 μειώνεται αυξανομένου του υψομέτρου, εξαιτίας μείωσης της βαρομετρικής πίεσης

133 Περί FiO 2 Πολλαπλασιάζοντας τον FiO 2 x 5 λαμβάνεται η αναμενόμενη PaO 2 για τον δεδομένο FiO 2 (θεωρώντας ότι οι πνεύμονες είναι φυσιολογικοί) λ.χ.: Αν FiO 2 =21% (αναπνοή σε αέρα δωματίου) η αναμενόμενη PaO 2 = 5 x 21 = 105 mmHg Όταν εισπνέεται αέρας με 50% Ο 2 (FiO 2 =50%), τότε η αναμενόμενη PaΟ 2 = 5 x 50 = 250 mmHg Αν η μετρούμενη PaO 2 είναι σημαντικά κατώτερη από την αναμενόμενη, υπάρχει πρόβλημα στην ανταλλαγή των αερίων

134 Σχέση εισπνεόμενου O 2 (FiO 2 ) και PaO 2 1500 FiO 2 Ελάχιστη αναμενόμενη PaO 2 (mmHg) 0,2100 0,3150 0,4200 0,5250 0,8400 Άλλη σημασία έχει μία χαμηλή PaO 2 αν ο ασθενής εισπνέει συμπληρωματικά Ο 2 και άλλη αν εισπνέει αέρα δωματίου

135 Περί λόγου PaO 2 /PAO 2

136 Για την εκτίμηση της PaO 2 το πρώτο βήμα είναι ο υπολογισμός της P A O 2 (τάση Ο 2 στις κυψελίδες) και το επόμενο ο λόγος PaO 2 /P A O 2 Λόγος PaO 2 /P A O 2 Έχοντας το λόγο αυτό δεν υπάρχει κανένας λόγος προσδιορισμού της κλίσης P(A-a)

137 PaO 2 /P A O 2 Προσδιορίζει τη διαφορά μεταξύ της πίεσης του Ο 2 στις κυψελίδες και αυτής στο αρτηριακό αίμα Φ.τ.>0,85 (για οποιονδήποτε FiO 2 )

138 Λόγος PaO 2 /P A O 2 Υπολογίζει καλύτερα την οξυγόνωση του αίματος από το λόγο PaO 2 /FiO 2 Η PaO 2 λαμβάνεται από τα αέρια αίματος Η P A O 2 υπολογίζεται από την εξίσωση του κυψελιδικού αερισμού: P AO 2 =(B Π -P H2O )xFiO 2 - PaCO 2 /0,9 Ο λόγος PaO 2 /P A O 2 προσφέρει μεγαλύτερη ακρίβεια σ’ ένα μεγάλο εύρος FiO 2

139 Οξυγόνωση (υποξία-υποξαιμία) PaO 2 SaO 2 CaO 2 Ιστική οξυγόνωση Καμπύλη αποδέσμευσης Hb

140 Περί PaO 2 Είναι μη ειδικός δείκτης της δυνατότητας των πνευμόνων να ανταλλάσουν αέρια (Ο 2, CO 2 ) με τον ατμοσφαιρικό αέρα

141 Ολική περιεκτικότητα Ο 2 Διαλυμένο O 2 (PaO 2 ) 3% O 2 συνδεμένο με Ηb 97% (SaO 2 )

142 Η PaO 2 πρέπει πάντοτε να ερμηνεύεται σε σχέση με την περιεκτικότητα του αέρα σε Ο 2 (FiO 2 ), τη βαρομετρική πίεση (υψόμετρο) και την ηλικία Περί PaO 2 P A O 2 =(Β Π -P H2O ) x FiO 2 - 1,2 x PaCO 2

143 PaO 2 Η PaO 2 δεν εξαρτάται από την ποσότητα της Hb. Ωστόσο, όσο υψηλότερη είναι η PaO 2, τόσο περισσότερο Ο 2 συνδέεται με τη διαθέσιμη Hb (SaO 2 )

144 Έτσι η φυσιολογική της τιμή μειώνεται με την ηλικία PaO 2 = 100 - (χρόνια ηλικίας άνω των 40) Αυτό οφείλεται στη φυσική απώλεια της ευενδοτότητας των πνευμόνων PaO 2

145 PAO2PAO2 50 100 Ηλικία PaO 2 (mmHg) 508080 Σχέση ηλικίας και PaO 2

146 Ηλικιακή ομάδαΑποδεκτή PaO 2 (mmHg) Άτομα<60 χρόνων & παιδιά> 80 70 χρόνων> 70 80 χρόνων> 60 90 χρόνων> 50 Σχέση PaO 2 και ηλικίας Ωστόσο PaO 2 <40 mmHg υποδηλώνει πάντοτε σοβαρή υποξαιμία Shapiro et al, 1974

147 Πρόβλημα Γυναίκα 20 χρόνων με κομμένη την ανάσα και χωρίς προηγούμενο ιστορικό, μεταφέρθηκε στο νοσοκομείο επειδή παραπονιότανε για δύσπνοια. Είχε PaO 2 =118 mmHg και PaCO 2 =20 mmHg σε αέρα δωματίου. Τι είχε; Απάντηση Σε αέρα δωματίου (στις κυψελίδες), το άθροισμα της PaO 2 και της PaCO 2 είναι περίπου 140 mmHg, όπως δηλαδή είχε και η ασθενής (118+20=138 mmHg) Αυτό δείχνει ότι είναι απίθανο να υπήρχε υποκείμενος μηχανισμός υποξαιμίας Ένας πιο ευαίσθητος δείκτης οξυγόνωσης είναι η κλίση A-a (διαφορά πίεσης Ο 2 στις κυψελίδες και στο αρτηριακό αίμα της ασθενούς) P A O 2 =FiO 2 x(Β Π -P Η2Ο )-PaCO 2 /R=0,21x(760-47)-20/0,8=149-25=124 P(A-a)=P A O 2 -PaO 2 )=124-118=6 mmHg Είχε δηλαδή P(A-a)=6, που σημαίνει φυσιολογική ανταλλαγή αερίων στον πνεύμονα (V/Q=~1) Η ασθενής έδωσε ένα ιστορικό συναισθηματικής αναστάτωσης (δηλαδή επρόκειτο για σύνδρομο da Costa)

148 Πρόβλημα Ασθενής 60 χρόνων που ανάρρωνε στη ΜΕΘ από οξύ στεφανιαίο επεισόδιο, είχε SaO 2 =86% ενώ λάμβανε συμπληρωματικά Ο 2 (35% με μάσκα Venturi). Η ακτινογραφία θώρακα έδειξε πιθανό διάμεσο πνευμονικό οίδημα. Από τα αέρια είχε: pH7,43 HCO 3 - 24 mmHg PaO 2 126 mmHg Γιατί είχε χαμηλή SaO 2 ; Απάντηση Η PaO 2 φαίνεται χαμηλή για την FiO 2, αλλά μπορεί να εξηγηθεί από την κατάκλιση και πιθανά το ήπιο πνευμονικό οίδημα. Αυτό που είναι ενδιαφέρον είναι ότι υπήρχε διαφορά μεταξύ PaO 2 και SaO 2. Τα αέρια αίματος δεν δείχνουν κάποια εμφανή οξεοβασική διαταραχή. Η κλινική εικόνα μιλάει για ένα στεφανιαίο επεισόδιο και είναι ασφαλές να υποτεθεί ότι ο ασθενής βρίσκονταν σε αγωγή με νιτρώδη. Τα τελευταία είναι γνωστό ότι εμπλέκονται στη δημιουργία μεθαιμοσφαιριναιμίας

149 Περί SaO 2 Εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη συγκέντρωση του διαλυμένου Ο 2 (PaO 2 )

150 SaO 2 Σημασία: Παράμετρος που εκτιμά την υποξία, αλλά δεν είναι ευαίσθητη

151 Ο κορεσμός της Hb με Ο 2 (SaO 2 ) είναι καλύτερος δείκτης από την PaO 2, αφού περίπου το 97% του Ο 2 μεταφέρεται με το αίμα συνδεμένο με την Hb Barthwal, JAPI 2004; 52: 573-577 Shapiro et al, 1994 Περί SaO 2

152 Σημείωση: Η μέτρηση του κορεσμού με παλμικό οξύμετρο (SpO 2 ) είναι γενικά ακριβέστερη από τον SaO 2 του αρτηριακού αίματος και υπερέχει όσο αφορά στη εκτίμηση της υποξαιμίας Anesth Intensive Care 1993; 21: 72 Crit Care Clin 1995; 11: 199

153 Η παλμική οξυμετρία μετράει τον SpO 2 Καμπύλη αποδέσμευσης Ο 2 από την Hb

154 Κλινική χρήση του παλμικού οξυμέτρου Αποτελεί τη σημαντικότερη τεχνολογική ανακάλυψη που έγινε ποτέ όσο αφορά στην παρακολούθηση του «καλώς έχειν» και της ασφάλειας των ασθενών κατά την αναισθησία, την ανάνηψη και τη νοσηλεία σε ΜΕΘ Ωστόσο πολλές φορές χρησιμοποιείται εσφαλμένα και οι μετρήσεις του παρερμηνεύονται, διότι η παλμική οξυμετρία: 1.Δεν διαφοροδιαγιγνώσκει (δίνει το άθροισμα) την καρβοξυαιμοσφαιρίνη από την οξυαιμοσφαιρίνη (δεν πρέπει να χρησιμοποιείται σε δηλητηρίαση με CO) 2.Δεν διαχωρίζει την μεθοξυαιμοσφαιρίνη (δεν πρέπει να χρησιμοποιείται σε μεθαιμοσφαιριναιμία) 3.Δίνει λανθασμένα την αίσθηση ασφάλειας αν ο ασθενής έχει ικανοποιητικό SpO 2, αλλά χαμηλή PaO 2 4.Είναι αναξιόπιστη αν υπάρχει ιστική υποξία, αγγειοσύσπαση ή υποθερμία 5.Μπορεί να χρησιμοποιείται εσφαλμένα από άτομα που δεν είναι εξοικειωμένα με το πως δουλεύει και τι μετράει 6.Σε τιμές <80% είναι αναξιόπιστη μέθοδος

155 Καμπύλη αποδέσμευσης Ο 2 από την Hb Σύμφωνα με την καμπύλη αποδέσμευσης του Ο 2 από την Hb, ο SaO 2 μπορεί να μειωθεί μέχρι το 90% και η PaO 2 να είναι ακόμη σε ανεκτά επίπεδα (60 mmHg), όμως σε χαμηλότερο κορεσμό (λ.χ. έως 75%) η μείωση της PaO 2 είναι σημαντική (από 60-40) και χτυπά καμπανάκι

156 PaO 2 αντιστοιχεί σε: SaO 2 60 mmHg90% 50 mmHg80% 40 mmHg70% 30 mmHg60% Σχέση μεταξύ PaO 2 και SaO 2

157 Σοβαρή <40<75 Υποξαιμία (σχέση PaO 2 και SaO 2 ) PaO 2 SaO 2 Υποξαιμία (ορισμός) <80<95 Ήπια 60-7990-94 Μέτρια 40-5975-89

158 Περί CaO 2

159 Ολική περιεκτικότητα σε Ο 2 (CaO 2 ) Για να εκτιμηθεί η ολική ποσότητα του Ο 2 που περιέχεται στο αίμα του ασθενούς πρέπει να γνωρίζουμε: –Την PaO 2 (Ο 2 διαλυμένο στο πλάσμα) –Τον SaO 2 (Ο 2 συνδεμένο με Hb) –Την Hb (επίπεδα Hb στο αίμα)

160 Φυσιολογική τιμή: 19-21 ml O 2 /dl Σημασία: Αποτελεί παράμετρο της συνολικής εκτίμησης του αρτηριακού Ο 2 Περιεκτικότητα του αρτηριακού αίματος σε Ο 2 (CaO 2 ) Εξίσωση περιεκτικότητας Ο 2 : Εκτιμά την προσφερόμενη ποσότητα Ο 2 στο επίπεδο των ιστών: CaO 2 = (Hb x 1,34 x SaO 2 ) + (0,003 x PaO 2 )

161 Πρόβλημα Άνδρας 40 χρόνων με κομμένη την ανάσα, βρέθηκε να έχει PaO 2 =75 mmHg σε περιβάλλον δωματίου. Έγινε συμπληρωματική χορήγηση Ο 2 με ρινικές κάνουλες και 30 λεπτά μετά λήφθηκε αίμα, το οποίο έδειξε PaO 2 =100 mmHg. Πόσο αυξήθηκε η CaO 2 από την αύξηση της FiO 2 ; Απάντηση Καθόλου. Διότι σε PaO 2 =75 mmHg, η SpO 2 φτάνει περίπου στο 100% Με την αύξηση της FiO 2, η Hb που ήταν πλήρως κορεσμένη δεν μπορεί να αυξήσει επιπλέον τον κορεσμό της Η CaO 2 για το λόγο αυτό παραμένει ως είχε (αμετάβλητη) Βέβαια η αύξηση της FiO 2 προκαλεί μία μικρή αύξηση του διαλυμένου Ο 2 (PaO 2 ), αλλά επειδή η ποσότητα αυτή είναι γενικά πολύ μικρή, η αύξηση της CaO 2 θα είναι ασήμαντη: CaO 2 = (Hb x 1,34 x SaO 2 ) + (0,003 x PaO 2 )

162 Καμπύλη αποδέσμευσης Ο 2 από την Hb

163 Ιστική οξυγόνωση Καμπύλη αποδέσμευσης Ο 2 από Hb

164 Οξυγόνωση Είναι η διάχυση του Ο 2 από τις κυψελίδες στο αίμα, για προσφορά του στη συνέχεια στους ιστούς

165 Περί υποξαιμίας και υποξίας Ως υποξαιμία (χαμηλή PaO 2, SaO 2 ή CaO 2 ) ορίζεται η παρουσία PaO 2 <80 mmHg στην επιφάνεια της θάλασσας, σε ενήλικα που αναπνέει σε αέρα δωματίου (ή SaO 2 <95%) -Εξαρτάται από την P A O 2 Ως υποξία (ανεπαρκής οξυγόνωση των ιστών) ορίζεται η ένδεια Ο 2 στους ιστούς και τα κύτταρα -Η υποξία σχεδόν πάντοτε σχετίζεται με σοβαρή υποξαιμία (PaO 2 <45 mmHg) Malley, 1990

166 Υποξία (αίτια) 1.Υποξαιμία Μειωμένη PaO 2 Μειωμένος SaO 2 Μειωμένη CaO 2 2.Μειωμένη παροχή Ο 2 στους ιστούς Μειωμένη καρδιακή παροχή, shock, συμφορητική καρδιακή ανεπάρκεια Shunt από δεξιά προς τ’ αριστερά 3.Μειωμένη πρόσληψη Ο 2 από τους ιστούς Δηλητηρίαση μιτοχονδρίων (κυάνιο) Αριστερά μετακίνηση της καμπύλης απόδοσης του Ο 2 από την Hb

167 Υποξία Έλλειψη Ο 2 στους ιστούς που διακρίνεται σε: –Υποξική (υποξαιμική) –Αναιμική –Καρδιακή –Ιστοτοξική –Ισχαιμική

168 Κλινική εκτίμηση της υποξίας Η υποξία κλινικά εκτιμάται από τη διαπίστωση κυάνωσης, όμως αυτό έχει τα εξής προβλήματα: Η εκτίμηση της κυάνωσης είναι υποκειμενική και ποικίλλει ανάλογα με τον εκτιμητή Απαιτούνται 5 gr/dl αποξυγωνομένης Hb για να γίνει έκδηλη η κυάνωση και άτομα αναιμικά δύσκολα επιτυγχάνουν την ποσότητα αυτή Τα συνοδά επικουρικά συμπτώματα (ταχυκαρδία, ταχύπνοια, μεταβολές των νοητικών λειτουργιών) και ευρήματα της υποξαιμίας δεν είναι ειδικά

169 Καμπύλη αποδέσμευσης Ο 2 Είναι σιγμοειδούς μορφολογίας –Παριστάνει τη σχέση μεταξύ του κορεσμού της Hb (SaO 2 ) και της PaO 2 –Η μορφή της αντανακλά την ικανότητα της Hb να συνδέεται ή να αποσυνδέεται με το Ο 2 σε ποικίλες καταστάσεις

170 Αριστερά κλίση (αύξηση συγγένειας)  θερμοκρασίας  2,3-DPG  pH  PaCO 2 Δεξιά κλίση (μείωση συγγένειας)  θερμοκρασίας  2,3-DPG  pH  PaCO 2  2,3 DPG Υποξαιμία Αναιμία ΧΑΠ ΣΚΑ  2,3 DPG Σηπτικό shock Υποφωσφαταιμία

171 P 50 –Δείχνει την ικανότητα των μορίων Hb να αποδίδουν μόρια Ο 2 –Η Hb είναι 50% κορεσμένη σε PO 2 =27 mmHg αν όλοι οι άλλοι παράγοντες που επηρεάζουν τη δέσμευση ή την αποδέσμευση είναι φυσιολογικοί Καμπύλη αποδέσμευσης οξυγόνου από την Hb Η P 50 χρησιμοποιείται για να δηλώσει το βαθμό μετατόπισης της καμπύλης αποδέσμευσης του Ο 2 από την Hb

172  PO 2 =27

173 Μεταφορά CO 2 και Ο 2 Haldane effect Φαινόμενο Bohr

174 Το Haldane effect περιγράφηκε για πρώτη φορά από τον Σκοτσέζο γιατρό John Scott Haldane Φαινόμενο (effect) Haldane (σχέση Hb-CO 2 ) Yποστηρίζει ότι η αποξυγονωμένη Hb είναι καλύτερος δέκτης πρωτονίων (CO 2 ) και αντίστροφα (η οξυγονωμένη Hb έχει μειωμένη ικανότητα μεταφοράς του CO 2 ) Η Hb παραλαμβάνει το CO 2 στους ιστούς όπου η PaΟ 2 είναι μειωμένη και απελευθερώνει CO 2 στους πνεύμονες, όπου η PaΟ 2 είναι αυξημένη (Haldane effect)

175 Σύμφωνα με το φαινόμενο Haldane, η Hb μεταφέρει ταυτόχρονα O 2 και CO 2, αλλά η παρουσία του ενός αερίου μειώνει τη δύναμη σύνδεσης με το άλλο Φαινόμενο Haldane

176 Η επίδραση Bohr είναι μία ιδιότητα της Hb που περιγράφηκε για πρώτη φορά το 1904 από το Δανό φυσιολόγο Christian Bohr, κατά την οποία η μείωση του ρΗ οδηγεί σε μικρότερη συγγένεια της Ηb με το Ο 2 Φαινόμενο Bohr (pH-σχέση Ο 2 ιστών) Δηλαδή η μείωση του pΗ των ιστών (ή η αύξηση του CO 2 ) αυξάνει την αποδέσμευση του Ο 2 από την Hb, επιτρέποντας τον ιστό να λάβει περισσότερο Ο 2

177 Φαινόμενο Bohr Δηλαδή το φαινόμενο Bohr υποστηρίζει ότι η συγγένεια της Hb με το O 2 είναι αντιστρόφως ανάλογη με την οξύτητα

178 Καμπύλη αποδέσμευσης του Ο 2 από την Hb % κορεσμός Επίδραση του pH

179 Περί σχέσης αερισμού/αιμάτωσης [V/Q]

180 V/Q αναντιστοιχία Υποδηλώνει την παρουσία περιοχών των πνευμόνων με μειωμένο αερισμό σε σχέση με την αιμάτωση (οι περιοχές αυτές χαρακτηρίζονται από κυψελίδες με χαμηλή περιεκτικότητα σε Ο 2 και υψηλή σε CO 2 ) ή Περιοχές του πνεύμονα με αυξημένο αερισμό σε σύγκριση με την αιμάτωση (χαρακτηρίζονται από χαμηλή περιεκτικότητα σε CO 2 και υψηλή σε Ο 2 )

181 Οι περισσότερες πνευμονικές νόσοι μεταβάλλουν τη σχέση V/Q των τριχοειδών, που οδηγεί σε μείωση της οξυγόνωσης του αίματος και αντίστοιχη μείωση της PaO 2 Η διαταραχή της V/Q οδηγεί σε αύξηση της Α-a κλίσης V/Q αναντιστοιχία

182 Διαταραχές στη V/Q συνήθως διορθώνονται με χορήγηση Ο 2, ενώ τα shunts διορθώνονται μόνο μερικά ή καθόλου με χορήγηση Ο 2 V/Q αναντιστοιχία

183 Νόσοι που επηρεάζουν την V/Q Αποφρακτικές πνευμονοπάθειες Αγγειακές των πνευμόνων Παρεγχυματικές πνευμονικές

184 Συμπεράσματα 1 Οξέα είναι οι ουσίες, οι οποίες σε υδατικό διάλυμα παρέχουν πρωτόνια και βάσεις αυτές που προσλαμβάνουν πρωτόνια Ισχυρό είναι το οξύ που παρέχει πολύ εύκολα Η + και ασθενές εκείνο που δεν παρέχει εύκολα Η + Τα οξέα διακρίνονται σε πτητικά και μη (επαναχρησιμοποιούμενα και μη) Η κυτταρική λειτουργία (μεταβολισμός) προκαλεί τη συνεχή παραγωγή οξέων (Η + ) Η σημαντικότερη λειτουργία των Η + είναι η γένεση στα κύτταρα ATP, που τα επιτρέπει να εκτελούν τις λειτουργίες τους

185 Συμπεράσματα 2 Το pH είναι ένας τρόπος έκφρασης ιδιαίτερα μικρών συγκεντρώσεων ενός οξέος σ’ ένα διάλυμα, που έχει πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα Η οξεοβασική ισορροπία στηρίζεται στη λειτουργία των ρυθμιστικών συστημάτων, των νεφρών και των πνευμόνων Τα ρυθμιστικά συστήματα ολοκληρώνουν τη δράση τους σε λεπτά, οι πνεύμονες σε ώρες και οι νεφροί σε ημέρες

186 Συμπεράσματα 3 Η PaO 2 εξαρτάται από το εισπνεόμενο Ο 2, την ηλικία και τη βαρομετρική πίεση (σε φυσιολογικούς πνεύμονες) Για τη σωστή ερμηνεία των αερίων αίματος χρειάζονται και άλλες παράμετροι, όπως ο FiO 2, η βαρομετρική πίεση και η ηλικία Για την εκτίμηση της ανταλλαγής των αερίων στον πνεύμονα καλύτερος δείκτης μεταξύ των P(A-a)O 2, PaO 2 /FiO 2 και PaO 2 /P A O 2 είναι ο PaO 2 /P A O 2 Η PaCO 2 επηρεάζει την PaO 2, αφού από αυτήν εξαρτάται η P A O 2 Η PaCO 2 έχει μεγάλη σημασία αφού σχετίζεται με τον αερισμό, την οξυγόνωση και την οξεοβασική ισορροπία

187 Συμπεράσματα 4 Ο κορεσμός της Hb είναι καλύτερο να εκτιμάται με το παλμικό οξύμετρο και όχι από τα αέρια (όμως δεν διαχωρίζει την καρβοξυ- και μεθοξυ-Hb από την οξυ- Hb) Ο SaO 2, η CaO 2, η P 50 και η σχέση SaO 2 και PaO 2 είναι χρήσιμα εργαλεία στην εκτίμηση της οξυγόνωσης των ιστών Το Haldane effect και το φαινόμενο Bohr εξετάζουν τη μεταφορά των αερίων (O 2 και CO 2 ) σε σχέση με τη μερική πίεση του CO 2 και το pH

188 Σας ευχαριστώ πολύ