Acidobazická rovnováha

Blok: I

Počet hodin: 4

Studijní cíl

Naučit se interpretovat acidobazické poruchy především v kontextu anamnézy, fyzikálního vyšetření a ostatních laboratorních vyšetření. Pochopit princip vztahu mezi acidobazickou rovnováhou, teorií elektroneutrality plazmy a iontogramu. Zvládnout principy hodnocení dílčích poruch a kombinovaných poruch acidobazické rovnováhy.

Základní pojmy

Acidobazická rovnováha: klinické pojmy

Acidobazická rovnováha: preanalytická fáze

Acidobazická rovnováha: teoretické pojmy

Textová část

Acidobazická rovnováha je pojem označující určitou oblast klinické biochemie; je to rovnováha mezi acidifikujícími a alkalizujícími vlivy.

Poruchy acidobazické rovnováhy jsou stavy, při kterých se uplatnily acidifikující a/nebo alkalizující vlivy například tak, že se

· změnily poměry kyselin a bazí

· změnilo pH organismu (neplatí absolutně)

· uplatnily pufrové systémy

· byly aktivovány nebo narušeny regulační děje

· musely uplatnit kompenzující orgány

V následujícím textu se naučíme používat základní (relevantní) ukazatele, posoudit sumární nález v grafu acidobazické regulace, používat doplňující veličiny se vztahem k iontogramu a dekomponovat sumární nález na dílčí poruchy.

Acidemie je abnormální situace v krvi, při které je pH sníženo proti normě.

Alkalemie je abnormální situace v krvi, při které je pH zvýšeno proti normě.

Obrázek s tabulkou vztahu mezi koncentrací protonů a hodnotou pH ukazuje, že pokles koncentrace protonů u 20 nmol/l je v podstatě neslučitelný se životem, kdežto vzestup koncentrace o 20 nmol/l představuje sice závažnější acidemii, ale bez aktuálního ohrožení života. Navíc uvedená acidemie (pH kolem 7,20) je může vyskytovat přechodně u sportovců po krátkodobé, maximální zátěži spojené se zvýšením laktátu v plazmě.

Jiné pojmy než acidemie a alkalemie jsou acidóza a alkalóza.

Acidóza je děj směřující ke snížení pH krve; stav, který se může projevit snížením pH krve. Její původ je metabolický nebo respirační. Acidóza metabolická - base excess nižší než -2,5 mmol/l; dílčí porucha, která by samostatně snížila base excess pod -2,5 mmol/l. Acidóza respirační - pCO₂ vyšší než 6,0 kPa jako primární porucha.

Alkalóza je děj směřující ke zvýšení pH krve; stav, který se může projevit zvýšením pH krve. Její původ je metabolický nebo respirační. Alkalóza metabolická - base excess vyšší než +2,5 mmol/l; dílčí porucha, která by samostatně zvýšila base excess nad +2,5 mmol/l. Alkalóza respirační - pCO₂ nižší než 4,6 kPa jako primární porucha.

Principy interpretace acidobazických poruch

Je zapotřebí

· Poznat respirační komponentu

o posoudit stav respirace, resp. poměr ventilace/perfuze

o laboratorně relativně snadné – jedná se o určení pCO₂

· Poznat metabolickou komponentu

o ale: je to obtížnější

o avšak: lze použít buď sumární hodnocení nebo identifikovat dílčí poruchy

o a navíc: oba přístupy lze kombinovat!

Základní veličiny, které budeme používat: pCO₂ (parciální tlak oxidu uhličitého), base excess a pH.

pCO₂	ukazatel respirační poruchy
base excess	ukazatel metabolické poruchy
pH	výsledek obou

Base excess: ukazatel metabolické poruchy (acidózy/alkalózy). Base excess znamená nadbytek bazí. Pokud nabývá kladných hodnot, znamená to, že je v systému nadbytek bazí a vzniká metabolická alkalóza. Nabývá-li záporných hodnot, vzniká nedostatek (deficit) bazí a tudíž metabolická acidóza. Normální hodnota je 0 + 2,5 mmol/l.

Definice base excess: je to množství kyselin v mmol/l, které je třeba přidat do vyšetřované tekutiny, aby se původně zvýšené pH dostalo na pH = 7,40 při pCO₂= 5,33 kPa a teplotě 37 °C. Base excess vyšetřujeme v krvi, plazmě nebo v ECT (modelová hypotetická tekutina).

Vztahy základních veličin

Na obrázku jsou znázorněny vztahy mezi pCO2 (svislá osa), base excess (vodorovná osa) a pH (zakřivené linie uvnitř grafu, zeleně linie „normálního“ pH 7,40). Současně jsou ukázány 4 základní oblasti acidobazických poruch a naznačeny oblasti ustálených (=kompenzovaných) poruch.

Pufrové systémy

V krevní plazmě

· hydrogenuhličitanový systém

· bílkovinný systém

· fosfátový pufr

V intersticiu

· hydrogenuhličitanový systém

V erytrocytech

· pufrace hemoglobinem, který je zde přítomen v koncentraci 350 g/kg erytrocytů

Jednotlivé kompartmenty spolu komunikují a jejich pufrové systémy se tak podílejí na výsledném acidobazickém stavu. I z tohoto hlediska je nutné pacienta považovat za složitý multikompartmentový systém a stejně je nutné přistupovat k interpretaci acidobazické situace – hodnotit ji nikoli izolovaně, ale jako výsledek různých dějů, často protichůdných!

Kompenzace acidobazických poruch

Pufry působí prakticky okamžitě. Respirační kompenzační reakce se vyvíjí během minut až hodin; metabolická (renální) kompenzace se rozvíjí řádově ve dnech.

Kompenzace

· kompletní (pH se vrací k výchozím hodnotám)

· parciální

Kompenzace acidobazických poruch je děj, při kterém se primární jednoduchá porucha upravuje protichůdnou jednoduchou „poruchou“. Primární metabolická porucha je kompenzována respiračně (hyperventilací nebo hypoventilací); primární respirační porucha je kompenzována metabolicky (renální regulací).

Kompenzace acidobazických poruch - acidóza

Primární metabolická acidóza je kompenzována respirační alkalózou (Kussmaulovo dýchání). Například ketoacidóza u dekompezovaného diabetu 1. typu. Primární respirační acidóza je kompenzována metabolickou alkalózou (ledvinami vyvolaná hypochlorémie). Například při traumatu hrudníku s bolestivým dýcháním. Situaci komplikuje laktátová acidóza.

Kompenzace acidobazických poruch - alkalóza

Primární metabolická alkalóza je kompenzována respirační acidózou. Například zvracení nebo iatrogenně podmíněná metabolická alkalóza. Primární respirační alkalóza je kompenzována metabolickou acidózou (ledvinami vyvolaná hyperchlorémie). Například pobyt ve vyšší nadmořské výšce. V tomto případě se může přidat laktátová acidóza z hypoxie

Base excess jako ukazatel sumární metabolické komponenty

Base excess je ukazatel charakterizující změnu hydrogenkarbonátových (bikarbonátových, uhličitanových) a nehydrogenkarbonátových (hemoglobin, proteiny, fosfáty) pufrů v krvi. Base excess lze určit v různých kompartmentech – v krvi (pak je podstatnou složkou hodnota hemoglobinu), v plazmě (bez hemoglobinu) a v modelové extracelulární tekutině (získá se hypotetickým smícháním 1 dílu krve dvěma díly její vlastní plazmy). Poslední jmenovaná veličina se označuje za base excess ECT je doporučena jako ideální veličina pro posouzení situace v celém extracelulárním prostoru.

Proč je base excess kritizován

Base excess je sumárním ukazatelem metabolické komponenty acidobazického nálezu. Výhodou je právě sumární pohled na výsledný (převládající) stav, nevýhodou neschopnost identifikovat dílčí poruchy. Je vypočítáván pomocí rovnice, ve které se předpokládá konstatní zastoupení nehydrogenkarbonátových pufrů. Jejich změna se odhaduje z konstanty a hodnoty rozdílu pH změřeného a standardního.

Nevýhody base excess se snaží odstranit teorie vztahu mezi iontogramem a acidobazickou rovnováhou, založená na předpokladu elektroneutrality plazmy. Také se tato teorie nazývá Stewartův a Fenclův přístup. Naopak interpretace používající base excess se někdy označuje jako „dánská škola“, nebo škola Astrupa a Siggaard-Andersena.

Dva koncepty pro interpretaci acidobazického nálezu pacienta

Někdy se rozlišuje „klasický“ („dánnský“) model přístupu (kde je vhodné připomenout autory teoretického pozadí tohoto přístupu, kterými jsou Poul Bjorndahl Astrup a Ole Siggaard-Andersen, a model Stewartův, případně Stewartův a Fenclův („Stewart-Fencl approach, podle jejich autorů, kterými jsou Peter A. Stewart a Vladimír Fencl.

Základní pojmy – dánská škola

· pH

· pCO₂

· base excess (ECT)

· využívá se rovněž hydrogenkarbonát (bikarbonát)

· dříve se využívala řada dalších ukazatelů (total CO2, base excess krve, buffer base a další)

· vychozím bodem je Henderson-Hasselbalchova rovnice

Základní pojmy – Stewart a Fencl: 3 nezávisle proměnné

· pCO₂

· SID (diference silných iontů, strong ion difference)

Ø chloridy

Ø silné anionty

Ø voda

· A_tot (suma slabých netěkavých kyselin)

Ø albumin

Ø fosfáty

Obrázek z Fenclovy publikace ukazuje využití přístupou v klkinice – význam spočívá v dekompozici acidobazického nálezu na dílčí složky, které lze terapeuticky ovlivnit.

Zatímco posouzení respirační komponenty pomocí pCO₂ je v obou „školách“ identické, rozdílné přístupy se týkají metabolické komponenty. Tu lze posoudit různě, například pomocí:

· base excess: sumární výsledek

· anion gap: jednoduchý ukazatel, selhává u hypoalbuminémie (viz též Anion gap při hypoalbuminemii)

· SID: sumární ukazatel (viz též SID)

· neměřených aniontů: patří do konceptu SID, poněkud složitější výpočet, nároky na organizaci práce v laboratoři

· reziduálních aniontů (dnes se prakticky nepoužívají)

· korigovaného anion gap: prakticky odpovídá neměřeným aniontům

· korigovaných chloridů, albuminu, fosforu: dílčí poruchy

Podrobný popis ukazatelů najde čtenář zde:

Chloridy korigované v plazmě

Náboj fosfátů v plazmě

Náboje albuminu v plazmě

Za podstatný koncept pro interpretaci je nutné považovat použití chloridů, neměřených aniontů, nábojů na albuminu a fosfátech. Z těchto ukazatelů lze rekonstruovat acidobazický nález v dílčích poruchách podle Fenclova doporučení.

Klasifikace poruch podle Fencla

Kombinované acidobazické poruchy

U pacientů nejčastěji zjišťujeme kombinované poruchy, tedy stavy, kdy se na výsledném acidobazickém nálezu podílí více, někdy i portichůdných poruch.

Závěry

· Anamnéza

· Hypotéza – jsou anamnestické známky spojeny s možností acidobazické poruchy?

· Fyzikální vyšetření

· Potvrzení/modifikace hypotézy – jsou údaje typické pro výskyt acidobazické poruchy?

· Laboratorní vyšetření

· Potvrzení/modifikace hypotézy

Relevantní acidobazické ukazatele jsou:

· pH, norma 7,36 - 7,44

· pCO₂, norma 4,9 - 5,7 kPa

· pO₂, norma 8 – 12 (10 – 12) kPa (art.)

· BE(ECT), norma -2,5 až +2,5 mmol/l

· Neměřené anionty, norma 6 - 10 mmol/l

· Na⁺, Cl^-, albumin, fosfáty

Relevantní acidobazické ukazatele, které „skrytě“ využíváme:

· HCO₃^-, norma 22 - 26 mmol/l

· SI_Deff, norma 38 - 40 mmol/l

· Cl_corr, norma 104 - 108 mmol/l

· náboj na albuminu

· náboj na fosfátech

· korigovaný anion gap

Relevantní acidobazické ukazatele nejsou:

· standardní hydrogenkarbonát (HCO₃^-)

· nekorigovaný anion gap

· total CO₂

· reziduální anionty

· buffer base séra (plazmy)

· base excess krve

· base excess plazmy

Úplně závěrem

Není podstatný rozdíl mezi skandinávskou a stewartovskou školou

· skandinávská škola nerozpoznává jednotlivé dílčí poruchy, ale klade důraz na celkovou situaci a její vývoj, včetně kompenzací a korekcí

· stewartovská škola se zabývá pouze plazmou, situaci hodnotí pouze v daném časovém okamžiku, identifikuje jednotlivé dílčí poruchy a dává základ pro logickou terapii

Některé typy acidobazických poruch

Acidóza laktátová

Ketoacidóza

Další osobnosti, které formovaly klinický přístup k acidobazické rovnováze

Engliš Miroslav

Nejedlý Bedřich

Severinghaus John W.

Výukové kazuistiky

Kazuistika 1: Gravidita – první příklad

Kazuistika 2: Gravidita – druhý příklad

Požadavky na znalosti v testech

Bude doplněno.

Další informace

Klinická biochemie pro studenty 3. lékařské fakulty

Antonín Jabor (2011-09-13)

LF3 - Acidobazická rovnováha

Acidobazická rovnováha je pojem označující určitou oblast klinické biochemie; je to rovnováha mezi acidifikujícími a alkalizujícími vlivy.

Poruchy acidobazické rovnováhy jsou stavy, při kterých se uplatnily acidifikující a/nebo alkalizující vlivy například tak, že se

· změnily poměry kyselin a bazí

· změnilo pH organismu (neplatí absolutně)

· uplatnily pufrové systémy

· byly aktivovány nebo narušeny regulační děje

· musely uplatnit kompenzující orgány

V následujícím textu se naučíme používat základní (relevantní) ukazatele, posoudit sumární nález v grafu acidobazické regulace, používat doplňující veličiny se vztahem k iontogramu a dekomponovat sumární nález na dílčí poruchy.

Acidemie je abnormální situace v krvi, při které je pH sníženo proti normě.

Alkalemie je abnormální situace v krvi, při které je pH zvýšeno proti normě.

Je zapotřebí

· Poznat respirační komponentu

o posoudit stav respirace, resp. poměr ventilace/perfuze

o laboratorně relativně snadné – jedná se o určení pCO2

· Poznat metabolickou komponentu

o ale: je to obtížnější

o avšak: lze použít buď sumární hodnocení nebo identifikovat dílčí poruchy

o a navíc: oba přístupy lze kombinovat!

pCO2

ukazatel respirační poruchy

base excess

ukazatel metabolické poruchy

pH

výsledek obou

Definice base excess: je to množství kyselin v mmol/l, které je třeba přidat do vyšetřované tekutiny, aby se původně zvýšené pH dostalo na pH = 7,40 při pCO2 = 5,33 kPa a teplotě 37 °C. Base excess vyšetřujeme v krvi, plazmě nebo v ECT (modelová hypotetická tekutina).

Vztahy základních veličin

Pufrové systémy

V krevní plazmě

· hydrogenuhličitanový systém

· bílkovinný systém

· fosfátový pufr

V intersticiu

· hydrogenuhličitanový systém

V erytrocytech

· pufrace hemoglobinem, který je zde přítomen v koncentraci 350 g/kg erytrocytů

Kompenzace acidobazických poruch

Pufry působí prakticky okamžitě. Respirační kompenzační reakce se vyvíjí během minut až hodin; metabolická (renální) kompenzace se rozvíjí řádově ve dnech.

Kompenzace

· kompletní (pH se vrací k výchozím hodnotám)

· parciální

Kompenzace acidobazických poruch - acidóza

Kompenzace acidobazických poruch - alkalóza

Dva koncepty pro interpretaci acidobazického nálezu pacienta

Základní pojmy – dánská škola

· pH

· pCO2

· base excess (ECT)

· využívá se rovněž hydrogenkarbonát (bikarbonát)

· vychozím bodem je Henderson-Hasselbalchova rovnice

Základní pojmy – Stewart a Fencl: 3 nezávisle proměnné

· pCO2

· SID (diference silných iontů, strong ion difference)

Ø chloridy

Ø silné anionty

Ø voda

· Atot (suma slabých netěkavých kyselin)

Ø albumin

Ø fosfáty

Obrázek z Fenclovy publikace ukazuje využití přístupou v klkinice – význam spočívá v dekompozici acidobazického nálezu na dílčí složky, které lze terapeuticky ovlivnit.

Zatímco posouzení respirační komponenty pomocí pCO2 je v obou „školách“ identické, rozdílné přístupy se týkají metabolické komponenty. Tu lze posoudit různě, například pomocí:

· base excess: sumární výsledek

· anion gap: jednoduchý ukazatel, selhává u hypoalbuminémie (viz též Anion gap při hypoalbuminemii)

· SID: sumární ukazatel (viz též SID)

· neměřených aniontů: patří do konceptu SID, poněkud složitější výpočet, nároky na organizaci práce v laboratoři

· reziduálních aniontů (dnes se prakticky nepoužívají)

· korigovaného anion gap: prakticky odpovídá neměřeným aniontům

· korigovaných chloridů, albuminu, fosforu: dílčí poruchy

o laboratorně relativně snadné – jedná se o určení pCO₂

pCO₂

Definice base excess: je to množství kyselin v mmol/l, které je třeba přidat do vyšetřované tekutiny, aby se původně zvýšené pH dostalo na pH = 7,40 při pCO₂= 5,33 kPa a teplotě 37 °C. Base excess vyšetřujeme v krvi, plazmě nebo v ECT (modelová hypotetická tekutina).

· pCO₂

· pCO₂

· A_tot (suma slabých netěkavých kyselin)

Zatímco posouzení respirační komponenty pomocí pCO₂ je v obou „školách“ identické, rozdílné přístupy se týkají metabolické komponenty. Tu lze posoudit různě, například pomocí: