A sav-bázis egyensúly kórélettana - metabolikus betegségek respiratorikus kompenzációja Elsődleges változás: - metabolikus betegségek Pufferolás pH = pK a + + log [ HCO 3 - ] α pCO 2 Metabolikus komponens Respiratorikus komponens - respiratikus betegségek 1H Na + EC: Másodlagos változás: - respiratorikus betegségek renális kompenzációja

Erős sav adása az extracelluláris térbe fizikokémiai pufferolás extracellularis tér sejtek csont és kötőszövet fiziológiai szabályozás / kompenzáció PCO 2 HCO - 3 azonnali gyors lassú percek órák/napok Extracellularis pH Intracelluláris (H + ) nmol/l (H + ) nmol/l respiratorikus renalis Intracelluláris pH % 50% 10% kompartment részvételidő

pH-függő sejt funkciók Plazma membran funkció - Passzív permeabilitás kationok és anionok számára - Aktív transzport folyamatok - Hormon receptor funkciók - Sejt forma mozgásképesség és ingerlékenység - Endo- and exocytosis Mitocondrialis funkció - Energia raktározás - ATP képződés - Ammoniagenesis - Más enzimek aktivitása Cytoplasma funkció - Glycolysis - Glyconeogenesis - Ciklikus nucleotid működés - Actin és myosin működés - Cytoskeleton funkció - Hemoglobin O 2 affinitása Más organellumok funkciója

Metabolikus Acidozis Sav feleslegBázis veszteség Exogen savak: -HCl (pl. arginin chlorid, NH 4 Cl ) -H 2 SO 4 (pl. Methionin) Incomplett zsír oxidáció: -diabetes mellitus (ketosavak) -éhezés -alcoholos ketoacidosis Incomplett szénhidrát oxidáció: (lactát acidosis) -shock, diabetes -cirrhosis -leukemia Sav kiválasztási problémák: ARF, CRF Toxikus anyagok fogyasztása: - salicylat túladagolás, - methanol, ethylene glycol Gastrointestinalis HCO - 3 vesztés - diarrhoea - vékonybél vagy pancreász fisztula, drainage - ureterosigmoidostomia - anion cserélő gyanta Renalis HCO - 3 vesztés - szénsav anhidráz gátlók - renalis tubularis acidozis (RTA) - hyperparathyroidismus - hypoaldosteronismus

Metabolikus acidozis Pufferolás ECICcsont Kompenzáció Tüdő:hyperventillacio pCO 2 = 1,0 -1,5 x (HCO - 3 ) (CO 2 =34-31 Hgmm 18 mmol HCO - 3 ) Vese:teljes sav kiválasztás = U NH 4 * V + U TA * V U HCO - 3 * V 1 mmol/kg/nap max. ca. 600 mmol/kg/nap

Metabolikus acidozis laboratóriuma pH, HCO - 3, pCO 2 Se-K (IC K EC K : total – K ) Anion rés = Na + + K + - Cl - - HCO - 3 norm: mmol/l Na + + K + + Ca ++ + Mg ++ = Cl - + HCO PO =/- 4 + organikus anionok + protein + SO nem mért anionok ( ~ 11 mmol/l = albumin) Fokozott sav képződés -diabeteses ketoacidozis -alkoholos lactát acidozis Toxikus anyagok -salycilate -methanol -ethylen glycol Sav kiválasztás csökkenés -ARF, CRF ~ Ø~ Ø AG : (erős sav pufferolás HCO 3 más anionok ) AG : (HCO - 3 Cl - - reabszorpció hypercloremia): Gastrointertinalis vesztés:Renalis vesztés -diarrhoea etc.- szénsav anhidráz gátlás - pancreász fisztula- renalis tubularis acidozis (RTA) - hyperparathyroidismus - hyperaldosteronismus

Savkiválasztási elégtelenség vesebetegségekben csont pufferolás napi sav terhelés EC és IC pufferek károsodott vese  nephron populáció  ion és foly. terhelás per nephron  filtrált phosphat  proximalis HCO 3 - reabszorpció per nephron  NH 3 secretio fenntartási és növelési képesség  vizelet puffer (phosphate)  distalis HCO 3 - terhelés  plazma HCO 3 - koncentráció vizelet HCO 3 - vesztés teljes HCO 3 - reabszorpció savanyú vizelet  NH 4 kiválasztás  titrálható aciditás az acidozis mértékéhez viszonyítva  sav kiválasztás

Respiratory response to metabolic acidosis. The increase in (H+) produced by metabolic acidosis is sensed by chemoreceptors in the brainstem and ventilation is stimulated, reducing PCO2. Altough no units are shown on the time axis, this response is fully manifest in to hours, and the reduction in PCO2 induced is sustained until the bicarbonate deficit is repaired. During the recovery process, a similar delay occurs between correction of the acidosis and restoration of normal ventilation, resulting in a transient period of alkalemia.

Laktát acidozis okai Klinikai jellemző: csökkent szöveti oxigén felhasználás Kardiogenikus shock Hypovolemiás shock Szeptikus shock Hypoxemia (O 2 < 35 Hgmm) Anemia Szisztémás betegségek vagy kóros állapotok: -diabetes mellitus -máj elégtelenség -szepszis -rosszindulatú tumor -terhesség ATPNADH laktát mortalitás Ha > 4 mmol /l Vénás konstrikció Arteriolaris dilatacio Myocordialis kontractió Congestive szívelégtelenség (pH: 7,10-7,20) Intoxication: -Ethanol -Etlylenglycol -Strychnine - Muscular hyperactivitás -görcsök -marathon futás Nincs klinikai jele a csökkent szöveti oxigén felhasználásnak

Laktát képződés HCO 3 - képződés Laktát Acidozis Laktát lebontás  anion rés  H + +  laktát  HCO 3 -  Renal NH 3 productio  Distalis nephron anion (lactat) terhelés  ECF volumen  lumináris negatív potenciál különbség Pufferelés (ECF + ICF)  pH  Ventilatio  Distalis nephron laktát termelés (ha a plazma laktát > 7-8 mmol/l)  Renalis H + secretio  Renalis TA excretio  Renalis NH 4 + excretio  pCO 2 pH emelkedés, normalizálódás HCO 3 - képződés  Na + lactat - excretio  Distalis nephron Na + visszaszívás

Distalis Proximalis Hypokalemia vagy normokalemia - Elsődleges hypercalcemia - Nephrocalcinosis - Multiplex myeloma - Máj cirrhosis - Lupus erythematosus - Amphotericin B - Lithium - Toluene - Transzplantált vese kilökődése - Medullaris szivacs vese Hyperkalemia - Hypoaldosteronismus - Obstructive nephropathia - Sickle cell nephropathia - Lupus erythematosus Renal Tubularis Acidosis okai Elsődleges Cystinosis Wilson betegség Ólom toxicitás Cadmium toxicitás Higany toxicitás Amyloidosis Multiplex myeloma Nephrotikus syndroma Korai transzplantáció sérülés Medullaris cysticus betegség Lejárt tetracyclin

Proximalis Tubularis Acidosis Proximalis tubulus: HCO - 3 reabszorpció distalis HCO - 3 terhelés (norm: 85%) vizelet : Na +, K +, H 2 O Hyponatremiás, hypokalemiás, hypovolemia vizelet HCO - 3 hypercloremiás metabolikus alkalosis

KOMPLETT REABSZORPCIÓ NORMÁLIS PROXIMALIS ( Type II) RTA KÜSZÖB Plazma (HCO - 3 ) (meq/L) Filtrált terhelés Proximalis reabszorpció Distalis terhelés Distalis reabsorpcio vizeleti excrecio „6”„8”„10” Bicarbonat titraciós görbe valamint szegmentális nephron terhelés és absorpcio proximalis (type II) RTA-ban HCO - 3 Reabszorpció (meq/L GFR) pH 5.5 pH 6.5 pH % 15% ~ 80%: ~ 20 15%: ~ 4-6 „4 ~ 6” -

Proximalis RTA (type II): hypokalemia, hyperchloremia metabolikus acidosis (acidosisban: net sav excrecio = sav termelés) K+K+ Na + HCO 3 - H 2 CO 3 CO 2 HCO 3 - H2OH2O CA IV H+H+ CO 2 OH - CA III ADP 7 PiPi ATP ADP PiPi Pathophysiology of proximal (type II) RTA. The possible causes of abnormal proximal acidification include defects in the luminal Na + - H + antiporter (1); the basolateral Na + -HCO 3 - symporter (2); the intracellular (3) or luminal (4) carbonic anhydrases (CA); sodium permeability (5); the Na-K ATPase (6); the intracellular generation of ATP (7); or membrane recycling, metabolism, or trafficking (8). LUMEN PROXIMALIS TUBULÁRIS SEJT VÉR

Zavar MechanismusPélda Visszafolyás Szekréciós Feszültség függő Terhelés függő Hypoaldosteronismus Amphotericin B Klasszikus distalis RTA Amiloride, obstructiv nephropathia, sickle cell disease Interstitialis nephropathia Hyporeninemiás hypoaldosteronism Distalis Renal Tubularis Acidosis Pathophysiologiás Mechanismusai H + vagy H 2 CO 3 visszafolyás miatt vizelet savanyítási képesség csökken H + szekréciós pumpa működés károsodás Gyüjtőcsatornában csökkenő negatív potenciál különbség a károsodott nátrium visszaszívás miatt Csökkent H + szekréciós ráta, de terheléskor normál működés Feszültség- és terhelés föggő zavar együtt, plussz csökkent ammónia képződés

Klasszikus distalis RTA (type I): hypokalemia, hyperchloremia metabolikus acidozis (vizeletben: nem megfelelő acidificació) Pathophysiology of classical distal (type I) RTA. The possible causes of abnormal intercalated cell acidification in the distal nephron include defects in the luminal proton-translocating ATPase (1), the basolateral HCO 3 - Cl - antiporter (2), or luminal hydrogen ion permeability (3). TA, titratable acid; CA, carbonic anhydrase. H 2 PO 4 - (TA) LUMEN H+H+ 1 HPO 4 NH 3 NH ATP PiPi ADP H2OH2O DISTALIS TUBULUS VÉR OH - CO 2 CA HCO Cl -

Metabolikus alkalosis Netto H + vesztés (hányás hyperaldosteronismus) Netto HCO - 3 növekedés (tej-alkali syndroma, sütőpor) Cl- vesztés>HCO - 3 vesztés (diuretikum) Pufferolás ( IC+EC) HCO H + CO 2 +H 2 O Kompenzáció Tüdő: hypoventillació Max. pCO 2 ~ 60 Hgmm ΔpCO 2 = * Δ HCO - 3 (pl: pCO Hgmm 34mmol/l (HCO - 3 ) Vese: HCO 3 - szekréció Fenntartó tényezők: 1. Hypocloremia prox. tub. HCO - 3 – reabs. 2. Hypokalemia „paradox aciduria” 3. Hypovolemia 4. Hyperaldosteronismus

VÍZ  K +  NASOGASTRIKUS SZÍVÁS VESZTÉS H +   PLASMA HCO 3 -  pH Na +  Cl -   ECF TÉRFOGAT  PLASMA AND FILTERED Cl - K + SHIFT ECF-BE H + SHIFT SEJTEKBE HYPOKALEMIA  Filtrált HCO 3 - HYPOVENTILACIO  PaCO 2  ALDOSTERON K + EXCRETION  HCO 3 - ” REABSORPCIÓ” METABOLIKUS ALKALOSIS FENNTARTÁSA Metabolikus alkalosis

NaCl-sensitiv metabolikus alkalosis (pl.: hányás) ECV  HCO 3 - reabsorpció  alacsony [Cl - ] NaCl  Na + reabsorpció  vizelet Cl - < 10 mmol/l Alkalosis + (Volumen regulacio prioritása a pH-val szemben)

NaCl resistans metabolikus alkalosis (pl.: glycocorticoid therapia) ECV  H +, K + excretio  HCO 3 - reabsorpcio  Diastalis Na + reabsorpcio  NaCl  Proximalis NaCl reabsorpcio  Alkalosis

Differential Diagnosis of Metabolic Alkalosis Sodium chloride-responsive (U Cl - <10 mmoles/L) Gastrointestinal disorders Vomiting Gastric drainage Villous adenoma of the colon Chloride diarrhea Diuretic therapy Correction of chronic hypercapnia Cystic fibrosis Sodium chloride-resistant (U Cl - < 20 mmoles/L) Excess mineralocorticoid activity Hyperaldosteronism Cushing’s syndrome Bartter’s syndrome Excessive licorice intake Profound potassium depletion Unclassified Alkali administration Recovery from organic acidosis Antacids and exchange resins in renal failure Milk-alkali syndrome Massive blood or Plasmanate transfusion Nonparathyroid hypercalcemia Glucose ingestion after starvation Large doses of carbenicillin or penicillin

Acut respiratorikus acidozis okai Neuromuscularis abnormalitás Agy sérülés Guillain-Barré syndroma Myasthenia gravis Botulismus Altatók, nyugtatók túladagolása Léguti obstrukció Idegen test Hányadék aspirációja Laryngealis ödéma Súlyos bronchospasmus Thoracikus-pulmonaris betegségek Pneumothorax Súlyos pneumonia Füst belélegzés Súlyos pulmonaris ödéma Vascularis betegségek Masszív pulmonaris embolismus Respirator vezérlő ventiláció Inadequat frequencia, légzési volumen Nagy holttér Parenteralis nutritio (megnövekedett CO 2 produkció)

 pCO 2 ;  pH ;  pO 2 ;  act. HCO 3 ; st. HCO 3   [HCO 3 - ] = (  pCO 2 /10)  3 (pl.: [HCO 3 - ] mmol/l  pCO 2 70 Hgmm ) Acut Respiratorikus Acidozis

Chronicus respiratorikus acidosis okai Neuromuscularis abnormalitás Chronicus altató vagy nyugtató kezelés Elsődleges hypoventilatio Pickwick syndroma Poliomyelitis Diaphragmatikus paralysis Thoracikus-pulmonaris betegségek Krónikus léguti obstrukció Kyphoscoliosis End-stage interstitialis pulmonaris betegség  pCO 2 ;  pH ;  pO 2 ;  act. HCO 3 ;  st. HCO 3 -  [HCO 3 ] = 4 x  pCO 2 /10  4 (pl.: [HCO 3 ] mmol/l  pCO 2 70 Hgmm) Laboratorium

 H 2 CO 3 AND  pH Respiratorikus acidosis EFFECTIV ALVEOLARIS VENTILACIO   CO 2 EXCRETIO  PaCO 2  RENALIS H + SECRETIO  NH 4 EXCRETION BALANCED BY  Cl - EXCRETION INTRACELLULARIS H + PUFFEROLÁS  NET ACID EXCRETION  HCO 3 – VISSZASZÍVÁS ÉS KÉPZŐDÉS  PLASMA HCO 3 - KONCENTRÁCIÓ pH KÖZEL NORMÁLIS MARAD

Figure: Schematic time course of the changes in plasma acid-base equilibrium during the development of respiratory acidosis.

Respiratorikus alkalozis okai Respiratio centrális fokozódása Izgalom Fejsérülés Agydaganat, vasculáris történés Salicylates Láz Fájdalom Terhesség Respiratio perifériás stimulációja Pulmonaris embolia Congestiv szív elégtelenség Interstitialis tüdőbetegség Pneumonia Magassági betegség Bizonytalan Máj elégtelenségek Gram-negativ septicemia Mechanicus vagy önkéntes hyperventilatio

(pl.: [HCO 3 - ] Hgmm  pCO 2 30 Hgmm) Acut:  [HCO 3 - ] = 1-3x (  pCO 2 /10) Krónikus:  [HCO 3 - ] = 2-5x (  pCO 2 /10) (pl.: [HCO 3 - ] Hgmm  pCO 2 30 Hgmm) Respiratorikus alkalozis

 ECF pH Acut respiratorikus alkalozis  [HCO 3 - ]= 1-3x (  pCO 2 /10) (pl.: pCO 2 : 30 Hgmm  [HCO 3 - ]: mmol/l) Respiratorikus alkalozis  ALVEOLARIS VENTILATIO  CO 2 EXCRETIO  PaCO 2  RENALIS H + SECRETIO  NH 4 EXCRETIO  TA EXCRETIO INTRACELLULARIS PUFFEREK H + ADNAK AZ ECF-HOZ BICARBONATURIA  NET SAV EXCRETIO  Na + K + EXCRETIO PLASMA HCO 3 - CONCENTRATIO  Chronikus respiratorikus alkalozis  [HCO 3 - ]= 2-5x (  pCO 2 /10) (pl.: pCO 2 :30 Hgmm  [HCO 3 - ]: mmol/l)

Mixed Acid-Base Disorders Disorders CompensationpH Type 1: Failure of compensation PaCO 2 too high and [HCO 3 - ] too low for simple disorders Metabolic acidosis and respiratory alkalosis Metabolic alkalosis and respiratory alkalosis PaCO 2 too low and [HCO 3 - ] too high for simple disorders Type 2: Excessive compensation       Metabolic acidosis and respiratory alkalosis PaCO 2 too low and [HCO 3 - ] too low for simple disorders Normal or slightly  or  PaCO 2 too high and [HCO 3 - ] too high for simple disorders Metabolic alkalosis and respiratory alkalosis Normal or slightly  or 

Clinical event Acid-base disorder pH PaCO2 (mm Hg) [HCO3-] (mmoles/l) Anion gap (mEq/L) Vomiting Metabolic alkalosis Example of a Triple Acid-Base Disorder Hypovolemic shock Metabolic acidosis Hyperventilation Respiratory alkalosis