Vérgázanalízis.

Az előadások a következő témára: "Vérgázanalízis."— Előadás másolata:

1 Vérgázanalízis

2

3

4

5 Alapfogalmak pH = az artériás vér pH értéke
PO2 = az artériás vér O2 nyomása Hgmm-ben (104-[0,27 X éves életkor]) PCO2 = az artériás vér CO2 nyomása (38-42 Hgmm) Hipoxia = csökkent O2 nyomás az alveolusokban, Iilletve szövetekben Hipoxémia = csökkent O2 nyomás (< 50 Hgmm) az artériás vérben

6 Az artériás vér élettani értékei
pO2 = Hgmm pCO2 = Hgmm O2 szaturáció > 95 % O2 tartalom > 16 térfogat %

7 Hb O2 telítettség = x 100 Hb O2 kapacitás
Hb O2 tartalom Hb O2 telítettség = x 100 Hb O2 kapacitás A Hb O2 telítettség (SO2) két legfontosabb szabályozója: az O2 parciális nyomása és a pH: O2 tenzió pH O2 telítettség Tüdő Hgmm magasabb kb. 96% Szövetek Hgmm alacsonyabb kb. 65%

8 O2 a plazmában és a vérben
100 ml plazma ~ 0,3 ml O2-t köt meg 100 ml vér ~ 21 ml O2-t köt meg 1 g Hb ~ 1,34 ml O2-t képes megkötni (a vér Hb koncentrációja kb g/dl)

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20 HEM

21

22 How Do Myoglobin (Hemoglobin) Bind to Oxygen
Lecture 25. Allosteric Regulation; Myoglobin and Hemoglobin How Do Myoglobin (Hemoglobin) Bind to Oxygen Heme: prosthetic group Fe Ferrous bind O2 Fe Ferric not bind O2 O2 : the 6th ligand Deoxy: no displacement of Fe, fixed by His F8; dome shaped heme Oxy: displacement of Fe by O2; planar heme His E7 excludes CO binding Move down upon O2 binding His E7

23 How Do Myoglobin (Hemoglobin) Bind to Oxygen
Lecture 25. Allosteric Regulation; Myoglobin and Hemoglobin How Do Myoglobin (Hemoglobin) Bind to Oxygen Move down upon O2 binding His E7

24 How Do Myoglobin (Hemoglobin) Bind to Oxygen
Lecture 25. Allosteric Regulation; Myoglobin and Hemoglobin How Do Myoglobin (Hemoglobin) Bind to Oxygen Move down upon O2 binding His E7

25 How Do Myoglobin (Hemoglobin) Bind to Oxygen
Lecture 25. Allosteric Regulation; Myoglobin and Hemoglobin How Do Myoglobin (Hemoglobin) Bind to Oxygen Move down upon O2 binding His E7

26 How Do Myoglobin (Hemoglobin) Bind to Oxygen
Lecture 25. Allosteric Regulation; Myoglobin and Hemoglobin How Do Myoglobin (Hemoglobin) Bind to Oxygen

27

28

29

30 Structural Features of Hemoglobin
Lecture 25. Allosteric Regulation; Myoglobin and Hemoglobin Structural Features of Hemoglobin Myoglobin is a monomer. No allosteric effect. Hemoglobin is a tetrameric protein (a2b2), it is a classic example of allosteric proteins.

31 Another Cooperative Transition Model
Whenever both alpha/beta dimers contain one or more oxygen the T-R transition occurs T to R Transition requires two oxygens bound, one to each alpha/beta dimer

32 A Bohr-effektus A vér pH savi irányban történő eltolódása csökkenti a hemoglobin O2 affinitását: HBO2 + H HBH+ + O2 (Tüdő) (Szövetek) A béta lánc His148 protonált formája és az Asp94 között a dezoxi Hb-ban sóhid alakul ki

33

34 Carbon dioxide effects

35

36

37

38 A 2,3-difoszfoglicerát (DPG) szerepe a Hb O2 kötésében
Hb-DPG + 4 O2 Hb (O2)4 + DPG 2,3-DPG hatására csökken a Hb O2-affinitása

39

40

41 A szöveti hipoxia formái
Hipoxémiás Stagnációs Anémiás Iszkémiás Hisztotoxikus

42 Szöveti hipoxia formái 1. Hipoxémiás hipoxia
Az artériás vér O2-nyomása és -telítettsége alacsony. Ok: a levegő O2-tartalma alacsony (nagy tengerszínt feletti magasság, idegen gázok jelenléte), az alveoláris ventilláció és gázcsere zavarai. 2. Stagnációs hipoxia A kapilláriskeringés nagyfokú lassúbbodása (pl. sokk) miatt kevés O2 jut a szövetekhez. Ilyenkor az artériás vérben az O2-nyomás, -telítettség,-tartalom normális, de az igen alacsony vénás O2-nyomás jelzi a zavart. 3. Anémiás hipoxia Az artériás vér O2-telítettsége normális, de az O2- kapacitás és tartalom kisebb a vér alacsony Hb tartalma miatt. Hasonló eset következik be, ha a Hb egy része nem képes részt venni az O2 szállításban (pl. CO-mérgezés).

43 Az artériás vér O2-telítettsége normális, de az O2-
3. Anémiás hipoxia Az artériás vér O2-telítettsége normális, de az O2- kapacitás és tartalom kisebb a vér alacsony Hb tartalma miatt. Hasonló eset következik be, ha a Hb egy része nem képes részt venni az O2 szállításban (pl. CO-mérgezés). 4. Iszkémiás hipoxia A keringés részleges, vagy teljes megszűnésekor jön létre. 5. Hisztotoxikus hipoxia Az artériás vér O2-nyomása,-telítettsége,-tartalma normális, a légzőenzimek bénulása miatt azonban a szövetek nem képesek az O2-t felhasználni. Emiatt a vénás vér O2-nyomása magas (pl. ciánmérgezés). 6. Asphyxia, CO-mérgezés, methemoglobinémia, cianózis.

44 A széndioxid szállítása a vérben
1. Fizikálisan oldott formában (kb. 10%) 2. Bikarbonát formában (kb. 65%), 2/3-ad rész a vérplazmában,1/3-ad rész a vvs-ekben 3. Karbamino formában (kb. 25%) Hb-hoz kötve: R-NH-COO- + H+

45 A légzési státusz fő jellemzői: pO2, pCO2
A vér O2 szállító kapacitás jellemzői: hematokrit (Ht), oxigénszaturáció (SO2) A sav-bázis státusz fő jellemzői: pCO2, pH, HCO3- (számított) A szöveti O2 perfúzió státusz jellemzője: plazma tejsav koncentráció

46

47

48

49

50 A sav-bázis egyensúly szabályozása és annak zavarai

51 A sav-bázis egyensúly zavarai
Vér pH Megjegyzés < 7,0 (acidózis) Halálhoz vezethet <7,3 (acidózis) Kóros tünetek 7,38 (7,35-7,42) Normál tartomány > 7,45 (alkalózis) > 7,7 (alkalózis)

52 A szervezetben előforduló savak
Volatilis sav: H2CO3 (szénsav) Fix savak: kénsav, foszforsav Szerves savak: tejsav, ketosavak

53 Védelem a sav-bázis anyagcsere zavarai ellen
Elsődleges védelem (pufferek): HCO3- (ec. folyadék) Fehérjék (Hb, albumin, globulinok) Foszfát ( ic. folyadék, vese, csontok) Másodlagos védelem: Tüdő Vese

54 A Henderson-Hasselbalch egyenlet
[ HCO3] pH = 6,1 + log 0,03 x pCO2

55 A testfolyadékokban működő puffer rendszerek
Figure 27.7

56 A szénsav-bikarbonát puffer rendszer működése
Figure 27.9a, b

57 Aminósav pufferek működése
Figure 27.8

58 A sav-bázis egyensúly zavarai
Repiratorikus acidózis Respiratorikus alkalózis Metabolikus acidózis Metabolikus alkalózis

59 A sav-bázis anyagcsere zavarai és jellemző változások
HCO3- PCO2 pH Metab. acidózis csökken Metab. alkakózis emelkedik Resp. Acidózis Resp. alkalózis

60 A szénsav-bikarbonát puffer rendszer működése acidózis esetén
Figure 27.11a

61 A szénsav-bikarbonát puffer rendszer működése alkalózis esetén
Figure 27.11b

62 Metabolikus acidózis kompenzálása
Figure 27.13

63 Respiratorikus acidózis kompenzálása
Figure 27.12a

64 pH szabályozás a vesében
Figure 27.10a, b

65 pH szabályozás a vesében
Figure 27.10c

66

67 Types of Acids in the Body
Volatile acids: Can leave solution and enter the atmosphere. H2C03 (carbonic acid). Pco2 is most important factor in pH of body tissues.

68 Buffer Systems Provide or remove H+ and stabilize the pH.
Include weak acids that can donate H+ and weak bases that can absorb H+. Does NOT prevent a pH change.

69 Chemical Buffers Act within fraction of a second. Protein. HCO3-.
Phosphate.

70 Buffer Systems Provide or remove H+ and stabilize the pH.
Include weak acids that can donate H+ and weak bases that can absorb H+. Does NOT prevent a pH change.

71 Proteins COOH or NH2. Largest pool of buffers in the body.
pk. close to plasma. Albumin, globulins such as Hb.

72 HCO3- pk. = 6.1. Present in large quantities. Open system.
Respiratory and renal systems act on this buffer system. Most important ECF buffer.

73 HCO3- Limitations Cannot protect ECF from respiratory problems.
Cannot protect ECF from elevated or decreased CO2. Limited by availability of HCO3-.

74 Phosphates pk. = 6.8. Low [ ] in ECF, better buffer in ICF, kidneys, and bone.

75 Respiratory System 2nd line of defense.
Acts within min. maximal in hrs. H2CO3 produced converted to CO2, and excreted by the lungs. Alveolar ventilation also increases as pH decreases (rate and depth). Coarse , CANNOT eliminate fixed acid.

76 Urinary Buffers Nephron cannot produce a urine pH < 4.5.
IN order to excrete more H+, the acid must be buffered. H+ secreted into the urine tubule and combines with HPO4-2 or NH3. HPO4-2 + H H2PO4-2 NH3 + H NH4+

77 A Diagnostic Chart for Acid-Base Disorders
Figure 27.15

78 Renal Acid-Base Regulation
Kidneys help regulate blood pH by excreting H+ and reabsorbing HC03-. Most of the H+ secretion occurs across the walls of the PCT in exchange for Na+. Antiport mechanism. Moves Na+ and H+ in opposite directions. Normal urine normally is slightly acidic because the kidneys reabsorb almost all HC03- and excrete H+. Returns blood pH back to normal range.

79 Reabsorption of HCO3- Apical membranes of tubule cells are impermeable to HCO3-. Reabsorption is indirect. When urine is acidic, HCO3- combines with H+ to form H2C03-, which is catalyzed by ca located in the apical cell membrane of PCT. As [C02] increases in the filtrate, C02 diffuses into tubule cell and forms H2C03. H2C03 dissociates to HCO3- and H+. HCO3- generated within tubule cell diffuses into peritubular capillary.

80 Acidification of Urine
Insert fig

81 Urinary Buffers Nephron cannot produce a urine pH < 4.5.
In order to excrete more H+, the acid must be buffered. H+ secreted into the urine tubule and combines with HPO4-2 or NH3. HPO4-2 + H H2PO4- NH3 + H NH4+

82 Metabolic Acidosis Gain of fixed acid or loss of HCO3-.
Plasma HCO3- decreases. PCO2 decreases. pH decreases.

83 Metabolic Alkalosis Loss of fixed acid or gain of HCO3-.
Plasma HCO3- increases. PCO2 increases. pH increases.

84 Respiratory Acidosis PCO2 increases. Plasma HCO3- increases.
pH decreases.

85 Respiratory Alkalosis
PCO2 decreases. Plasma HCO3- decreases. pH increases.

86 Anion Gap The difference between [Na+] and the sum of [HC03-] and [Cl-]. [Na+] – ([HC03-] + [Cl-]) = 140 - ( ) = 11 Normal = Clinicians use the anion gap to identify the cause of metabolic acidosis.

87 Anion Gap In metabolic acidosis, the strong acid releases protons that are buffered primarily by [HC03]. This causes plasma [HC03-] to decrease, shrinking the [HC03-] on the ionogram. Anions that remain from the strong acid, are added to the plasma. If lactic acid is added, the [lactate] rises. Increasing the total [unmeasured anions]. If HCL is added, the [Cl-] rises. Decreasing the [HC03-].

88 Anion Gap in Metabolic Acidosis
Salicylates raise the gap to 20. Renal failure raises gap to 25. Diabetic ketoacidosis raises the gap to Lactic acidosis raises the gap to > 35 (>50). Largest gaps are caused by ketoacidosis and lactic acidosis.

89

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100 Mechanism of T to R transition
Molecules switched from T to R – Strong interactions between subunits have been broken. Distorted dome shape – 8 degree shift in F8 histidine Oxygen binding pulls the iron atom into the heme and flattens the dome – transition requires molecular rearrangements because Val FG5 and His F8 are too close to the heme Pulling the O2 a small distance – induces a large change in the surrounding structure – alpha/beta interfaces

101

102