5.1. A pufferek mûködése

Átírás

1 Isohydria jelentôsége H5. Savbázis háztartás 5.1. A pufferek mûködése Fiziológiás ph: (acidózis alkalózis) Kihívások: dominánsan savanyodás (szervetlen savak, szerves savak, CO 2 ) Védelem: azonnali = puffer rendszerek hosszabb távon légzés (1015 min) vesék (órák napok) Pufferrendszerek fogalma mûködése hatékonysága pk ± 1.0 ph pufferkapacitás ph = pk log ( [A ] / [HA] ) ph Puffer Víz Sav Bázis Mol

2 5.2. A szervezet pufferrendszerei Fehérjepufferek: amino és imidazolcsoportok (pk = 7.4) plazmafehérjék, cytoplasmaticus fehérjék, hemoglobin Foszfátpuffer: H 2 PO 4 / HPO 2 4 (pk = 6.8) I.C., vizeletben Szénsav / bikarbonátpuffer: H 2 CO 3 / HCO 3 (pk = 3.7) CO 2 / HCO 3 puffer ph = pk' log ( [HCO 3 ] / 0.03 pco 2 ) pk' = 6.1 ph = 7.4nél: HCO 3 = 24 mm, pco 2 = 40 Hgmm nagy pufferkapacitás komponensek egymástól független szabályozása: CO 2 : légzés HCO 3 : vesemûködés Vér pufferkapacitása: 50% bikarbonát 50% fehérje (albumin Hgb) Vizeletben: szénsav/bikarbonát, foszfát és ammoniumpuffer (pk=9.3) Renális H kiválasztás = titrálható aciditás ammoniumürítés

3 5.3. A légzés szerepe a phregulációban artériás pco 2 és ph szabályozása szenzor: centrális és perifériás kemoreceptorok E.C. ph változás Alveolaris ventilatio (x normál) Alveolaris ventilatio (x normál) Artériás ph

4 5.4. A vese szerepe a phregulációban a plazma koncentrációjának szabályozása reabszorpció = H szekréció 1. filtrált reabszorpciója dominánsan a proximalis tubulusban 2. puffereléshez elhasznált pótlása: produkció gyûjtôcsatorna intercalaris sejtjeiben 3. szekréció gyûjtôcsatorna intercalaris sejtjeiben A filtrált bikarbonát sorsa Proximalis tubulusban 90 % reabsz. (max. 0.5 ph gradienssel szemben) Gyûjtôcsatornában 9.9 % reabsz. (max. 3.0 ph gradienssel szemben) Vizelettel ürül 0.1 % A vizelet maximális savanyúsága: ph = 4.5

5 5.5. A reabszorpció és produkció mechanizmusa közös szénsaveredetû H szekréció H 2 CO 3 CO 2 H 2 O C.A. H 2 CO 3 C.A. H H HCO 3 3 HCO H 3 Na /H 2 O CO 2 Na HCO 3 Na Na Tubulus lumen CO Luminalis Basolateralis 2 HPO 4 2 H 2 PO 4 H H H H H H 2 O CO 2 C.A. H 2 CO 3 H Cl / Proximalis tubulus Gyûjtôcsatorna intercalaris sejt A proximalis tubulusban reabszorpció történik. A gyûjtôcsatornában a már elfogyott, ezért itt HPO 4 2 és lesz a protonakceptor > produkció: foszfát és pufferek részvételével Cl

6 5.6. Bikarbonát szekréció gyûjtôcsatorna intercalaris sejt a protonszekréció tükörképe krónikus alkalózis esetén H 2 O CO 2 H Cl Cl Cl / C.A. H 2 CO 3 H H H H 2 CO 3 C.A. CO 2 H 2 O Luminalis Basolateralis Peritubuláris tér Az intercalaris sejtállomány nettó H / forgalma a savbázis háztartás aktuális állapotától függ: acidózis > bikarbonát produkció alkalózis > bikarbonát szekréció

7 nemionos diffúzió diffusion trapping Tubulus lumen 5.7. Az ammoniumpuffer mûködése Luminalis 2 Glutamin AA Glutamináz 2oxoglutarát AA Basolateralis Cl / Prox. tubulus 3 H H Na /H Na HCO 3 Na Na 2 H H H Glutamin AA Glutamináz 2oxoglutarát AA Acidózis aktiválja Gyûjtôcsatorna Cl

8 5.8. Az ammonium recirkulációja proton Na /H szekréció csere H H H Intersticium Na / /2Cl symport H Na /K pumpa H NH 4 NH 4 H ra impermeabilis Intersticium proton pumpa H H H Vékony leszálló Vastag felszálló Gyûjtôcsatorna Corticomedulláris gradiens Ellenáramlásos sokszorozódás. Hajtóerô: a vastag felszálló szár aktív reabszorpciója. Az ürítés megvalósul anélkül, hogy az visszajutna a kéregbe, ahonnan könnyen reabszorbeálódhatna. Feltételek: az helyettesíti a K ot a Na /K pumpán és a Na /K /2Cl symporton, valamint a vastag felszálló szár ra impermeabilis luminális membránja.

9 5.9. A protonürítést módosító tényezôk hipotetikus tubulussejt CO 2 H 2 O C.A. H 2 CO 3 H Na Na H Na /H H H CO 2 C.A. H 2 O H 2 CO 3 CO Na 2 Na HCO 3 HCO 3 HCO 3 Cl / H Cl H H H / K K / H Tubulus lumen K Luminalis A protonürítést fokozza alacsony E.C. > I.C. ph magas vér pco 2 magas szûrlet [ ] (H akceptor) fokozott Na reabszorpció prox.: Na / H csere dist.: transzepitheliális pot. kül. aldoszteron (H pumpa, TEPK ) hypokalaemia sejtbôl K lép ki, helyette H lép be Basolateralis Peritubuláris tér A protonürítést csökkenti magas E.C. > I.C. ph alacsony vér pco 2 alacsony szûrlet [ ] csökkent Na reabszorpció hyperkalaemia szénsavanhidráz gátlása veseszövet pusztulása

10 5.10. A sav bázis háztartás zavarai Acidózis Alkalózis Metabolikus Respiratorikus Metabolikus Respiratorikus Chr. Akut Chr. Chr. Akut Chr. ph = pk' log ( [ ] / 0.03 pco 2 ) pk' = 6.1 Elsôdleges változás: Metabolikus > [ ] Respiratorikus > pco 2 Akut = nem kompenzált Krónikus = részlegesen kompenzált A légzésszabályozás és a vesemûködés feladata az egyensúly fenntartása és az abnormalitások korrekciója, de ôk maguk is okozhatnak zavarokat.

11 5.11. A ph bikarbonát diagram pco 2 ph pco 2 clamp CO 2 Na oldat HCl vagy NaOH koncentráció (mm) pco 2 (Hgmm) CO 2 izobárok vérpuffer vonal ph CO 2 H 2 O H 2 CO 3 H Bázisfelesleg (mm)

12 5.12. A szénsav / bikarbonát puffer mûködése 1. pco 2 40 > 80 Hgmm (A>B) [H ] és [ ] (akut respiratorikus acidózis) 2. pco 2 40 > 20 Hgmm (A>D) [H ] és [ ] (akut respiratorikus alkalózis) 3. HCl hozzáadása (A>F) [H ] és [ ] (akut metabolikus acidózis) 4. NaOH hozzáadása (A>H) [H ] és [ ] (akut metabolikus alkalózis) koncentráció (mm) H B A D F ph CO 2 H 2 O H 2 CO 3 H

13 5.13. Respiratorikus acidózis és alkalózis (akut és részlegesen kompenzált formák) Respiratorikus acidózis Ok: hypoventilatio pco 2 (A>B) [H ] és [HCO 3 ] (puffer) renális kompenzáció (B>C) HCO 3 reabszorpció és produkció > [HCO 3 ] tovább, [H ] > a ph a normálishoz közelít Respiratorikus alkalózis Ok: hyperventilatio pco 2 (A>D) [H ] és [HCO 3 ] (puffer) renális kompenzáció (D>E) HCO 3 reabszorpció és produkció > [HCO 3 ] tovább, [H ] > a ph a normálishoz közelít B és D: akut (nem kompenzált) forma C és E: részlegesen kompenzált alak koncentráció (mm) B C 80 A CO 2 H 2 O H 2 CO 3 H E ph 40 D 20 Primer változás Renális komp.

14 5.14. Metabolikus acidózis (részlegesen kompenzált forma, mert a respiratorikus kompenzáció Ok: savprodukció [HCO 3 ] (A>F) (diabetes, shock, veseelégtelenség) [H ] és [HCO 3 ] (puffer) Respiratorikus komp. (F>G) hyperventilatio pco 2 [ ] tovább, [H ] > a ph a normálishoz közelít Restitúció = renális kompenzáció (G>A) ürítés alacsony [ ] a filtrátumban reabszorpció, produkció > minden paraméter helyreáll lépést tart a primer változással) koncentráció (mm) A renális kompenzációt nehezíti az alacsony pco ph F G 80 A 40 F: akut forma (csak elméletben) G: részlegesen kompenzált alak 20 CO 2 H 2 O H 2 CO 3 H Primer változás Respir. komp. Tényleges vált. Renális komp.

15 5.15. Metabolikus alkalózis Ok: savvesztés [HCO 3 ] (A>H) (hányás, lúgbevitel, savanyú vizelet) [H ] és [HCO 3 ] (puffer) Respiratorikus komp. (H>I) hypoventilatio pco 2 [ ] tovább, [H ] > a ph a normálishoz közelít A respiratorikus kompenzációt limitálja a hypoxia. Restitúció = renális kompenzáció (I>A) ürítés magas [ ] a filtrátumban reabszorpció, produkció szekréció > minden paraméter helyreáll A renális kompenzációt nehezíti a magas pco 2 és a hányás okozta hypovolaemia (aldoszteron!). (részlegesen kompenzált forma) koncentráció (mm) A Primer változás Respir. komp. I ph H 40 H: akut forma (csak elméletben) I: részlegesen kompenzált alak 20 CO 2 H 2 0 H 2 CO 3 H Tényleges vált. Renális komp.

16 5.16. Az akut és krónikus formák összehasonlítása Primer változás Puffer mûködése Respiratorikus komp. Renális kompenzáció Akut Krónikus ph pco 2 [ ] ph pco 2 [ ] Respiratorikus acidózis Respiratorikus alkalózis Metabolikus acidózis Metabolikus alkalózis A respiratorikus és renális kompenzáció általában csak a ph abnormalitás vonatkozásában hoz javulást, mert a bázisfelesleg/hiány tovább súlyosbodik. Kivétel ez alól a metabolikus változások renális kompenzációja, amely teljes restitúcióra vezethet.

17 5.17. Káliumháztartás K H / K I.C. tér [K ] i = 160 mm 4500 mmol Na K H Na / K K E.C. tér [K ] e = 4.2 mm 60 mmol Az I.C. tér 75szörös K tartalmánál fogva az E.C. tér K puffereként mûködik > hyper/hypokalaemia általában krónikusan alakul ki > K pótlás szabályai Az I.C. és E.C. K megoszlás alapja a passzív K efflux (K csatornák) és az aktív K felvétel (Na /K pumpa) mûködésének egyensúlya: A sejtek K felvételét fokozza: inzulin, katekolaminok, aldoszteron A K felvételt gátolja: digitálisz származékok (ouabain, strophantidin) A K kilépést fokozza: sejtsérülés, izommunka, acidózis Bikarbonát infúzió hatékonyan mérsékli a hyperkalaemiát! Inzulinkezeléskor gondoskodni kell a kálium pótlásáról! Veseelégtelenség, Acidózis, Mellékvesekéregelégtelenség, Diureticumok (Ald.antagonisták) Hypovolaemia (hányás, hasmenés), Alkalózis, Diureticumok (furoszemid, tiazid) Hyperkalaemia Hypokalaemia Szívritmuszavar Izomgyengeség

18 5.18. A tubuláris K transzport Proximális tubulus: a filtrált K 65%a aktív reabszorpció ("Cl driven K reabsorption") Vastag felszálló szár: a filtrált K 27%a obligát reabszorpció (Na /K /2Cl kotranszport) A distalis nephronba belép a filtrált K mennyiség 8%a = a napi K felvétel kétharmada Gyûjtôcsatorna: ált. nettó K szekréció Principális sejtek: szabályozott K szekréció (magas [K ] e nál) Intercalaris sejtek: állandó intenzitású K reabszorpció (alacsony [K ] e nál) A nettó eredményt a kettô aránya dönti el.

19 5.19. A K szekréció szabályozása K szekréció Luminális membrán P K Gy.cs. sejtbôl K kilépés hajtóereje [H ] e Gy.cs. sejt [K ] i Transzepitheliális Pot. Különbség Inzulin Adrenalin Na /K pumpa aktivitása [Na ] i Gy.cs.ban Na reabsz. Tubuláris [ ] Alkalózis Hyperkalaemia Aldoszteron Hypovolaemia A K szekréciót fokozza Na /K pumpa aktiválása Hyperkalaemia Fokozott Na reabszorpció Aldoszteron Magas tubuláris [ ] Alkalózis Hypovolaemia gy.cs. princip. sejt Na K H / K K H [Na ] i [Na ] e Na Na / K K [K ] i [K ] e 5 70 mv Luminalis Basolateralis

20 5.20. A savbázis háztartás és a K szekréció viszonya Tubulussejtekben K felvétel Tubulussejtekben [K ] i Akut alkalózis reabsz. Tubuláris [ ] Gyûjtôcsatornában potenciálkülönbség Gyûjtôcsatornában K ürítés Tubulussejtekben H szekréció Tubulusfolyadék phja Gyûjtôcsatornában luminalis P K Tubulussejtekben a K H re cserélôdik Hypokalaemia Tubulussejtekben H szekréció Alkalózis állandósul

21 5.21. A szabályozás hatékonysága K ürítés (x normál) [K ] e (mm) K ürítés (x normál) Plazma aldoszteron (x normál) [K ] e (mm) Napi K bevitel (mmol) Normál Aldoszteronantagonista

22 5.22. Fokozott K bevitel kompenzációja K bevitel Tubulussejtekben K felvétel [Na ] i [K ] e Gyûjtôcsatornában Na reabszorpció Aldoszteron szekréció Tubulussejtekben [K ] i Gyûjtôcsatornában potenciálkülönbség Gy.cs. luminalis membr. P K Gyûjtôcsatornában K szekréció K ürítés