Poruchy ABR

1. ABR - acidobazická rovnováha

Acidobazická rovnováha (ABR) je určena poměrem koncentrace vodíkových iontů a hydroxidových aniontů v roztoku; v neutrálním roztoku je stejné zastoupení obou iontů, v kyselém převažují vodíkové kationty nad hydroxidovými anionty a v zásaditém je tomu naopak. V krvi je koncentrace vodíkových iontů (H⁺) velmi nízká, přibližně 40 nmol/l. Aktivita vodíkových iontů bývá vyjádřována jako pH (pH je záporný dekadický logaritmus molární koncentrace vodíkových iontů), malá změna pH odpovídá velké změně koncentrace H⁺ (při změně pH o 1 se mění koncentrace H⁺ o řád (10x)). Fyziologické pH arteriální krve je v rozmezí 7,36 - 7,44. pH krve je sumární parametr acidobazického stavu, který vyjadřuje souhrn všech acidifikujících a alkalizujících dějů v organismu, ať již jsou respiračního nebo metabolického původu. Závisí na poměru (nikoliv na absolutní hodnotě) zásad a kyselin, metabolické komponenty - hydrogenuhličitanů HCO₃^- a respirační komponenty  vyjádřené parciálním tlakem oxidu uhličitého pCO₂ (pro pH 7,4 je jejich poměr 20:1).

Poruchy ABR dělíme na jednoduché (metabolické a respirační) a smíšené (kombinované). Poruchy ABR souvisí se změnami celého vnitřního prostředí - vody, iontů.

Významné změny pH vedou k poruše aktivity enzymů, hormonů, receptorů, transportních systémů, ke změně konformace a vlastností bílkovin, k poruše tvorby energie; významný je i vliv na dechové centrum, oxygenaci tkání (posun disociační křivky hemoglobinu; vyjadřuje vztah pO₂ a saturace hemoglobinu kyslíkem), změny cévního tonu (vliv CO₂), změny distribuce K⁺, Mg²⁺ a P^- a změny ionizace Ca²⁺ a Mg²⁺.

Při acidémii (pH < 7,36) dochází k následujícím změnám:

Aktivace dechového centra (kromě acidémie může dechové centrum stimulovat i hyperkapnie, hypoxémie).

Zlepšené uvolňování O₂ v tkáních (posun disociační křivky hemoglobinu vpravo).

Vazodilatace při hyperkapnii (zvýšení průtoku mozkem – edém mozku, koronárními cévami, kůží a žaludkem).

Uvolnění K⁺, Mg²⁺, P^- z buněk.

Zvýšení ionizovaných frakcí Ca²⁺ a Mg²⁺.

Při alkalémii ( pH > 7,44) dochází k následujícím změnám:

Inhibice dechového centra.

Zhoršené uvolňování O₂ v tkáních (posun disociační křivky hemoglobinu vlevo).

Vazokonstrikce při hypokapnii (omezení perfúze a funkce mozku – terapie edému mozku).

Přechod K⁺, Mg²⁺ a P^- do buňky.

Snížení ionizovaných frakcí Ca²⁺ a Mg²⁺ (tetanické křeče).

Zvýšená toxicita digoxinu.

Reakce organismu na poruchy ABR směřují k zachování pH a lze je rozdělit na pufrovací (nárazníkové) reakce, reakce kompenzační a korekční.

Pufrovací systém (bikarbonátový = hydrogenuhličitanový pufr, protein, fosfát a hemoglobin) působí okamžitě, má však omezenou kapacitu, rychle se vyčerpá.

Kompenzační reakce organismu je zajišťována orgány nepostižené složky, tj. u respiračních poruch ledvinami, u poruch metabolických plícemi. Kompenzační reakce zajišťované ledvinami se rozvíjejí postupně, nastupují během hodin a maxima účinnosti dosahují za 3 - 5 dnů, po odeznění příčiny vyvolávající poruchu stejně dlouho odeznívají. Plíce kompenzují poruchu hyperventilací nebo hypoventilací; nastupují během minut a maxima účinnosti je dosaženo za 12 - 24 h od začátku poruchy, stejně dlouho trvá návrat k normě po odeznění. Na kompenzaci se může podílet i myokard (utilizací ketolátek) či játra (metabolizací laktátu, detoxikací amoniaku na ureu a glutamin). Metabolická acidóza (MAC) je kompenzována rychleji a účinněji než metabolická alkalóza (MAL).

Korekční reakce je u metabolické poruchy zajišťována ledvinami a u respirační plícemi.

Přichází v úvahu prakticky jen u metabolických poruch za předpokladu, že není onemocnění ledvin. Léčebnou korekci metabolických poruch provádí lékař podáním acidifikujících (např. FR - fyziologický roztok, Ringer) či alkalizujících roztoků (např. Plasmalyte, Ringerfundin).

U respiračních poruch je postižení funkce plic vždy příčinou poruchy a nelze tedy o korekci plícemi uvažovat, vyjímkou je léčebná plicní korekce (umělá plicní ventilace - UPV).                                 

1.1. Acidóza

Acidóza je klinický stav (stav organismu, tkáně, buňky), kdy dochází ke zmnožení kyselých či k úbytku zásaditých látek. Snížení pH krve se nazývá acidémie.

Metabolická acidóza (MAC)

Nejčastější příčinou je zvýšení neměřených aniontů (UA^-; tj. laktátu, ketolátek, exogenních toxických látek …), hyperchlorémie; méně se uplatňuje zvýšení fosfátů či albuminu.

Kritériem je pokles hodnoty base excess (užívá se BE ECT - base excess extracelulární tekutiny, který se počítá pro modelovou tekutinu, kterou lze získat zředěním jednoho objemu krve dvěma objemy vlastní plazmy; jedná se o množství silných kyselin nebo bazí, kterými je nutno titrovat 1 litr plně okysličené krve při fyziologickém pCO₂, aby se pH vrátilo k normě) a koncentrace aktuálních hydrogenuhličitanů (aHCO₃^-, jejich hodnota je funkcí pH a pCO₂) pod dolní referenční mez (BE ECT < -2,5 mmol/l a aHCO₃^- < 22 mmol/l).

Kompenzací poruchy je hyperventilace (vede k hypokapnii, tedy poklesu pCO₂), její rozvoj je rychlý (nastupují během minut a maxima účinnosti je dosaženo za 12 - 24 h od začátku poruchy, stejně dlouho trvá návrat k normě po odeznění) a může být neúplná a úplná (podíl RAL - respirační alkalózy). Renální korekce se uplatňuje až později, na korekci se rovněž mohou podílet játra či myokard. MAC se fyziologicky rozvíjí při svalové námaze a hladovění.

Respirační acidóza (RAC)

Klinický stav s relativním snížením alveolární ventilace vzhledem k produkci oxidu uhličitého (CO₂) - vede tedy k  hyperkapnii (pCO₂ v arteriální krvi > 5,8 kPa). Oxid uhličitý je primárně produkován v mitochondriích a je jedním z hlavních konečných produktů metabolismu cukrů, bílkovin a tuků; ke zvýšené produkci dochází při zvýšené teplotě, fyzické aktivitě, vlivem hormonů (katecholaminy, hormony štítné žlázy) nebo při parenterální výživě s vyšším obsahem glukózy.

Kompenzačním dějem je renální eliminace H⁺ s  retencí  hydrogenuhličitanů, která se rozvíjí několik dní (nastupuje během hodin a maxima účinnosti dosahuje za 3 - 5 dnů; nevýhodou je přetrvávání kompenzačního děje po odstranění příčiny respirační poruchy). Limitující je pH moči 4,5. Korekcí poruchy je vhodně indikovaná a prováděná umělá plicní ventilace (UPV); v akutním stavu se začínají projevovat poruchy vědomí při pCO₂ 8 kPa, u COPD (chronické obstrukční plicní choroby) při hodnotách 10 - 12 kPa. Fyziologicky k RAC dochází ve spánku, kdy je mírná hypoventilace.

1.2. Alkalóza

Klinický stav (stav organismu, tkáně, buňky), kdy dochází ke zmnožení zásaditých či úbytku kyselých látek. Zvýšení pH krve se nazývá alkalémie (bazémie).

Metabolická alkalóza (MAL)

Nejčastější příčinou je hypochlorémie; méně se uplatňuje hypoalbuminémie.

Kritériem je vzestup hodnoty base excess a koncentrace aktuálních hydrogenuhličitanů nad horní referenční mez. (BE ECT > + 2,5 mmol/l a aHCO₃^- > 26 mmol/l).

Kompenzací poruchy je hypoventilace (hyperkapnie, tedy vzestup pCO₂), je málo účinná, protože limitujícím faktorem je hypoxémie. (Kompenzatorní snížení frekvence dýchání vede sice k žádoucímu zvýšení pCO₂ a acidifikaci, zároveň však i k hypoxii, která stimulací dechového centra opět zvýší frekvenci dýchání a tudíž zruší kompenzaci MAL.) Renální korekce se uplatňuje až později. Fyziologicky k MAL dochází po jídle, kdy dochází ke snížení chloridů v krvi (v žaludku tvorba HCl).

Respirační alkalóza (RAL)

Klinický stav s relativním  zvýšením alveolární ventilace vzhledem k produkci oxidu uhličitého (CO₂) - vede tedy k hypokapnii (pCO₂ v arteriální krvi < 4,8 kPa).

Kompenzačním dějem je renální retence H⁺ a zvýšená eliminace hydrogenuhličitanů, která se rozvíjí několik dní. Nevýhodou je přetrvávání kompenzačního děje po odstranění příčiny respirační poruchy. Korekcí poruchy je správně indikovaná a prováděná umělá plicní ventilace (UPV).  Fyziologicky k RAL dochází v těhotenství nebo při pobytu ve vysokých horách, kdy je mírná hyperventilace. Při nálezu RAL je třeba pomýšlet na hypoxii (při těžké anémii, plicní embolizaci...).

Součástí terapie edému mozku při umělé plicní ventilaci je její nastavení na hodnoty pCO₂ 3,3 - 4 kPa (cerebrální vazokonstrikce při hypokapnii; pozor - při výraznějším snížení je ohrožen mozek sníženým prokrvením).

Tab.: Poruchy ABR - přehled

Respirační složku určujeme dle pCO₂, metabolickou dle změny jednotlivých iontů.

Nejzávažnější MAC nacházíme u otrav exogenními látkami (etylénglykol, metanol, salicyláty,…), kdy se zvyšují UA^- až na hodnotu 30 - 50 mmol/l. K výraznému zvýšení UA^- a rozvoji těžké MAC dochází i u laktátové acidózy (UA^-  až 20 - 40 mmol/l) či ketolátek (měříme pouze semikvantitativně v moči; UA^-  až 10 - 20 mmol/l), k mírnějšímu zvýšení UA^- dochází i při zvýšení sulfátu, aspartátu, glutamátu, hipurátu a jiných aniontů v důsledku snížení glomerulární filtrace pod 0,3 ml/s (MAC při selhání ledvin má řadu příčin; zvyšuje se i fosfát, chloridy a laktát). Nejzávažnější MAL nacházíme u ztrát chloridů (BE ECT až + 40 mmol/l), mírnější u hypoalbuminémie (při extrémní hypoalbuminémii 10 g/l stoupne HCO₃^- a tedy i BE ECT cca o + 10 mmol/l).

1.3. ABR jednoduché poruchy - příčiny

MAC

• Zvýšené Cl^-
  časná fáze uremické acidózy (pokles glomerulární filtrace), podávání chloridů - fyziologický roztok 155 mmol/l Na i Cl, ztráty HCO₃^- při průjmu, odsávání pankreatické šťávy a žluče, hyperparatyreóza
• Zvýšené UA^-
  ketolátky (diabetes mellitus - DM, hladovění, alkoholismus, po dlouhodobém fyzickém výkonu),
  laktát (hypoxie, onemocnění jater, selhání ledvin, leukémie, léčba biguanidy, intoxikace, deficit thiaminu, glykogenózy a jiné vrozené poruchy),
  organické kyseliny při otravách (etanol, metanol, etylénglykol, salicyláty, paracetamol) a při snížení glomerulární filtrace (hippurát, glutamát, aspartát...), anorganické kyseliny při ↓ glomerulární filtrace - GF pod 0,3 ml/s (sulfáty)
• Zvýšené fosfáty (snížená GF)
• Zvýšení albuminu (těžká dehydratace)
  
  

MAL

• Snížené Cl^-
  zvracení, antacida, odsávání žaludeční šťávy, diuretika (furosemid, thiazidy), infúze, transfúze (infúze - laktát, acetát, glukonát, citrát, malát; transfúze - citrát), hyperaldosteronismus, lékořice
• Hypoalbuminémie (malnutrice, porucha jater, nefrotický syndrom, sepse...)
  
  

RAC

• Hypoventilace (obstrukce dýchacích cest, redukce dýchací plochy, neuromuskulární poruchy, poruchy dechového centra - trauma, zánět, nádor), špatná UPV (umělá plicní ventilace)
• Poruchy cirkulace (plicní embolie)
  
  

RAL

• Hyperventilace - centrální stimulace dechového centra (hypoxie, acidóza, hyperkapnie, hypotenze, salicyláty, bolest, strach, horečka, hysterie, těhotenství, trauma, zánět, nádor, jaterní encefalopatie); periferní stimulace dechového centra (plicní embolizace, edém, fibróza, pneumonie), špatná UPV

1.4. ABR smíšené (kombinované) poruchy - příčiny

Smíšené poruchy jsou častější, vznikají kombinaci dvou a více poruch ABR vzniklých nezávisle na sobě; mohou působit opačně, dochází k jejich nulování nebo mohou působit stejně a potom dochází k jejich potenciaci.

MAC + MAL

Zvracení + hladovění (ketoacidóza), zvracení + průjem
Zvracení – hypovolémie, hypotenze – selhání ledvin, sekund. hyperaldosteronismus, hypoxie - laktátová acidóza
Urémie (hyper Cl, hyper P, retence anorganických kys., laktátová MAC) + zvracení
Hypoproteinémie + různé příčiny MAC (hladovění - ketolátky)
Intoxikace (etanol, metanol, etylénglykol, salicyláty) + zvracení
Chronické srdeční selhání (hypoxie + diuretika, hypoalbuminémie)

RAC + MAL

COPD  (pacient s chronickou obstrukční chorobou bronchopulmonální), cor pulmonale dekomp + zvracení, sekund. hyperaldosteronismus, diuretika

RAC + MAC

Srdeční zástava, kardiopulmonální resuscitace; pacient nedýchá (RAC) + srdce nepřivádí okysličinou krev do tkání a vzniká  laktátová acidóza (MAC)
COPD + hypoxie (laktátová acidóza) + sekundární MAL (hypoCl), COPD + sepse, šok
Edém plic + renální selhání

RAL + MAL

Jaterní cirhóza (hyperventilace u kómatu, diuretika, hypoalbuminémie, zvracení, sekundární hyperaldosteronismus, pokles ureosyntézy z amoniaku)
COPD (pacient s chronickou obstrukční chorobou bronchopulmonální) prudce ventilovaný (přetrvává kompenzační MAL)

RAL + MAC

Hepatální selhání + laktátová acidóza
Hepatorenální selhání
Otrava salicyláty
Renální selhání s urosepsí (septický šok, hypoxie)
Trauma mozku (dráždění dechového centra) + laktátová acidóza

RAL + MAL + MAC

Jaterní cirhóza (hyperventilace u kómatu, diuretika, hypoalbuminémie, zvracení, sekundární hyperaldosteronismus, diluční acidóza, laktátová acidóza z hypoxie i poruchy utilizace, hepatorenální selhání)

1.5. ABR - měřené veličiny a výpočty, RH

Acidobazické analyzátory, tj. analyzátory pH a krevních plynů, jsou dodnes často nesprávně nazývané podle jednoho z prvních autorů "Astrup". Jsou to přístroje, které pomocí elektrod umožňují přesné měření základních parametrů ABR, tj. pH, pCO₂, pO₂. Ostatní parametry jsou kalkulovány podle softwarového vybavení analyzátoru na bázi Henderson - Hasselbalchovy rovnice (jedná se o aHCO₃^-, BE ECT). Modernější analyzátory umožňují, kromě stanovení základních parametrů, ještě stanovení koncentrace hemoglobinu a jeho derivátů (je-li součástí oxymetr); tato stanovení jsou základem pro výpočet ostatních parametrů, které jsou důležité pro posouzení oxygenace organismu. V současné době bývají součástí analyzátoru i elektrody ke stanovení glukózy, laktátu, sodíku, draslíku, chloridů, ionizovaného vápníku, případně spektrofotometrické stanovení novorozeneckého bilirubinu.

Tab.: Referenční hodnoty (RH) parametrů ABR v arteriální krvi

1.6. ABR - hodnocení I.

Matematický model "dánské školy" (vymyslel p. Astrup a p. Siggaard – Andersen) spojuje metabolickou (HCO₃^-) a respirační (CO₂) komponentu i vývoj poruch v čase (kompenzaci). Vychází z hodnocení pH, pCO₂ a BE. Výhodou tohoto přístupu je jednoduché zhodnocení poruchy, včetně časového vývoje její kompenzace. Tento postup však přímo nepomáhá odhalit primární příčinu (ev. kombinaci příčin) poruchy.

Graf: Kompenzační (diagnostický) graf k hodnocení ABR (autor: Engliš M.)

Na vodorovnou osu vynášíme base excess - BE ECT a na svislou osu pCO₂, z grafu lze odečíst pH. Uprostřed grafu je bíle vyznačena oblast fyziologických hodnot. Akutní poruchy (kam se posune 95 % pacientů v průběhu nárazníkové reakce) jsou na grafu označeny červeně, zeleně jsou vyznačeny maximálně kompenzované poruchy - ustálené poruchy (kam se 95 % pacientů s jednoduchými poruchami posune po rozvinutí všech kompenzačních a korekčních mechanismů). V době, kdy se kompenzace teprve vyvíjí, jsou nálezy v přechodných oblastech mezi akutní a maximálně kompenzovanou poruchou. Jsou-li nálezy v oblastech mezi dvěma ze čtyř základních poruch, svědčí to nejspíš pro smíšené poruchy.

Graf umožňuje jednoduchý záznam změn parametrů ABR, posouzení kompenzačních a korekčních dějů. Vede nás případně k podezření na přítomnost některých smíšených poruch a umožňuje přibližný odhad terapeutických dávek vzhledem k BE a pCO₂.

Toto hodnocení má však řadu omezení:

• Pásmo ustálené MAL je příliš široké a navíc nespolehlivé, kompenzační hyperkapnie je limitována hypoxémií.
• Nemůžeme rozpoznat smíšené poruchy, které jdou v parametrech proti sobě (MAC a MAL "jako dvě družstva přetahující se o lano"), více příčin jedné poruchy a jak dlouho porucha trvá.

Kazuistiky

Jak zhodnotíte poruchu ABR dle grafu Engliše -  pH 7,47, pCO₂ 5,4 kPa, BE ECT + 5,8 mmol/l?   
- akutní MAL

Jak zhodnotíte poruchu ABR dle grafu Engliše -  pH 7,42, pCO₂ 7,8 kPa, BE ECT + 12,4 mmol/l?
- ustálená (plně kompenzovaná) MAL

Jak zhodnotíte poruchu ABR dle grafu Engliše -  pH 7,33, pCO₂ 3,9 kPa, BE ECT - 10,1 mmol/l?
- ustálená (plně kompenzovaná) MAC

Jak zhodnotíte poruchu ABR dle grafu Engliše -  pH 7,46, pCO₂ 3,9 kPa, BE ECT - 2,5 mmol/l?
- akutní RAL

Jak zhodnotíte poruchu ABR dle grafu Engliše - pH 7,39, pCO₂ 8,6 kPa, BE ECT + 11,3 mmol/l?
- ustálená (plně kompenzovaná) RAC

Jak zhodnotíte poruchu ABR dle grafu Engliše? - pH 7,19, pCO₂ 9,4 kPa, BE ECT -1,5 mmol/l?
- akutní RAC

1.7. ABR - hodnocení II.

Jedná se o hodnocení metabolické složky na principu elektroneutrality dle Stewarta a Fencla, u nás propracované prof. Jaborem a prof. Kazdou. K hodnocení jsou využívány výpočty (chloridy korigované k natrémii - Cl^- korig., neměřené anionty - UA^- korig., případně anion gap - AG^-), které upřesní metabolické komponenty smíšené poruchy, příčiny a léčebné ovlivnění, ale bez důrazu na dynamiku a vývoj kompenzace.

Základem této moderní interpretace ABR je model elektroneutrality plazmy, který po zjednodušení můžeme popsat rovnicí (součet nábojů kationtů je rovna součtu nábojů aniontů):

Na⁺ + K⁺ + Ca²⁺+ Mg²⁺ = Cl^- + HCO₃^- + Alb^- + iP^- + UA^-

Výpočty využívané k hodnocení ABR na principu elektroneutrality:

• Cl^- korig. = Cl^- x (140/Na⁺); cutoff 102 mmol/l

- chlorid nehodnotíme k referenčnímu rozmezí, ale ke koncentraci sodíku; dle Cl^- korig. potom hodnotíme přítomnost hypochloremické MAL či hyperchloremické MAC; pokud je natrémie v referenčním rozmezí, lze hodnotit rozdíl Na - Cl a cutoff je hodnota 38 mmol/l

• UA^- korig. (neměřené anionty) = (Na⁺ + K⁺ + 3) - (Cl^- + HCO₃^- + alb^- + P^-); cutoff  8 mmol/l

- od všech kationtů (3 místo hořečnatého a vápenatého kationtu) odečteme všechny naměřené anionty; albumin a fosfor je nutno převést na náboj (závisí na pH); informuje nás o zvýšení laktátu, ketolátek, exogenních toxických látek...

• AG^- (aniontová mezera, anion gap) = (Na⁺ + K⁺) - (Cl ^- + HCO₃^-); cutoff 15 mmol/l

- jednodušší výpočet než UA, informuje nás také o zvýšení laktátu, ketolátek, exogenních toxických látek; lze použít jen v případě fyziologických koncentrací albuminu a fosfátu

Obr.: Grafické znázornění výpočtu neměřené anionty - UA^- a AG^-

Příklady - výpočet Cl^- korig.

Pacient s hyponatrémií 125 mmol/l, hypochloridémií 92 mmol/l. Chloridy se nepodílí na poruše ABR (Cl^- korig. výpočet 103 mmol/l - normální hodnota), normochloridémie vzhledem k natrémii.

Dehydratovaný pacient po opakovaném zvracení s hypernatrémií 155 mmol/l, hypokalémií 3,3 mmol/l, normochloridémií 98 mmol/l. Jedná se o hypochloremickou MAL (C^l- korig. výpočet 89 mmol/l - nízká hodnota).

Obr.: Vliv změn koncentrace iontů na koncentraci hydrogenuhličitanů (pH)

Při změně koncentrace iontů (Na⁺, Cl^-, alb^-, P^- a UA^-) se mění koncentrace hydrogenuhličitanů a následně i pH. Při snižování aniontů (chloridů, albuminu; neuplatňuje se snižování UA^- a P^-) dochází k jejich nahrazení hydrogenuhličitany a vzniká hypochloremická či hypoalbuminemická MAL (změna albuminu o 10 g/l vede ke změně HCO₃^- o 3 mmol/l). Při zvyšování aniontů (chloridů, neměřených aniontů, albuminu a fosfátu) dochází naopak ke snižování hydrogenuhličitanů a rozvoji hyperchloremické MAC, MAC ze zvýšení neměřených aniontů, albuminu či fosfátu. Při hypernatrémii a hyponatrémii  dochází k poruše ABR v případě patologické hodnoty výpočtu Cl^- korig. (chloridy neodpovídají natrémii). Při hodnocení metabolické složky smíšených poruch ABR vycházíme především z výpočtů ze sloupce aniontů, hodnotíme především korigované chloridy a neměřené anionty (někdy lze použít jednodušší výpočet aniontové mezery).

1.8. Hodnocení ABR - závěr, kazuistika

Vzhledem k uvedeným limitům jednotlivých hodnocení ABR je nutno provést obě hodnocení současně a zároveň posoudit i klinický stav, anamnézu (příčinu, dobu působení, léčbu). Z laboratorních vyšetření je indikováno vyšetření ABR (pH, pCO₂, aHCO₃^- a BE ECT), minerálů (Na, K, Cl, P), albuminu, případně glykémie, osmolalita, laktát, kreatinin (pro odhad GF - glomerulární filtrace), ketolátky v moči a pH moče.

Biochemickým závěrem je posouzení závažnosti acidémie, alkalémie, vyjmenování acidifikujích (hyperkapnie, zvýšení Cl^-, UA^- či P^-) i alkalizujicích vlivů (hypokapnie, snížení Cl^- či albuminu), určení primární a sekundární (tj. kompenzační či korekční reakce) poruchy a posouzení, zda se jedná o poruchu jednoduchou či smíšenou (kombinovanou).

Kazuistika

24letý muž s DM 1. typu na inzulinu, alkoholik, toxikoman (pervitin, heroin), s vředovou chorobou gastroduodena přijat pro diabetické ketoacidotické kóma. Předtím opakovaně zvracel. Při přijetí somnolentní, dehydratovaný, Kussmaulovo dýchání... Nespolupracující pacient: HbA1c 13,9 % (139 mmol/mol).

Laboratorní biochemické vyšetření:

ABR a krevní plyny:

Hodnocení I. - kompenzační graf ABR

- plně kompenzovaná MAC; sekundární RAL (hyperventilace - Kussmaulovo dýchání) jako kompenzační reakce (pro extrémní hodnoty mimo graf)

Hodnocení II - princip elektoneutrality (MAC ze zvýšení neměřených aniontů - laktát, ketolátky, MAL hypochloremická - příčinou je zvracení)

Kontrolní výpočet BE ECT: - 16 - 41 + 24 + 3 = - 30 mmol/l (odpovídá naměřené hodnotě)

Závěr:

Smíšená porucha ABR s výslednou kritickou acidémií – MAC z nadbytku neměřených aniontů (ketolátky, laktát) + MAL hypochloremická + RAL (sekundární kompenzační reakce MAC).

Poznámka: Změny natrémie a kalémie probrány u příslušných kapitol.

2. Minerály

Změna distribuce, ionizace, vliv na nervosvalovou dráždivost

Při změně pH dochází ke změně distribuce a ionizace minerálů. Při anabolismu, alkalémii a vlivem inzulinu dochází ke vstupu K⁺, Mg²⁺ a P^- do buňky a při katabolismu a acidémii naopak k přechodu z buňky (je to způsobeno rozpadem tkáňových bílkovin a uvolněním z vazby na fosfátech). Při alkalémii a hyperalbuminémii dochází ke snížení ionizované frakce vápníku a hořčíku (Ca či Mg soutěží o vazebné místo na albuminu s vodíkovými ionty; je-li více albuminu a méně vodíkových iontů, bude více vápníku navázáno a tedy méně ionizovaného), při acidémii a hypoalbuminémi je tomu naopak. Za fyziologického stavu je cca 50 % vápníku a 60 % hořčíku v ionizované formě, která je jediná biologicky aktivní; zbytek je vázán na bílkoviny a v komplexech. U hořčíku se současně uplatňuje i změna distribuce. Snížení ionizovaných frakcí vápníku a hořčíku vede k tetanickým křečím.

Obr.: Znázornění změny distribuce minerálů (K⁺, P^-, Mg²⁺)

Legenda: ICT - intracelulární tekutina, ECT - extracelulární tekutina, INZ - inzulin

Obr.: Změna ionizace minerálů (Ca²⁺, Mg²⁺)

Vliv iontů na nervosvalovou dráždivost:

↑nervosvalové dráždivosti: při hyperNa⁺, hyperK⁺, hyperP^-, hypoCa²⁺, hypoMg²⁺ a v alkalémii

↓nervosvalové dráždivosti: při hypoNa⁺, hypoK⁺, hypoP^-, hyperCa²⁺, hyperMg²⁺  a v acidémii

2.1. Sodík

Sodík je hlavní extracelulární kationt, spolu s glukózou se podílí na efektivní osmolalitě extracelulární tekutiny. Nejvíce sodíku je obsaženo v potravě živočišného původu, je příjímán především jako chlorid sodný; je třeba hlídat přívod kuchyňské soli (doporučený příjem soli je 1,6 g/d, v Evropě je příjem soli 8 - 10 g/d), nadměrný přívod soli může vést k rozvoji hypertenze. Retence sodíku je provázena retencí vody a naopak.

Při hodnocení natrémie je nutno současně hodnotit stav hydratace (odhad zásob natria dle grafu Siggaard - Andersena - viz níže [[odkaz]]), albumin (při chronické hypoalbuminémii dochází k hyponatrémii, jakýkoliv pokus o doplnění sodíku by vedl k otokům), draslík (vliv systému renin-angiotenzin-aldosteron a léků blokujících tento systém), glykémii (při hyperglykémii dochází k hyponatrémii; zvýšení glykémie o 6 mmol/l vede ke snížení natrémie o cca 2 mmol/l). Hodnotíme anamnézu (k odhadu rychlosti vývoje poruchy), klinické příznaky, vliv užívaných léků (diuretika - furosemid, thiazidy, kortikoidy, inhibitory reninu, ACEI, sartany, spironolakton).

Na regulaci metabolismu sodíku se podílí ADH (antidiuretický hormon = vazopresin - vlivem retence vody ve sběrných kanálcích dochází k hypervolémii, která vede k hypoNa), renin- angiotenzin - aldosteron [[odkaz na Ledviny příprava 3.]] (aldosteron způsobuje retenci sodíku, vody a ztráty draslíku, hořčíku, vodíku; dochází k hyperNa⁺ (nemusí být laboratorně patrná vzhledem k hypervolémii), hypervolémii, hypoK⁺, hypoMg²⁺,  hypoCl^-, MAL, vazokonstrikci, paradoxní acidurii), natriuretické peptidy ("endogenní diuretika"; vlivem natriurézy, diurézy dochází k hypoNa, hypovolémii, vazodilataci; BNP se využívá jako marker srdečního selhání, k diferenciální diagnóze dušnosti - nízká hodnota vyloučí kardiální příčinu). Referenční rozmezí sérové/plazmatické natrémie jsou 137 - 145 mmol/l.        

Příklad:

Pacient s diabetickou ketoacidózou, mírnou dehydratací, glykémií 99 mmol/l a sérovou natrémií 124 mmol/l. Hodnota natrémie korigované ke glykémii je cca 146 mmol/l (15x1,5 = 22). Jedná se o redistribuci natrémie vlivem hyperglykémie (při korekci je třeba zohlednit i dobu nutnou k redistribuci a extrémní hodnotu glykémie)cca. Po úpravě glykémie by se měla hodnota natrémie normalizovat, je však nutné zhodnotit i vliv hydratace pacienta (při dehydrataci relativní hypernatrémie, při hyperhydrataci relativní hyponatrémie), počítat se ztrátami natria při osmotické diuréze.  

Příčinou hyponatrémie může být

·       centrální porucha  (zvýšená produkce ADH nebo natriuretických peptidů)

·       renální selhání  (polyurické selhání ledvin při poškození ledvinných tubulů)

·       hypoaldosteronismus (Addisonova choroba)

·       hypoalbuminémie (jaterní selhání, malnutrice, srdeční selhání, nefrotický syndrom)

·       hyperglykémie (glukóza osmoticky přesouvá vodu z buněk do extracelulárního prostoru)

·       hypotyreóza, hypokortikalismus

·       vliv léků (thiazidy, ACEI, sartany, inhibitory reninu či spironolakton)

·       nadměrné pocení, zvracení, průjem

·       polydipsie (převodnění)

Při hyponatrémii dochází ke snížení dráždivosti a hyperhydrataci buněk (přesunem vody do buňky; neplatí u hyperglykémie). Kritické jsou hodnoty pod 120 mmol/l u chronického snížení nebo pod 130 mmol/l u akutního snížení. Mezi klinické příznaky hypoNa patří příznaky neuropsychiatrické (bolest hlavy, dezorientace, apatie, křeče, poruchy citlivosti, parézy, hypotermie, poruchy vědomí...) a gastrointestinální (nechutenství, nauzea), mozkový edém, herniace, centrální myelinolýza (vlivem přesunů vody z extracelulární tekutiny do buňky).

Příčinou hypernatrémie může být

·       diabetes insipidus (DI centrální, nefrogenní)

·       renální selhání

·       hyperaldosteronismus, Cushingův syndrom

·       dehydratace

Při hypernatrémii dochází ke zvýšení nervosvalové dráždivosti, dehydrataci buněk (přesunem vody z buňky). Kritické jsou hodnoty nad 160 mmol/l u chronického zvýšení a nad 150 mmol/l u akutního zvýšení. Mezi klinické příznaky hypernatrémie patří příznaky neuropsychiatrické (bolest hlavy, neklid, zmatenost, křeče, poruchy vědomí...), smršťování mozkových buněk, demyelinizace, subkortikální a subarachnoidální krvácení, trombózy sinů (vlivem přesunů vody z buňky do extracelulární tekutiny).

K úpravám natrémie musí docházet pomalu, u chronických stavů o 0,5 – 1 mmol/l/h, maximálně o 8 mmol/l/d, u akutních nebo těžkých stavů o 1 – 2 mmol/h, maximálně o 12 mmol/l/d; upravuje se vždy k dolní referenční mezi u hypoNa a horní referenční mezi u hyperNa.  Při rychlé korekci natrémie (osmolality) dochází také k rozvoji hypo– či hyperosmolálního syndromu (grafické znázornění v podkapitole osmolalita [[odkaz na kapitolu 3.]]). Při hyponatrémii nebo rychlé korekci hypernatrémie hrozí edém mozku, herniace mozku a centrální myelinolýza. Při hypernatrémii a rychlé korekci hyponatrémie hrozí dehydratace (smrštění) mozkových buněk, střižní efekt na rozhraní axonu a myelinové pochvy, demyelinizace (ztráta myelinových pochev), subarachnoidální nebo subkortikální krvácení či trombóza splavů.

U pacientů s vysokou koncentrací bílkovin nebo lipidů při stanovení plamenovou fotometrií (již se používá výjimečně) nebo při nepřímém měření ISE [[odkaz na Principy metod 2.1.]] (s ředěním; používá se u většiny automatických biochemických analyzátorů) dochází k pseudohyponatrémii; k falešnému snížení natrémie nedochází při přímém měření ISE [[odkaz na Principy metod 2.1.]] (bez ředění; používá se v analyzátorech ABR a krevních plynů).

Graf: Graf Siggaard-Andersena k odhadu zásob sodíku

Na svislé ose je koncentrace sodíku v extracelulárním prostoru v mmol/l, na vodorovné ose relativní nadbytek (nedostatek) vody v extracelulárním prostoru v % (klinický odhad). Určíme průsečík horizontály a vertikály a pomocí přímky se sklonem 45 stupňů (vztaženo k horizontále) se odečítá stav zásob sodíku projekcí na střední osu. Problémem může být klinický odhad hydratace pacienta.

Příklad - odhad zásob sodíku pomocí grafu Siggaard - Andersena

Nemocný s dekompenzovaným srdečním selháním, s otoky, odhad hyperhydratace v extracelulárním prostoru + 30 % a hyponatrémií 120 mmol/l. Pomocí grafu zjistíme, že má nadbytek zásoby extracelulárního sodíku + 10 %. Jedná se tedy o hyponatrémii při hyperhydrataci navzdory retenci sodíku; indikována je diuretická léčba.

2.2. Draslík

Draslík je hlavní intracelulární kationt. Nejvíce draslíku je přijímáno v rostlinné potravě (obilí, luštěniny, listová zelenina, brokolice, brambory, ovoce). Většina draslíku se vylučuje močí, malé množství stolicí.

Draslík v krvi vždy hodnotíme vzhledem k pH (změna pH o 0,1 vede ke změně K⁺ o 0,6 mmol/l), dále monitorujeme Na⁺ a Mg²⁺, případně i ostatní minerály a renální testy. Referenční rozmezí kalémie je 3,6 – 4,8 mmol/l (dle studie NORIP); kritické hodnoty jsou  pod 2,5 a nad 6,5 mmol/l (kalémie 6,5 mmol/l je indikací k hemodialýze). Na regulaci kalémie se podílí aldosteron, ledviny; je nutno hodnotit i změny distribuce vlivem pH, metabolismu či inzulinu (přesuny mezi buňkou a extracelulární tekutinou - viz výše).  

Příčinou hypokalémie může být

·       zvracení, průjem

·       léčba diuretiky (furosemid, thiazidy), porucha tubulů, osmotická diuréza (např. při          diabetické ketoacidóze

·       hyperaldosteronismus, Cushingův syndrom či léčba glukokortikoidy

·       hypoMg²⁺

·       intoxikace teofylinem

·       alkoholismus

·       redistribuce (podání glukózy s inzulinem, alkalémie)

Mezi klinické příznaky hypoK⁺ řadíme únavu, svalovou slabost, dušnost, rabdomyolýzu  (např. rozvoj myopatie po statinech závisí na stupni hypokalémie), arytmie, paralytický ileus, nefrogenní diabetes insipidus, MAL s paradoxní acidurií.

Příčinou hyperkalémie může být

·       selhání ledvin s oligurií či anurií

·       hypoaldosteronismus (Addisonova choroba)

·       uživání léků (diuretika: amilorid, spironolakton; ACE inhibitory, sartany, inhibitory reninu...)

·       rozpad buněk (rabdomyolýza, po ozáření, intravaskulární hemolýza, popáleniny...)

Mezi klinické příznaky hyperK⁺ patří srdeční arytmie (fibrilace komor se zástavou v diastole), svalová slabost, porucha vědomí.

K pseudohyperkalémii vede pozdní dodání krve do laboratoře, uchování plné krve v chladničce, hemolýza, stanovení kalémie v séru u vysokého počtu krevních elementů (zvláště trombocytů; indikován odběr nesrážlivé krve do heparinátu Li a stanovení kalémie v plazmě), při užití špatné zkumavky či při přelévání krve mezi zkumavkami (vliv antikoagulačního činidla K₃EDTA), vlivem infúze či transfúze. Vše je řešeno v kapitole preanalytika [[odkaz na Preanalytika 2.5.10.]].

Graf: Závislost draslíku a pH

Při změně pH o 0,1 dochází ke změně sérové koncentrace draslíku o 0,6 mmol/l (vyšší hodnoty kalémie při acidémii; méně výrazné u respiračních poruch). Na svislé ose je koncentrace draslíku v extracelulárním prostoru, na vodorovné ose pH krve. Přerušovaně jsou vyznačeny referenční meze kalia a pH, modře pak oblast normálních hodnot draslíku vzhledem k pH ( v současné době jsou již užívány nižší referenční hodnoty - studie NORIP).

Graf: Odhad zásob draslíku

Na obrázku lze odečíst odhad zásob kalia pomocí kalémie a pH krve. Na ose x jsou znázorněny zásoby draslíku, na ose y je kalémie. Najdeme průsečík kalémi a pH a projekcí kolmo dolů odečteme zásoby draslíku v organismu. Vztah kalémie k tělesné zásobě kalia není lineární. Zásobu lze zhruba odhadnout při kalémii > 2 mmol/l. Neplatí při těžké hypokalémii, kdy i malé variace kalémie mohou být spojeny s velkým deficitem zásob kalia.

Najdeme-li normokalémii při acidémii, jde zřejmě o depleci kalia v organismu, protože se z buněk neuvolnilo dostatečné množství draslíku vzhledem k acidóze. Při nálezu hyperkalémie úměrné acidémii můžeme očekávat její pokles s úpravou pH, stejně i hypokalémie v alkalémii.

Hyperkalémie v alkalémii znamená hyperkatabolismus a těžkou poruchu vnitřního prostředí.

Deplece magnézia zhoršuje renální ztráty kalia a vývoj jeho deficitu v buňkách, který je rezistentní na přívod kalia - bez doplnení hořčíku nedojde k doplnění draslíku! Deplece magnézia může vést i k hypokalcémii zhoršením sekrece a působení PTH.

Příklady - korekce K k pH, hemolýze, počtu trombocytů

Pacient s hypokalémií 3,3 mmol/l a alkalémií - pH 7,6.

Příčinou hypokalémie je redistribuce kalia při alkalémii (přesun do intracelulárního prostoru). Při úpravě alkalémie dojde k vzestupu kalémie  - k přesunu kalia z buňky. Pokles pH o 0,2 vede k vzestupu kalémie o cca 1,2 mmol/l; K korig. k pH = 4,5 mmol/l.

Pacientka s hyperkalémií 7,8 mmol/l a acidémií - pH 6,9 u diabetické ketoacidózy.

Příčinou hyperkalémie je redistribuce kalia při acidémii (přesun z intracelulárního prostoru). Při úpravě acidémie (inzulinem a rehydratací; příčinou acidémie byly ketolátky a laktát) dojde k úpravě kalémie, ale vzhledem k osmotické diuréze při hyperglykémii a ztrátám kalia močí je nutno naopak včas začít kalium substituovat, jinak hrozí hypokalémie. Zároveň je nutno včas substituovat i fosfát a hořčík (viz. změna distribuce minerálů [[odkaz na 2.1.]]).

Pacient s kalémií 4,2 mmol/l a acidémií - pH 7,0.

Příčinou normokalémie je redistribuce kalia při acidémii (přesun z intracelulárního prostoru). Při úpravě acidémie dojde k poklesu kalémie - k přesunu kalia do buňky; kalémie by potom byla kriticky nízká. Vzestup pH o 0,4 vede k poklesu kalémie o 2,4 mmol/l; K korig. k pH = 1,8 mmol/l.

Pacient s kalémií 3,8 mmol/l a hemolýzou 4 (hodnoceno automaticky jako hemolytický index, odpovídá cca 4 g/l Hb). K korig. k hemolýze je 2,4 mmol/l, tudíž kriticky nízká hodnota (1g/l Hb zvýší kalémii o cca 0,35 mmol/l).

Pacient se sérovou kalémií 6,0 mmol/l a počtem trombocytů v krevním obraze 1600 x 10⁹/l. K korig k počtu trombocytů 4,4 mmol/l (200.10⁹/l trombocytů vede ke zvýšení S-K o cca 0,2 mmol/l). Při vysokém počtu krevních elementů se doporučuje stanovení kalémie z plazmy (odběr do heparinátu Li), kdy se eliminuje uvolnění K z buněk vlivem srážení krve. Krev je nutno dodat do laboratoře do 1 h od odběru, netransportovat na ledu.

2.3. Chloridy

Chloridy jsou hlavním extracelulárním aniontem. Jsou stejně jako sodík přijímány především potravou živočišného původu jako chlorid sodný. Chloridy mají význam při tvorbě HCl v žaludku. Jsou regulovány aldosteronem a ledvinami. Referenční rozmezí chloridů je 98 - 109 mmol/l.

Vždy hodnotíme Cl vzhledem k hodnotě sodíku jako chlorid korigovaný (viz ABR [[odkaz na 7.]]), který slouží k posouzení metabolické složky u smíšených poruch ABR  - přítomnosti hyperchloremické MAC nebo hypochloremické MAL (cutoff je hodnota 102 mmol/l).

Příčinou hypochloridémie může být

·        zvracení

·        podávání diuretik (furosemid, thiazidy)

·        výrazné pocení

·        kompenzace RAC

Příčinou hyperchloridémie může být

·       selhání ledvin

·       léčba FR ( je to roztok acidifikující s nadbytkem chloridů) či acetazolamidem

·       průjem

·       hyperparatyreóza

3. Osmolalita

Osmolalita závisí na počtu částic v roztoku bez ohledu na jejich velikost; pouze glukóza a ionty (efektivní osmolalita) vytváří na jedné straně polopropustné plazmatické membrány osmotický tlak; k vyrovnání gradientu dochází přesunem vody a tudíž k otoku nebo dehydrataci buněk (zejména mozkových) a k rozvoji hypo – či hyperosmolálního syndromu. Na efektivní osmolalitě se nepodílí urea a toxické osmoticky aktivní látky (etanol, metanol, etylénglykol); naopak manitol se podílí na efektivní osmolalitě a využivá se tudíž k léčbě mozkového edému.

Osmolalita je regulována sekrecí ADH hypotalamem, který zajišťuje zpětnou resorpce vody v distálním tubulu ledvin a vazokonstrikci. Referenční rozmezí osmolality v krvi je 275 - 285 mmol/kg. Princip měření osmolality osvětluje kapitola Principy metod [[odkaz na Principy metod 5.]].

K úpravám osmolality musí docházet pomalu (změna osmolality o 0,5 – 1 mmol/l, maximálně 8 – 10 mmol/d), zvlášť u chronických stavů (pouze u akutních nebo těžkých stavů změna osmolality o 1 – 2 mmol/h, maximálně 12 mmol/d). Při rychlé korekci osmolality dochází také k rozvoji hypo – či hyperosmolálního syndromu.

Hypoosmolalita a rychlá korekce hyperosmolality (hypoNa⁺, rychlá korekce hyperNa⁺ i hyperglykémie) povede k edému mozku, herniaci, syndromu centrální myelinolýzy.

Hyperosmolalita a rychlá korekce hypoosmolality (hyperNa⁺, rychlá korekce hypoNa⁺) povede k dehydrataci (smrštění) buněk, střižnímu efektu (axon/myelin), demyelinizaci (ztráta myelinových pochev), subarachnoidálnímu a subkortikálnímu krvácení, trombóze splavů.

K odhadu osmolality lze užít výpočet (viz níže) vycházející z koncentrace sodíku (koeficient 2 započítává i odpovídající anionty), močoviny a glukózy. Rozdíl mezi osmolalitou naměřenou osmometrem a vypočtenou se nazývá osmolální gap (osmolální okno), na jeho zvýšení se podílí laktát, ketolátky, toxické látky (alkohol, etylénglykol, metanol...).

Výpočty:

1 g/l etanolu (1 promile alkoholu) zvyšuje osmolalitu o cca 23 mmol/kg.
                       

Příklad:

Vypočti osmolální gap u pacienta s těmito sérovými výsledky: osmolalita 368 mmol/kg, Na⁺ 140 mmol/l, glykémie 7,1 mmol/l, urea 2,9 mmol/l, alkohol 1,9 g/l.

Osmolalita výpočet = 290 mmol/kg

Osmolální gap = 368 - 290 = 78 mmol/kg (z toho na alkohol připadá přibližně 44 mmol/kg; je pravděpodobná ještě jiná intoxikace: etylénglykolem, metanolem..., indikováno je vyšetření ABR a zhodnocení neměřených aniontů, renální testy...

Obr.: Znázornění přesunu vody u hyper- či hypoosmolárního syndromu