1

KISELINSKO BAZNA RAVNOTEŽA

ZNAČAJ PH ZA ORGANIZAM

2

� Izotonija - 757,5 – 808 kPa� Izojonija - Na : K : Ca : Mg =142 : 5 : 2,5 : 1,25 = K� Izo pH – 7,3 – 7,5 (7,35 – 7,45)

� Izoglikemija - 1g/l glukoze (5,5 mmol/l)� Normoproteinemija - 70 -90 g/l� Normovolemija - 5 L� Izotermija 37oC

HOMEOSTAZE

2

3

PH

� pH = - log [H+]

� H+ proton

� 0 - 14

� Ako je [H+] visoka koncentracija, rastvor je kiseo; pH < 7

� Ako je [H+] niska koncentracija, rastvor je bazan; pH > 7

3

4

4

5

5

6

� Kiseline su donatori H+.

HCl → H+ + Cl-

� Baze su akceptori H+ ,disocijacijom daju OH-.

KOH → K+ + OH-

� Kiseline i baze mogu biti:� Jake -potpuno disociraju

� HCl, NaOH� Slabe – djelimično disociraju

� Mliječna kiselina, karbonatna kiselina� H2CO3 ↔ H+ + HCO3

-6

7

ORGANIZAM I PH

� Homeostaza pH je fino regulisana

� Ekstracelularna tečnost = 7.4

� krv = 7.35 – 7.45

� < 6.8 ili > 8.0 smrtni ishod� Acidoza ↓7.35

� Alkaloza ↑ 7.45

7

8

8

9

� acido-bazna ravnoteža odnos je produkcije, trošenja i izlučivanjaH+ u organizmu

� održavanje acidobazne ravnoteže znači održavanje konstantnogpH

� šire granice 7,3 – 7,5,

� uže granice 7,35 – 7,45

� promjena pH izazvana povećanjem ili smanjenjem koncentracijeH+ može uzrokovati acidozu ili alkalozu. 9

10

ORGANIZAM PROIZVODI VIŠE KISELINA NEGO BAZA

� U organizmu 15-20 l ekstracelularne tečnosti

� Svakog dana u ECT ulazi 50-100 mmol H+

(homeostatski mehanizmi održavaju konc H+ 35-45nmol/l-pH 7.4)

� Na ravnotežu H+ jona najviše utiče izlučivanje

Porijeklo H+

� Kiseline uzimamo putem hrane

� Kiseline nastaju metabolizmom lipida i proteina

50 – 100 mmol H+ dnevno nastaje iz tzv. METABOLIČKIH KISELINA-sulfatna kiselina-oksidacije aminokiselina koje sadrže sumpor, - fosfatna kiselina-oksidacija nukleinskih kiselina, fosfolipida i fosfoproteina, -organske kiseline-mliječna, acetoacetatna, β-hidroksibuterna

� Aerobnim staničnim metabolizmom nastaje CO2.

CO2 + H20 ↔ H2CO3 ↔ H+ + HCO3-

10

11

� dnevno metabolizmom nastaje ~ 15 molova CO2, djelovanjemkarboanhidraze nastaje odgovarajuća količina H2CO3, što odgovara1,5 l conc. HCl.

� dio nastalog H+ se troši u metaboličkim putevima :- sinteze vode (respiratorni lanac), - dehidrogenaciji uz djelovanje dehidrogenaze i koenzime i dr.

U CIJELOM SISTEMU ODRŽAVANJA ACIDO – BAZNOG STATUSA (ABS) PUFERSKI SISTEMI IMAJU NAJVAŽNIJU ULOGU.

11

12

12

13

REGULACIJA PH U ORGANIZMUPUFERI I ORGANSKI SISTEMI U REGULACIJI PH

14

MALE PROMJENE PH MOGU PRODUCIRATI VELIKE

POREMEĆAJE

� Većina enzima funkcioniše u uskom području pH

� Kiselinsko-bazna ravnoteža utiče na elektrolite (Na+, K+, Cl-)

� Može uticati na hormone

14

15

15

16

1. Puferski sistemi

� Preuzimaju H+ ili otpuštaju H+ kao odraz promjene sredine

� Puferski par – slaba kiselina i bazna so� Zamjena jake kiseline ili baze sa slabom� Rezultat: mala promjena pH

16

17

PUFERI :

� Smjesa slabe kiseline i njene soli sa jakom bazom

� Smjesa slabe baze i njene soli sa jakom kiselinom

� Smjesa dvije soli iste kiseline od kojih je jedna primarna,

a druga sekundarna

� Smjesa soli slabih kiselina od kojih se jedna ponaša kao baza,

a druga kao kiselina

ORGANSKI I NEORGANSKI

� ORGANSKI: hemoglobin i proteini krvne plazme

� NEORGANSKI:

- hidrogenkarbonatni H2CO3 / NaHCO3

- fosfatni(Na2HPO4/NaH2PO4 , a u stanicama K)

17

18

Karakteristike pufera:

Kapacitet : količina kiseline ili baze koju je potrebno dodati na 1l puferskog sistema da se pH promijeni za jednu pH jedinicu

Snaga: predstavlja sposobnost opiranja promjeni pH prema kiselom ili prema baznom području

Pokretljivost: brzina stupanja u reakciju (najbrži anorganski puferi)

18

19

100% PUFERSKI KAPACITET KRVI:

1% ANORGANSKI

hidrogenkarbonatni i fosfatni pufer,

99% ORGANSKI PUFERI

19% proteini krvne plazme, 80% hemoglobin eritrocita.

pravi primjer bioloških pufera je puferski sistem karbonatnekiseline i hidrogenkarbonatnog jona, koga čini slaba kiselina inatrijum-hirogenkarbonat (NaHCO3), so koja se ponaša kao slababaza.

19

20

BIKARBONATNI PUFER

� Natrij bikarbonat (NaHCO3) i karbonatna kiselina (H2CO3)

� Održavaju odnos 20:1 =HCO3- : H2CO3

HCl + NaHCO3 ↔ H2CO3 + NaCl

NaOH + H2CO3 ↔ NaHCO3 + H2O

20

21

� 1% puferskog kapaciteta� najpokretljiviji� Referentna vrijednost za HCO3

- 27mmol/l, � H2CO3 1.2mmol/l, pK za H2CO3 je 6.1

� pH = pK + log[HCO3-/ H2CO3]

7.4=6.1+ log 24/1.2odnos 20:1

� Održava odnos 20:1 = HCO3- : H2CO3

� Alkalna rezervaHCl + NaHCO3 ↔ H2CO3 + NaClNaOH + H2CO3 ↔ NaHCO3 + H2O

21

22

HENDERSON-HASSELBALCHOVA JEDNAČINA

� Pufer zamjenjuje jaku kiselinu slabom

� Puferski par H2CO3/ NaHCO3

pH=pK+log c(HCO3- )/c H2CO3

pH= 6,1+log c(HCO3- )/pCO2 x a

pH= 6,1+log 27 mmol/l/5,33kPa x 0,25 mmol/kPa

pH= 6,1+log 27 mmol/l/1,355 mmol/l

pH = 6,1+log 20 =7,4

22

23

23

24

24

25

FOSFATNI PUFER

� Glavni intracelularni pufer

� Na2HPO4/NaH2PO4

U stanicama je K umjesto Na

� pK 6.8

� H+ + HPO42- ↔ H2PO4-

25

26

ALKALNA REZERVA

� količina baznih supstanci u krvi koji mogu da vežu kiseline koje dospijevaju u krv

� HCO3-

� ↓ alkalne rezerve-acidoza

� ↑ alkalne rezerve-alkaloza

26

27

ORGANSKI PUFERIPROTEINI KAO PUFERI

� hemoglobin,

� proteini krvne plazme

� Proteini puferuju kao proteinska kiselina i Na-proteinat

� Albumin 55%-66%proteina krvne palzme

27

28

28

Hemoglobin kao pufer

~N2 imidazola daje ili prima H+ ovisno od pH sredine.

~oksi Hb je jača kiselina pK=6.7

~redukovani Hb pK=7.9

pH utiče na oksigenaciju Hb u plućima i otpuštanje kiseonika u tkivu

• kiselost medija favorizira dostavu O2

• alkalitet favorizira oksigenaciju

29

29

Dešavanja u plućima i tkivu

HCO3-

HCO3-

H2CO3

CO2H2O

Izdahnuti zrak metabolizam

HHb HHb

HbO2 HbO2

H+H+

O2

O2

CO2H2O

H2CO3

plućatkiva

Izohidrični

transport co2

30

30

Sinteza bikarbonata u eritrocitima

Nedostatak aerobne aktivnosti, difuzija CO2, puferovanje H+ sa HHb.

31

31Održavanje odnosa bikarbonat/karbonatna kiselina.

32

2. RESPIRATORNI MEHANIZAM REGULACIJE ACIDO BAZNE RAVNOTEŽE

� Izbacivanje CO2

� Moćan, ali samo za hlapljive kiseline

� Ne utiče na nehlapljive kao što je mliječna kiselina

� O2 + H20 ↔ H2CO3 ↔ H+ + HCO3-

� pH u organizmu se može kontrolisati promjenom dubine i brzine disanja

32

33

33

3. BUBREŽNI MEHANIZAM REGULACIJE

ACIDO BAZNE RAVNOTEŽE

~puferski sistem:privremeno riješenje

~Respiratorni mehanizam obezbjeñuje kratkotrajnu regulaciju

~Bubrežni mehanizam: trajno riješenje-najefikasniji regulator pH

~ pH urina < pH plazme, 4.5-8.5

~Eliminiše nehlapljive kiseline puferovane sa katjonom

(uglavnom Na+)

-može izlučiti veću količinu kiselina

-može izlučiti baze

~održava alkalnu rezervu -može čuvati i konzervirati bikarbonat

Slabljenje funkcije bubrega vodi poremećaju pH

34

34

IZLUČIVANJE KISELINA

•Najvažniji pufer urina- fosfatni puferski par•pri pH 7,4 fosfat je u obliku HPO4

2- koji može vezati H+ i preći uH2PO4

-

•pK ovog pufera 6,8

35

35

Karboanhidraza i regulacija pH putem bubrega

~eliminacija nehlapivih kiselina

~izlučivanje H+

~regeneracija bikarbonata

~H+ se veže sa bazom koja nije hidrogenkarbonat i izlučuje

36

36

REAPSORPCIJA BIKARBONATA

~konzerviranje bikarbonata

~urin je slobodan od HCO3-

~istovremena sekrecija H+

37

37

Glutaminaza–enzim tubularnih stanica; pK 9,8Pri pH 7,4 ravnoteža pomjerena u pravcu sinteze amonijevog jona NH3 i NH4

+ - puferski par

U acidozi pospješena aktivnost glutaminaze i glukoneogeneze

38

38

IZLUČIVANJE AMONIJEVOG JONA

NH3 nastao iz glutamina

NH4+ ne može difundovati nazad

2/3 kiselina u organizmu se oslobaña u formi NH4+

39

39

40

JETRA U REGULACIJI ACIDOBAZNE

RAVNOTEŽE� otklanjanje mliječne kiseline

� sinteza uree

40

KORI-CIKLUS

41

BRZINA KOREKCIJE

� Puferi trenutno

� Respiratorni mehanizam nekoliko minuta do sati

� Bubrežni mehanizam nekoliko sati do dana

41

42

PROMJENE PHACIDOZA I ALKALOZA

43

POREMEĆAJ ACIDO-BAZNE RAVNOTEŽE

� pH< 7.35 acidoza -fiziološka i patološka

� pH > 7.45 alkaloza -fiziološka i patološka

� Odgovor organizma na poremećaj kiselinsko bazne ravnoteže-kompenzacija� Može biti “kompletna” ako se vrijednosti vrate u “normalne” granice

( pH 7,4)� “ Djelimična” ako su vrijednosti i dalje izvan referentnog područja.

(pH ↑ ili ↓)

� pH 7.35-7.30 fiziološka acidoza; pH ↓ 7.30-patološka acidoza� pH 7.45-7.50 fiziološka alkaloza; pH ↑ 7.50-patološka alkaloza

� Metabolička i respiratorna mogu biti:

� kompenzirana

� nekompenzirana 43

44

Pomak pH krvi prema kiselom (pH manji od 7,3) naziva sepatološka acidoza:

� metabolička,�respiratorna,

•Uzrok metaboličke acidoze je smanjeno izlučivanje H+ i kiselihaniona (H2PO4

-, SO42-, Cl-) iz organizma, a prati bubrežne bolesti.

•Ketoacidoza je rezultat nakupljanja ketonskih tijela u plazmi zbogšećerne bolesti ili gladovanja•Metabolička alkaloza-intenzivno povraćanje,uzimanje Na-hidrogenkarbonata

44

Metabolički tip poremećaja

45

• respiratorna acidoza nastupa zbog retencije (zadržavanja) CO2 uplazmi zbog poremećaja u disanju.

•respiratorna alkaloza nastaje zbog povećanog gubitka CO2 ubrzanimdisanjem (visinska bolest, histerija, neki lijekovi, povrede centra zadisanje)

•respiratorna acidoza i respiratorna alkaloza mogu se izazvati voljnokraće vremena

45

Respiratorni tip poremećaja

46

KOMPENZACIJA

� Ako je poremećaj metaboličke prirode, hiperventilacija ili hipoventilacija je odgovor: respiratorna kompenzacija.

� Ako je poremećaj respiratorne prirode, bubrežni mehanizam je odgovoran za: metaboličku kompenzaciju.

46

47

47

48

4 TIPA PRIMARNOG ACIDOBAZNOG POREMEĆAJA

naziv promjena

Respiratorna acidoza

↑pCO2

Respiratorna alkaloza ↓pCO2

Metabolička acidoza ↓HCO3-

Metabolička alkaloza ↑HCO3-

48

49

ACIDOZA

� Glavni efekti acidoze su depresija CNS kroz ↓u sinaptičkoj transmisiji.

� Generalizirana slabost� Poremećaj funkcije CNS je najveća opasnost� Teška acidoza uzrokuje:

� dizorjentaciju� komu� smrt 49

50

ALKALOZA

� Alkaloza uzrokuje ekcitabilnost centralnog i perifernog nervnog sistema.

� Utrnulost� Nervoza

� mišićni spazam ili tetanija� konvulzije� gubitak svjesti� smrt 50

51

RESPIRATORNA ACIDOZA

� nagomilavanje karbonatne kiseline povećanje CO2 iznad 45 mm Hg.

� Hiperkapnija – povećani pCO2 u krvi� Hronično stanje:

� Depresija respiratornog centra – lijekovi i trauma glave� Paraliza respiratornih i grudnih mišića

� Emfizem

� Akutni uslovi:� Respiratorni distres sindrom� Edem pluća� Pneumotoraks

Kompenzacija:Bubrezi eliminišu jon hidrogena, a čuvaju bikarbonatni jon

51

52

ZNACI I SIMPTOMI RESPIRATORNE ACIDOZE

� Otežano disanje

� Umaranje

� Letargija i disorjentacija

� Tremor, konvulzije, koma

� U početku ubrzano, a kasnije depresija disanja

� Topla koža i zacrvenjena zbog vazodilatacije uzrokovane viškomCO2

52

53

53

54

RESPIRATORNA ALKALOZA

� Deficit karbonatne kiseline

� pCO2 manji od35 mm Hg (hipokapnija)

� Najčeći poremećaj

� Primarni poremećaj hiperventilacija

54

55

RESPIRATORNA ALKALOZA

� Stanja koja stimulišu respiratorni centar:� Deficit kiseonika na visokim nadmorskim visinama� Bolest pluća i kongestivna srčana oboljenja– uzrokovana

hipoksijom� Akutna anksioznost� Groznica, anemija� Rana intoksikacija salicilatima� Ciroza� Sepsa gram-negativnim bakterijama

KOMPENZACIJA:

� Bubrezi čuvaju H+

� Izlučivanje jona bikarbonata 55

56

56

57

METABOLIČKA ACIDOZA

� Deficit bikarbonata -koncentracija u krvi ispod 22 mmol/l

� Uzroci:� Gubitak bikarbonata dijareom ili poremećenom funkcijom bubrega� Akumulacija kiselina (mliječna kiselina ili ketonska tijela)� Oslabljena funkcija bubrega da izluči H+

57

58

SIMPTOMI METABOLIČKE ACIDOZE

� Glavobolja, letargija

� Mučnina, povraćanje, dijarea

� koma

� Smrt

KOMPENZACIJA:

� Ubrzana ventilacija

� Izlučivanje H+ ako je moguće

� Zamjena K+ sa viškom H+ u ECT( H+ ulazi u stanicu, K+ izlazi)

Tretman metaboličke acidoze:IV rastvor mliječne kiseline 58

59

59

60

METABOLIČKA ALKALOZA

� Višak bikarbonata - koncentracija u krvi veća 26 mmol/luzroci:� Prekomjerno povraćanje = gubitak želučane kiseline� Prekomjerno korištenje alkalnih lijekova� Izvjesni diuretici� Bolesti endokrinog sistema� Ingestija antacida� Teška dehidratacija

TRETMAN:

� Nadoknada elektrolita

� IV rastvor sa Cl-

� Liječiti osnovnu bolest

60

61

SIMPTOMI METABOLIČKE ALKALOZE� Disanje usporeno i plitko

� Pojačani refleksi; tetanija

� Često povezana sa poremećajem elektrolita

� Atrijalna tahikardija

� Aritmije

KOMPENZACIJA:

� Alkaloza najčeće je udružena sa disfunkcijom bubrega, te se ne može računati na kompenzacijsku ulogu bubrega

� Respiratorna kompenzacija je otežana zbog hipoventilacije i hipoksije

61

62

62

63

DIJAGNOZA POREMEĆAJA KISELINSKO BAZNE

RAVNOTEŽE

1. Odrediti pH

2. pCO2 ili HCO3- ,

3. Ako je promjena pCO2, respiratorni poremećaji

4. Ako je promjena HCO3- , metabolički poremećaj

5. Pogledati je li stanje kompenzirano od strane organizma

63

64

PRIMJER

� Pacijent je u intenzivnoj njezi zbog preležanog akutnog infarkta miokarda prije 3 dana.

� laboratorijske vrijednosti uzorka arterijske krvi:� pH 7.3� HCO3

- = 20 mmol/l ( 22 - 26)� pCO2 = 32 mm Hg (35 - 45)

64

65

DIJAGNOZA

� Metabolička acidoza

� Sa kompenzacijom

65

66

66

67

REMEMBER!!

Kada vidiš “respiratorni”, misli PCO2

Kada vidiš “metabolički”, misli [HCO3-]

� pH = 6.1 +log ([HCO3-])

.03 x PCO2

67

68

68

DAVENPORT DIAGRAM

nRespiratorna alkaloza

pH = 6.1 +log ([HCO3-] ).03xPCO2

69

69

DAVENPORT DIAGRAM

nRespiratorna acidoza

pH = 6.1 +log ([HCO3-] ).03xPCO2

70

70

DAVENPORT DIAGRAM

Metabolička alkaloza

pH = 6.1 +log ([HCO3-]).03xPCO2

71

71

DAVENPORT DIAGRAM

Metabolička acidoza

pH = 6.1 +log ([HCO3-] ).03xPCO2

72

- Kod zdravih osoba 80% ukupnih aniona plazme čine Cl- i HCO3-

- Ostatak 20%-neizmjereni anioni: proteini , urati, fosfati, sulfati i

laktati- vrlo niske koncentracije

- 90% kationa plazme-Na+ i K+

- razlika izmeñu kationa i aniona se zove ANIONSKI PROCJEP

- referentni raspon 10-20 mmol/l

Anionski procjep ili jonska razlika izvodi se iz rezultata dobijenih za elektrolite plazme:

Na+ + K+ = HCO3- + Cl- + A-

140 + 4 = 25 + 100 + 19

� služi kao pokazatelj acido-baznog poremećaja, posebnometaboličke acidoze.

ANIONSKI PROCJEP (ANION GAP)

72

73

Anionski procjep

Povišen - porast neizmjerenih aniona

Snižen -zbog neizmjerenih kationa.

�Redukcija anionskog procjepa se javlja rijetko imože biti uzrokovana laboratorijskom greškom.�neka vrijednost anionskog procjepa skreće pažnju na to da jeu krvnoj plazmi signifikantno prisutna količina nekog analita kojise mnogo rjeñe odreñuje, kao laktat, metaboliti lijekova.

�konačno, ako je prisutna metabolička acidoza, porast anionskogprocjepa može biti uzrokovan velikom produkcijom H+ ilismanjenom eliminacijom.

�normalni anionski procjep ukazuje na gubitakhidrogenkarbonata kao kontrabalans kationima.

73