Syrebasefysiologi (I) Dreier seg om [H + ] svært nøye regulert: Metabolsk acidose Knut Erik Hovda Nasjonalt Kompetansesenter for CBRNe Medisin Akuttmedisinsk avdeling Oslo Universitetssykehus [H + ] vedrører proteiners ladning og funksjon: Alle proteiner har en tertiær struktur (avgjør bl.a. enzymenes funksjon). Denne er avhengig av [H + ]. [H + ] oppgis i nanomol/l (nmol/l): 1 mol=1 ( 3 ) mmol=1 ( 6 ) µmol =1 ( 9 ) nmol Bufre i ECV og ICV holder [H + ] nøye regulert: ICV: Først og fremst proteiner og fosfat ECV: Først og fremst bikarbonat Syrebasefysiologi (II) CO 2 + H 2O H 2CO 3 H + + HCO 3 Forenklet: CO 2 + H 2O H + + HCO 3 Det viktigste buffersystemet i kroppen: CO 2 reguleres via lungene (rask respons) HCO 3 reguleres via nyrene (tar mer tid) Transporterer også CO 2 fra vev til lunger Praktisk tilnærming [H + ] er velregulert Stort avvik er farlig Vi trenger måleredskap for å påvise avvik Hvis avvik: Hvilke syrebaseforstyrrelser? Hva er årsaken? Er avviket farlig? Hvis ja: Hvordan behandle? Forventet respons ved avvik Respiratorisk respons: Metabolsk acidose: pco 2 Metabolsk alkalose: pco 2 CO Metabolsk respons: 2 + H 2O H + + HCO 3 Respiratorisk acidose: HCO 3 Respiratorisk alkalose: HCO 3 Respons og tidsfaktor: Resp respons = rask, met respons = tar tid: ú Akutte resp avvik: lite endring i HCO 3 ú Kroniske resp avvik: mye endring i HCO 3 ØHjelper å skille akutt fra kronisk Patogenese, acidose Hypoventilasjon CO 2 + H 2O H + + HCO 3 Økt produksjon av endogene metabolitter (for eksempel laktat eller ketosyrer) Tilførsel av eksogene syrer (for eksempel ASA, toksiske alkoholer) Nedsatt renal H + ekskresjon (renal tubulær acidose) Tap av buffer: GI (feks diaré), renalt, hud (brannskader. Sjeldent) 1
Alkaloser Syrebaseforstyrrelser metabolsk acidose Acidoser pco2 HCO3 pco2 HCO3 ph Blodgassen ved metabolsk acidose: Hva forventer vi? pco 2 po 2 HCO 3 BE (7,357,45) (4,76, kpa) (11,14, kpa) (22,26, mmol/l) (3 til +3 mmol/l) Respiratorisk Metabolsk Respiratorisk Metabolsk Normalt Forhøyet Cl K + HCO 3 Kationer Anioner = ( + K + ) (Cl + HCO 3 ) Metabolsk acidose normalt (hyperkloremisk acidose) Gastrointestinal bikarbonat tap Diaré, pancreasfistel, medikamenter Renal tubulær acidose Proximal eller distal type Medikamentindusert hyperkalemi & nyresvikt Ksparende diuretika, ACEinhibitorer, NSAIDs Andre Ekspansjonsacidose (rask NaCl infusjon) Metabolsk acidose økt : Laktat Ketosyrer (sult, diabetisk og alkoholisk ketoacidose) Uremi (nyresvikt) Forgiftninger: Metanol og etylenglykol ASA Organiske syrer Alle som gir vevshypoksi HA H + + A Cl K + HCO 3 Kationer Anioner = ( + K + ) (Cl + HCO 3 ) Målt (MO) Glukose Urea = MO 1.86 Na + glucose + urea.93 Utregnet 2
Hva gir økte gap? Diabetisk ketoacidose : Laktat Ketosyrer (sult, diabetes) Uremi (nyresvikt) Forgiftninger: Metanol og etylenglykol ASA Organiske syrer Alle som gir vevshypoksi : Mannitol Alle alkoholer Kritisk syke pasienter Alkoholisk ketoacidose Diabetisk ketoacidose Forgiftninger Metanol og etylenglykol n=27 med diabetes. Saceton: 2,513mmol/L, dvs Max 14 mosm/k gh 2O Urinstix slår ut på acetoacetat og IKKE betahydroxybutyrat Prins ML. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism (8) 28, 1 16 Alkoholisk ketoacidose (I) Alkohol kan bl.a. gi: lavt ECV: Lavt ECV αadrenerg stim insulinfrigjøring => lever oksiderer alkohol ketoner Llaktat ( NADH/NAD +, sirk svikt, kramper, tiaminmangel) Tiamin = kofaktor når pyruat går inn i Krebs syklus (hindrer laktatdannelse). Alkoholisk ketoacidose (II) Diabetes 1974; 23(5): 4339 n=7 pas, alle kvinner, ingen diabetes, alle betydelig alkoholbruk Mean ph 7,25, mean 18 Betahydroksybutyrat/acetoacetat ratio 5,2 Alle responderte rask t på blanke v æs k er & s altv ann. Knapt bruk av bikarbonat. Lite næringsinntak leveren forbrenner alkohol ketoner Isopropanol Methanol and metabolism Ethanol Methanol Ethylene glycol Gir rusfølelse (typisk angitt å gi mer rus enn tilsvarende molare mengder etanol) Typisk CNSdempende, lavt BT, resp depresjon (effekt på hjernestammen?). Finnes typisk i håndrenseprodukter, spylevæske osv Gir ingen metabolsk acidose;, norm Slaughter RJ et al. Clin Tox 14; 52(5):478. Folinic acid Fomepizole/ ethanol Formaldehyde Aldehyd Formate + formyl tetrahydrofolate synthetase Alcohol Acetaldehyde CO 2 + H 2 O Glycol aldehyde Aldehyde Oxalic acid Glycolate oxidase Glycolic acid Calcium oxalate Adjusted from Hovda KE. PhD thesis 5. 3
BUFFERS (Hb, proteins) BUFFERS (Hb, proteins) ACIDOSIS ACIDOSIS Hypervent Formic acid/ glycolic acid H + Formic acid/ glycolic acid H + H₂O CO₂ Antidote Antidote HCO₃ Methanol/ Ethylene gly c ol Formate / Glycolate Methanol/ Ethylene gly c ol Formate / Glycolate Antidote Formic acid/ glycolic acid ACIDOSIS Methanol/ Ethylene gly c ol Formate / Glycolate BUFFERS H + (Hb, proteins) HCO₃ Cl HCO ₃ Prot H₂O CO₂ Hypervent Three stages of methanol/eg poisoning Result of analyzes (mmol/l or mosm/kgh 2O) 8 7 6 5 Anion gap Osmolal gap Smethanol Sformate EARLY INTERMEDIATE LATE Hovda KE et al. Int Care Med 4; (9): 18426 Sformat vs. (n=24) 45 35 Cl Anion gap (mmol/l) 25 15 y = 1,12x + 13,82 R 2 =,86 K + Kationer HCO 3 Anioner 5 Sformate (mmol/l) = ( + K + ) (Cl + HCO 3 ) Hovda KE et al. Int Care Med 4; (9): 18426 4
Sglykolat vs. (n=) 5 (mm) y = 1,9x + 14,76 R 2 =,9 Målt (MO) Glukose Urea Utregnet 5 Glykolat konsentrasjon (mm) Hovda et al. Tidsskr Nor Laegeforen 4; 124 (24): 3335. = MO 1.86 Na + glucose + urea.93 Smetanol vs. (n=28) Osmolal gap (mosm/kgh 2O) 18 16 1 1 8 6 y = 1.3x + 12.71 R 2 =.94 6 8 1 1 16 18 Smethanol (mmol/l) Hovda KE et al. Int Care Med 4; (9): 18426 (mosm/kgh 2 O) Setylenglykol vs. (n=) 9 8 7 6 5 y =,84x + 17,78 R 2 =,88 5 6 7 8 9 Etylenglykol (mm) Hovda et al. Tidsskr Nor Laegeforen 4; 124 (24): 3335. Suggested reference ranges Osmolal gap (mosm/kgh 2O) Anion gap (mmol/l) Old data < 16±2 Aabakken et al* 5±14 12±8 Our recommendation** Decision limit 25 <*** Calculating Contributing osmolality of mg/dl (1g/L = 1 ) for different alcohols: Etanol: 24 mosmol/kgh Methanol: 34 mosmol/kgh Ethylene glycol: 17 mosmol/kgh *** Lowalbumin givesfalse low *Aabakken et al. Hum Exp Toxicol 1994; 13: 1314. **Hovda KE et al. Int CareMed 4; (9 ): 1842 6 ***Carvounis CP et al. Am J Nephrol ; :36972 5
Patient 1: Example (I): ph 7.4 / BE / HCO 3 23 mmol/l / pco 2 5.3 kpa 16 mmol/l 134 mosm/kgh etoh: mg/dl (1 ) (contributes with 24 mosm/kgh) Extra 1 mosm/kgh metoh: 285 mg/dl (2.85 ) (contributes with 97 mosm/kgh ) Patient 2: Example (II): ph 6.79 / BE 29 / HCO3 3 mmol/l / pco2 2.1 kpa mmol/l 61 mosm/kgh etoh: (contributes with mosm/kgh) Extra 61 mosm/kgh metoh: 4 mg/dl (1.4 ) (contributes with 35 mosm/kgh ) Sformate 21 mmol/l (contributes with 21 mmol/l to the ) Take home message (I) Take home message (II) 8 Hvilken syre/baseforstyrrelse foreligger? Er forstyrrelsen kompensert, i så fall som forventet? CO 2 + H 2O H + + HCO 3 Økt osmolalt og aniongap? Folinic acid Methanol Fomepizole/ ethanol Formaldehyde Aldehyd Formate + formyl tetrahydrofolate synthetase Ethanol Alcohol Acetaldehyde CO 2 + H 2 O Ethylene glycol Glycol aldehyde Aldehyde Oxalic acid Glycolate oxidase Glycolic acid Result of analyzes (mmol/l or mosm/kgh 2O) 7 6 5 Calcium oxalate Anion gap Osmolal gap Smethanol Sformate EARLY INTERMEDIATE LATE Metabolsk acidose av ukjent årsak: Den som ikke tenker på metanol eller etylenglykol finner det ikke!!! THE END 6