informacje ogólne
Definicja metabolizmu kwasowo-zasadowego
- Metabolizm kwasowo-zasadowy opisuje
- wpływ procesów metabolicznych, rozprowadzania i wydalania na kwasowość krwi (i innych płynów ustrojowych)
- modyfikację tych wpływów poprzez buforowanie i kompensację
ICD-10
- E87.2 Kwasica
- E87.3 Zasadowica
- E87.4 Mieszane zaburzenia równowagi kwasowo-zasadowej
- E87.8 Inne zaburzenia równowagi wodno-elektrolitowej, niesklasyfikowane gdzie indziej
Podstawowe informacje
- Stabilne stężenie jonów wodorowych jest niezbędne do prawidłowej regulacji procesów metabolicznych i enzymatycznych1.
- Wartość pH przestrzeni pozakomórkowej jest utrzymywana w wąskich granicach, ponieważ jest to jedyny sposób na zapewnienie optymalnego funkcjonowania komórek, tkanek i narządów.
- Wartość pH jest regulowana za pośrednictwem
- kontroli ciśnienia tętniczego CO2 (pCO2) przez płuca (szybko, czas reakcji w minutach)
- kontroli stężenia wodorowęglanów w osoczu przez nerki (powoli, czas reakcji od godzin do dni)
Pochodzenie kwasów
- Kwasy są stale produkowane jako kwasy lotne i nielotne podczas metabolizmu.
- kwas węglowy poprzez CO2 z utleniania glukozy i kwasów tłuszczowych (metabolizm spoczynkowy i w zwiększonej ilości podczas wysiłku fizycznego)
- CO2 jest transportowany głównie związany w krwinkach czerwonych i wydychany przez płuca.
- nielotne kwasy pochodzące z żywności i metabolizmu pośredniego z wydalaniem przez nerki
- kwas węglowy poprzez CO2 z utleniania glukozy i kwasów tłuszczowych (metabolizm spoczynkowy i w zwiększonej ilości podczas wysiłku fizycznego)
Systemy buforowe
- W celu utrzymania optymalnego środowiska w dużej mierze o stałym pH stosowane są różne systemy buforowe.
- Bufor wodorowęglanowo-kwasowy (szybko reagujący) o udziale ok. 70% jest najbardziej istotny.
- Bufory niewęglanowe, których stężenia, w przeciwieństwie do buforów wodorowęglanowych, nie mogą być szybko regulowane:
- Hemoglobina
- białka w osoczu
- Fosforany
Mechanizmy kompensacyjne płucne i nerkowe
Kompensacja płucna
- Regulacja przez ośrodek oddechowy i chemoreceptory obwodowe poprzez zmiany wartości pH
- Szybki początek
- Wentylacja pęcherzykowa może zostać 10-krotnie zwiększona na krótki czas.
- Zmniejszenie wentylacji jest bardziej ograniczone, ponieważ wynikająca z tego hipoksemia ponownie stymuluje ośrodek oddechowy.
Kompensacja nerkowa
- Następuje zarówno w przypadku zaburzeń oddechowych, jak i metabolicznych.
- Powolny początek, skuteczność kliniczna najwcześniej po kilku godzinach
- Trzy obwody regulacyjne do kompensacji nerkowej:
- wzmożone wchłanianie zwrotne wodorowęglanów
- wzmożone wydalanie stałych kwasów przez H2PO4-
- wzmożone wytwarzanie amoniaku
Przyczyny zmian w równowadze kwasowo-zasadowej
- Zaburzenia normalnej równowagi kwasowo-zasadowej mogą być spowodowane przez:
- zwiększoną akumulację jonów H+(np. przy kwasicy mleczanowej)
- zmniejszoną eliminację jonów H+(np. przy niewydolności nerek)
- utratę jonów H+ (np. przy wymiotach)
- utratę wodorowęglanów (np. z powodu biegunki)
- zmniejszonym wydalaniem wodorowęglanów (np. przy niedoborze chlorków)
- zwiększonym dostarczaniem wodorowęglanów (np. poprzez wlewy)
- wzrost pCO2 przy hipowentylacji pęcherzykowej
- spadek pCO2 przy hiperwentylacji pęcherzykowej
Analiza zaburzeń kwasowo-zasadowych
- Tradycyjna interpretacja zaburzeń kwasowo-zasadowych opiera się na równaniu Hendersona-Hasselbalcha, które opisuje związek między pH, tętniczym ciśnieniem cząstkowym CO2 (pCO2) i jonami wodorowęglanowymi (HCO3-).
- Oprócz tego konwencjonalnego modelu kwasowo-zasadowego istnieje nowsza koncepcja Stewarta.
- Integracyjne podejście do zaburzeń kwasowo-zasadowych i elektrolitowych, które jest jednak bardziej złożone i dlatego nie zostało jeszcze ugruntowane w rutynowej praktyce.
Terminologia
- W codziennej praktyce klinicznej odchylenia od normalnego pH są ogólnie określane jako kwasica lub zasadowica.
- Ściśle rzecz biorąc, wartości pH krwi <7,35 oznaczają kwasicę, a wartości ph krwi>7,45 zasadowicę.
- Kwasica i zasadowica to procesy, które mogą prowadzić do zmiany wartości pH (ale nie muszą wpływać na ogólną równowagę).
- W danym momencie może więc
- występować zasadowica, kwasica, albo zrównoważona wartość pH
- Jednocześnie może równocześnie występować kilka kwasic i albo kilka zasadowic.
Skutki kliniczne
- Zmiany pH krwi mają ostatecznie znaczenie patofizjologiczne.
- kwasica
- układ sercowo-krążeniowy
- kurczliwość ↓
- rzut serca ↓
- ciśnienie tętnicze ↓
- metabolizm
- insulinooporność ↑
- ośrodkowy układ nerwowy
- zaburzenia świadomości, śpiączka
- układ sercowo-krążeniowy
- zasadowica
- układ sercowo-krążeniowy
- arytmogenna
- dławica piersiowa
- metabolizm
- glikoliza beztlenowa ↑
- ośrodkowy układ nerwowy
- mózgowy przepływ krwi ↓
- obniżony próg drgawkowy
- zaburzenia świadomości, śpiączka
- układ sercowo-krążeniowy
- kwasica
Definicja problemu w pracy lekarza
- Zaburzenia równowagi kwasowo-zasadowej są częste, ale na co dzień często niedostrzegane.
- Wynika to również z faktu, że lekarze postrzegają interpretację równowagi kwasowo-zasadowej jako czasochłonną i skomplikowaną.
- O zaburzeniach równowagi kwasowo-zasadowej należy myśleć np. w przypadku pacjentów z:
- niewydolnością nerek
- cukrzycą
- POChP/rozedmą płuc
- biegunkami
- częstymi wymiotami
- marskością wątroby
- Analiza gazometryczna krwi jest podstawowym, prostym narzędziem do wstępnej formalnej analizy zaburzeń kwasowo-zasadowych z późniejszą klasyfikacją rozpoznań różnicowych.
- Analiza gazometryczna krwi nie jest zwykle dostępna w gabinecie lekarza rodzinnego.
Gazometria u specjalisty
- Podstawą diagnostyki kwasowo-zasadowej jest gazometria krwi tętniczej (alternatywnie włośniczkowej z przekrwionego płatka ucha).
- Krew żylna nie nadaje się do oceny.
- Kluczowe parametry gazometrii to wartość pH, wodorowęglany (i odchylenie zasadowe), pCO2 i pO2
- Odchylenie zasadowe lub nadmiar zasad (BE) wskazuje nadmiar lub niedobór zasad aktywnych buforowo: ilość zasady buforowej (lub kwasu), która musi być dostarczona w standardowych warunkach (pCO2 40 mmHg, temperatura 37°C) w celu osiągnięcia wartości pH 7,4.
- Ponadto rutynowo oznaczane są następujące parametry: elektrolity (sód, potas, chlorki), glukoza, hemoglobina (Hb) i mleczan.
- W zależności od urządzenia można oznaczyć dalsze parametry: zwłaszcza lukę anionową, a także methemoglobinę i hemoglobinę CO.
Prawidłowe wartości gazometrii
- pH: 7,36−7,44
- Standardowy poziom wodorowęglanów: 22–26 mmol/l (BE ± 2 mmol/l)
- pCO2: 35−45 mmHg
- pO2: 75−100 mmHg
Określenie stanu kwasowo-zasadowego
- Ocena statusu kwasowo-zasadowego opiera się głównie na pomiarze wartości pH, wodorowęglanów (BE) i pCO2, ale pO2 jest oczywiście również istotne dla ogólnej oceny klinicznej.
- Układowe podejście jest pomocne w szybkim i wiarygodnym określeniu statusu kwasowo-zasadowego.
- Należy odpowiedzieć na następujące pytania:
- Czy pH jest kwasowe czy zasadowe?
- Czy występuje pierwotne zaburzenie metaboliczne lub oddechowe?
- Czy istnieje kontrregulacja kompensacyjna?
- Czy występuje zaburzenie złożone?
- Poniższe podstawowe zasady są pomocne w przypadku prostych (tj. niezłożonych) zaburzeń kwasowo-zasadowych:
- W zaburzeniach metabolicznych wodorowęglany (BE) i pCO2 zmieniają się w tym samym kierunku co pH.
- kwasica metaboliczna: pH ↓, wodorowęglany (BE) ↓, pCO2 ↓ (kompensacja)
- zasadowica metaboliczna: pH ↑, wodorowęglany (BE) ↑, pCO2 ↑ (kompensacja)
- W zaburzeniach oddychania, pCO2 i wodorowęglany (BE) zmieniają się w kierunku przeciwnym do pH.
- kwasica oddechowa: pH ↓, pCO2 ↑, wodorowęglany (BE) ↑ (kompensacja)
- zasadowica oddechowa: pH ↑, pCO2 ↓, wodorowęglany (BE) ↓ (kompensacja)
- W zaburzeniach metabolicznych wodorowęglany (BE) i pCO2 zmieniają się w tym samym kierunku co pH.
- Mogą jednak również występować zaburzenia złożone lub brak kompensacji, co prowadzi do dalszych konstelacji.
- Do oceny obejmującej bardziej złożone zaburzenia można np. postępować zgodnie z następującym schematem:
Krok 1: Jaka jest wartość pH?
- Pierwszym krokiem jest ustalenie, czy występuje kwasica lub zasadowica.
- pH ≤ 7,35: kwasica
- pH ≥7,45: zasadowica
Kroki 2 i 3: analiza wodorowęglanów (BE) i pCO2
- Najpierw poprzez analizę wodorowęglanów (lub BE) ogranicza się liczbę możliwych zaburzeń.
- Dalsze przypisywanie wartości pCO2 prowadzi do określenia ostatecznego zaburzenia równowagi kwasowo-zasadowej.
Kwasica (pH ≤7,35)
- Wodorowęglany (BE) ↓
- pCO2 ↓: kwasica metaboliczna z kompensacją oddechową
- pCO2 w normie: kwasica metaboliczna bez kompensacji
- pCO2 ↑: złożone zaburzenie metaboliczno-oddechowe
- Wodorowęglany (BE) w normie
- pCO2 ↑: kwasica oddechowa
- Wodorowęglany (BE) ↑
- pCO2 ↑: kwasica oddechowa z kompensacją nerkową
Zasadowica (pH ≥7,45)
- Wodorowęglany (BE) ↑
- pCO2 ↑: zasadowica metaboliczna z kompensacją oddechową
- pCO2 w normie: zasadowica metaboliczna bez kompensacji
- pCO2 ↓: złożona zasadowica oddechowo-metaboliczna
- Wodorowęglany (BE) w normie
- pCO2 ↓: Zasadowica oddechowa
- Wodorowęglany (BE) ↓
- pCO2 ↓: zasadowica oddechowa z kompensacją nerkową
Krok 4: Analiza luki anionowej
- Analiza luki anionowej jest szczególnie ważna dla dalszego zawężenia rodzaju kwasicy metabolicznej.
- Odpowiada frakcji niemierzalnych anionów (np. albumin, siarczanów, fosforanów).
- Kwasy, które mogą prowadzić do zwiększenia luki anionowej z powodu choroby, to np. mleczan (kwas mlekowy), kwas hydroksymasłowy (ketony).
- W pojedynczych przypadkach może to być jednak jedyna oznaka zaburzeń równowagi kwasowo-zasadowej.
- pH, pCO2 i HCO3 — mogą być prawidłowe także w ciężkich zaburzeniach mieszanych.
- Luka anionowa jest często określana automatycznie przez analizator, w przeciwnym razie można ją obliczyć: LA = [K+] + [Na+] - [Cl-] - [HCO3-].
- Norma: 11–12 mmol/l
Sprawdzanie wiarygodności
- Możliwe są błędy podczas pobierania i przetwarzania próbki krwi, np. pęcherzyki powietrza, niewystarczające wymieszanie próbki, przechowywanie próbki przed pomiarem, hemoliza itp.
- Przed podjęciem decyzji terapeutycznych wyniki gazometrii powinny być zawsze sprawdzane pod kątem wiarygodności w kontekście klinicznym.
- Również w tym przypadku znajduje zastosowanie zasada: należy leczyć pacjenta, a nie parametry laboratoryjne!
Dalsza diagnostyka różnicowa poszczególnych zaburzeń kwasowo-zasadowych
- Po pierwotnym odgraniczeniu zaburzenia kwasowo-zasadowego następuje dalsza klasyfikacja etiopatogenetyczna.
- Więcej informacji można znaleźć w artykułach:
Wskazania do skierowania do specjalisty/hospitalizacji
- Skierowanie na gazometrię krwi, w zależności od choroby podstawowej, np. do gabinetu pulmonologa lub nefrologa
- Decyzja o skierowaniu do specjalisty/hospitalizacji jest podejmowana w kontekście klinicznym.
- Dłużej trwające, przynajmniej częściowo skompensowane zaburzenia (np. przy przewlekłej niewydolności nerek) można również wyjaśnić i leczyć ambulatoryjnie, zwykle koncentrując się na leczeniu choroby podstawowej.
- Ostre zaburzenia, zwykle spowodowane ciężkimi, ostrymi chorobami, wymagają szybkiej hospitalizacji i, w razie potrzeby, intensywnego leczenia.
Quellen
Literatur
- Seifter J, Chang H. Disorders of Acid-Base Balance: New Perspectives. Kidney Dis 2016; 2: 170-186. doi:10.1159/000453028 DOI
- Cowley N, Owen A, Bion F. Interpreting arterial blood gas results. BMJ 2013; 346: f16. doi:10.1136/bmj.f16 DOI
- Hamilton P, Morgan N, Connolly G. Understanding Acid-Base Disorders. Ulster Med J 2017; 86: 161-166. www.researchgate.net
Autor*innen
- Michael Handke, Prof. Dr. med., Facharzt für Innere Medizin, Kardiologie und Intensivmedizin, Freiburg i. Br.