Kivonat
A szerzők leírják az acidózis kialakulásához vezető patofiziológiai mechanizmusokat krónikus obstruktív tüdőbetegségben szenvedő betegeknél betegség és annak káros hatásai az eredményre és a halálozási arányra. Az acidózis következtében bekövetkező vesekompenzációs kiigazításokat szintén részletesen leírják, hangsúlyozva az akut és a krónikus légúti acidózis közötti különbségeket. Ezekben a betegeknél egyes gyógyszerek társbetegségéből és mellékhatásaiból adódó vegyes sav-bázis zavarokat is megvizsgálják, és gyakorlati szempontokat adnak meg a helyes diagnózis érdekében.
1. Bevezetés
A krónikus obstruktív tüdőbetegség (COPD) jelentős közegészségügyi probléma. Előfordulása országtól, kortól és nemtől függően változik. Epidemiológiai adatok alapján a 2020-ra vonatkozó előrejelzés azt jelzi, hogy a COPD lesz a harmadik vezető halálok világszerte és az ötödik a fogyatékosság oka. A COPD-betegek körülbelül 15% -ának szüksége van az általános kórházi vagy az intenzív légzőszervi egységbe történő felvételre az akut exacerbáció miatt, ami az orvosi erőforrások nagyobb mértékű felhasználásához és a költségek növekedéséhez vezet. Annak ellenére, hogy a COPD-betegek általános prognózisa az utóbbi időben javult, a halálozási arány továbbra is magas, és többek között az ezeknél az alanyoknál előforduló sav-bázis rendellenességek befolyásolhatják az eredményt.
A cikk célja a savas-bázis rendellenességekhez vezető fő kórokozó mechanizmusokra és azok klinikai következményeire összpontosítani a COPD-s betegeknél.
2. Hiperkapnia és légzőszervi acidózis
A COPD-ben szenvedő betegeknél a legfőbb komplikáció a stabil hiperkapnia kialakulása.
Egészséges alanyokban naponta kb. 16 000–20 000 mmol / nap szén-dioxid (CO2), szénet tartalmazó tápanyagok oxidációjából származnak. Normál körülmények között a CO2 képződését tüdőventilációval távolítják el. A COPD előrehaladott fázisában bekövetkező változás a légzéscserében azonban a CO2 visszatartását eredményezi. A szén-dioxidot ezután szénsav képződésével hidratálják, amely ezt követően disszociál hidrogénionok (H +) felszabadulásával a testfolyadékokban a következő egyenlet szerint: CO2 + H2O⟹H2CO3⟹-HCO3 + H +. (1)
Így a COPD-s betegek gázcseréjének megváltozása következtében fellépő hiperkapnia következménye elsősorban a H + -koncentráció növekedésében és a légzőszervi acidózis kialakulásában áll, amelyet hyperkapnic acidózisnak is neveznek. A sav-bázis állapotának értékelésére szolgáló hagyományos módszer szerint a Henderson-Hasselbach-egyenlet kifejezi a pH (a H + inverz koncentráció logaritmusa), a bikarbonátion-koncentráció (−HCO3) és a CO2 parciális nyomása (pCO2) közötti kapcsolatot: pH = 6,1 + log − HCO3 / 0,03 pCO2. (2)
Nyilvánvaló, hogy a hidrogénionok pH-ját és koncentrációját szigorúan a bikarbonát / pCO2 arány határozza meg, nem pedig az egyes értékek. A pH változását tehát meghatározhatjuk az egyenlet számlálójának primitív megváltoztatásával, vagyis a hidrogén-karbonáttal (anyagcserezavarokkal) vagy a nevezővel, azaz a pCO2-vel (légzési rendellenességekkel). Mindkét esetben kompenzációs mechanizmusok aktiválódnak a másik tényező konszenzusos variációjának meghatározására, hogy ez az arány a lehető legpontosabb legyen és minimalizálják a pH változását. E kompenzációs változások mértéke nagymértékben függ az elsődleges változás mértékétől, és bizonyos mértékben megjósolható (várható kompenzációs válasz).
Következésképpen a respirációs acidózis kompenzációja a hidrogén-karbonát koncentráció másodlagos növekedéséből áll. , és az artériás vérgázelemzést a csökkent pH, a megnövekedett pCO2 (kezdeti variáció) és a megnövekedett hidrogén-karbonát szint (kompenzációs válasz) jellemzi.
3. Kompenzációs mechanizmusok akut és krónikus légzőszervi acidózisban
A légúti acidózisra adott válasz eltérő mértékben jelentkezik akár akut, akár krónikus fázisban. Amikor a hiperkapnia akutan fordul elő, a H + pufferelését fehérjék, elsősorban hemoglobin, és egyéb intracelluláris nonbikarbonát pufferek hajtják végre az alábbiak szerint: H2CO3 + −Hb⟹HHb + −HCO3. (3)
Ennek a mechanizmusnak a hatékonysága korlátozott . Ilyen körülmények között minden 10 Hgmm pCO2 növekedés esetén csak 1 mEq növekedésre számítunk a hidrogén-karbonát koncentrációban.
Ezt követően a vese adaptív változásai főleg a proximális tubuláris sejtekben fordulnak elő, mint a disztális tubulusokban, ami fokozott bikarbonát-visszaszívódáshoz és a titrálható sav és ammónium fokozott kiválasztódásához vezet.
A H + kiválasztódást az apikális membránon egy Na + / H + antiporter (NHE3) és kisebb mértékben egy protonpumpa hajtja végre (1. ábra). A tubuláris folyadékba szekretált H + egyesül szűrt hidrogén-karbonát-ionokkal, ami szénsavképződéshez vezet. A szénsav-anhidrázt ezután CO2-re és H2O-ra osztják. A CO2 diffundál a sejtbe, ahol a szén-dioxidot szénsavvá rehidrálják.Ez olyan hidrogén-karbonát-iont eredményez, amely a sejtből a bazolaterális membránon keresztül egy 3HCO3 / Na (NBCe1) szimporteren keresztül távozik az interstitiumba, míg a H + ismét a lumenbe szekretálódik. A bazolaterális membrán Na + / K + ATPáz-antiporter, alacsony intracelluláris nátrium-koncentrációt fenntartva, tovább fokozza az NHE3 aktivitását.
Összefoglalva, a hidrogén-karbonát újbóli felszívódása karbonanhidrázt igényel, és szigorúan összefügg a natrium visszaszívódásával.
Kísérleti vizsgálatok azt mutatják, hogy a teljes NHE3 és NBCe1 fehérjeszintet a krónikus légúti acidózis szabályozza. A szérum-hidrogén-karbonát-koncentráció emelkedésének fő mechanizmusa azonban a titrálható sav és ammónium fokozott kiválasztódása, amelyet a tartósan megemelkedett pCO2 stimulál.
Az ammónia (NH3) a proximális sejtben a glutamin glutaminsavvá, majd alfa-ketoglutaráttá történő dezaminálásával képződik. Ezért a glutamin minden egyes molekulájához két ammónia molekula képződik (2. ábra). Az ammónia megköti a H + -ot, ami ammónium-iont (NH4 +) eredményez, amelyet azután NHE3 szekretál a vesetubulus lumenbe, az NH4 + helyettesíti a transzporteren lévő H + -ot, és ammónium-kloridként (NH4Cl) ürül a vizelettel. Alternatív megoldásként némi NH4 + szekretálható a tubuláris folyadékba NH3 néven, ahol azután protonálódik. Így az ammónia helyettesíti a vizelet pufferként és hidrogénionként megkötött hidrogén-karbonát ionokat. Következésképpen minden ammóniumionként kiválasztott H + esetében egy “új -HCO3” kerül vissza a vérbe. Ennek ellenére az NH4 + jelentős visszaszívódása következik be a Henle hurok felemelkedő végtagjában. A disztális tubulusban az NH4 + újra felszívódik. ezt követően az Rh-glikoproteinek családjába tartozó NH4 + -transzporter választja ki, amely a gyűjtőcsatorna sejtek apikális és bazolaterális membránjain egyaránt lokalizálódik.
Így a csatorna sejtek gyűjtése kulcsfontosságú szerepet játszik a sav fenntartásában. -bázis egyensúly és a nettó savkiválasztás. Ha az újrafelszívódott ammónium nem ürülne a vizelettel, a máj metabolizálná H + -ot termelve, és az “új -HCO3” termelést megcáfolnák.
Szervetlen a foszfátok, különösen a disztális nefronban is szerepet játszanak.
A szénsav lebontásából származó H + kiválasztódik a tubuláris lumenbe, ahol foszfátok pufferolják őket (2 − HPO4 + H + ⇒ −H2PO4). , míg a −HCO3 egy anioncserélőn (AE) Cl – / – HCO3 antiporteren keresztül keresztezi a bazolaterális membránt (3. ábra).
A foszfátok ezután megkötik a hidrogénionokat, helyettesítve a „regenerált” hidrogén-karbonát-ionokat. Érdekes módon az acidemia és a hypercapnia csökkenti a foszfát visszaszívódásának küszöbét, így nagyobb mennyiségű vizelet-puffer a disztális tubulusban.
A Pendrin egy hidrogén-karbonát / klorid cserélő, amely a gyűjtőcsatornák B típusú és nem A, nem B interkalált sejtjeinek apikális doménjében helyezkedik el (4. ábra). A Hypercapnia meghatározza a pendrin expressziójának akár 50% -os csökkenése is hozzájárulhat a krónikus respiratorikus acidózisban megfigyelt megnövekedett plazma-hidrogén-karbonát-szinthez és csökkent plazma-klorid-szinthez.
A vese válasz teljes exte teljes 3-5 nap elteltével új egyensúlyi állapotot eredményez, amelyben a hidrogén-karbonát koncentráció 3,5 mEq növekedése várható minden 10 Hgmm pCO2 növekedés esetén. Ezután a krónikus respiratorikus acidózis hátterében a vesekompenzáció jelentősebb pH-védelmet nyújt, szemben az intracelluláris puffereléssel az akut helyzetben.
Például, ha figyelembe vesszük a pCO2 akut növekedését 80 Hgmm-re, akkor a hidrogén-karbonát-koncentráció kompenzációs szintje 4 mEq-val nő.
Egyetértésben a Henderson-Hasselbach-egyenlettel, 𝐩𝐇 = 𝟔.𝟏 + 𝐥𝐨𝐠 (𝟐𝟖 / 𝟎.𝟎𝟑 × 𝟖𝟎) = 𝟕.𝟏𝟕. (4)
Az utolsó példában , a pH-érték változása lényegesen kisebb, mint az előzőben (0,11 versus 0,23 egység).Ez megmagyarázza, hogy a krónikus légzőszervi acidózis általában kevésbé súlyos és jobban tolerálható, mint az akut, hasonló hiperkapniával. Az 5. ábra a pCO2 és a hidrogén-karbonát közötti kapcsolat eltérő meredekségét mutatja akut és krónikus légúti acidózisban.
4. Az acidózis klinikai következményei
Az acidózis kedvezőtlen prognosztikai mutató, és felelős számos, a hemodinamikára és az anyagcserére gyakorolt káros hatásért. Az acidózis szívizom depressziót, aritmiákat, a perifériás érellenállások csökkenését és hipotenziót okoz. Ezenkívül a hypercapnic acidosis felelős a légzőizmok gyengeségéért, a proinflammatorikus citokinek és apoptózis növekedéséért, valamint a cachexiáért. Sőt, hiperkapnicos COPD-s betegeknél beszámoltak a vese véráramlásának csökkenéséről, a renin-angiotenzin rendszer aktiválódásáról és az antidiuretikus hormon, pitvari natriuretikus peptid és endothelin-1 keringési értékének növekedéséről. Feltételezték, hogy ezek a hormonális rendellenességek szerepet játszhatnak a só és a víz visszatartásában és a pulmonális hipertónia kialakulásában, függetlenül a szívizom diszfunkciójának jelenlététől.
A klinikai és epidemiológiai adatok egyértelműen bizonyítják, hogy az acidózis súlyossága rossz prognózissal jár.
139 COPD-s és légzési elégtelenségben szenvedő beteg vizsgálatában Jeffrey és mtsai. arra a következtetésre jutott, hogy az artériás H + koncentráció a túlélés fontos prognosztikai tényezője.
A COPD exacerbációjának 295 epizódján végzett retrospektív vizsgálatban Guy és mtsai. számoltak be arról, hogy az intubáció és a mortalitás a legalacsonyabb pH-csoportnál volt a legmagasabb. Hasonlóképpen Kettel et al. valamint Warren és mtsai. magasabb halálozási arányról számolt be azoknál a betegeknél, akiknek a pH értéke a belépéskor 7,23, illetve 7,26 alatt volt. Plant és mtsai. számoltak be arról, hogy a savasabb betegeknél magasabb volt a halálozási arány mind a hagyományos terápiával kezelt, mind a nem invazív lélegeztetésen átesett csoportban. Hasonló megállapításokról számoltak be egy újabb tanulmányok is, amelyek megerősítik, hogy a súlyosabb acidózis rontja a COPD-betegek kimenetelét.
A COPD-betegek prognózisát a komorbiditás is hátrányosan befolyásolja. Az esetek 22–44% -ában krónikus veseelégtelenséget találtak COPD-vel, a vizsgálatsorozattól és a diagnosztikai kritériumtól függően. A veseelégtelenség hozzájárulhat a magas vérnyomás, a perifériás artériás érrendszeri betegségek és az ischaemiás szívbetegségek kialakulásához.
Ezen túlmenően, ha veseelégtelenség fordul elő COPD-s betegeknél, a vese kompenzációs szerepe a légzőszervi acidózisban kevésbé hatékony lehet, ami csökkent ammóniás genezist és titrálható savtermelést eredményez, ennek következtében kisebb a szérum-hidrogén-karbonát növekedése és súlyosabb acidózis. Klinikai jelentések kimutatták, hogy ezeknél a betegeknél a hidrogén-karbonát szint fordítottan összefügg a túléléssel, és hogy az egyidejű veseelégtelenség előre jelzi a halált és az exacerbáció kockázatát.
Ezek a korábbi klinikai vizsgálatok közvetett módon megerősítik a vesefunkció szerepét és fontosságát, mint kompenzáló szerv sav-bázis rendellenességek esetén.
5. Vegyes sav-bázis rendellenességek
A COPD-s betegeknél nem csak a légzőszervi acidózis figyelhető meg. A COPD-betegek kezelésére alkalmazott egyes gyógyszerek komorbiditása és mellékhatásai különböző rendellenességeket okoznak. Ezeket az állapotokat vegyes sav-bázis rendellenességként definiálják.
A vegyes sav-bázis rendellenességhez vezető főbb betegségeket az 1. táblázat foglalja össze. A szívelégtelenség, az akut tüdőödéma, a veseelégtelenség, valamint a szepszis vagy a súlyos hypoxia kialakulása a leginkább a hypercapniával járó metabolikus acidózis gyakori okai. A diuretikumokkal való visszaélés mennyiségi kimerüléssel, hipokalémiával és szteroidok alkalmazásával a metabolikus alkalózis egyidejű jelenlétével járó leggyakoribb tényezők.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
A metabolikus alkalózis szintén a következménye lehet a CO2 túl gyors eltávolítása mechanikus lélegeztetés alatt álló betegeknél. Ezekben az alanyokban a vese nem képes gyorsan eltávolítani a bikarbonát-felesleget a CO2-feszültség normalizálása után, annak ellenére, hogy egyes szerzők feltételezték, hogy a sejttranszport-folyamatok “emlékezhetnek” a már meglévő állapotokról, és a megnövekedett bikarbonát-visszaszívódás egy ideig fennmaradhat .
A metabolikus acidózis és a metabolikus alkalózis egyaránt fennállhat a légzőszervi acidózissal. Ez a klinikai helyzet fordulhat elő például COPD-ben szenvedő betegeknél, akiknél szívelégtelenség alakul ki, és nagy adagú diuretikummal kezelik őket, vagy veseelégtelenségben szenvednek. hányás vagy súlyos hipoxia és extracelluláris térfogatcsökkenés.
Ezekben az esetekben, még akkor is, ha a pH végső elmozdulása az acidogén vagy alkalogén tényezők előfordulásától függ, mindkét metabolikus bázis termelődését és / vagy eltávolítását és szervetlen savak megváltoznak.
A COPD-s betegek sav-bázis rendellenességeiről szisztematikusan vizsgált vizsgálatok kevés, de vannak bizonyítékok arra, hogy ezeknek a p az atiének több rendellenessége van, amelyekben a kapcsolódó légúti acidózis-metabolikus alkalózis a leggyakrabban előforduló rendellenesség.
A vegyes sav-bázis zavar jelenléte bonyolítja a klinikai patofiziológiát, és nehézségeket okoz a diagnózisban és a kezelésben.
A Henderson-Hasselbach-módszer korlátozása ebben a klinikai környezetben a szérum-hidrogén-karbonát pCO2-függősége. A hidrogén-karbonát szint változása oka lehet egy anyagcserezavar, vagy a pCO2 kezdeti változásának következménye. Vegyes rendellenességekben a bikarbonátszint zavaró tényezőt eredményezhet, mivel a megváltozott bikarbonátérték önmagában sav-bázis egyensúlyhiányra utal, de nem különbözteti meg a metabolikus komponenst a légzőszervi komponenstől.
Ezért alternatív módszereket javasoltak a metabolikus komponens jobb számszerűsítésére vegyes rendellenességek esetén.
Ezek közül a standard bázisfelesleg (SBE), a korrigált anionrés (cAG) és a A Stewart megközelítést használják a leggyakrabban.
Az SBE meghatározható az az erős sav vagy erős bázis mennyisége, amelyet hozzá kell adni minden liter teljesen oxigénes vérhez, hogy a pH-t 37 ° C hőmérsékleten 7,40-re állítsák vissza, és a pCO2-t 40 Hgmm-en tartják. és a hemoglobin-koncentráció 5 g / dl-re standardizált. A cAG a fő kationok és a fő anionok összege közötti különbség, korrigálva az albuminkoncentrációval és a szérum foszfáttal. Mindazonáltal az SBE és a cAG nem oldja meg teljesen a problémát, és bírálták őket.
Az SBE olyan megközelítés, amely az eredményeket „in vitro” extrapolálja a testnedvek bonyolultabb, többkomponensű valós élethelyzetére, mert in vivo , a sav- vagy bázisterhelés nem csak a vértérben titrálódik, és a teljes pufferkapacitás eltérhet az in vitro szinttől. a vesekompenzációs kiigazítások az SBE változását eredményezik.
A cAG-nak ki kell derítenie a nem mérhető anionok jelenlétét a vérben, és hasznos meghatározni a metabolikus acidózis okát (nem normokloremikus, hanem hiperklorémiás). diagnosztizálták.
A Stewart-megközelítés az elektrolitok tömegének, elektromos semlegességének és disszociációs állandójának megőrzésén alapszik, és három független változót azonosított az oldatban lévő hidrogénion-koncentráció meghatározására : erős ionkülönbség (SID), pCO2 és összes gyenge sav (Atot). Bár a Stewart-módszer más megközelítést javasol, megbízhatósága a hagyományos módszerhez képest még mindig vitatott kérdés. Egyes szerzők a Stewart-módszer diagnosztikai teljesítményét jobbnak tartják, mint a sav-bázis állapotának felmérésére szolgáló hagyományos megközelítést, különösen az anyagcsere-komponens számszerűsítésére, mások azonban arra a következtetésre jutottak, hogy ez nem javítja a diagnosztikai pontosságot, és nem nyújt semmilyen eszközt ezek jobb kezelésére. rendellenességek, mert a hagyományos megközelítés, csak kisebb kiigazításokkal, ugyanazt a gyakorlati információt nyújthatja.
Tehát mikor és hogyan gyanítható a vegyes rendellenesség a hagyományos módszer szerint?
Erre a célra több szerző lépésenkénti megközelítést javasolt, és néhány egyszerű fogalom segíthet a vegyes rendellenesség jelenlétének feltételezésében.
(1) A bikarbonátok és a pCO2 eltérõ eltérései. A kompenzációs mechanizmusok célja az állandó hidrogén-karbonát / pCO2 arány tartása, és az egyik kifejezés primitív variációját a másik konszenzusos változása követi. Ezért a hidrogén-karbonátok növekedése és a pCO2 csökkenése vagy a hidrogén-karbonátok csökkenése és a pCO2 növekedése vegyes rendellenességet sugall.
(2) A normál pH-érték jelenléte, valamint a bikarbonátok és pCO2-szintek jelentős változása szintén javasol vegyes rendellenességet. Rendellenesség. Az adaptív mechanizmusok nem állítják vissza a pH normál értéket. A normál pH ebben az esetben két ellentétes probléma együttélése mellett szól, nem pedig egy tökéletesen kompenzált egyszerű rendellenesség mellett.
(3) A kompenzációs válasz jelentősen eltér a vártól. Megfigyelt bikarbonátszint vagy pCO2, amely a vártnál lényegesen eltér, bizonyítja a vegyes rendellenesség fennállását. Valójában a kompenzációs variáció mértéke a primitív változás kiterjedésétől függ, és ésszerűen biztosítható. Ha a várt válasz nem következik be, akkor egy additív rendellenesség, amely felelős a hidrogén-karbonát vagy a pCO2 változásáért.
(4) Delta arány, azaz Δanion rés / ΔHCO3 > 2. Amikor egy metabolikus sav (HA) -ot adnak az extracelluláris folyadékhoz, disszociál H + -ban és szerves anionban (−A). A H + reagál egy hidrogén-karbonát-molekulával, míg a nem mért szerves anion (-A) növeli az anionrést (pozitív kevesebb negatív töltés). Elméletileg a az anionrés variációjának meg kell egyeznie a hidrogén-karbonát csökkenésével, hogy a két változás aránya egyenlő legyen. Mindazonáltal jelentős mennyiségű szerves savat intracelluláris fehérjék, nem pedig -HCO3 pufferolnak, míg a felesleges többség anionok maradnak az extracellában ularis folyadékok, mert nem szabadon lépik át a sejtmembránt. Következésképpen tiszta metabolikus acidózis esetén a hidrogén-karbonát-koncentráció változása kisebb, mint az anionrés, és a delta-arány 1 és 2 között van. A 2 feletti delta-arány értéke kisebb bikarbonát-csökkenést jelez, mint az anionrés változása alapján várható volt . Ez a megállapítás egyidejű metabolikus alkalózisra vagy a krónikus légúti acidózis miatt fennálló magas HCO3-szintre utal.
Mindenesetre az artériás vérgázelemzés értelmezése nem hagyhatja figyelmen kívül a klinikai előzmények és a fizikai vizsgálatok eredményeit, amelyek támogathatják a helyes diagnózis.
A klinikusoknak figyelembe kell venniük a már meglévő állapotokat, az általában szedett gyógyszereket, az elmúlt napokban és órákban jelentkező tüneteket, valamint a betegek hidratációs állapotát, a szív- és veseelégtelenség jelenlétét, a cukorbetegséget, a hypokalemiát vagy a szepszis.
A vegyes rendellenességek kezelése gyakran nehéz. A lúgos vagy savanyító gyógyszerek alkalmazásával a pH minden áron történő korrigálására irányuló kísérlet káros lehet, és a klinikus orvosának figyelmet kell fordítania a mögöttes patofiziológiai változások azonosítására.
6. Következtetések
A hypercapnia okozta légzőszervi acidózis gyakori és súlyos szövődmény, amelyet előrehaladott fázisban krónikus obstruktív tüdőbetegségben szenvedő betegeknél észlelnek. Az acidózis kialakulása rontja a prognózist, és magasabb halálozási rátával jár. A kompenzációs mechanizmusok a hidrogén-karbonát fokozott vese-felszívódásából és a H + fokozott kiválasztódásából állnak. A vesefunkció ezen kiigazításai krónikus formában hatékonyabbak, és megmagyarázzák, miért ez utóbbi kevésbé súlyos és jobban tolerálható, mint az akut. Vegyes sav-bázis rendellenességeket gyakran megfigyelnek COPD-s betegeknél is. A klinikai előzmények, a fizikai vizsgálat és az artériás vérgázelemzés gondos értékelése segíthet a megfelelő diagnózisban és a célzott terápiában.