Metabolische Azidose

Metabolische Azidose PD Dr. Martin Bek, Medizinische Klinik und Poliklinik D, UKM, Münster 1) Säure/Basenproduktion Normaler arterieller ph: 7.38 7.42 Normaler intrazellulärer ph: 7.0 7.3 Der körpereigene ph ist ein gepuffertes Gleich gewicht (Isohydie) aus: Säureproduktion Säureelimination Alkaliproduktion Alkalielimination 2) Herkunft phwirksamer Substanzen A) Endogen 1. Aminosäuren: Bsp. Threonin: Aminoaceton Laktat Methionin: Methylmerkaptan αaminobutyrat Cystein: βmerkaptopyruvat H 2 SO 4 2. Organophophate: H 3 PO 4 3. Organische Anionen: Bsp. Citrat Citratzyklus 2 x CO 2 Carboanhydrase HCO 3 B) Exogen Unter normalen (miiteleuropäische Ernährung) Bedingungen: Netto Säureproduktion von 1 meq H + /kg/tag 3) Puffersysteme für die phregulation A) Extrazellulär Raum: 1. HCO 3 /CO 2 System 2. Plasmaproteine 3. Skelett (während metabolischer Azidose) Durch Lyse des Knochenapatit Freisetzung von alkalischen Ca 2+ Salzen + HCO 3 B) Intrazellulär Raum: 1. Hämoglobin/Myoglobin 2. Organophosphatkomplexe H 2 PO 2 4 /HPO 4 3. HCO 3 und H + /HCO 3 Transportmechanismen 1

4) Einfache und gemischte SäureBasen Störungen A) Einfache Störungen Respiratorisch: Azidose (akut oder chronisch) Alkalose (akut oder chronisch) Metabolisch: Azidose (akut oder chronisch) Alkalose (akut oder chronisch) B) Gemischte Störungen 1. gemischt respiratorischmetabolisch respiratorische Azidose + metabolische Azidose respiratorische Azidose + metabolische Alkalose respiratorische Alkalose + metabolische Azidose respiratorische Alkalose + metabolische Alkalose 2. gemischt metabolisch metabolische Azidose + metabolische Alkalose AL pos. und AL neg. metabolische Azidose gemischte AL neg. metabolische Azidose gemischte AL pos. metabolische Azidose C) Tripelstörungen metabolische Azidose + metabolische Alkalose + a) resp. Azidose oder b) resp. Alkalose 5) Die Anionenlücke a) hilfreich zur weiteren Differenzierung von metabolischen Azidosen b) essentiell zur Erkennung von kombinierten SäureBasenstörungen Die Anionenlücke (AL) = nicht messbare Anionen im Plasma Wichtig: Eine erhöhte AL ist auch dann sichtbar, wenn andere SäureBasenstörungen die HCO 3 Konzentration verändern Anionenlücke = [Na + (Cl + HCO 3 )] Anionische Proteine hauptsächlich Albumin αglobuline βglobuline Organische Anionen 3 PO 4 2 SO 4 Laktat und Rest [normal 10 ± 2 meq/l] [1.7 2.4 meq/l] [2.0 meq/l] [1.0 meq/l] [5.0 meq/l] 2

6) Gründe für eine veränderte Anionenlücke [1] Verringerte Anionenlücke Vergrösserte Anionenlücke 1. Kationen (ausser Na + ) 1. Kationen (ausser Na + ) K +, Ca 2+, Mg 2+ K +, Ca 2+, Mg 2+ Li + Immunglobuline 2. Anionen (ausser Cl /HCO 3 ) Albumin 2. Anionen (ausser Cl /HCO 3 ) Inorganische Anionen Albumin (Phosphat, Sulfat) Organische Anionen 3. Laborfehler (Laktat, Ketone, Urämie) Hyperviskosität Bromismus Exogene Anionen (Salicylat, Paraldehyd, Ethylenglykol, Methanol) 7) Die Plasmaosmolalitätslücke a) hilfreich zur weiteren Differenzierung von ALpositiven metabolischen Azidosen b) weist auf osmotisch aktive Substanzen hin, die nicht ohne weiteres erfasst werden (z.b. Methylalkohol, Ethylenglycol) Osm Lücke = Osm gemessen Osm berechnet Osm berechnet = 2 x Na + + Glukose/18 (mg/dl) + HarnstoffN/2.8 (mg/dl) 8) Die UrinionenNettobilanz (= UrinAnionenlücke) [2] dient zur weiteren Differenzierung von metabolischen Azidosen mit normaler Anionenlücke HauptUrinkationen Na +, K + +, NH 4 HauptUrinanionen Cl d.h. Urin NH 4 + = Urin (Cl [Na + + K + ] + 80) Dies gilt nur wenn sich keine weiteren fremden Anionen im Urin befinden (Ketonkörper, Penicillin, Acetylsalicylsäure). Wenn diese der Fall ist dann gilt gemessene Uosm errechnete Uosm Urin NH 4 + = 2 Die errechnete Uosm = 2 (Na + + K + ) + Glukose/18 (mg/dl) + HarnstoffN/2.8 (mg/dl) 3

Grundsätzliches: Die Nieren scheiden NH 4 + aus um neues HCO 3 zu bilden, normal > 40 meq NH 4 + /Tag, für jedes ausgeschiedene NH 4 + generiert die Niere ein HCO 3. Die Menge an ausgeschiedenem NH 4 + entspricht der Menge an produzierten Säuren NH 4 + kann im Urin nicht ohne weiteres gemessen werden kann aber indirekt als nichtmessbares Kation bestimmt werden Die UrinionenNettobilanz (UNB) dient zur Bestimmung der NH 4 + Konzentration im Urin Physiologie Glutamin Glutamin αketoglutarat + 2 NH + 4 2 HCO 3 + 4CO 2 + H 2 O UrinionenNettobilanz (+) UrinionenNettobilanz () + = wenig UrinNH 4 + = viel UrinNH 4 = [UNa + + UK + ] > [UCl ] = [UNa + + UK + ] < [UCl ] Ursache: 1. Niere kann H + nicht 1. Extrarenaler HCO 3 Verlust sezernieren 2. Acetazolamid 2. Verminderte Bildung von HCO 3 in der Niere 4

9) DD metabolische Azidose [3] Anionen Lücke bei metabolischer Azidose Vergrössert (>1011 meq/l) Plasma Osmolalitäts Lücke Normal ( 10 meq/l) UrinionenNettobilanz Normal <25 mosm/kg Vergrössert >25 mosm/kg neg. pos. GIVerlust Serum K + Urämische Azidose Alkohol Azidose Acetazolamid Laktat Azidose Methanol Intoxik. Zufuhr HCl/NH 4 Cl Ketoazidose Ethylenglykol Posthypokapnie niedrig normal/hoch Salizylat Intoxik. Intoxik. Urin ph Aldosteronproblem Typ 4 RTA Prä/PostR. Am. College of Physicians, MSKAP 11 < 5.5, unh + > 5.5, H + 4 Gradient Rezeptordefekt Nephrology, p. 705 Proximale RTA distale RTA 10) Probenentnahme zur Analyse von SäureBasenStörungen 1. Venöse (arterielle) Blutgase: ph, pco 2, HCO 3 Studie Weil et al. : Venöse Blutgase sind zur Analyse von SäureBasenStörungen genauso geeignet wie arterielle Blutgase. Ausnahme: kreislaufinstabile Patienten 2. Serumelektrolyte: Na +, Cl, K +, (Glukose/Harnstoff) 3. Urin ph, (Glukose/Harnstoff) 4. Urin Elektrolyte (Na +, Cl, K + ), ggf. pco 2 11) Überprüfung der Qualität der Blutgasprobe [H + ] = 24 x pco 2 [HCO 3 ] Die rechte Seite der Gleichung sollte nicht mehr als 10 % von der linken Seite der Gleichung abweichen Faustregel zur Abschätzung von [H + ]: [H + ] in meq/l = (7.8 ph) x 100 Dies gilt für ph 7.25 7.48 5

Andere Möglichkeit: ph 7.4 = 40 meq H + /L pro 0.3 ph verdopple oder halbiere [H + ] Bsp.: ph 7.1 80 meq H + /L Beispielrechnung Probenwerte: ph 7.25, pco 2 48 mmhg, HCO 3 29 mmol/l [H + ] = (7.8 7.25) x 100 55 meq/l 24 x 48 29 55 40 Probe kann nicht verwendet werden!! 12) 5 Schritte zur vollständigen Diagnose einer Säure/Basen Störung [4, 5] A) Unterscheidung von Azidose/Alkalose Azidose (ph<7.38) Alkalose (ph>7.42) B) Unterscheidung respiratorische vs. metabolische Störung ph pco 2 HCO 3 weiter bei Resp. Azidose C) Resp.Alkalose C) Meta. Azidose D) Meta. Alkalose D) C) Determination der metabolischen Kompensation Respiratorische Azidose Respiratorische Alkalose (PaCO 2 10 mmhg) (PaCO 2 10 mmhg) Akut Chronisch Akut Chronisch HCO 3 : 1 meq 3 meq 2 meq 5 meq ph: 0.08 0.03 0.07 0.02 berechnetes ph bei respiratorischer Azidose: ph (akut) 0.08 x PaCO 2 /10 ph (chronisch) 0.03 x PaCO 2 /10 Unterschiede zwischen gemessenen und berechneten Werten repräsentieren Grad der Chronizität (% akut, % chronisch 6

Beispielrechnung Probenwerte: ph 7.25, pco 2 58 mmhg, HCO 3 24 mmol/l (akut) = ph 0.08 x (5840)/10 = 0.15 (chronisch) = ph 0.03 x (5840)/10 = 0.05 akute respiratorische Azidose D) Determination der respiratorischen Kompensation Metabolische Azidose Metabolische Alkalose (HCO 3 1 meq/l) (HCO 3 1 meq/l) PaCO 2 1.25 mmhg PaCO 2 0.75 mmhg berechnetes PaCO 2 bei primär metabolischen Störungen : (akut) (1.5 x HCO 3 ) + 8 (± 2) (chronisch) (0.7 x HCO 3 ) + 20 (± 1.5) Unterschiede zwischen gemessenen und berechneten Werten legen eine sekundäre Störung nahe: Gemessener PaCO 2 > berechneter PaCO 2 : respir. Azidose Gemessener PaCO 2 < berechneter PaCO 2 : respir. Alkalose Beispielrechnung Probenwerte: ph 7.25, pco 2 38 mmhg, HCO 3 17 mmol/l (akut) PaCO 2 = (1.5 x 17) + 8 (± 2) = 33 (chronisch) PaCO 2 = (0.7 x 17) + 20 (± 1.5) = 32 akute metabolische Azidose + respiratorische Azidose E) Determination von tertiären Störungen 1. Bestimmung der Plasma Anionenlücke (AL): [Na + (Cl + HCO 3 )] [normal: = 10 ± 2] AL > 20 zugrundeliegende metabolische Azidose 2. Bestimmung des Deltadelta: [(AL 12) + HCO 3 ] [normal: = 24 ± 1] Deltadelta > 30 metabolische Alkalose Deltadelta < 23 ALnegative metabolische Azidose 7

13) Beispielrechnung einer vollständigen Diagnose einer Säure/Basen Störung Chronischer Alkoholiker mit akuter Pneumonie und mehrfachem Erbrechen: Blutgase: ph 7.31, HCO 3 29 meq/l, PaCO 2 55 mmhg, Na + 135 meq/l, Cl 80 meq/l, K + 2.8 meq/l Checken der Probe: [H + ] in meq/l = (7.8 ph) x 100 [H + ] in meq/l = (7.8 7.31) x 100 = 49 meq/l 24 x 55/29 = 46 Probe im Rahmen der Fehlerungenauigkeit korrekt Analyse: ph 7.31 Azidose PaCO 2 55 mmhg respiratorische Azidose HCO 3 29 meq/l Metabolische Kompensation? ph akut: 0.08 x (5540)/10 = 0.12 ph chronisch: 0.03 x (5540)/10 = 0.045 akute respiratorische Azidose Anionenlücke? Anionenlücke = [135 (29 + 80)] = 26 AL positive metabolische Azidose DeltaDelta? Deltadelta = [(26 12) + 29] = 43 metabolische Alkalose Diagnose: Kombinierte akute respiratorische Azidose + metabolische Azidose + metabolische Alkalose 14) DD metabolische Azidose Mit Anionen Lücke: (normochloridämische MA) Merkwort: KUSMAUL Ketoazidose Urämie Salicylsäure Methanol Äthylenglykol Laktat Azidose Paraldehyd Ischämie 8 Ohne Anionen Lücke: (hyperchloridämische MA) Merkwort: HARD UP Hyperalimentation Acetazolamid Renal tubuläre Azidose Diarrhoe/GIVerlust Uretersigmoidostomie Pankreas Fisteln Seltene Ursachen: Hypoaldosteronismus Myelom, Lithium

15) Folgen einer metabolischen Azidose 1. Muskelschwund a) Verzweigtkettige AS (Leucin, Isoleucin, Valin) = 18 % des Muskelproteins Aktivierung der VKKetoacetdehydrogenase b) verminderte Albumin (? Protein) synthese c) Aktivierung des ATPUbiquitinProteasome Wegs 2. Knochenschwund a) Physikochemische Auflösung des Knochen Freisetzung von HCO 3, Na +, K +, Ca 2+, renalen Ca 2+ Reabsorption Calciurie negative Calcium Bilanz b) Stimulation von Osteoklasten/Hemmung von Osteoblasten 3. Inhibition der hämodynamischen Regulation a) Verminderte Myokardiale Funktion mit: HZV, Kontraktilität, Inotropie b) Systemische und pulmonale Venokonstriktion c) ventrikuläre Arrhythmien d) Sensibilität gegenüber Hypoxie [1] Barry Brenner. The kidney. 5th edition, 1995 [2] Kuhlmann, Walb, Luft. Nephrologie, 4. Edition, 2003 [3] Johnson, Fehally. Clinical Nephrology, 1st edition 2000 [4] West J Med 1991, 155:146 [5] Semin Nephrol 1998, 18:83 9