Stoornissen van zuur-basenevenwicht, kalium, water en natrium huishouding Prof. Christian Tielemans Dienst Nefrologie UZ Brussel ctielema@uzbrussel.be
Stoornissen van zuur-basen evenwicht ph = 6.1 + log [HCO3 - ] Henderson-Hasselbach PaCO 2 x 0.03 vergelijking ph: 7.35-7.45 < extra- en intracellulaire buffers < respiratoire regeling uitscheiding en bewaring < renale regeling van zuren en alkali Controle van PaCO 2 : 40 mm Hg: long en zenuwstelsel Controle van plasma [HCO3-]: nier
Stoornissen van zuur-basen evenwicht of van PaCO2: - stoornissen van respiratoire controle - compenserende aanpassingen aan of [HCO3-]
Stoornissen van zuur-basen evenwicht De nier heeft 2 grote functies in zuur-basen homeostase: 1. Reabsorptie van gefiltered bicarbonaat (4200 mmol/d) in plaats van [H + ]: 80-90% in proximaal tubulus 2. Uitscheiding van H + (50-100 meq/d) en aanmaken van nieeuw bicarbonaat: proximaal en TAL: Na + /H + of NH4 + exchange (NHE3exchanger) verzamelbuis: H + ATPase (uitscheiding met Cl-)
NHE-3 pomp
Stoornissen van zuur-basen evenwicht Er zijn 2 soorten buffers in de urine: gefiltered buffers: fosfaat, organische zuren: titrabel aciditeit (TA) (beperkt tot 40 meq/d, niet aanpassbaar) ammonia uitscheiding (NH3 and NH4 + ): belangrijkste component van zuur uitscheiding onder basale omstandigheden en 1aire component van het antwoord op een zuurlading (beperkt in geval van diabetes, metabole syndroom, CNI, hyperk of DRTA)
NH3 passive diffusion? trapping by H + NH3 and NH4+ reabsorption resecretion mitochondrial metabolism of glutamine: (stimulated by insulin): equimolar generation of HCO3 - and NH4 +
Active transport of NH3 in the distal nepron by Rh (rhesus) glycoproteins Rhcg has a critical role in both basal and acidosis-stimulated renal ammonia secretion (regulation? role for insulin?)
Stoornissen van zuur-basen evenwicht De meest gewone stoornissen zijn eenvoudig zuur-basen stoornissen. Omdat compensatie onvolledig is ph is meestal abnormaal. ph HCO3 - PaCO 2 Metabole acidose laag laag laag Metabole alkalose hoog hoog hoog Respiratoire alkalose hoog laag laag Respiratoire acidose laag hoog hoog
Stoornissen van zuur-basen evenwicht In meer ingewikkelde gevallen ziet men gemengde stoornissen (bv metabole acidose + respiratoire alkalose) (IZ patiënten) De graad van respiratoire compensatie kan voorgespeld worden: PaCO 2 = 1.5 [HCO3 - ] + 8 ( + 2 ) bv: patient met HCO3- van 12: verwachte PaCO2 is 24-28 indien > 24 of > 28: gemengde stoornis (> 28 respiratoire overcompensatie)
Stoornissen van zuur-basen evenwicht Metabole acidosis Mechanismen: endogeen zuurproductie (melkzuur, ketoacidosis) verlies van bicarbonaat (diarree) opstapeling endogene zuren (CNI) Kliniek Kussmaul (compensatie) cardiale contractiliteit long oedeem neurologische tekens: verwardheid, coma..
Stoornissen van zuur-basen evenwicht Metabole acidosis Er zijn 2 soorten metabole acidose volgens anion gap (AG) AG = Na (Cl + HCO3)= 10-12 AG = niet gedoseerde anionen: proteïnen, PO4 -, SO4 -, albumine, organische anionen In geval van opstapeling van zure anionen (bv: melkzuren, acetoacetate,...): AG Nota: albumine van 1 g/dl: normale waarde van AG met 2.5
Stoornissen van zuur-basen evenwicht Kernpunten: Behandeling van metabole acidose: chronische acidose (bv CNI) vergt chronische behandeling acute acidose: behandel allereerst de onderliggende oorzaak snelle en volledige correctie van ph is niet nodig en potentieel nadelig ernstige acidose is gevaarlijk en eist urgente behandeling met bicarbonaat Kernpunten: behandeling van ernstige metabole acidose: ph < 7.1: 50-100 meq NaHCO3 IV over 30-45 min monitor K! (risico van hypokaliëmie) doelpunt: [HCO3-]: 10, ph 7.2
Stoornissen van zuur-basen evenwicht Metabole acidose met hoge anion gap: 1. Melkzuur acidose - type A: weefsels doorbloeding: shock, hypotensie, hartfalen... behandeling: weefsels doorbloeding herstellen - type B: bv: malignacies 2. Ketoacidose: opstapeling acetoacetaat (en -OH-butyraat) - diabetische: stoppen van insuline, bijkomstige ziekte (infectie...) behandeling: IV insuline, NaCl 0.9% - alcoholische: malnutritie + acuut alcohol stoppen behandeling: IV NaCl 0.9% in dextrose 5%
Stoornissen van zuur-basen evenwicht Metabole acidose met hoge anion gap: 3. Drugs and toxins-induced: - alcohols: ethylene glycol, methanol (hemodialyse) - salicylate: (ook respiratoire alkalose) urine alkaliniseren ( uitscheiding van salicylates: ph > 7.5): IV NaHCO3 of acetazolamide (in geval van alkalose) 4. Ernstige CNI: NaHCO3 per os
Stoornissen van zuur-basen evenwicht Non AG metabole acidose: hyperchloremic acidose Wederkerige wisseling van HCO 3 - en Cl - : Cl- boven normaal HCO3- onder normale waarden Oorzaken: verlies van [HCO3-] Darm (eg diarree) Nier: renale tubulaire acidose (RTA)
Stoornissen van zuur-basen evenwicht Non AG metabole acidose: hyperchloremische acidose dd verlies door nier en verlies door darm: Diarree bij iemand met normale nierfunctie: NH4 + productie: ph u 6 in geval van RTA urinaire NH4+ is laag Schatting van urinaire NH4 + : urinaire anion gap UAG = [Na u + K u + u]- [Cl u ] (NH4 niet gemeten) een + UAG toont dat NH4+ laag is en suggereert een RTA
Stoornissen van zuur-basen evenwicht Metabole alkalose: Mechanismen: toediening van HCO3: exogene lading, melk alkali syndroom verlies van zuren: braken, maag aspiratie, hypok, diuretics... Oorzaken Een normale nier kan veel HCO3 uitscheiden. Een metabole alkalose betekent dat de nier dit niet kan doen: Cl - en K - tekort: distale H + uitscheiding; behandeling: NaCl + KCl mineralocorticoïden: spironolactone, onderliggende oorzaak
Stoornissen van zuur-basen evenwicht Respiratoire acidose: Oorzaken Long ziekte, defect in ventilatie controle, asthma, neuromusculaire ziekte Behandeling Alveolaire ventilatie herstellen Respiratoroire alkalose: Oorzaken Mechanische ventilatie, salicylates, hyperventilatie syndroom
Kalium stoornissen Kalium huishouding K is het belangrijkste IC ion; 2% is EC normale ratio EC/IC handhaving rustmembraanpotentieel en neuromusculaire functie darm opname (40-100 meq/d) EC IC H + insuline catecholamines 2 adrenergic +
Kalium stoornissen Kalium huishouding K is vrij gefiltered thv de glomeulus proximaal tubulus: 65% geabsorbeerd met water en Na TAL: NaKCC cotransporter (aangrijpspunt van lis diuretica) verzamelbuis: hoofdcellen: Na+ K+ en H+ < aldosterone < Na aanbod aan distaal segment < excess HCO3- in het lumen
intercalated cell Epithelium Na channel = ENaC: amiloride sensitive: lumen negatief potential: drives K excretion through ROMK and Maxi-K Principal cell ROMK = renal outer medullary K channel
Kalium stoornissen Hypokaliëmie K < 3.5 meq/l spierzwakte, ileus, QT interval, aritmie Oorzaken: 1. Redistributie EC IC: metabole alkalose, insuline, catecholamines 2. Extrarenale verliezen (zweten +++, tractus digestivus: laxantia, secretoire diarree, VIPome 3. Renaal verlies: mineralocorticoïden, toegenomen distaal aanbod van Na Behandeling: K verlies: KCl per oraal ( of IV wanneer onmogelijk per os, in NaCl, 20-40 meq/l mag door perifeer infuus ) Monitor K!!
Kalium stoornissen Hyperkaliëmie K > 5.0 meq/l, meestal in combinatie met verminderde GFR T golf op EKG, AV block, verwijding QRS, ventrikel fibrilleren, asystolie Oorzaken: 1. Shift IC EC: acidose 2. renale uitscheiding - mineralocorticoïden (Addison, hyporeninemische hypoaldosteronisme bij diabetes nefropathie, RAS remmers, NSAIDs, spironolactone) - CNI
Kalium stoornissen Hyperkaliëmie Behandeling: 3 fasen: 1. urgentie: ernstige hyperk met belangrijke EKG stoornissen: CaCl 2 (3-4 ml) of Ca gluconaat (10 ml of 10%) over 2-3min om membraan potentieel te stabiliseren (effect begin na 1-3 min, en duurt tot 60 min); IC opname van K bevorderen: insuline 10U IV + 50 ml 50% dextrose (effect begin na 10 min en duurt tot 6u), NaCO3 in geval van acidose, 2 agonist (5 mg nebulized salbutamol in 4 ml of NaCl 9% over 10 min) 2. K excretie : lis diuretica, Sorbisterit (of Kayexalaat) 3. hemodialyse
Water en Na huishouding Water = 50% BW ( ) 60% ( ) 55-75% ICF 25-45% ECF ECF intravasculair (plasma water): 25% extravasculair (interstitieel): 75% capillairen lymf
Water en Na huishouding Water inname Renaal water vervoer Vasopressin (VP) secretion Body fluid Osm 280-295 mosm/kg Hypothalamus: VP synthese axonal vervoer bevrijding (half life 10-20 min) Osmoreceptors + kleine in Osm nier water (neuronen) - absorptie dorst
Water huishouding Increasing osmolality water water Action of VP op de VP-2 type of receptoren
Water huishouding Invoeging van nieuwe AQ molecules in het lumen membraan
Water en Na huishouding Na is vrij gefilterd thv de glomerulus 99.6 % is heropgenomen door de tubulus - 2/3 proximaal tubulus (trans- en paracellulaire mechanismen) - 25-30% TAL via apicaal furosemide NaK2Cl transporter - de aldosterone-gevoelig distaal tubulus (DCT, connecting tubule en CD) is verantwoordelijk voor de fine tuning van renaal Na excretie
Water en Na huishouding thiazide sensitive NCC 5-10% amiloride sensitive epithelial Na channel
Water en Na huishouding Tubulaire Na reabsorptie is gecontroleerd: AgII en catecholaminen proximale Na reabsorptie en dopamine Na reabsorptie Aldosterone distale Na reabsorptie (tegen K+ en H+)
Water en Na huishouding Na+ K+ H+ aldosterone
Water en Na huishouding Hypovolemie: Na en water verlies: ECFV Oorzaken: Renaal - osmotische diurese (glucose, mannitol, Ca,...) - diuretica - defect of mineralocorticoïden resistentie - tubulo-interstitiële letsels (ATN, interstitiële nefritis,obstructieve nefropathie) - diabetes insipidus Extra-renaal - huid: +++ zweten - tractus digestivus: diarree (acidose), braken (alkalose) - hyperventilatie (mechanische ventilatie) - 3rd spaces : sepsis, pancreatitis, peritonitis, brandwonden, ileus
Water en Na huishouding Hypovolemie: Na en water verlies: ECFV Kliniek: orthostatische hypotensie en tachycardie, oligurie, confusion Na u < 20 meq/l (in non renale oorzaken) Behandeling: IV vulling normo- of hyponatremie: NaCL 0.9% hypernatremie: - water verlies alléén (DI): 5% dextrose - water + Na verliezen: ½ of ¼ saline acidose: NaHCO3 1/6 M
Water en Na huishouding Serum Na stoornissen zijn veroorzaakt door stoornissen in water homeostase (water intake, VP) Integendeel stoornissen in Na homeostase zijn verantwoordelijk voor stoornissen van whole body Na content ( ECFV) Key concept: in Na stoornissen, plasma Na zegt niets over volume status
Water en Na huishouding Hyponatremie: plasma Na < 135 meq/l Hypovolemie water Na Euvolemie (geen oedeem) hypervolemie Na u > 20 Renal losses Na u < 20 extra-renal losses Na u > 20 ISADH Na u > 20 renal failure Na < 10 cirrhose hart falen NS
Water en Na huishouding Hyponatremie: plasma Na < 135 meq/l Kliniek: acute hypona: hersenen oedeem: emergency chronische hypona: hoofdpijn, N+, braken, verwardheid, vallen te vlug correctie (8-10 meq/24h): osmotic demyelinisation syndroom : para- en quadraparesie
Water en Na huishouding Hyponatremie: plasma Na < 135 meq/l Het ISADH syndroom Meest frequente oorzaak van euvolemisch hypona Meestal urinezuur < 4 ( tubulus absorptie) Oorzaken: Longziekten (pneumonie, abcess, TBC, pleuravocht uitstorting) hersenen letsels (tumor, HHR, meningitis) tumoren (small cell C) drugs (antidepressiva)
Water en Na huishouding Hyponatremie: plasma Na < 135 meq/l Behandeling: aandachtspunten: acute hypona: urgentie! hypona > 48 h: niet te vlug corrigeren (max 8-10 meq/24u) antwoord op de behandeling dikwijls onvoorzien: MONITOR Na!
Water en Na huishouding Hyponatremie: plasma Na < 135 meq/l Behandeling: acute symptomatische hypona: hypertonic saline : Na 1-2 meq/u over 4-6u hypovolemische hypona: IV NaCl 0.9% hypervolemische hypona: - behandeling van onderliggende pathologie - vaptans
Water en Na huishouding Hyponatremie: plasma Na < 135 meq/l Behandeling van ISADH: 1. Water restrictie (500-1000 ml) : moeilijk (onaangepaste dorstgevoel) 2. Geen antwoord: lis diuretica ( countercurrent en concentratie capaciteit) + oraal zout 3. demeclocycline: inhibitie van principal cells 4. Vaptans: VP2 receptors antagonisten (tolvaptan FDA approved)
Water en Na huishouding Hypernatremie: plasma Na >145 meq/l Mechanismen: Water verlies > Na verlies (in het algemeen) Iatrogeen (hypertonic NaCL of NaHCO3) Kliniek: Verwardheid, coma Subarachnoidale bloeding
Water en Na huishouding ECF ECF not Hypertonic NaCl of NaHCO3 < 500 ml concentrated urine no yes VP secretion adequate Uosm < 750 DI Central Nephrogenic (Li, Ca..). Uosm > 750 diuretics osmotic diuresis Water verlies (osmotic diuresis, viral diarrhea,...)
Water en Na huishouding Hypernatremie: plasma Na > 145 meq/l Behandeling: aandachtspunten: behandeling onderliggende oorzaak vrije water tekort: (Na-140) / 140 x TBW vrije water defect aanbeden over 48-72u (water oraal, maagsonde of dextrose 5% iv or 0.45% saline) niet te vlug ( 10 meq/24u): cerebral edema MONITOR Na! Aanvullende behandeling: centrale DI: DDAVP nefrogene DI: thiazide: hypovolemia proximal reabsorption Li: amiloride (2.5-10 mg)