Vrgzanalzis Alapfogalmak p H az artris vr p

Vérgázanalízis

Alapfogalmak p. H = az artériás vér p. H értéke PO 2 = az artériás vér O 2 nyomása Hgmm-ben (104 -[0, 27 X éves életkor]) PCO 2 = az artériás vér CO 2 nyomása (38 -42 Hgmm) Hipoxia = csökkent O 2 nyomás az alveolusokban, Iilletve szövetekben Hipoxémia = csökkent O 2 nyomás (< 50 Hgmm) az artériás vérben

Az artériás vér élettani értékei • p. O 2 = 80 -100 Hgmm • p. CO 2 = 35 -45 Hgmm • O 2 szaturáció > 95 % • O 2 tartalom > 16 térfogat %

Hb O 2 tartalom Hb O 2 telítettség = x 100 Hb O 2 kapacitás A Hb O 2 telítettség (SO 2) két legfontosabb szabályozója: az O 2 parciális nyomása és a p. H: O 2 tenzió p. H O 2 telítettség Tüdő 100 Hgmm magasabb kb. 96% Szövetek 45 Hgmm alacsonyabb kb. 65%

O 2 a plazmában és a vérben • 100 ml plazma ~ 0, 3 ml O 2 -t köt meg • 100 ml vér ~ 21 ml O 2 -t köt meg • 1 g Hb ~ 1, 34 ml O 2 -t képes megkötni (a vér Hb koncentrációja kb. 14 -16 g/dl)

HEM

Lecture 25. Allosteric Regulation; Myoglobin and Hemoglobin 22 How Do Myoglobin (Hemoglobin) Bind to Oxygen Heme: prosthetic group Fe 2+ Fe 3+ Ferrous bind O 2 Ferric not bind O 2 : the 6 th ligand Deoxy: no displacement of Fe, fixed by His F 8; dome shaped heme Oxy: displacement of Fe by O 2; planar heme His E 7 excludes CO binding Move down upon O 2 binding His E 7

Lecture 25. Allosteric Regulation; Myoglobin and Hemoglobin 23 How Do Myoglobin (Hemoglobin) Bind to Oxygen Move down upon O 2 binding His E 7

Lecture 25. Allosteric Regulation; Myoglobin and Hemoglobin 24 How Do Myoglobin (Hemoglobin) Bind to Oxygen Move down upon O 2 binding His E 7

Lecture 25. Allosteric Regulation; Myoglobin and Hemoglobin 25 How Do Myoglobin (Hemoglobin) Bind to Oxygen Move down upon O 2 binding His E 7

Lecture 25. Allosteric Regulation; Myoglobin and Hemoglobin 26 How Do Myoglobin (Hemoglobin) Bind to Oxygen

Lecture 25. Allosteric Regulation; Myoglobin and Hemoglobin Structural Features of Hemoglobin Myoglobin is a monomer. No allosteric effect. n Hemoglobin is a tetrameric protein (a 2 b 2), it is a classic example of allosteric proteins. n 30

Another Cooperative Transition Model Whenever both alpha/beta dimers contain one or more oxygen the T -R transition occurs T to R Transition requires two oxygens bound, one to each alpha/beta dimer

A Bohr-effektus • A vér p. H savi irányban történő eltolódása csökkenti a hemoglobin O 2 affinitását: • HBO 2 + H+ HBH+ + O 2 (Tüdő) (Szövetek) • A béta lánc His 148 protonált formája és az Asp 94 között a dezoxi Hb-ban sóhid alakul ki

Carbon dioxide effects

A 2, 3 -difoszfoglicerát (DPG) szerepe a Hb O 2 kötésében Hb-DPG + 4 O 2 Hb (O 2)4 + DPG 2, 3 -DPG hatására csökken a Hb O 2 -affinitása

A szöveti hipoxia formái • • • Hipoxémiás Stagnációs Anémiás Iszkémiás Hisztotoxikus

Szöveti hipoxia formái 1. Hipoxémiás hipoxia Az artériás vér O 2 -nyomása és -telítettsége alacsony. Ok: a levegő O 2 -tartalma alacsony (nagy tengerszínt feletti magasság, idegen gázok jelenléte), az alveoláris ventilláció és gázcsere zavarai. 2. Stagnációs hipoxia A kapilláriskeringés nagyfokú lassúbbodása (pl. sokk) miatt kevés O 2 jut a szövetekhez. Ilyenkor az artériás vérben az O 2 -nyomás, -telítettség, -tartalom normális, de az igen alacsony vénás O 2 -nyomás jelzi a zavart. 3. Anémiás hipoxia Az artériás vér O 2 -telítettsége normális, de az O 2 kapacitás és tartalom kisebb a vér alacsony Hb tartalma miatt. Hasonló eset következik be, ha a Hb egy része nem képes részt venni az O 2 szállításban (pl. CO-mérgezés).

3. Anémiás hipoxia Az artériás vér O 2 -telítettsége normális, de az O 2 kapacitás és tartalom kisebb a vér alacsony Hb tartalma miatt. Hasonló eset következik be, ha a Hb egy része nem képes részt venni az O 2 szállításban (pl. CO-mérgezés). 4. Iszkémiás hipoxia A keringés részleges, vagy teljes megszűnésekor jön létre. 5. Hisztotoxikus hipoxia Az artériás vér O 2 -nyomása, -telítettsége, -tartalma normális, a légzőenzimek bénulása miatt azonban a szövetek nem képesek az O 2 -t felhasználni. Emiatt a vénás vér O 2 -nyomása magas (pl. ciánmérgezés). 6. Asphyxia, CO-mérgezés, methemoglobinémia, cianózis.

A széndioxid szállítása a vérben 1. Fizikálisan oldott formában (kb. 10%) 2. Bikarbonát formában (kb. 65%), 2/3 -ad rész a vérplazmában, 1/3 -ad rész a vvs-ekben 3. Karbamino formában (kb. 25%) Hb-hoz kötve: R-NH-COO- + H+

• A légzési státusz fő jellemzői: p. O 2, p. CO 2 • A vér O 2 szállító kapacitás jellemzői: hematokrit (Ht), oxigénszaturáció (SO 2) • A sav-bázis státusz fő jellemzői: p. CO 2, p. H, HCO 3(számított) • A szöveti O 2 perfúzió státusz jellemzője: plazma tejsav koncentráció

A sav-bázis egyensúly szabályozása és annak zavarai

A sav-bázis egyensúly zavarai Vér p. H Megjegyzés < 7, 0 (acidózis) Halálhoz vezethet <7, 3 (acidózis) Kóros tünetek 7, 38 (7, 35 -7, 42) Normál tartomány > 7, 45 (alkalózis) Kóros tünetek > 7, 7 (alkalózis) Halálhoz vezethet

A szervezetben előforduló savak • Volatilis sav: H 2 CO 3 (szénsav) • Fix savak: kénsav, foszforsav • Szerves savak: tejsav, ketosavak

Védelem a sav-bázis anyagcsere zavarai ellen Elsődleges védelem (pufferek): • HCO 3 - (ec. folyadék) • Fehérjék (Hb, albumin, globulinok) • Foszfát ( ic. folyadék, vese, csontok) Másodlagos védelem: • Tüdő • Vese

A Henderson-Hasselbalch egyenlet p. H = 6, 1 + log [ HCO 3] 0, 03 x p. CO 2

A testfolyadékokban működő puffer rendszerek Figure 27. 7

A szénsav-bikarbonát puffer rendszer működése Figure 27. 9 a, b

Aminósav pufferek működése Figure 27. 8

A sav-bázis egyensúly zavarai • • Repiratorikus acidózis Respiratorikus alkalózis Metabolikus acidózis Metabolikus alkalózis

A sav-bázis anyagcsere zavarai és jellemző változások Zavar Metab. acidózis Metab. alkakózis Resp. Acidózis Resp. alkalózis HCO 3 - PCO 2 p. H csökken emelkedik emelkedik csökken emelkedik

A szénsav-bikarbonát puffer rendszer működése acidózis esetén Figure 27. 11 a

A szénsav-bikarbonát puffer rendszer működése alkalózis esetén Figure 27. 11 b

Metabolikus acidózis kompenzálása Figure 27. 13

Respiratorikus acidózis kompenzálása Figure 27. 12 a

p. H szabályozás a vesében Figure 27. 10 a, b

p. H szabályozás a vesében Figure 27. 10 c

Types of Acids in the Body • Volatile acids: – Can leave solution and enter the atmosphere. – H 2 C 03 (carbonic acid). – Pco 2 is most important factor in p. H of body tissues.

Buffer Systems • Provide or remove H+ and stabilize the p. H. • Include weak acids that can donate H+ and weak bases that can absorb H+. • Does NOT prevent a p. H change.

Chemical Buffers • • Act within fraction of a second. Protein. HCO 3 -. Phosphate.

Buffer Systems • Provide or remove H+ and stabilize the p. H. • Include weak acids that can donate H+ and weak bases that can absorb H+. • Does NOT prevent a p. H change.

Proteins • • COOH or NH 2. Largest pool of buffers in the body. pk. close to plasma. Albumin, globulins such as Hb.

HCO 3 • • pk. = 6. 1. Present in large quantities. Open system. Respiratory and renal systems act on this buffer system. • Most important ECF buffer.

HCO 3 - Limitations • Cannot protect ECF from respiratory problems. • Cannot protect ECF from elevated or decreased CO 2. • Limited by availability of HCO 3 -.

Phosphates • pk. = 6. 8. • Low [ ] in ECF, better buffer in ICF, kidneys, and bone.

Respiratory System • 2 nd line of defense. • Acts within min. maximal in 12 -24 hrs. • H 2 CO 3 produced converted to CO 2, and excreted by the lungs. • Alveolar ventilation also increases as p. H decreases (rate and depth). • Coarse , CANNOT eliminate fixed acid.

Urinary Buffers • Nephron cannot produce a urine p. H < 4. 5. • IN order to excrete more H+, the acid must be buffered. • H+ secreted into the urine tubule and combines with HPO 4 -2 or NH 3. • HPO 4 -2 + H+ H 2 PO 4 -2 • NH 3 + H+ NH 4+

A Diagnostic Chart for Acid-Base Disorders Figure 27. 15

Renal Acid-Base Regulation • Kidneys help regulate blood p. H by excreting H+ and reabsorbing HC 03 -. • Most of the H+ secretion occurs across the walls of the PCT in exchange for Na+. – Antiport mechanism. • Moves Na+ and H+ in opposite directions. • Normal urine normally is slightly acidic because the kidneys reabsorb almost all HC 03 - and excrete H+. – Returns blood p. H back to normal range.

Reabsorption of HCO 3 • Apical membranes of tubule cells are impermeable to HCO 3 -. – Reabsorption is indirect. • When urine is acidic, HCO 3 - combines with H+ to form H 2 C 03 -, which is catalyzed by ca located in the apical cell membrane of PCT. – As [C 02] increases in the filtrate, C 02 diffuses into tubule cell and forms H 2 C 03. – H 2 C 03 dissociates to HCO 3 - and H+. • HCO 3 - generated within tubule cell diffuses into peritubular capillary.

Acidification of Urine Insert fig. 17. 28

Urinary Buffers • Nephron cannot produce a urine p. H < 4. 5. • In order to excrete more H+, the acid must be buffered. • H+ secreted into the urine tubule and combines with HPO 4 -2 or NH 3. • HPO 4 -2 + H+ H 2 PO 4 • NH 3 + H+ NH 4+

Metabolic Acidosis • Gain of fixed acid or loss of HCO 3 -. – Plasma HCO 3 - decreases. • PCO 2 decreases. – p. H decreases.

Metabolic Alkalosis • Loss of fixed acid or gain of HCO 3 -. – Plasma HCO 3 - increases. • PCO 2 increases. – p. H increases.

Respiratory Acidosis • PCO 2 increases. – Plasma HCO 3 - increases. • p. H decreases.

Respiratory Alkalosis • PCO 2 decreases. – Plasma HCO 3 - decreases. • p. H increases.

Anion Gap • The difference between [Na+] and the sum of [HC 03 -] and [Cl-]. • [Na+] – ([HC 03 -] + [Cl-]) = – 140 - (24 + 105) = 11 » Normal = 12 + 2 • Clinicians use the anion gap to identify the cause of metabolic acidosis.

Anion Gap • In metabolic acidosis, the strong acid releases protons that are buffered primarily by [HC 03]. – This causes plasma [HC 03 -] to decrease, shrinking the [HC 03 -] on the ionogram. • Anions that remain from the strong acid, are added to the plasma. – If lactic acid is added, the [lactate] rises. • Increasing the total [unmeasured anions]. – If HCL is added, the [Cl-] rises. • Decreasing the [HC 03 -].

Anion Gap in Metabolic Acidosis • • • Salicylates raise the gap to 20. Renal failure raises gap to 25. Diabetic ketoacidosis raises the gap to 35 -40. Lactic acidosis raises the gap to > 35 (>50). Largest gaps are caused by ketoacidosis and lactic acidosis.

Mechanism of T to R transition Molecules switched from T to R – Strong interactions between subunits have been broken. Distorted dome shape – 8 degree shift in F 8 histidine Oxygen binding pulls the iron atom into the heme and flattens the dome – transition requires molecular rearrangements because Val FG 5 and His F 8 are too close to the heme Pulling the O 2 a small distance – induces a large change in the surrounding structure – alpha/beta interfaces