L2 LYF2011 Syksy Nesteet Nestetasapaino Luennot PE1

ELIMISTÖN NESTETASAPAINOKaikki elollinen tapahtuu vedessäVesi on solunsisäisen ympäristön pääkomponenttiSolut kelluvat laimeaa merivettä muistuttavassa solunulkoisessa nesteessäSolut kommunikoivat ympäristönsä kanssa veden välitykselläTavoitteena on säilyttää soluja ympäröivän nesteen määrä ja koostumus sellaisena, että se sallii vakaan solunsisäisen ympäristön, joka mahdollistaa häiriöttömät elintoiminnatToiminnallisesti elimistön nesteet jaetaan

solunulkoiseen nesteeseensolunsisäiseen nesteeseen

ELIMISTÖN NESTETASAPAINOJatkuva nesteen ja siihen liuenneiden aineiden vaihto ulkoisen ympäristön kanssa

Ja ‐ sisäisessä ympäristössä eri nesteaitioiden välilläVesi läpäisee solukalvot hyvin nopeasti

Kapillaarin endoteeli- vesi ja elektrolyytit läpäisevät vapaasti

-> elektrolyyttien suhteen plasman jasoluvälinesteen koostumus melkosamanlainen

- suurimolekyyliset aineet (mm. proteiinitja rasva-aineet) eivät läpäise helposti

-> pysyvät pääasiassa plasmassa jasoluvälinesteessä pitoisuus pieni

ELIMISTÖN NESTETILAT

SOLUNULKOINEN NESTE

SOLUNSISÄINEN NESTE

- solu on elämän perusyksikkö- elimistön perusreaktiot !

Kapillaarien merkitys kudoksissa: molekyylien vaihto veren ja solun ulkoisen tilan välillä

Solujen paikallisympäristö tarvitsee jatkuvasti toimivan kunnallistekniikan veri ja soluvälineste

Plasma4 % (3,5 l)

Soluvälineste16 % (11 l)

Solunulkoinen neste20 % (14 l)

Solunsisäinen neste40 % (28 l)

Veden kokonaismäärä60 % (42 l)

- kudosten soluja ympäröiväneste (sisältää imunesteen)

- välittää happea, hiilidioksidia,ravinteita ja aineenvaihdunta-tuotteita plasman ja solunsisäisennesteen välillä

- verisolujen ”soluvälineste”, jossa punasolut sijaitsevat

- siirtää happea, hiilidioksidia, ravinteita ja aineenvaihdunta-tuotteita elimiltä toisille

- solukalvon ympäristöstäeristämä neste

- siinä tapahtuu suurin osa elämän perusreaktioista

Elimistön muut nestetilat(aivoselkäydin, keuhkopussi, vatsaontelo ja nivelontelot) jätetty huomioimatta näistä %-osuuksista)

- lapsilla %-osuus suurempi(vastasyntyneillä 80 %)

- vanhuksilla %-osuushieman pienempi

- lapsilla %-osuussuurempi (vasta-syntyneillä 45 %)

ELIMISTÖN NESTETILAT (MIES 70kg)

155

ELIMISTÖN NESTETILAT MIES - NAINEN

*

**

* 90 % solunulkoisen nesteen elektrolyyttisisällöstä3/4 elimistön vaihtuvasta natriummassasta solunulkoisessa nesteessä

Elimistön nesteiden merkittävimmät kationit ja anionit

vettäläpäisevä

kalvo

liuennutkalvoa

läpäisemätönhiukkanen

NESTETASAPAINON KÄSITTEITÄVeden ja elektrolyyttien aineenvaihdunnan kannalta keskeisiä

DIFFUUSIOilmiö, jossa liuottimeen (veteen) lisätty liukeneva aine jakautuu nopeasti ja tasaisesti koko liuotinmääräänsuurin osa solujen tarvitsemista ja tuottamista aineista siirtyy sen välityksellä soluvälinesteessä plasman ja solujen välillä

OSMOOSIliuottimen (veden) aktiivista siirtymistä puoliläpäisevän kalvon läpi väkevämpään liuokseenkeskeinen lähes kaikissa veden kinetiikkaa säätelevissä ilmiöissä

vettäläpäisevä

kalvo

liuennutkalvoa

läpäisemätönhiukkanen

osmoottinen paine

NESTETASAPAINON KÄSITTEITÄOSMOOTTINEN PAINE

voima, jolla osmoosi pyrkii tapahtumaanosmoosi siirtää vettä väkevämpäänliuokseen, kunnes muodostuu riittävä vastapaine osmoosille eli osmoottinen paineväkevämpi liuos vetää vettä laimeammasta liuoksesta, kunnes pitoisuusero tasoittuu tai hydrostaattisen paineen erotus on yhtä suuri kuin osmoottinen paine

KOLLOIDIOSMOOTTINEN PAINEbiologista kalvoa läpäisemättömien makromolekyylien (proteiinit) aiheuttama osmoottinen painekäytetään kuvattaessa voimia, jotka määräävät nesteen siirtymisen kapillaarin endoteelin läpi

Osmoottinen paine on pääasiallinen säätelevä tekijä veden jakautumisessa solujen ja soluvälitilan välillä

Vesi liikkuu spontaanisti pienemmän osmolaliteetin alueelta suurempaa osmolaliteettia kohden

Kaikkein eniten solunulkoisen nesteen vesimäärään ja osmolalitettiin vaikuttaa Na‐ionien pitoisuusNa+ ja sen mukana tulevat anionit Cl‐ ja HCO3

‐ovat osmoottisesti aktiivisimmat liuonneet aineet solunulkoisessa nesteessäOsmoottinen konsentraatio = osmolariteetti:

Na + Cl ‐+ HCO3‐= 145 + 117 + 28

= 290 mmol/kg H2O

vastaava osmolaliteetti ~ 270 mosm/kg H2O (koska osa ioneista muodostaa yhdisteitä – ”ei ideaaliliuos”)

On noin 90% solunulkoisen nesteen osmolaliteetista (280‐300 mosm/kg H2O)

Osmolaliteetti:Osmoolien määrä kilogrammassa liuotinta (m)Osm/kg H2O1 mol ideaaliliuosta laskee jäätymispistettä 1,86 °C

joten liuoksen osmolaliteetti voidaan mitata sen jäätymispisteen perusteella

Käytännössä – veren osmolariteetti(mOsm/l):

2x P‐Na + B‐Gluk + S‐Urea (mmol/l)Ero mitatun osmolaliteetin ja lasketun osmolariteetin välillä merkityksetön

Osmolaliteetti ‐ nestetasapainoKehon nesteiden vesipitoisuutta säädellään siten, että elimistön eri nesteaitioiden osmolaliteetti pysyy samana – koostumus kuitenkin vaihtelee

Plasman osmolaliteettia säädellään 3. aivokammion ja hypotalamuksen osmoreseptorien ja hypofyysin takalohkon antidiureettisen hormonin (ADH) kauttaReseptorit kosketuksessa plasmaan ja aivo‐selkäydeinnesteeseen aistivat osmolaliteettia ja natriumin pitoisuuttaSydämessä ja suurissa suonissa verenpainetta ja veritilavuutta aistivia reseptorejaSignaaleista moniulotteisia vasteita osmolaliteetin ja vasomotoriikan säätelyalueilta

NestetasapainoMoniulotteinen refleksikaari säätelee nestetasapainoa:

janon tunne ja juomiskäyttäytyminen tarve nauttia suolaa

antidiureettisen hormonin (ADH) ja oksitosiinin erittyminen aivolisäkkeen takalohkosta

natriureettisten peptidien erittyminen sydämestä, aivoista ja munuaisistareniini‐angiotensiini‐aldosteronijärjestelmän aktivaatio

sympaattisen hermoston aktiivisuuden muutokset

Osmolaliteetti ja virtsan tuottoVeden vähyys nostaa plasman

osmolaliteettiaADH eritys kasvaa

Virtsa väkevöityy ja virtsamäärä pienenee

Plasma laimenee

Virtsaamisen tarpeen vähentyminen on varhainen signaali nauttia nesteitä

Nestetasapaino on hallinnassa, kun virtsaamisen tarve säilyy samankaltaisena kuin viileämmällä ilmalla

Nestetasapaino

Tavoitteena on säilyttää solujen tilavuus ja elektrolyyttikoostumus eli osmoottinen tasapaino vakaana ja turvata riittävä verenkierron tilavuus hapen tarjonnan ylläpitämiseksi

Vesitasapaino – keskeistä osmolaliteetin vakaana pitämisessäNatriumtasapaino – solunukoisen‐ sekä veritilavuuden säätelyssä

Osmolaliteetin häiriöt ovat tavallisia eri kuivumistiloihin tai ylimääräiseen diureesiin liittyen (hypertoninen plasma, dehydraatio)

samoin erilaisissa turvotustiloissa ja liiallisen juomisen seurauksena (hypotoninen plasma, hyperhydraatio).

Vesitasapainon häiriöiden tutkimisessa tarvitaan sekä plasman (seerumin) että virtsan osmolaliteetti‐ ja elektrolyyttimäärityksiä ja happo‐emästasapainon tietoja

STARLINGIN LAKIneste siirtyy kapillaarin plasman ja soluvälinesteen välillä suodattumallanesteen siirtymistä määrää kapillaarin ja soluvälitilan hydrostaattisten paineiden erokapillaarin hydrostaattinen paine korkeampi kuin kudoksensoluvälitilan myötäävyys (komplianssi) yleensä suuri

pienenee jyrkästi, jos tilavuus kasvaa rajusti → hydrostaattinen paine

nousee eksponentiaalisestitilavuuden lisääntyessä

Soluvälitilan tilavuus

Soluvälitilan paine

Kapillaarin paine

NESTETASAPAINON KÄSITTEITÄNesteen siirtymistä kuvaava Starlingin yhtälö yleisessä muodossa:

Jv = Kf [( Pc ‐ Pi ) – d ( Poc ‐ Poi )]

Jv = netto nesteen siirtymäKf = suodattumisvakio (pinta‐ala, aukkoisuus, permeabiliteetti)Pc = mikrovaskulaarinen painePi = soluvälitilan pained = Stavermanin vakio (kapilaarin läpäisevyys proteiineille)Poc = kapilaarien onkoottinen painePoi = kudoksen onkoottinen paine

Kapillaari

Soluvälitila

Vesi

Filtraatio – absorptio

↓

Ylimääräinen vesi soluvälitilassa

↓

Imukudos

↓

Verenkiertoon

VEDEN JA NATRIUMIN AINEENVAIHDUNTA

natrium tärkein veden jakautumista säätelevä elektrolyytti

natriumin määrä solunulkoisessa nesteessä sanelee solunulkoisen nesteen tilavuuden ja säätelee myös solunsisäisen nesteen tilavuutta

Solunsisäiset proteiinit ja org. Fosfaatit vetävät solukalvoa läpäiseviä ioneja solun sisäpuolelle

elimistö pitää natriumin lähes kokonaan solun ulkoisessa tilassa ja kaliumin solun sisällä

tätä kaikilla solukalvoilla toimivaa järjestelmää katalysoi natrium‐kalium‐ATPaasi pitää solun osmolaliteetin sopivana!!

Solukalvon Na/K ATPaasin toiminta

Natrium-kalium-ATPaasipumppaa natriumia solusta ulos vaihtaen sen kaliumiinenergiaa kuluttava tapahtuma kolmea natriummolekyyliä kohti pumpataan solun sisään kaksi kaliummolekyyliä (energiaa kuluu 1 ATP-molekyyli)

14 l

28 l

+ 1 l

+ 2 l

+ 2 l- 2 l

+ 3 l

Solun ulkoinen Solun sisäinen Solun ulkoinen Solun sisäinen

Solun ulkoinen Solun sisäinen Solun ulkoinen Solun sisäinen

+ 420 mmol NaCl

Tasapainotilanne + 3000 ml H2O

+ 3000 ml NaCl 0.9 %

NATRIUMIN VAIKUTUS NESTEEN JAKAUTUMISEEN ELIMISTÖSSÄ

Veden (natriumin suhteen hypotonisen nesteen) antoosmolariteetti pienenee solunulkoisessa nesteessävettä siirtyy osmoosin seurauksena solun sisälle, kunnes osmolaarisuudet solunulkoisessa ja ‐sisäisessä nesteessä ovat samatvesi jakautuu solunulkoiseen ja –sisäiseen nesteeseen niiden tilavuuksien suhteessasolunulkoisen nesteen natriumpitoisuus laskee ja solunsisäisen nesteen kaliumpitoisuus laskee

Natriumin suhteen hypertonisen liuoksen anto (NaCl)osmolaarisuus lisääntyy solunulkoisessa nesteessävettä diffundoituu solunsisäisestä nesteestä solunulkoiseen nesteeseen ja osmolaarisuus tasoittuusolunulkoisen nesteen tilavuus lisääntyy solunsisäisen nesteen tilavuuden kustannuksella

Natriumin suhteen isotonisen liuoksen anto (NaCl 0.9 %)osmolaarisuus solunulkoisessa tilassa ei muutuveden siirtymistä solunulkoisen ja ‐sisäisen nesteen välillä ei tapahdulisätty neste jää kokonaan solunulkoiseen tilaansolunsisäisen nesteen tilavuus ei muutu

NATRIUMIN VAIKUTUS NESTEEN JAKAUTUMISEEN ELIMISTÖSSÄ

- Veden ottoa elimistöön säätelee pääasiassa hypotalamus- Janon tunne syntyy joko solunulkoisen nesteen osmolaliteetin

lisääntymisestä tai volyymin pienenemisestä - Veden poistumista elimistöstä säätelee pääasiassa munuaiset

jopa 20 l

Solunulkoinenneste

NESTETASAPAINON ULKOINEN SÄÄTELY



lisääntymisestä tai volyymin pienenemisestä- Veden poistumista elimistöstä säätelee pääasiassa munuaiset

jopa 20 l

Solunulkoinenneste

C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O


lisääntymisestä tai volyymin pienenemisestä - Veden poistumista elimistöstä säätelee pääasiassa munuaiset

jopa 20 l

Solunulkoinenneste


C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O

Munuaisten läpi virtaa 20 % sydämen minuutti‐virtauksesta (levossa noin 1.0 l/min)24 t x 60 min/t x 1.0 l/min = 1440 l/vrk

Munuaiskeräset suodattavat primaarivirtsaa noin 180 l/vrkProksimaalisessa tubuluksessa reabsorptoituu 2/3 vedestäNa/K ‐ATPaasi keskeinenOsmoottinen gradientti säätelee veden reabsorptiotaTärkein solunulkoisen nesteen määrän ja koostumuksen säätelijä!

Mahdollistaa optimaalisen solujen toiminnan

MUNUAISET JA NESTETASAPAINO

NatriumAikuisen kehossa on natriumia keskimäärin 55‐60 mmol/kg, josta 30 % on vaihtumatonta luuhun ja sidekudokseen sitoutuneenaMunuaiset tärkein eritystä säätelevä tekijä!

Natriumin eritys virtsaan voi vaihdella erittäin suuresti, 10‐500 mmol/vrk, Iv‐nesteytyksessä huippuerirys voi vastata tuhansien millimoolien vuorokausieritystä

Elimistö sopeutunut pitämään natriumtasapainon alle 10 mmol/vrk päiväannoksella

Saantisuositus < 90 mmol,/vrk (<5 g ruokasuolaa/vrk) Suomalaisten keskimääräinen suolan saanti on 10 g/vrk

NESTEEN TARVE JA NESTEYTYS Vähimmäis-

tarve Keskimääräinen

tarve Vesi (ml/kg/vrk) 30 30 - 50

Natrium (mmol/kg/vrk) 1 - 2 Kalium (mmol/kg/vrk) 0.4 1.0 – 1.5 Magnesium 0.1 0.1 - 0.2 Kalsium 0.1 0.1 – 0.2 Kloridi 1 - 2 Fosfaatti 0.15 0.2 - 0.4

LASTEN VERENKIERTO JA NESTEEN TARVE

NESTEEN JA ELEKTROLYYTTIEN TARVE LAPSILLA

VERENKIERRON JA NESTETASAPAINON YHTEYS

→ veritilavuus ja minuuttitilavuus palautuvat

Hypovolemia →verenpaine→ sympaattisen hermoston aktivaatio

→ laskimoiden supistuminen (verenkierron sentralisoituminen)

→ laskimopaluu→ sydämen iskutilavuus→ perifeerinen vastus→ valtimoverenpaine

→ syke

→ veden absorptio soluvälinesteestä→ plasman tilavuus→ laskimopaluu→ sydämen iskutilavuus

→ munuaisten verenkierto → reniini → angiotensiini → aldosteroni → veden ja natriumin reabsorptio→ veden eritys→ plasman tilavuus→ laskimopaluu→ sydämen iskutilavuus

KALIUMIN AINEENVAIHDUNTA

UlosteMunuaiset

KALIUMIN AINEENVAIHDUNTANa/K ATPaasi

UlosteMunuaiset


UlosteMunuaiset


Suuri pitoisuus solunsisäisessä nesteessäPieni pitoisuus solunulkoisessa nesteessä

Ilman solun sisään siirtäviä mekanismeja tavallinen ateria voisi olla tappava

Na/K ATPaasi säätelee tasapainoa Kaliumtasapainon häiriö (vaje) joudutaan hoitamaan lisäämällä sitä solunulkoiseen tilaan Kaliumtasapainon saavuttaminen on hitaampaa kuin natriumtasapainon saavuttaminenKalium keskeinen hermoimpulssin säätelyssä hermolihasliitoksessa ja sydänlihaksessa

KaliumHappo‐emästasapainon muutokset vaikuttavat kaliumin jakautumiseen solunulkoisen ja –sisäisen tilan välillä

Asidoosi K+‐ioneja ulos soluista, korvautuvat H+‐ioneillaNa/K –pumpun toiminnan vaimeneminen

Insuliini, adrenaliini (β2r)ja aldosteroni stimuloivat kaliumin soluunottoa

Raskas liikunta vapauttaa kaliumia lihaksista – DM & β‐salpaajat!Solunulkoisen nesteen osmolaliteetin kasvaminen solujen kuivuminen kaliumin diffuusio ulos soluistaSolutuhossa (lihasvamma, punasolujen hajoaminen) K+‐vapautuminenMunuaiset: virtsamäärän ja plasman natriumin (sekä kaliumin) pitoisuuden lisääntyminen lisää kaliumin eritystä

Aldosteroni lisää kokoojaputkissa kaliumin eritystä virtsaan

KalsiumElimistössä kasvukauden lopussa n. 1kg, josta yli 99,9% luustossa (~o,3 % lihaksissa ja loput muissa kudoksissa)

0,5 – 1 % nopeasti liukenevassa muodossa ‐> siirtyy solunulkoiseen tilaan tasapainottamaan Ca‐pitoisuuttaSaantisuositus 800‐1000 mg/vrk (= 25 mmol/vrk), imeytyy n. 30%

Solunulkoinen: useiden proteiinien toiminnan säätely (mm. hyytymisjärjestelmä) ja luuston kehitys & rakenne50% vapaassa, ionisoituneessa muodossa, 40% proteiineihin sitoutuneena (alb) ja loput anionisiin ligandeihin sitoutuneena

Plasman Ca 2,15 ‐ 2,51 mmol/l. vapaa, ionisoitunut muoto fysiologisesti vaikuttavapitoisuus 1,15 ‐1,32 mmol/l plasmassa

albumiinin pitoisuuden muutos 10g/l muuttaa kalsiumin pitoisuutta 0,2 mmol/l

Kalsium

Solunsisäinen:Hermoimpulssin, lihassupistuksen (Ca2+ ↓tetania), hormonien erityksen ja solunsisäisen viestinnän säätelijäPieni pitoisuus (100 nmol/l), kalvoverkostoon varastoituvapautuminen tarkasti säädelty

MAGNESIUMIN AINEENVAIHDUNTA

Tärkeä solunsisäinen kationiSäätelee esim. Ca‐kanavien toimintaa ‐ elimistön oma ”Ca‐estäjä”

Useiden tärkeiden entsyymien osaPuuteessa rytmihäiriöitä, lihasheikkoutta, tajunnan tason häiriöitä,

ylimäärä harvinaistaTärkeä sydämen sähköisessä toiminnassa ja supistumisessa

Kääntyvien kärkien VT i.v. magnesiumRaskausmyrkytyksessä ehkäisee kouristuksia

Yli 40 % hypokaleemisista potilaista on hypomagnesemisiaMenetys ruoansulatuskanavaan Runsas alkoholin ja diureettien käyttö saattaa aiheuttaa hypomagnesemiaa

KloridiElimistön tärkein anioni

Liittyneenä Na+, K+, H+

70 % solunulkoisessa nesteessäKloridin aineenvaihdunta on merkittävältä osalta sidottu Na:n ja HCO3:n aineenvaihduntaan ja happo‐emästasapainon säätelyynKloridivajaus:

Hypovolemia, diureetitGI‐menetykset: oksentelu, ripuli, nenä‐mahaimu

Häiriössä selvitettävä taustalla oleva syyKorjataan fysiologisella keittosuolalla ( + KCl tarvittaessa)

FosfaattiMuodostaa ison osan solunsisäisestä H‐E‐puskurijärjestelmästäTärkeä ainesosa useissa makromolekyyleissä, kuten nukleiinihapoissa, fosfolipideissä, fosfoproteiineissa ja aineenvaihdunnan välituotteissaLuun ainesosana

Elimistössä ~500g fosforia, josta 85% luustossa, vain 1% solujen ulkopuolella

Tiettyjen entsyymien aktivointi/deaktivointi fosforylaatiomekanismin kautta (esim. glykogeeni‐glukoosi‐metabolia)

Hypofosfatemia:• kriittisesti sairaat, ak. Infektio, alkoholistit, aliravitut,…• heikentää solujen energian saantia• lihasheikkoudet, tajunnan tason lasku, lihasten toimintavajaukset

Hyperfosfatemia:• kun eritys jää alle saannin• useimmiten munuaisten vajaatoiminnan takia• ilmenee hypokalsemian oireina:

• parestesiat, kouristukset, tetania, psyykkiset oireet, hypotensio, EKG‐muutokset

BikarbonaattiLuussa 80% elimistön varoista

Vapautettavissa soluvälitilaan HE‐puskurointiinMenetyksiä GI‐kanvan nesteiden kautta24‐28 mmol/l laskimoveressäAsidoosi on korjattava, jos seerumin bikarbonaattipitoisuus on < 18 mmol/l (viimeistään sen alittaessa 15 mmol/l)

Lääkkeenä on kalsiumkarbonaatti, joskus myös natriumbikarbonaatti

Solunsisäinen ja –ulkoinen ödeemaSolunsisäinen:

Jos solukalvon N/K‐ATPaasi ei saa energiaaKudoksen metaboliajärjestelmän häiriöt tai riittämätön hapen ja ravinteiden tarjonta

Na‐ionit pyrkivät diffuntoitumaan solukalvon läpi solun sisäänVesi seuraa perässäSolu turpoaa moninkertaisesti, lopulta solukalvo repeää ja solu kuolee

Myös inflammaatiossa solukalvojen permeabiliteetti lisääntyy monille aineille solujen ödeema

Solunulkoinen:Lisääntynyt hydrostaattinen paineVähentynyt onkoottinen paine verisuonissa Lisääntynyt kudosten onkoottinen paineSuonten seinämän lisääntynyt permeabiliteetti, esim. Inflammaatio, sepsis Lymfaattisen kierron estyminenKudosten vedenpidätyskyvyn muutokset (vesi ja proteiinit pääsee soluvälitilaan)

Noidankehä: munuaiset pidättää lisää suolaa ja vettä…

L2 LYF2011 Syksy Nesteet Nestetasapaino Luennot PE1

Documents

Transcript of L2 LYF2011 Syksy Nesteet Nestetasapaino Luennot PE1