Su, Su Metabolizması ve Elektrolitler

Doç.Dr. Gülnur AndicanCTF Biyokimya Anabilim Dalı

Su

İnsan vucudunun en önemli bileşeni (%60-70)Vücuttaki organik ve inorganik maddelerin

ortamı (çözer ve metabolik olaylar yer alır)Su dengesinin sağlanması yaşamsal önemi var.Pulmoner, renal organlar birlikte çalışır ve

tamponlarDinamik dengede bozukluklar.1.Dış etkenler ( Travma, yükseklik irtifa, toksik

madde alınımı)2.İç etkenler : N metabolizma, hastalık.

Su tetrahedral moleküldür

3 boyutlu şekil: Merkezde oksijen. H ile yapılmış 2 bağ.

H tetrahedronun 2 köşesine yer alır,ortak paylaşılmamış elektronlar diğer 2 köşede

2 Hidrojen atomu arası açı tetra hedral açıdan (109.5o) dan biraz küçük (105o). Hafifçe çarpık tetrahedron.

Vücut SuDoğumda %75 su %60

Total vücut su=42.LİSS= 28L (hücre met. da kimyasak reak. için

ortam)ESS=14L (hüc. membr. dışındaki tüm su, tüm

metabolik değişimler için)

Hücre membranı ile ayırım (Hücre içi ve dışı sudan başka GİS ve üriner S de de su var)

Osmatik basınçOsmotik basınç: kompartmanlar arası su

dağılımın belirleyen en önemli faktör. 4 iyon Na, K, Cl, HCO3 serbest iyonlar halinde.

Ca ve Mg albumine bağlı (bir kısım).Osmotik basınç: Dilüe solüsyondan konsantre

solüsyona suyun hareketini sağlayan kuvvet. Vücut su bölümlerinde su serbest hareket eder.

Sıvıdaki çözünmüş iyonlar ve moleküllerin osmotik basıncı bunu düzenler.

Osmotik basınç farklılığı suyun dağılımını etkiler.

Plazmada 150 mmol/L katyon konsantrasyonu var.

Bunun 140 mmol/L ‘sini Na oluşturur.Elektriksel nötral = ( katyon = anyon)Diğer anyonlar: fosfat, sülfat,proteinler,organik

asitlerAnyon gap : Na+–(Cl-+HCO3

-) = 12 mmol/L

= 7-16 mmol/LMetabolik asidozda anyon açığı ↑

Vücut su düzenlenmesi

ESS osmalarite ve hacim kontrolü hipotalamus, renin- anjiotensin-aldosteron sisitemi, atrial natriüretik faktör böbreklerle düzenlenir.Plasma ve interstisyel bölükler arası sıvı ve solüt

dağılımında kapiller endotel yüzey belirleyici. Hidrostatik, osmotik ve elektrokimyasal kuvvet tarafından kontrol edilir

ISS osmalarite ve hacim kontrolüHücre membran bütünlüğü osmotik ve elektrokimyasal.

(porlar, hidrofilik, anyonlara geçirgen)

Su metabolizması-Hipotalamus

Bu alandaki nöronlar ESS değişikliklere cevap verir1. Osmalarite artarsa.2. İntravasküler volüm azalırsa: kalp atrium, vena kava inf.,

pulmaner vendeki gerilim reseptörleri aktivitesi ve aorta ve karotis kan basıncı reseptörleri aktivitesi azalır. MSS’ne bilgi ulaşır, hipotalamus

1.Su alımı bölgesi: susama artar. Su alımı artar2.Su çıkışı bölgesi : ADH (ön hipofizden) salınımı,

böbrek toplama kanalı su geri emilim, hipertonik idrar Ayrıca anjiotensin ll de hipotalamus su kontrol

alanlarındaki nöronları direkt uyarır.

Su ve Na metabolizması-natriüretik peptidler

renin- anjiotensin-aldosteron sisitemine karşıt etki.atrial natriüretik faktör (ANP), Beyin natriüretik faktör

(BNP, sol ventrikül) ve C-tipi natriüretik peptid (CNP,vasküler endotelyal hücrelerden) ve urodilatin (böbrek)

Herbiri dokuya spesifik ve bağımsız düzenlenir.ANP, BNP, urodilatin : Vasküler permeabiliteyi artırırlar.

Natriürezis ve diürezis etkiler yaparlar.CNP en kuvvetli venöz dilatatör. (natriüretik etkisi yok)

Su Dengesi bozuklukları

Dehidratasyon:Atılan suyun yerine konmaması veya suyun tutulamaması

Aşırı-hidrasyonSu alımı ve atımı veya Na alımı ve

atımındaki dengesizlik sonucu oluşur.

Dehidratasyon

Susama, mukozada kuruluk, cilt turgorunda azalma, idrar çıkışında azalma, Htc artışı, Hipotansiyon, şok.

Su kaybı: Rölatif olarak normal Na ve vücut suyunda azalma. Hipernatremi ve hiperosmalarite ile birlikte olur.

Su ve Na kaybı: Negatif Na dengesi ile birlikte varsa. Hipernatremik (hiperosmolar), Normonatremik (isomolar), Hiponatremik (hipoosmalar) olabilir.

Aşırı-su birikimi

Aşırı su: Su zehirlenmesi: Vücut suyunda artış ve normal Na ile birlikte.

Nadiren: aşırı su alımı (polidipsi). Sıklıkla: ADH sekresyonu çok, böbrek su atılımı bozulur;

Sonuçta dilusyonel Hiponatremi ve hipoosmalarite ve hücre içine su geçişi olur.

Ekstrasellüler ve intrasellüler kompartmanlarda su artışı. Aşırı su ve Na: Ekstrasellüler kompartmanda artış

genelde Na ve su tutulumu nedeniyledir. Oligürik renal yetmezlik, nefrotik sendrom, konjestif kalp yetmezliği, primer hiperaldesteronizm. Ancak bu durumlarda toplam vücut suyu artışı; N veya az plazma Na ile olur.

Sodyum (Na+)

Osmotik güçün yarısı.Toplam vücut Na %30 kemikte. Primer organ böbrek:

Gromerüllerden serbestçe filtre olur.%70-80’i proksimal tubullerden aktif emilir.

(Cl- ve H2O bununla birlikte pasif emilir.)Geri kalan %20-25 henlenin çıkan kulbundan susuz

emilir.Distal tubulde Aldesteronun etkisiyle Na-K ve Na-H

exchange ile veya direkt olarak (Cl dolaylı) emilir.Jukstaglomeruler aparat renin üretimi (basınç

düştüğünde veya Na azaldığında)

Hiponatremi

<136 mmol/L ESS’nin major katyonudur.110-120 mmol/L : Mental konfüzyon90-105 mmol/L : Mental bozuklukSu osmotik dengeyi sağlamak için

intrasellüler alanda toplanır ve hücre şişmesine neden olur.

Hipernatremi

Plazma Na >150mmol/LHer zaman hiperosmolardır.İntrasellüler dehidratasyona bağlıdır.Nörolojik semptomlar:

Tremor, irritabilite, ataksi, konfüzyon.Susuzluk refleksi ise N olamaz.

Potasyum (K+)

Plazma K 3.5-5 mmol/L Hücre içi temel katyon. Na-K ATPaz ile K hücre içine alınır. İdrar ile glomerül filtrata geçer. Proksimal tubulusten tamamen geri emilir. Distal tubulusten salgılanır.(Aldesteron ile Na tutulup)

Kronik böbrek yetmezliği: Distal tubulusa ulaşan su azalır. Asidozda K birikimi olur.

Hipokalemi: Kas zayıflığı, irritabilite, paraliz 2,5mmol/L↓ Taşkardi, ileti defekti Kalp durma Hiperkalemi: Mental konfüzyon, karıncalanma, ekstremiteler

gevşer, solunum kasları zayıflar ve bradikardi.

Hipokalemi

K < 3.5mmol/LYeniden dağılım:

1-Hiperglisemide insülin uygulanınca plazma K ↓

2-Alkalozda K hücre içine H hücre dışına pompalanır.

3-Akut lösemide yalancı hipokalemi , lökosit ↑, kan alındıktan sonra K hücre içine zamanla girer.

Hiperkalemi

Plazma K > 5mmol/LYeniden dağılım, artmış retansiyon, (hemoliz, trombositoz,

lökositoz = preanalitik değişkenler)Yeniden dağılım:

İntrasellüler K ESS sıvıya. H İSS

Asidozda : pH 0,1 ↓ K 0,2-0,7 mmol/L ↑. H atılır, K↑Asidoz tedavi normokalemiDehidratasyonDoku hipoksisiŞokDiyabetik ketoasidozYanık

KLOR (Cl-)

ESS’nin anyonudur.103 mmol/L.Asit-baz bozukluğu yoksa Na’yı izler. Asit-baz bozukluğun nedenini açıklar ve anyon

açığının hesaplanmasındaGlomerüler filtreProksimal tubulden pasif geri emilim (Na) Henle çıkan kol Cl pompası ile aktif emilim.

Hipokloremi

Nefrit tuz kaybettiren: Na↓ , Cl ↓Tubuler reabsorbsiyon bozukSİADH: Uygunsuz ADH salınımı + hiponatremi

olur.Organik asidemi veya Atılım bozuk = Metabolik

asidoz (Diyabetik ketosidoz, böbrek yetmezliği)H↑ Kompansa için K tutulur, Na atılır Cl ↓

Hiperkloremi

Dehidratasyon, diyare, bikarbonat kayıplı metabolik asidozda,

hiperkloremik asidoz = Renal tübüler hasarı gösterir.

Diyetle fazla tuz alımı, salin ile aşırı tedavi.

Tampon Sistemleri, Asit-Baz Dengesi Tampon Sistemleri, Asit-Baz Dengesi ve Bozukluklarıve Bozuklukları

Doç.Dr. Gülnur Andican

C.T.F Biyokimya Anabilim Dalı

pH

H iyon derişimi 3.2X10-4 mol/L

OH iyon derişimi 4X10-4 mol/L olan çözeltinin pH’sı nedir?

pKpK

1) Asidin iyonizasyon sabitinin (-) logaritmasıdır.

2) Asitin konjuge baz konsantrasyonuna eşit olduğundaki pH’dır.

3) Bir asit yarı nötralize olduğunda [A]=[HA]

Asitlerin pK değeri ↓ pK değeri düştükçe

asit kuvvetlenir.

Plazma pHPlazma pH• 2‘değişken tarafından belirlenir:• PCO2=asit. Akciğerler tarafından ve karbonik asit/

bikarbonat T sistemi ile düzenlenir. • Böbreklerden düzenlenen baz kons ile belirlenir.

Bikarbonat, çözünmüş CO2 :

cHCO3- = 27 mmol/L (plazmada 2. büyük anyon)

cdCO2 = 1,35 mmol/L = 20/1, pH = 7,4’de

HCO3- + H+ → H2CO3 → CO2 + H2O

Handerson-Hasselbach : pH = 6,1 + log [tuz/asit ]

(Tuz: cHCO3- Metabolik)

(Asit: cdCO2 solunumsal)

plazma pH ve pCO2 , HCO3- ölçümü ile değerlendirilir.

(karbonik asit/ bikarbonat en önemli tampon)

Tampon SistemleriTampon SistemleriHücre içi ve hücre dışı sıvılarının sabit kalan bir pH

değeri vardır.Çözeltiye asit veya baz eklendiğinde pH değişikliğine

direnç gösteren zayıf asit + konjuge bazdan (tuz) oluşur.

pH = pK + log [Tuz/Asit]

([Tuz] = [Asit] ise)

pH = pKTampon en iyi direnç gösterdiği pH = pK ± 1.Tuz/Asit oranı 1:10 Çözeltiye asit eklendiğinde :

HCO3- + H+ → H2CO3 → CO2 + H2O

A- Bikarbonat / Karbonik Asit A- Bikarbonat / Karbonik Asit Tampon Sistemi Tampon Sistemi

Plazmanın en önemli TamponuEritrositlerde daha az.pK = 6,1-6.3 ancak yüksek

konsantrasyonlarda pH= 7.4’de Baz/ asit = 20/1Ancak çok etkin: CO2 tutma ve atma (Hızlı);

HCO3- tubulustan atılım ve tutulum

27 mmol/L / 1,35 mmol/LKanın bikarbonat olmayan tamponları 10

mmol/L’den az (=7,7 mmol/L)

B- Fosfat Tampon SistemiB- Fosfat Tampon Sistemi

HPO4-2 / H2PO4

- : 4/1

pK = 6,8Total konsantrasyonu çok az.Kandaki tamponların en azıİdrarda daha önemliBikarbonat olmayanların %5Eritrositte bikarbonat olmayanların %16’sı

(2,3 BPG)

C- Plazma protein ve Hemoglobin C- Plazma protein ve Hemoglobin Tampon Sistemi Tampon Sistemi

7,2 g/dlPlazma: Bikarbonat olmayan tamponların %95’i

= 7,7 mmol/L Hb ve proteinlerde Histidin imidazol grupları

(pK=7.3),Albumin:16 HistidinHücre içi eritrosit bikarbonat olmayan Tampon

sistemi 63 mmol/L

Asit-Baz Düzenlenmesinde SolunumAsit-Baz Düzenlenmesinde Solunum

AC görev: O2 sağlamak, CO2 elimine etmek veya retansiyon

Ekternal solunum: Akciğerİnternal solunum: Dokularİnspirasyonda kaslar kasılır ve intratorasik hacim

genişler. İntrapulmoner basınç ise düşer. Kan dolaşımıBeyin sapındaki solunum merkezi tarafından düzenlenir. Medulla oblangata: Santral kemoreseptör Karotis ve Aorta: Periferik kemoreseptör içerir.

Asit-Baz düzenlenmesinde BöbreklerAsit-Baz düzenlenmesinde Böbrekler

Plazma pH’sı = 7,4İdrar pH’sı = 6Asidozda asit atılır ve baz korunur İdrar pH’sı =Alkalozda asit tutulur ve baz atılır 4,5-8,2

1.Na-H exchange ile

2.NH3 üretimi ve NH4 atılımı

3.HCO3 korunumu

1. Na1. Na++-H-H++ değişimi değişimi

Na-H ATPaz Renal tubullerde Na tutulumu sonucu HH++ atılımı atılımı

ile:ile: proksimalde 1 pH , distalde ise 3 pH birim değişebilir. (pH4.4)

Renal tubuler asidozda: kan pH↓ idrar pH↑K iyonları renal tubullerde artarsa H++ ile

yarışır. K atılımı ve Na tutulumu olur. H++ atılmaz Kan pH↓

(Hipokalemi alkaloz yapar)Hiperkalemi asidoz yapar

2. Amonyak2. Amonyak üretimi ve NH üretimi ve NH44++ atılımı atılımı

Glutaminaz ve Glutamat dehidrojenaz (Glutamat↔ α-ketoglutarat + NH3)

Normal pH’da: NH3 /NH4 = 1/100NH3 gazdır ve tubuler lümene geçer.H ile NH4 olur ve membrandan geçemez.

Tubuler idrarda kalır.Fosfat, Cl, sülfat anyonları ile atılır.Böylece 30-60 mmol atılır.

HH++ kaynağı kaynağı

1- Karbonik Anhidraz ile tubuler hücrelerde:

CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ HCO3- + H+

H iyonları Na-H exchange ile sekrete olur.

Asidozda (3 günde) max. NH3 (glutaminden) sentezi . NH4 şeklinde H atılımı (en çok)

Kronik renal yetmezlikte NH3 oluşamaz Asidoz.

2- H+ + HPO4-2 H2PO4

- oluşturur.

Fosfat miktarına bağlı.

30mmol H+ H2PO4 şeklinde atılır. (asidin çoğu) Asidemi fosfat atılımını ↑

3. Bikarbonat geri emilimi3. Bikarbonat geri emilimi

Glomerüler filtrat ve plazma HCO3 eşittir.Proksimal tubulde asit↑ idrar PCO2 ↑, HCO3

-↓İdrar PCO2↑ Tubuler hücreye geçer H+ +

HCO3- . (Karbonik anhidraz)

H+ , Na-H exchange ile atılır. Her H+ atılımı için: HCO3

- Na ile paralel alınmış olur, dolaşıma geçer. Proksimal tubulde HCO3

-%90’ı geri alınırPlazma HCO3

- > 26 mmol/L. Reabsorbsiyon kapasitesi aşılır. İdrarla HCO3

- atılır.

ANORMAL ASİT-BAZ VE ELEKTROLİT ANORMAL ASİT-BAZ VE ELEKTROLİT BİLEŞİMİBİLEŞİMİ

Beraber gelişir.H ↑ (Cl veya laktat birikimi ile beraber ve K ve Na

değişimi ile ) Bu nedenle elektrolit ölçümü kan gazları ve pH ile beraber ölçülmelidir.

Metabolik HCO3-

Solunumsal PCO2

Asidoz: 1- Artmış asit

2- Azalmış asit atılımı

3- Artmış baz kaybıAlkaloz:

METABOLİK ASİDOZMETABOLİK ASİDOZ

Plazma HCO3- ↓

1)Organik asit üretimi ile ↑ (=diyabet ve laktat)

2)Renal yetmezlik v.s. asit atılımı ↓ HCO3- tüketilir.

3)Renal geri emilim HCO3- ↓ (tubuler

reabsorbsiyon), duodenal (diare): HCO3- kaybı

olur.

Solunumsal kompanzasyon.

Normal anyon açıklı asidoz (inorganik)Normal anyon açıklı asidoz (inorganik)

Normal anyon açıklı asidoz (inorganik)HCO3

- kaybı (böbrek veya GİS’ten) ana nedendir.

Elektriksel nötrallik için Cl reabsorbe edilir (Na ile birlikte) Hiperkloremi.

Diare: Na, K, HCO3- kaybı Asidoz, hipokalemi.

Renal tubuler asidoz tip1: tubuler H sekresyonu↓ ve HCO3

- reabsorbsiyonu ↓

tip2: HCO3- reabsorbsiyonu↓

tip4: (Hipekalemik) Böbrekte renin sentezi↓ Aldesteron Na reabsorbsiyonu ↓, H ve K birikir.

Kompansatuar Mekanizmalar:Kompansatuar Mekanizmalar:

Solunumsal:

(Solunum hızı ve derinliği↑ , böylece CO2 atılımı sağlanır)

pH↓ Kussmal solunum hiperventilasyon Karbonik asid, CO2 olarak atılır

Renal:

Na-H exchange↑, amonyak oluşumu↑ ve HCO3

- reabsorbsiyonu↑

METABOLİK ALKALOZMETABOLİK ALKALOZ

Aşırı baz alınımı, baz atılımın az olması ve asit sıvı kaybı↑ HCO3/CO2 20/1 den büyük

pH>7,55 N Ca’da dahi tetani gelişir. (Ca protein ve diğer anyonlara bağlanır, iyonize Ca azalır.)

Klor ölçümü önerilir.Klorüre duyarlı Alkaloz (İdrar Cl<10mmol/L)

Hipovolemi Aldesteron↑ Na emilimi, K ve H atılımı↑ Hipokalemi (Alkaloza da katkıda bulunur)

Klorüre dirençli Alkaloz (idrar Cl>20mmol/L)

Nadirdir. Aldesteronizm, Cushing Sendromu nedeniyle olur. Adrenal hiperplazi, Hipofiz Adenomu (ACTH)

Kompansatuar Mekanizma:Kompansatuar Mekanizma:

Solunumsal:

pH↑ Solunum Merkezi baskılanır. CO2 retansiyonu (Hiperkapni) HCO3

- /cd CO2 oranı düzelir.

Renal:

Na-H exchange↓ Hipokalemi ve

Amonyak oluşumu↓ Hipovolemi varsa

HCO3- reabsorbsiyonu↓ işlemeyebilir

SOLUNUMSAL ASİDOZSOLUNUMSAL ASİDOZ

CO2 azalmış atılımı, CO2 fazla solunumu (hiperkapni),

solunum merkezinin baskılanması (Travma, enfeksiyon, MSS etkili ilaç) ve solunum yolunun tıkanması (KOAH en sık neden)

Astım, Laryngospazm, Enfeksiyon ve Göğüs duvarı bozuklukları.

HCO3- /cd CO2 oranı ↓

pH = 7’de 28/17 olur.

Kompansatuar Mekanizma:Kompansatuar Mekanizma:Tampon sistemleri Karbonik asid, Hb ile

tamponlanır HCO3- hafif artar. Erken

posthiperkapnik dönemde Metabolik alkaloza neden olur.

Solunumsal:

pCO2↑ Solunum merkezi uyarılır Solunum hızı ve derinliği↑ (Solunum.Merkezi normal ise)

Renal:

Na-H exchange↑, Amonyak oluşumu, HCO3-

reabsorbsiyonu ……6-12 sa’ de etkili olur.

KOAH’ta bile tam renal kompansasyon olur.

SOLUNUMSAL ALKALOZSOLUNUMSAL ALKALOZ

Solunum hızı ve derinliği ↑ pCO2↓ (=Hipokapni) =dPCO2↓

cHCO3- /cd CO2 oranı ↑ pH↑

Solunum M pulmoner olmayan uyarımı (Ankisiyete, Histeri, MSS cerrahisi, Hipoksi) ve Pulmoner hastalıklar (Pnömoni, astım, pulmoner emboli)

Kompansatuar mekanizmalar:Tamponlar Renal