Asid-baz dengesinin önemi
Hücre içi enzim aktivitelerinin yeterli bir sekilde yapilmasi ve hücre membraninin bütünlügünün korunmasi için kan pH’inin çok dar sinirlarda tutulmasi gerekir. Bu sinirlar 7.35-7.45 olarak kabul edilir. H+ iyonunun proteinlere baglanma özelligi çok fazla oldugundan, serbest kaldiginda proteinlerle-enzimlerle birlesir, fonksiyonlarini bozar. Öncelikle glukoz yikimi siddetlenir, beyin fonksiyonlari bozulur. H+ iyon konsantrasyonu, 45’in üzerine çiktiginda asidoz (pH 7.45) gelisir. Yasami tehdit eden kan pH sinirlari 7.70 olarak belirtilmistir.Bazi kurallarin bilinmesi taniyi kolaylastirir. Pratikte önemli olan, olayin dogru tanimlanmasi ve buna uygun yaklasimin yapilmasidir.
Tarihçe
1909’da Hendelson, asid-baz dengesinde metabolik ve respiratuar komponentlere dikkat çekmis ve sonralari Henderson-Hasselbach esitligi olarak anilacak olan formülü olusturmustur (pH=pK+log HCO-3-/pCO2). Ayni yil Sorenson, kanda H+ iyonlarini ölçen ilk elektrodu gelistirmis ve pH’yi (power of Hydrogen) : H+ iyon konsantrasyonunun negatif logaritmasi olarak tanimlamistir. Örnegin pH 7.35 oldugunda, H+ iyon konsantrasyonu 44.7 nanomol/L, pH 7.45 oldugunda 35.5 nmol/L’dir. 1923’de Bronsted ve Lowry bugünkü anlayisa uygun olarak ilk tanimlamayi yapmislar ve H+ iyonu veren maddelere asid, H+ kabul eden maddelere baz adini vermislerdir.
Fizyoloji
Günlük alinan besinlerin metabolize olmasi ile her gün dengeli miktarda (çocuklarda 2-3 mEq/Kg, eriskinlerde 1-3 mEq/Kg) asid madde olusur. Saglikli kisiler ayni miktarda asid yükünü atar; yani biriken asid yükü (0) dir. H+ kaynagi proteinlerdir. Sülfür tasiyan amino asidler (metionin, sistein, sistin) yikilarak sülfirik asid, katyonik amino asidler (lizin, arginin) endojen hücre metabolizmasi ile yikilarak çesitli asidler, fosfolipidlerin yikimi ile fosforik asid, nükleoproteinlerin yikimi ile nükleik asid gibi H+ iyonu kaynaklari olusur. Bu asidlerin bir kismi tam bir oksidasyon ile CO2 ve H20’ya ayrisan ve hizla akcigerlerden atilan volatil asidlerdir. Uçucu olmayan, metabolize olmayan ve ancak böbrek yolu ile atilabilen asidler (sülfirik asid, fosforik asid, laktik asid, ketoasidler) de non-volatil-fikst asidleri olusturur. Karbonhidrat ve yaglar tam olarak metabolize olduklarinda H+ iyonu olusmaz; yetersiz sekilde metabolize olduklari hastalik durumlarinda (hipoksi, insülin eksikligi gibi) glukozun iyi metabolize edilememesi H+, laktat; trigliseridler, beta-hidroksi biturat olusturur.Bu asid yükünü dengelemek için böbrekler H+ iyonlarini idrar ile atmaya çalisir. Normal bir böbrekten 24 saatte 180 litre filtrat geçmektedir. Yani günde 4000 mEq bikarbonat (180x24 saat X 24mEq/L) Bowman araligina filtre edilir ve idrar ile kaybedilmeden hepsi dolasima geri döner. Bikarbonatin % 85’i proksimal tübülden, %15 kadari Henle kulpunun çikan kolundan geri emilir. Proksimal tübülde H+ iyonu idrar bosluguna-lümene sekrete edilir; H+ iyonunun proksimal tübül hücresinden çikmasi hücre içinde HCO3 olusmasini saglar, olusan bikarbonat dolasima geri döner. Tübül lümenine atilan H+ iyonu buraya filtre olmus bulunan bikarbonat ile reaksiyona girerek CO2 ve H20 olusur. Böbrekte bu mekanizmalari saglayan iyon tasiyicilar (transporter) ve iyon degistiriciler (exchanger) genetik olarak belirlenmis ve klonlanmistir. Bu proteinleri kodlayan genlerdeki mutasyonlar klinikte bildigimiz bir çok önemli, kalitsal asid-baz bozukluklarinin temelini olusturur. Örnegin böbrek tübülüs ve barsak epitel hücrelerinde Na+ absorpsiyonundan sorumlu olan Na+- H+ degisimini düzenleyen NHE gen ailesi belirlenmistir. Bir örnek olarak 5p15.3’de lokalize olan NHE-3 geninin immatüritesi sonucu neonatal-geçici distal RTA olusmaktadir. Bikarbonat iyonunun tasinmasi da Na+- HCO3 cotransporter (NBC) genlerinin düzenli çalismasi ile saglanir. Hücre içindeki-sitozolik ve filtrattaki-luminal CO2 + H2O > < H2CO3 reaksiyonunu düzenleyen karbonik anhidraz (CA) enzim ailesinin de 14’den fazla izoformu saptanmistir. Distal tübülde idrarin asidifikasyonu: Filtre edilen ve proksimal tübülden emilen bikarbonatin geri kalaninin emilmesi, amonyak olusmasi ve NH3’ün H+ iyonu alarak NH4 sekline dönüsmesi, Divalen bazik fosfatin H+ iyonu alarak monovalen asidik fosfata çevrilmesi gibi 3 ayri yolla gerçeklesir. Sonuçta idrar pH’i düsmekte, net asid yükü artmakta, idrarda H2CO3 kalmamaktadir.Klinikte kan gazlari olarak pH ve pCO2 konsantrasyonu ölçülerek asid-baz durumu deger-lendirilir. Normal degerler: arteriyel pH için prematürelerde 7.35-7.50, miad bebeklerde 7.11-7.36, çocuklarda 7.35-7.45, pCO2 için yenidoganda 27-40, büyük erkeklerde 35-48, kizlarda 32-45 mmHg olarak verilmektedir. Venöz kanda bakilan pCO2 6-8 mmHg daha yüksek, pH 0.03-0.05 daha düsük, kapiller kan gazi pH yönünden uyumlu, pCO2 yönünden orta derecede uyumludur. Plazma bikarbonat düzeyi iki yas altinda 20 mEq/L, daha büyük çocuklarda 22-25 mEq/L dolayindadir. Venöz kanda 1-3 mEq/L daha düsük ölçülür. Klorür düzeyi 98-106 mEq/L’dir.
Anyon gap ve yorumlanmasi
Vücut sivilarinda erimis halde bulunan tuzlar, esit sayida pozitif ve negatif yüklü iyonlar tasir. Hastalik hallerinde bu elektronötralite bozulabilir. Plazmada bulunan tüm anyonlarin laboratuvar yöntemleri ile ölçülmesi rutinde mümkün olmadigindan, pratik olarak en yüksek düzeyde olanlar ölçülmektedir, Plazmanin en yüksek degerdeki katyonu sodyumdur. Sodyum düzeyi (135-145 mEq/L), ölçülebilen anyonlar olan klorür ve bikarbonat düzeylerinin toplamindan yüksektir. Aradaki bu fark (Na+- (HCO3+Cl-) anyon gap olarak tanimlanir. Iyon selektif analiz yöntemleri uygulaniyor ise bu fark 6-14 mEq/L, eski yöntemler ile 8-16 mEq/L kadardir. Metabolik asidozda veya kronik respiratuar asidozda HCO3 düzeyi azalir; bunun yerini bir diger anyon (Cl-) yükselerek kapatmaya çalisir. Hiperkloremik metabolik asidoz tablosu ortaya çikar. Cl- yüksek degil ise laktat veya ketoasidler gibi ölçülmeyen bir anyonun yükselmesi söz konusu olur. Bu da ‘artmis anyon gap’li metabolik asidoz’ tablosudur. Böylece yalniz serum elektrolitlerinin ölçümüne dayanan bu basit hesaplama metabolik asidozdaki tani olasiliklarini ayirdetmis olur.
Fizyopatoloji
Metabolik bozukluklarin respiratuar kompansasyonu bir kaç dakikada baslar, 12-24 saatte tamamlanir. Respiratuar bozukluklarin kompansasyonu metabolik yollardan ve daha yavas olur. Bozukluklarin tek basina basit bir asidoz veya alkaloz olmasi genellikle mümkün olmaz. Mikst bozukluklar daha sik gözlenir. Mikst asid-baz bozukluklarinda birden fazla asid-baz bozuklugu yapan klinik tablo veya neden bir aradadir. Akcigerler asidoza hemen yanit verir: Kan pH’inin düsmesi periferik kemoreseptörler araciligi ile solunum merkezini uyarir ve akcigerler bir kaç dakika içinde alveoler ventilasyon ile CO2’yi uzaklastirir ve pCO2 düzeyi dengede tutulur. Böbrek ise basamaklar seklinde ve akut asid yüklenmesinde 16 saat, kronik yüklenmede 7 gün içinde maksimum fizyolojik yanitini gelistirir. Bu yanitin moleküler düzeydeki mekanizmalari gösterilmistir. Asit pH bu genleri yönlendirir. Amonyogenezde anahtar rolü mitokondrial enzimler, proksimal tübüldeki glukoneogezde de karboksilaz enzim ailesi yüklenir.Asid-baz bozukluklarinda organizma önce tampon sistemlerini harekete geçirir. Akut olarak biriken nonvolatil asid yükler, ekstrasellüler siviya hizla dagilir. Plazmadaki tampon sistemleri ile 20-30 dakika içinde zayiflatilir. Plazmadaki tamponlar bikarbonat/karbonik asid, inorganik fosfat/fosforik asid, protein/proteinat, organik asidler/organik asid tuzlari seklindedir. Bunlarin tümü total tampon kapasitesinin % 40’ini olusturur. Metabolik asidoz gelistiginde çok fazla bikarbonat kullanilir-total kan HCO3 konsantrasyonu düser. Kan HCO3’ünün azalmasi hücre içi tamponlari uyarir. Hücre içi ve kemiklerdeki tampon sistemleri asid birikiminin %50’sini tampone edebilir. Hücre içi tamponlar fosfat/fosforik asid, protein tampon sistemi, iritrositler içinde de hemoglobin, oksi hemoglobin, organik ve inorganik fosfat, bikarbonat tampon sistemleri bulunur. Asidozda hemoglobinin oksijene affinitesi azalmistir, oksihemoglobin dissosiasyon egrisi saga kaymistir. Bu durum klinikte doku hipoksisine yol açar. Intrasellüler mekanizmalarin fonksiyonu H+ tutmak ve 24 saat içinde normal arteriyel pH’i saglamaktir. Bu sistemin 2/3 kadari Na+- H+ iyonu degisimi ile; 1/3’ü de K+- H+ veya Cl- HCO3 degisimi ile regülasyonu saglar. Renal mekanizmalar bundan sonra etkili olur: Net asid ekskresyonunu (titre edilebilen asidler ve NH4) arttirir. Glomerüler filtrata geçen HCO3’ü etkin bir sekilde tutmaya çalisir. Gastrointestinal sistem çocukluk yas grubunda asid-baz dengesinin bozuldugu durumlarin baslica kaynagidir. Ishalde diskinin HCO3 düzeyi plazmaninkinden daha yüksektir. Ayrica barsakta organik asidler ile reaksiyon sonucu da asiri miktarda HCO3 açiga çikar ve atilir. Siddetli ishallerde bikarbonat kaybinin yani sira laktik asidoz da gelisebilir. Ishale bagli dehidratasyon-hipovolemi sonucu renin-aldosteron sistemi uyarilir ve diskidaki potasyum kaybina ek olarak idrarla da potasyum kaybi artar ve asidoz oldugu halde potasyum yükselmez; hatta normal düzeylerin altina düsebilir. Yani ishale bagli olarak gelisen tablo dehidratsyona eslik eden hipopotasemik metabolik asidozdur. Buradaki hipopotasemi durumu asidoz tedavisi ile tehlikeli boyutlara ulasabilir. Tedavide dikkate alinmalidir. Ayirici tani yönünden de sorun olusturabilir: Metabolik asidoz ve hipokalemi idrar NH4 sentezini uyarir ve idrar pH’i da 5.5’in üzerinde olabilir; sonuçta RTA tanisini düsündürür. Kesin ayirim ancak idrarda NH4 ölçülmesi ile yapilabilir. Ishalde idrar NH4 düzeyi yüksek, RTA’da tipik olarak düsüktür.Böbrek yetmezliginde H+ iyonlarinin atilamamasi sonucu asidoz gelismekte, diger metabolik artiklar olan üre ve kreatinin birikimi de birlikte olmaktadir. Kronik-süregen asidoz, D-vitamini ve kalsiyum metabolizmasindaki bozukluklari siddetlendirmektedir.
Respiratuar Asidoz
Akcigerledeki degisik patolojiler akut veya kronik olarak CO2’nin yetersiz atilmasina yol açar, hiperkapni sonucu respiratuar asidoz gelisir. Kan pH’i düsük, pCO2 ve HCO3 yüksektir. Arteriyel parsiyel CO2 basincinin artmasi vücut sivilarinin asidifikasyonuna yol açar. Plazma HCO3 düzeyinde artma 5-10 dakikada olusur. Bu artis non-bikarbonat tamponlar olan fosfat, hemoglobin ve hücre içi proteinlerin asid kökleri ile titrasyonu sonucu ortaya çikar. Patoloji 3-5 gün devam eder ise, ranal asidifikasyon mekanizmalari devreye girer ve HCO3 daha da yükselir.
Akut Respiratuar Asidoz Nedenleri
Sentral sinir sistemi bozukluklari: Ensefalit, Sentral uyku apnesi, Kafa içi basincinin artmasi, Travma, Genel anestezi, Barbitüratlar, NarkotiklerHava yolu obstrüksiyonlari : Yabanci cisim aspirasyonu, Laringospazm, Larinks ödemi, Bronkospazm, Obstrüktif uyku apnesiNöromusküler bozukluklar: Beyin sapi zedelenmeleri, Tetanoz, Botilizm, Guillain-Barre, Miyasteya gravis krizi, Sedatifler, Narkotikler, Aminoglikozidler, Organofosfat, Hipopotasemik miyopati, Familyal hipokalemik periodik paralizi, HipofosfatemiToraks ve Akciger Hastaliklari: Pnomotoraks, Hemotoraks, Agir pnomoni, Respiratuar distres sendromu, Mekonyum aspirasyonu, Pulmoner kanama Ventilasyon tedavisinde yanlisliklar: Tidal volümün yanlis hesaplanmasi, Ölü boslugun fazla olmasiVasküler nedenler: Pulmoner ödem veya agir emboli, Kardiak arest
Kronik Respiratuar Asidoz Nedenleri
Solunum merkezi depresyonu: Beyin tümörü, Kronik narkotik-trankilizer kullanimiNöromusküler bozukluklar: Poliomiyelit, Multipl skleroz, Asid maltaz eksikligi, Miksödem, Musküler distrofi, Malnutrisyon, Hipotiroidizm, Kortikosteroid kullanimi Havayolu obstrüksiyonu: Kronik bronsit, Amfizem, Astim, Kistik fibrozis, Hipertrofik tonsillerReaktif hastaliklar: Intersitisyel fibrozis, Diafragma paralizileri, Kifoskolyoz, Hidrotoraks, Uzun süren pnömoniler, Pick-wickian sendromu
Asid-Baz BozukluguPrimer DegisiklikKompanse Degisiklik Metabolik asidoz HCO3↓pCO2 ↓Metabolik AlkalozHCO3↑ pCO2 ↑Respiratuar Asidoz pCO2↑ HCO3↑Respitaruar AlkalozpCO2 ↓HCO3 ↓
Metabolik asidoz olustugunda, HCO3 düzeyindeki her 1mEq/L düsüs için pCO2 ‘de 1.3 mmHg’lik bir azalma olmaktadir. Ölçülen pCO2 beklenen degerden 5 mmHg’dan fazla sapmis ise hastada mikst bir bozukluk var demektir. pCO2 ‘deki sapma 5 mmHg’dan fazla degil ise hastada metabolik asidoz vardir. Metabolik asidoz genellikle hiperpotasemi ile birliktedir. Aksine hipopotasemi ile birlikte asidoz olmasi agir ishale bagli veya renal tübüler asidoza bagli oldugunu düsündürmelidir. Serum BUN/Kreatinin oraninin 20/1’in üzerinde olmasi prerenal azotemi ve hipoperfüzyonun isaretidir.Metabolik asidoz ve hipoglisemi birlikteligi adrenal yetmezligini veya karaciger yetmezligini hatira getirmelidir. Normoglisemi ve glukozüri eslik ediyor ise, Tip II renal tübüler asidoz (Fanconi sendromu gibi) düsünülmelidir. RTA düsünülüyor ise idrar pH’i ve NH4 düzeyi yararli olur. Metabolik asidoz, hiperpotasemi -hiponatremi birlikteligi aldosteron eksikligini veya direncini gösterir. Salisilat zehirlenmesinde metabolik asidozun yani sira ates, letarji, kusma, koma vardir.Kan laktati ölçümü gerekebilir, laktik asidozda 5 meq/L üzerindedir.
Klinik bulgular
Asidozun derecesi ile ilgilidir. Hafif asidozlu olgular asemptomatik olabilir veya halsizlik, istahsizlik gibi nonspesifik semptomlar olur. Agir asidemide hava açligi, Kussmaull solunumu (hizli ve derin), bas agrisi, bulanti, kusma, karin agrisi, parestezi kas segirmeleri vardir; vazodilatasyona bagli olarak deri sicak ve kirmizidir, hipotansiyon, siyanoz gelisebilir. Agir asidoz beyin metabolizmasini bozar: Letarji, stupor ve koma gelisebilir. pH 7.20’nin altina indiginde kardiak kontraksiyonlar bozulur, aritmi riski artar. Katekolaminlere yanit yetersizdir. Asidoz pulmoner damar yataginda vazokonstriksiyon yapar. Akciger ödemi gelisebilir.Kronik seyreden metabolik asidoz malnutrisyon yönünden olumsuz etki yapar. Serum albumin düzeyi düser, kas yikimi artar, kas kitlesi azalir, protein yikimi artar, beslenme bozulur. Kronik asidoza eslik eden bir bulgu da gelisme geriligidir. Renal tübüler asidozu olan çocuklar böbrek fonksiyonlari normal oldugu halde büyüyemez. Asidozun büyüme hormonunun pulsatil amplitüdünü, genisligini ve total büyüme hormonu sekresyonunu inhibe ettigi, serum insülin benzeri büyüme faktörünü (IGF) hepatik IGF-1mRNA’yi, hepatik GH reseptör mRNA’yi, IGF’ün büyüme plaklari üzerindeki gen ekspresyonunu süprese ettigi deneysel olarak gösterilmistir. Kronik asidozu olan çocuklarda ayrica malnutrisyonun da bulunmasi büyüme hormonunu baskilamaktadir.
Tani
Öykü ve kan gazlari yeterli olabilir. Önce asidoz veya alkaloz oldugu saptanir. Sonra nedeni bulunmaya çalisilir. Öykü ve fizik inceleme ile asidozun nedeni genellikle ortaya çikar. Ishal, dehidratasyon, kalp yetmezligi, hipoksi, gelisme geriligi, toksik madde alimi, kullandigi ilaçlar, yeni ortaya çikan poliüri, sentral sinir sistemi hastaliklari arastirilir. Yenidogan döneminde akraba evliligi, kardes öyküsü, konvulziyon tanida yol göstericidir. Anyon gap hesaplanmasi hastadaki bozuklugun anlasilmasi için çok yararlidir. Ancak tek basina tani koydurucu özellikte degildir. Hastada birden fazla asidoz nedeni var ise veya laboratuvar hatasi var ise yaniltici olabilir.