HOMEOSTAZA WODNO-ELEKTROLITOWA U DOROSŁYCH

1. HOMEOSTAZAWODNO-ELEKTROLITOWAU DOROSŁYCH Grażyna Durek II Klinika Anestezjologii i Intensywnej Terapii AM Wrocław 20-21.04.2012

2. REGULACJA HOMEOSTAZY OSMOTYCZNEJ PŁYNÓW USTROJOWYCH • Molalność/osmolalność – ilość moli substancji osmotycznie czynnych w 1000g rozpuszczalnika (wody) • Molarność – ilość moli substancji osmotycznie czynnych w 1 litrze roztworu • W organizmie ludzkim (rozcieńczone roztwory) molalność = molarności • Fizjologia – prawo izoosmolalności – osmotyczne ciśnienie płynów ustrojowych we wszystkich przestrzeniach takie same – przeciętnie 290mmol/kgH2O • Przechodzenie płynu z przedziału o niższej do wyższej osmolarności • Molalność surowicy = 2x stęż. Na w sur. + stęż. Glukozy w mg/100ml:18 + stęż. Azotu mocznika w mg/100ml:2,8 • Chorzy bez niewydolności nerek i cukrzycy: molalność = stęż. Na w sur x 2 +10

3. Efektywna molalność (toniczność) = 2xNa + glukoza (mg/dl):18 • Nagła hipertonia płynu pozakomórkowego – istotne odwodnienie komórek • Przewlekła hipertonia – odwodnienie komórek z wyjątkiem erytrocytów i mózgu (idiogenne substancje ograniczające – ograniczenie odwodnienia komórek)

4. REGULACJA MOLALNŚCI/OSMOLALNOŚCI PŁYNÓW USTROJOWYCH • Wydzielanie ADH: osmolalność płynu pozako-mórkowego 280 -ADH,  295  ADH jako wynik odwodnienia osmoreceptorów w podwzgórzu Hipowolemia stymuluje wydzielanie ADH- nas-tępstwem pobudzenia receptorów: lewy przed-sionek, duże żyły, zatoka szyjna • Uczucie pragnienia – 1) uwodnienie komórek bocznych i przednich okolic podwzgórza, 2) zmiany wielkości przestrzeni pozakomórkowej, 3) wzrost aktywności RAA i hipowolemii

5. REGULACJA RÓWNOWAGI WODNO-ELEKTROLITOWEJ I KWASOWO-ZASADOWEJ: • Prawo elektroobojętności: płyny ustrojowe są elektrycznie obojętne – suma anionów = sumie kationów, płyny ustrojowe niezależnie od przestrzeni wodnych są elektrycznie obojętne • Prawo izomolalności: jednakowe ciśnienie osmo-tyczne we wszystkich przestrzeniach, pomimo różnicy potencjałów elektrycznych między zewnątrz- i wewnątrzkomórkowym płynem liczba osmotycznie czynnych cząsteczek jest taka sama • Prawo izojonii: stałego stężenia jonów, w tym wodorowych – izohydria - norma 35-45 mmol/l, pH-7,45-7,35

6. STAŁOŚĆ HOMEOSTAZY ZAPEWNIA • Izojonię/izohydrię- prawidłowe stężenie jonów w tym wodorowych • Izotonię/izoosmię – efektywne ciśnienie osmotyczne płynów ustrojowych • Izowolemię – przestrzeń pozakomórkowa wewnątrz-naczyniowa – prawidłową wielkość przestrzeni płynowych • Płuca i nerki – zapewnienie izotonii i izowolemii • Układy buforowe, nerki, płuca – zapewnienie izohydrii

7. REGULACJA IZOHYDRII – RÓWNANIE HENDERSONA – HASSESLBALCHA • Utrzymanie pH krwi – układy buforowe, nerki, płuca • Mimo istotnych zmian obu parametrów, pH może nie ulec zmianie • Wyrażenie stężenia jonów wodorowych w skali logarytmicznej nie odzwierciedla rzeczywistych zmian stężenia H+ • pH 7,4 – 7,1 wzrost H+ 40-80nmol/l, pH 7,4 – 7,7 spadek H+ z 40-20nmol/l

8. RÓWNANIE STEWARTA- MATEMATYCZNY MODELzasada elektroobojętności, prawo zachowania mas, równowaga niecałkowicie zdysocjowanych substancji • Stężenie jonów wodorowych jest funkcją pCO2, SID. Atot • Jedynie trzy zmienne niezależne wpływają na stężenie jonu wodorowego • Dopóki nie dojdzie do zmiany przynajmniej jednej ze zmiennych, nie zmienia się stężenie jonu wodorowego i wodorowęglanów

9. MECHANIZMY REGULUJĄCE IZOTONIĘ PŁYNÓW USTROJOWYCH • Zmiana klirensu wolnej wody – utrzymanie efektywnej molalności = izotonii, wazopresyna (spadek krążącej objętości i wzrost toniczności)- AK-2 zwiększenie resorpcji zwrotnej wody z normalizacją hipertonii osocza. Pobudzenie podwzgórzowego ośrodka osmoregu-lacji, pobudzenie receptorów objętościowych prawego i lewego przedsionka, dużych naczyń i żył płucnych- zwiększenie wydzielania wazopresyny • Regulacja uczucia pragnienia – jego zwiększenie – hipertonia osocza, zmniejszenie objętości wewnątrz-naczyniowej.

10. Mechanizmy odpowiedzialne za utrzymanie izowolemii • Autoregulacja czynności nerek przy udziale stymulowanego oligowolemią układu renina-angiotensyna, co powoduje zwiększenie resorpcji zwrotnej sodu w kanalikach nerkowych ze zmniejszeniem przesączania kłębowego i zwiększenia objętości przestrzeni pozakomórkowej. Stymulowane angiotensyną II wydzielanie aldosteronu i wazopresyny, poprzez działanie na nerki, przeciwdziała oligowolemii. • Za pośrednictwem układu RAA lub czynników humoralnych zwiększone wydzielanie aldosteronu, produkowanego przez warstwę kłębkową kory nadnerczy, jest odpowiedzialne za wzrost resorpcji zwrotnej sodu i wody oraz zwiększone wydzielanie potasu, co skutkuje zwiększeniem pozakomórkowej wewnątrznaczyniowej i pozanaczyniowej przestrzeni wodnej

11. Mechanizmy odpowiedzialne za utrzymanie izowolemii • Wzrost wydzielanej przez podwzgórze wazopresyny w wyniku spadku objętości wyrzutowej i/lub efektywnej objętości krwi, wzrostu stężenia angiotensyny II i efektywnej molalności osocza powoduje zwiększenie resorpcji zwrotnej wody w kanalikach dalszych. Przyjmuje się, że oligowolemia jest silniejszym stymulatorem wydzielania wazopresyny niż hipertonia osocza • Regulacja nerwowa, której źródłem są receptory objętościowe lewego przedsionka, skąd bodźce przez włókna nerwu trzewnego wpływają na wielkość GFR i resorpcję zwrotną sodu w kanalikach nerkowych. Receptory objętościowe lewego przedsionka są źródłem bodźców nerwowych generowanych zmniejszeniem jego wypełnienia.

12. Mechanizmy odpowiedzialne za utrzymanie izowolemii • Zwiększone wydzielanie natriuretycznego peptydu przedsionkowego (ANP) przez pobudzenie receptorów przedsionkowych w wyniku wzrostu wypełnienia przedsionków krwią, prowadzi do zahamowania aktywacji układu RAA, układu współczulnego, wydzielania wazopresyny oraz pragnienia, z równoczesnym zwiększeniem przesączania kłebuszkowego i hamowaniem resorpcji zwrotnej sodu i wody w kanalikach nerkowych. Spadek wypełnienia przedsionków hamuje aktywację receptorów zmniejszając wydzielanie ANP

13. Regulacja objętości przestrzeni płynowychOBJĘTOŚĆ KRWI KRĄŻĄCEJ – 1/3 OBJĘTOŚCI PŁYNU POZAKOMÓRKOWEGO • 15% krwi krążącej w obszarze tętniczym tzw. efektywna objętość krwi krążącej • 85% w obszarze niskociśnieniowym Regulacja objętości krwi: • receptory objętościowe – zatoka szyjna, łuk aorty, lewa komora, aparat przykłębuszkowy nerek • receptory w przedsionkach serca, prawa komora i naczynia płucne • Chemoreceptory serca, płuc, nerek, wątroby

14. HIPOWOLEMIA – ZMNIEJSZENIE OBJĘTOŚCI KRWI KRĄŻĄCEJ • Aktywacja receptorów objętościowych w obszarze tętniczym • Pobudzenie wydzielania wazopresyny • Aktywacja układu współczulnego i RAA – retencja sodu i wody normalizuje objętość krwi

15. SPADEK OBJĘTOŚCI KRĄŻĄCEJ KRWI • Aktywacja receptorów objętościowych •  wydzielania wazopresyny •  aktywności układu współczulnego • Aktywacja układu RAA • Sprzyja normalizacji efektywnej objętości krwi

16. ZMIANY SPOWODOWANE ZMNIEJSZENIEM PRZESTRZENI WEWNĄTRZNACZYNIOWEJ

17. MECHANIZMY KOMPENSACYJNEUTRATY OBJĘTOŚCI WEWNĄTRZNACZYNIOWEJ • Mechanizmy przystosowawcze: układ krążenia- optymalne wykorzystanie dostępnej krwi i przystosowanie do zmniej-szonego zapotrzebowania tkanek na tlen • Mechanizmy wyrównawcze: odtworzenie objętości i składu krwi

18. MECHANIZMY PRZYSTOSOWAWCZE:RECEPTORY GÓRNEGO PIĘTRA- POBUDZENIE ADRENERGICZNE • Baroreceptory zatok szyjnych – aminy katecholowe SVR, MAP; • centralizacja krążenia, • redystrybucja przepływu • wyrównawcza tachykardia • Humoralne – RAA, angiotensyna II • Tkankowe - ekstrakcji O2 z Hb, różnicy tętniczo-żylnej zawartości tlenu

19. MECHANIZMY WYRÓWNAWCZE:RECEPTORY DOLNEGO PIĘTRA - WIELKIE NACZYNIA, PRZEDSIONKI, NERW BŁĘDNY • Hemodilucja – tzw. wypełnienie przezwłośniczkowe (transcapillary refill) –36-48 godz. ok. 1 litr do krążenia  deficyt płynu intersticjalnego • Humoralne – ostry deficyt aktywuje RAA, wazopresyna – zwiększenie objętości przestrzeni pozakomórkowej w wyniku retencji sodu (cewki nerkowe) • Erytropoeza szpikowa – kilka godz. po krwotoku, 15-20ml/dobę, proces powolny, uzupełnienie ubytku do 2 miesięcy Utrata <15% objętości krwi – uzupełnienie objętości nie jest konieczne

20. IMMUNO-ZAPALNA ODPOWIEDŹ NA URAZ, KRWOTOK(van Meurs M. Shock 2007) •  katecholamin, ACTH, kortizolu, cytokin, zapalnej odpowiedzi, SIRS • niekontrolowana aktywacja monocytów i neutrofili  wzrost syntezy i wydzielania zapalnych mediatorów • interakcja aktywnych neutrofili/komórek endotelium – wzrost ekspresji zapalnych genów • Obrzęk śródbłonka i interakcja z elementami morfo-tycznymi krwi • Zwiększenie przepuszczalności kapilar • Zła perfuzja – adhezja komórek, kurcz naczyń, uszko-dzenie tkanek, MODS

21. WPŁYW OPERACJI CHIRURGICZNEJ I ZNIECZULENIA NA RÓWNOWAGĘ PŁYNOWĄ USTROJU • zmniejszona podaż płynów • zwiększone straty (biegunka, wymioty, gorączka) • spadek ciśnienia onkotycznego po infuzji krystaloidów i w wyniku • uszkodzenia śródbłonka • utrata do trzeciej przestrzeni (uszkodzenie komórek i hypoxia powodują • niewydolność pompy K/Na, zmiany ciśnień osmotycznych i onkotycznych • powodują przechodzenie wody z przestrzeni wewnątrznaczyniowej) • wazodilatacja w wyniku anestezji (indukcja, wziewne anestetyki) • działanie kardiodepresyjne anestetyków Sprzeczne wyniki badań w tym zakresie wynikają z braku praktycznej możliwości zmierzenia objętości płynu śródkomórkowego i śródmiąższowego.

22. CIAŁO CZŁOWIEKA TO ŚRODOWISKO WODNE 55-60% mc= 42-46 l Woda wewnątrzkomórkowa PWK = 40% mc= 28-31 l • Woda pozakomórkowa • PPK = 20% mc = 12-14 l • wewnątrznaczyniowa ~ 3-4 l • płyn śródmiąższowy ~ 9-10 l TBW = mc x 0.6

23. Oznaczanie wielkości przestrzeni płynowych • Do obliczenia wielkości przestrzeni płynowych w przybliżeniu służyć mogą następujące wzory: • Całkowita woda ustrojowa (Total body water, TBW): • Mężczyźni TBW = masa ciała w kg x 0,6 • Kobiety TBW = masa ciała w kg x 0,5 • Osoby otyłe TBW = (7,3 +0,64):100 x (wzrost w cm – obwód w pasie) x masa ciała w kg • Woda pozakomórkowa (Extracellular fluid, ECF) • ECF = masa ciała w kg x 0,2 • Woda pozakomórkowa wewnątrznaczyniowa (Plasma volume, PV: • PV = masa ciała w kg x 0,05 • Woda pozakomórkowa, pozanaczyniowa (interstitial fluid – płyn śródmiąższowy, ISF) • ISF = masa ciała w kg x 0,15 • Woda wewnątrzkomórkowa (Intracellular fluid, ICF) • ICF = TBW _ ECF = masa ciała w kg x 0,4

24. MECHANIZMY KONTROLUJĄCE RRI WIELKOŚĆ PRZESTRZENI PŁYNOWYCH • Przedsionkowy natriuretyczny peptyd (ANP) • Układ renina-aldosteron-angiotensyna (RAAS) • Sympatyczny układ nerwowy • retencja wody i sodu  korekta objętości wewnątrz-naczyniowej • wzrost perfuzji pomimo wazokonstrikcji •  aktywności tych układów: duży zabieg chirurgiczny, hipo-wolemia • restrykcyjna podaż krystaloidów 15ml/min. – uzupełnienie deficytu wody • duża objętość – uzupełnienie deficytu wewnątrz-naczyniowego • >50ml/min – hamowanie wydzielania hormonów • same krystaloidy – nie hamują wydzielania ANP i RAA • krystaloidy/koloidy – uzyskanie efektu

25. PRZESTRZENIE PŁYNOWEM.Jacob Best Practice & Research Clinical Anaesthesiology 2009, 23, 145

26. TRZECIA PRZESTRZEŃ • Anatomiczna – patologiczny płyn w przestrzeni śródmiąższowej, który razem z plazmą stanowi funkcjonalną ECV (fECV), fizjologiczne prze-sunięcie • Nieanatomiczna – tzw. ”klasyczna III przestrzeń”, część ECV- funkcjonalnie i anatomicznie oddzie-lona od reszty, ten płyn jest częścią niefunkcjo-nalnej ECV (nfECV) – normalnie nie istnieje lub jest go bardzo mało a spowodowany jest przez duże zabiegi i urazy. • Klasyczna III przestrzeń nie była nigdy zmierzona

27. PRAWO STARLINGA Rządzi przechodzeniem płynu przez śródbłonek włośniczkowy Jv = K [(Pc –PI) – δc(πc – πI)] współczynnik odbiciaδc=0.9 Pc = 6 mmHg JV – przepływ płynu PC – włośn. ciśnienie hydrostatyczne PT – śródmiąższowe ciśn. hydrostat. πC – włośń.ciśnienie onkotyczne πI - śródmiąższowe ciśn.onkotyczne πc= 26 mmHg PC PI πI πC PI = -6 mmHg πI = 14 mmHg W warunkach zdrowia wartości tych ciśnień determinują stały, powolny ruch płynu z przestrzeni włośniczkowej do śródmiąższowej. Płyn z przestrzeni śródmiąższowej jest następnie drenowany układem limfatycznym do krążenia systemowego.

28. PRZEDZIAŁY PŁYNOWE naczyniowy śródmiąższowywewnątrzkomórkowy białka Na+ ATP K+ Na+, K+, Cl- H2O prawo Starlinga prawo osmolarności

29. PRZESUNIĘCIE PŁYNU DO PRZESTRZENI ŚRÓDMIĄŻSZOWEJ • Typ I fizjologiczny – nieuszkodzona bariera naczyniowa, płyn bez białek – podaż dużej objętości krystaloidów • Typ II patologiczny – zmieniona bariera naczy-niowa, płyn zawierający białko przyczyny: • chirurgiczna: zwiększona przepuszczalność kapilar i żyłek w wyniku uszkodzenia endotelium (mechaniczny stres, endotoksyny, zapalenie zespół ischemia/reperfuzja) • anestezjologiczna – ostra hiperwolemia

30. ENDOTELIALNY GLIKOKALIKS • Proteoglikany, glikoproteiny • Łącznie z komórkami endotelium - „podwójna bariera przepuszczalności naczyń” • Istotna rola w przepuszczalności endotelium • Udział w prewencji adhezji leukocytów i trombocytów • Ograniczenie zapalenia i tkan-kowych obrzęków • Objętość plazmy 700 – 1000ml zawarta w powierzchownej warstwie endotelium nie ma udziału w krążącej objętości krwi, ta niekrążąca objętość jest w dynamicznej równowa-dze z krążącą częścią

31. GLIKOKALIKS • Endotelialny glokokaliks – działa jak pierwotny molekularny filtr i generuje efektywny onko-tyczny gradient w bardzo małej przestrzeni • Transkapilarny przepływ nie zależy od glo-balnej różnicy pomiędzy hydrostatycznym a onkotycznym ciśnieniem między krwią i tkankami, ale bardziej zależy od hydro-statycznego i onkotycznego ciśnienia między krwią i małą przestrzenią pod endotelialnym glikokaliksem

32. USZKODZENIE GLIKOKALIKS • Wzrost agregacji płytek krwi i adhezji leukocytów • Wzrost przepuszczalności endotelium z tkan-kowymi obrzękami • Zespół ischemia/reperfuzja, protezy, TNF(stres operacyjny), ANP (jatrogenna hiper-wolemia) – degraduje glikokaliks

33. KLASYCZNE I POPRAWIONE RÓWNANIE STARLINGA Chappell D.Anesthesiology 2008; 109:723 Jacob M. Best Practice & Research Clin Anaesthesiol 2009, 23, 145

34. DZIAŁANIE PREPARATÓWW PRZESTRZENIACH PŁYNOWYCH 5%glukoza 0.9% NaCl koloid naczyniowa śródmiąższowawewnątrzkomórkowa białka Na+ K+ Na+, K+, Cl- H2O pr. Starlinga pr.osmolarności

35. KRYSTALOID?  WN  PZ CZY KOLOID?  WN PZ bz

36. ZABIEG OPERACYJNY A ODPOWIEDŹ STRESOWA • Jej rozmiar i zaburzenia rozmieszczenia płynu wprost proporcjonalny do rozległości zabiegu operacyjnego • Nasilenie reakcji zapalnej i zaburzeń równowagi pomiędzy przestrzeniami płynowymi – odpowie-dzialne za różnice między dużym i małym zabiegiem operacyjnym • Zmniejszenie odpowiedzi zapalnej związane z mało-inwazyjną procedurą – mniejsze okołooperacyjne zmiany w ustrojowych przestrzeniach płynowych

37. Płynoterapia w okresie okołooperacyjnym:płynowa/objętościowa • Homeostaza narządowa z odpowiednią dostawą tlenu • Zapobieganie hipoperfuzji i niewydolności narządowej • Ograniczenie wczesnych powikłań pooperacyjnych • Zmniejszenie ryzyka wczesnego zgonu • Monitorowanie rozkładu płynów w orga-nizmie – kluczem optymalnego efektu leczenia płynami