1 ống kaki bằng bao nhiêu mmol
Mặc dù thuyết Lewis bao hàm cả thuyết Arrhenius và Bronsted -Lowry nhưng chính vì thế nên nó khó sử dụng để giải thích tính mạnh yếu của acid-base 1.5 Vậy nên chọn thuyết nào để sử dụng để hiểu về cân bằng acid base ? “Dựa trên quan điểm về sinh học và y khoa thì thuyết Bronsted-Lowry dễ hiểu và ứng dụng ( dù CO2 không được coi là acid trong thuyết Bronsted Lowry do không có proton H+ để nhường , tuy nhiên ta có thể coi sản phẩm khi hòa tan vào nước của CO2 là acid carbonic H2CO3 mang tính acid ) Trong thực tế một bác sĩ hiểu biết về acid – base là tổng hợp kiến thức của cả ba thuyết .Thuyết Arrhenius ( Ion H+ trong dung dịch ) . Thuyết Bronsted – Lowry ( acid là chất cho proton H+ ) và cả thuyết Lewis ( coi CO2 là một acid ) . Quan điểm này phù hợp để giải thích trên lâm sàng” (1) Tài liệu tham khảo
2.1 Ion H+ pH [H+] H2O <-> H+ + OH- Kw = [H+] . [OH-] = hằng số tại nhiệt độ nhất định Hình 2 : Sự phụ thuộc của Kw vào nhiệt độ tại áp suất khí quyển. Kalimas SJ. Water Ionization dependencing on temperature variation. 2007 pKw = pH + pOH = 14 (tại 25o C) Tài liệu tham khảo 3.1 Đặt vấn đề 3A.1Phương trình Henderson-Hasselbalch 3A.2 Về độ mạnh của một hệ đệm Hình 3 : Khảo sát khả năng đệm của một hệ đệm (After Guyton AC. Textbook of medical physiology. 4th Ed, WB Saunders & Co, Philadelphia. 1971).Từ biểu đồ trên và (4) ta thấy hệ đệm hoạt động tốt nhất khi ([A-]/ [HA]) =1 Hệ đệm còn hiệu quả đệm trong khoảng với giới hạn là [pK +1 , pK -1] ứng với ([A-]/ [HA]) = 10/1 hay ([A-]/ [HA])= 1/10 3A.3 Hệ đệm bicarbonate – acid carbonic CO2 + H2O <-> H2CO3 <-> H+ + HCO3– K=[H+].[HCO3–]/ [CO2].[ H2O] Do trong cơ thể lượng nước rất lớn do đó không ảnh hưởng tới cân bằng K=[H+].[HCO3–]/ [CO2] K = 800 mEq/l ( tại huyết tương 37oC) [CO2] = 0,03 . PCO2 ( Định luật Henry với 0,03 là hệ số hòa tan CO2 và PCO2 khí áp riêng phần của CO2 trong máu động mạch ) Vậy [H+] = 800.0,03. PCO2/[HCO3–] = 24. PCO2/[HCO3–] mEq/l ( công thức Hederson ) Và pH = log ( 800) – log (0.03 PCO2 / [HCO3–] ) pH=6,1+log([HCO3–]/0,03.PCO2) phương trình Henderson-Hasselbalch Để duy phì pH máu khoảng 7,4 thì tỷ lệ [HCO3–]/ [CO2] = 20/1 Hệ đệm bicarbonate – acid carbonic có pK = 6,1 tức cách xa pH thường của huyết tương là 7,4 do đó hiệu quả đệm không cao nhưng đây lại là là hệ đệm quan trọng bậc nhất cơ thể vì :
3A.4 Hệ đệm phosphate Acid phosphoric H3PO4 là một acid yếu ba nấc phân ly H3PO4 <->(1) H+ + H2PO4– <->(2) H+ + HPO42- <-> (3) PO43- + H+ pK1= 2,12 pK2= 7,21 p K3= 12,68 Hình 4 : Khả năng đệm của hệ đệm phosphat Do đó chỉ có H2PO4- <-> H+ + HPO42- với pK2= 7,21 (trong cơ thể do chịu ảnh hưởng của các ion mạnh nên pK2 = 6,8 ) thích hợp làm hệ đệm Trong cơ thể hệ đệm H2PO4-/ HPO42- có hiệu suất cao do pK2= 6,8 gần với pH huyết tương ,nhưng do nồng độ không cao ở ngoại bào ( 2 mEq/l ) nêu không có vai trò lớn ở ngoại bào .Tuy nhiên trong nội bào đây lại là hệ đệm chính do nồng độ cao (140 mEq/l) .Ngoài ra tại ống thận đây là một hệ đệm quan trọng nhằm giữ pH nước tiểu không quá acid cũng như góp phần sản sinh thêm HCO3- trong tế bào ống thận sẽ được nói tới trong phần sau 3A.5 Hệ đệm ammoniac NH3/ NH4+ Chủ yếu hoạt động tại ống thận do vai trò của NH3 + H+ NH4+ do đó tránh toan hóa nước tiểu ,cũng như NH4+ sinh ra chung với HCO3- sinh ra trong quá trình chuyển hóa glutamin được nói tới ở phần Thận Hệ đệm ammoniac NH3/ NH4+ hoạt động với mục đích là kiểm soát sinh lý bình thường. Có nghĩa là khi nồng độ H+ ngoại bào tăng kích thích sự chuyển hóa glutamine tạo ra NH4+ và HCO3- mới để chống lại tình trạng toan hóa. Và ngược lại với khi nồng độ H+ ngoại bào giảm. Dưới điều kiện bình thường, số lượng H+ được bài xuất thông qua hệ đệm ammonia chiếm khoảng 50% acid được bài xuất và 50% HCO3- sinh mới bởi thận. 3A.6 Hệ đệm proteinat Các acid-amin vừa có nhóm chức acid carboxyl ( -COOH) vừa có nhóm chức base amin ( -NH2) .Nên trong môi trường có tính acid protein sẽ mang tính base và ngược lại Vai trò đệm của protein chủ yếu do nhóm imidazole của histidin ,còn các nhóm chức của các protein khác có pK vượt ra ngoài khoảng pH sinh lý .Ta thấy rõ qua bảng dưới Dissociable groups (amino acid) pK Khi môi trừơng có tính acid thì nhóm imidazole nhận thêm một proton H+ và có mang một điện tích dương ,do đó có vai trò như một base và ngược lại . Hình 5 : Nhóm imidazole có tác dụng đệm (http://www.reachdevices.com/Protein/buff_anion.html )Hình 6 : Histidine và khả năng đệm (http://edusanjalbiochemist.blogspot.com/2012/11/buffer-systems-and-their-roles-in.html )Albumin là protein có lượng lớn trong huyết tương ,chứa 16 acid-amin histidin nên có vai trò đệm quan trọng Dù có tính đệm yếu nhưng có nồng độ cao trong huyết tương ( 16mEq/l ) và nội bào (65 mEq/l ) nên đây là một hệ đệm khá 3A.7 Hệ đệm Hemolobin Đây là một hệ đệm cực kì quan trọng do có nồng độ lớn ở máu (150g /l ).Nó đảm bảo cân bằng acid -base máu cũng như vận chuyển CO2 tới phổi Hình 7A Sự dịch chuyển khả năng đệm ( pK ) của hemoglobin (Madias NE, Cohen JJ. Acid–base chemistry and buffering. In: Cohen JJ, Kassirer JP, eds. Acid–Base. Boston: Little Brown, 1982:3–24.Hình 7B Sự Phân ly O2 làm thay đổi pK của hemoglobin (http://humanphysiology.tuars.com/program/section4/4ch5/s4ch5_31.htm)Hình 7C Tác dụng đệm H+ của 4 nhóm α -aminoacid COO– trên hemoglobin (http://humanphysiology.tuars.com/program/section4/4ch5/s4ch5_31.htm)Khi hemoglobin giải phóng O2 ,pK của nó dịch sang phải ,kiềm hơn ,điều này giải thích cho ái lực của nó lớn hơn với CO2 ,hiệu ứng Bohr (không có được đề cấp trong chuyên đề này ).Cũng như khi pH máu giảm (ví dụ khi vận cơ ) thì hemoglobin phân ly mạnh đưa nhiều O2 tới mô. Vai trò đệm của hemoglobin do có 9 phân tử histidin có nhóm imidazole ,cũng như 4 nhóm α -aminoacid tại mỗi heme 3A.8 Hệ đệm cơ thể Trong rối loạn do hô hấp ( respiratory ) thì vai trò của hệ đệm ngoại bào chiếm vai trò chủ đạo ( 97% và 99% ) . Bởi vì hệ đệm ngoại bào chịu ảnh hưởng ngay bởi hô hấp cũng như các trường hợp cấp tính . Trong rối loạn do chuyển hóa ( metabolic ) thì hệ đệm nội bào thể hiện như là một đệm mang tính ổn định do khả năng đệm H+ tốt đảm bảo trong các trường hợp rối loạn lâu dài Tài liệu tham khảo 1. F. John Gennari , John H. Galla. Acid–Base Chemistry and Buffering.from Acid–Base Disorders and Their Treatment :Taylor & Francis Group ; 2005; Page 5-16. 2. Brandis Karry. Acid-Base Physiology 2006 [internet].[ Astralia]: The Australian and New Zealand College of Anaesthetists (ANZCA) [updated 2008; cited 2014] [ part 2.2].Available from : http://www.AnaesthesiaMCQ.com/AcidBaseBook/ab2_2.php 3. Bruce M. Koeppen.The kidney and acid-base regulation.from Advances in Physiology Education vol 33: 275–281, 2009 ; page 275-281 4. Nguyễn Ngọc Lanh .Sinh Lý Bệnh Học. 2nd,Đại học Y Hà Nội: NXB Y Học; 2012. Page 118-120PHẦN 3B Cơ chế đệm vật lýHình 10 : Hệ đệm vật lý hỗ trợ hệ đệm hóa học (Mulroney SE, Myers AK. NETTER’S ESSENTIAL PHYSIOLOGY: Saunders Elsevier; 2009.page 185 ) Các acid bay hơi ( volatile acid ) H2CO3 ( CO2) sẽ được thải ở phổi Các acid không bay hơi ( nonvolatile acid ) lactic acid , sulfuric acid được đào thải qua thận ,thận còn có vai trò tái hấp thu HCO3– cho hệ đệm Hoạt động của hệ đệm vật lý mạnh hơn toàn bộ các hệ đệm hóa học từ 1 đến 2 lần nhưng không đưa cân bằng acid base về ổn định ngay và ổn định ở 7,4 mà phải mất thời gian dài hơn và kém chính xác hơn hệ đệm hóa học 3B.1 Hệ hô hấp Ở đây ta chỉ xem xét khía cạnh vận chuyển CO2 nhằm cân bằng acid base cơ thể CO2 được sản sinh phần lớn do hô hấp tế bào ,người bình thường lúc nghĩ ngơi sinh ra 200m/ phút CO2 . Quy ra lượng H2CO3 do tế bào sinh ra hàng ngày tới 800-900g cùng với H2CO3 sinh ra do phản ứng đệm cần được đào thải CO2 được vận chuyển tới Phổi bằng 3 con đường
R- NH2 + CO2 <-> R- NHCOOH (dẫn xuất carbamyl) Phản ứng thuận sang phải khi PCO2 = 46 mmHg ( tại mô ) Phản ứng nghịch sang trái khi PCO2 = 36 mmHg(tại mao mạch Phổi , phế nan)
3B.1.2 Vận chuyển CO2 bằng con đường HCO3– Cơ chế kết hợp và phân ly của CO2 với Hb dựa vào tính chất acid mạnh yếu khác nhau của HHb, H2CO3 và HHbO2 . Tính acid( base ngược lại ) của ba chất HHb < H2CO3 < HHbO2 mà acid mạnh đẩy được muối của các acid yếu hơn . Ở Mô
KHbO2 -> KHb + O2
CO2 + H2O -> H2CO3
H2CO3 + KHb à KHCO3 + HHb KHCO3 phân ly, cho HCO3– ra dịch kẽ mô và huyết tương kết hợp với Na+ để tạo thành muối kiềm NaHCO3, đồng thời nhận Cl– ( hiệu ứng Hamburger ) vào hồng cầu (tạo ra KC1). Nhờ mất Cl– và tạo thêm HCO3– nên làm tăng pH ở dịch kẽ mô Hình 12 : Vận chuyển CO2 theo con đường hình thành HCO3– (Lanh NN, Hoa VĐ, Anh PTT, Chính TT. Sinh Lý Bệnh Học. 2nd,Đại học Y Hà Nội: NXB Y Học; 2012. Page 121 )Ở Phổi HCO3– lúc này vào lại hồng cầu ,tạo KHCO3 Oxy từ huyết tương vào hồng cầu, tạo ra acid mạnh HHbO2, chất này đẩy H2CO3 ra khỏi muối của nó KHCO3 O2 + HHb -> HHbO2 HHbO2 + KHCO3 -> KHbO2 + H2CO3 KHbO2 là chất mang O2 và H2CO3 phân ly thành CO2 thải vào phổi làm giảm pH trong phế nan xuống Sự đào thải mạnh mẽ CO2 làm pH ở đây có xu hướng tăng lên, nhưng được điều chỉnh bởi sản phẩm của quá trình 3B.1.2 Hiệu ứng Haldane Hiệu ứng Haldane Hình 13 Hiệu ứng HaldaneTrong hình ,tại A là máu tĩnh mạch (sau trao đổi tại mô) có PO2 = 40 mmHg , PCO2 = 45 mmHg ,nồng độ CO2 = 52% .Tại B là máu động mạch ( sau trao đổi tại Phổi ) có PO2 = 100 mmHg , PCO2 = 40 mmHg ,nồng độ CO2 = 45 % . Sự dịch chuyển từ A -> B diễn tả hiệu ứng Haldane . Máu trao đổi từ tĩnh mạch tới phổi giảm 2% nồng độ CO2 .Tuy nhiên nhờ hiệu ứng Haldane ,máu động mạch sau trao đổi tại phổi giảm tới 4% nồng độ CO2 . Sự thay đổi này là do tại Phổi PO2 lớn ,làm tăng HHbO2 (Hình 13 diễn tả sự tăng lên của HbO2 từ 75% lên 97,5% , mà HBO2 là một base mạnh do đó HHbO2 là một acid mạnh ) là một acid mạnh đẩy CO2 ra khỏi các hợp chất muối của nó ,thêm vào đó PO2 cao làm giảm ái lực hemoglobin với CO2 . Do cơ thể có pH bình thường khoảng 7,4 nên tỷ lệ [HCO3–]/ [CO2] trong hệ đệm duy trì tỉ lệ 20/1 .H2CO3 là một acid dễ bay hơi do đó dễ dàng đào thải qua phổi thông qua CO2 .Do đó khi tỷ lệ [HCO3–]/ [CO2] giảm nghĩa là [CO2] tăng ,cơ thể sẽ tăng hô hấp để giảm lượng CO2 còn ngược lại [HCO3–]/ [CO2] tăng nghĩa là [CO2] giảm do đó cơ thể giảm hô hấp để tăng CO2 trở lại .Trung khu hô hấp rất nhạy cảm với PCO2 ,chỉ cần PCO2 tăng 0,03 hô hấp đã tăng gấp đôi ,khi PCO2 giảm hệ hô hấp cũng giảm .Do đó đây là một cơ chế mạnh bảo vệ pH sinh lý . 3B.2 Hệ bài tiết Thận đóng vai trò quan trọng trong việc điều hoà cân bằng acid-base, nó thay đổi lượng cân bằng acid base trong máu theo nhiều cơ chế riêng rẽ hay phối hợp : – Bài tiết ion H+. – Tái hấp thu ion HCO3– , tạo ion HCO3– mới – Bài tiết ion NH3 đệm H+ trong nước tiểu , – Bài tiết ion NH4+ để bài tiết anion acid yếu , hoặc bài tiết nguyên trạng acid yếu – Tái hấp thu hay bài tiết ion Na+ , K+ ,Cl– cho phù hợp khi thực hiện các cơ chế trên nhằm đảm bảo cân bằng điện cũng như phù hợp các chức năng sinh lý. Tất cả các phản ứng này nhằm giữ cho mức ion bicarbonat trong dịch ngoại bào được giữ vững trong khoảng chênh lệch nhỏ ngay cả khi nhiễm toan hoặc nhiễm kiềm . 3B.2.1 Bài tiết ion H+ ,tái hấp thu Na+/K+ ,tái hấp thu HCO3– Hình 15 : Tái hấp thu HCO3– (Mulroney SE, Myers AK. NETTER’S ESSENTIAL PHYSIOLOGY: Saunders Elsevier; 2009.page 182 )Nồng độ HCO3– trong dịch lọc khoảng 24 mEq/l ,một ngày thận lọc khoảng 180 l ,vậy ta đào thải tới hơn 4300 mEq /l HCO3– ngày .Do đó cơ thể cần một cơ chế tái hấp thu tốt 80% HCO3– được tái hấp thu tại ống lượn gần. Tại đây H+ đối vận chuyển với Na+ , giúp tái hấp thu Na+ và bài tiết H+ . H+ tác dụng ngay với HCO3– tạo H2CO3 . H2CO3 phân ly ngay cho ra H2O và CO2 .Nhờ enzyme carbonic anhydrase CA IV tại bờ bàn chải biểu mô ống thận thúc đẩy ,nên đây là nơi tái hấp HCO3– lớn nhất . CO2 dễ dàng thấm qua màng photpholipid. Trong bào tương có men CA II thúc đẩy phản ứng CO2 + H2O -> H2CO3 -> H+ + HCO3– HCO3– được đồng vận chuyển cùng Na+ hay Cl– ra dịch kẽ và vào lại mao mạch .Còn H+ ra ngoài lòng ống bằng bơm H+-ATPase hay đối vận chuyển cùng Na+ . HCO3– còn được tái hấp thu dày ngành lên quai Henle (15%) ,ống thu thập (5 % ) .Cơ chế tại đâu giống tại ống lượn gần ,ngoại trừ không có men CA tại bờ bản chải cũng nhưng thay kênh đối vận Na+ – H+ bằng kênh đối vận K+ – H+. Cứ một ion H+ bài tiết sẽ giúp tái hấp thu một ion HCO3– , tái hấp thu một ion Na+ hay một ion K+. Cơ chế này giúp tái hấp thu lượng lớn HCO3– ,lại đào thải lượng lớn H+ mà vẫn không làm toan hóa nước tiểu mạnh do chuyển H+ thành CO2 là một acid yếu hơn rất nhiều . Từ hình trên ta thấy CO2 có thể từ dịch kẽ vào biểu mô ống thận ,do đó ảnh hưởng đến quá trình .Nếu PCO2 lớn sẽ làm tăng bài tiết H+ ,dẫn tới tăng tái hấp thu HCO3– ,làm pH dịch kẽ được ổn định .Khi không còn HCO3– ,thì H+ được đệm bằng hệ đệm khác như hệ đệm NH3 / NH4+ Trong điều kiện pH bình thường 7,4 và nồng độ CO2 bình thường trong dịch ngoại bào (1,2 mmol/L) thì lượng bài tiết của ion H+ vào khoảng 3,5 mmol/phút , lượng tái hấp thu HCO3– là 3,45 mmol/ phút . Lượng này tăng lên hay giảm đi tuỳ theo nồng độ CO2 trong dịch ngoại bào. 3B.2.2 Bài tiết H+ , tạo mới HCO3– , bài tiết anion acid yếu Nếu H+ của các các acid không bay hơi được bài tiết bằng titratable acid (TA ) ( tạm dịch là acid chuẩn độ ) hay bằng NH4+ chứ không theo quy trình như trên thì ta sẽ có một ion HCO3– “mới” được thêm vào dịch kẽ . Hình 16 : Sự tạo mới HCO3– ((Mulroney SE, Myers AK. NETTER’S ESSENTIAL PHYSIOLOGY: Saunders Elsevier; 2009.page 243 )3B.2.2.1 Đệm bằng acid chuẩn độ (TA ) Hệ đệm HPO42-/H2PO4– ít có vai trò ở ngoại bào do nồng độ thấp ,tuy nhiên lại có vai trò lớn tại ống thận nơi có nồng độ cao . Nó đệm H+ trong nước tiểu ,tránh bị toan quá lớn ,ngoài ra cứ một ion H+ bài tiết sẽ có một ion HCO3– đưa vào dịch kẽ.Nó còn gọi là titratable acid (TA) vì bài tiết H+ dưới dạng acid yếu hơn là H2PO4– CO2 + H2O <-> H2CO3 <->H+ + HCO3– (xúc tác bởi men CA II trong nội bào ) H+ + HPO4-2 -> H2PO4– Hình 17 : Đệm bằng Titratable acid ( HPO42- / H2PO–4 ) ( Linda S. Costanzo . Physioglogy 5th edition. Lippincott William & Wilkins;2011;page 172 )3B.2.2.2 đệm bằng NH3/NH4+ NH4+ là sản phẩm của quá trình chuyển hóa glutamine tại ống lượn gần .Sau quá trình chuyển hóa ,một glutamine cho ra hai phân tử NH4+ và hai phân tử HCO3–
NH4+ ra ngoài lòng ống bằng đối vận chuyển với Na+ thông qua kênh Na+/ H+ lúc này NH4+ đóng vai trò H+ hay khếch tán qua màng bằng NH3 . HCO3– đưa vào dịch kẽ Hình 18 : Quá trình hình thành ,tái hấp thu và bài tiết NH4+ ở thậnNH3 trong lòng ống sẽ có tác dụng với H+ ra NH4+ Tuy nhiên NH4+ lại được tái hấp thu tại ngành lên nhất là phần dày của quai Henle thông qua kênh Na+ – K+ – 2Cl– thế chỗ cho việc bài tiết ion K+ ,làm NH4+ tích tụ tại dịch kẽ .Nếu lượng NH4+ này không được bài tiết ở ống góp mà đi vào máu ,tới gan sẽ được chuyển hóa thành urea và H+ ,H+ lại tác dụng với HCO3– ,do đó làm mất hiệu quả của việc tạo mới HCO3– Hình 19 : Sự ứ NH4+ gây toan hóa và tăng urea máu ( Bruce M. Koeppen.The kidney and acid-base regulation.from Advances in Physiology Education vol 33: 275–281, 2009 ; page 278)Do đó cần đưa NH4+ vào lại lòng ống . NH4+ trởi lại lòng ống bằng cách khếch tán qua NH3 và kênh đối vận chuyển NH4+/ H+ .Tại lòng ống H+ nồng độ cao làm kênh hoạt động mạnh . 3B.2.3 Net acid excretion ( NAE ) ( tạm dịch : mạng acid bài tiết ) Hình 20 : NAE (Mulroney SE, Myers AK. NETTER’S ESSENTIAL PHYSIOLOGY: Saunders Elsevier; 2009.page 234 )NAE = UTA . V + UNH4+ . V – UHCO3- . V Với U là nồng độ và V thể tích nước tiểu . Thông thường UHCO3- = 0 , HCO3– tái hấp thu hoàn toàn .Khi có HCO3– trong nước tiểu có thể dự đoán cơ thể bị nhiễm kiềm. Khi cơ thể nhiễm toan nặng thì NAE tăng cao do tăng bài tiết H+ ( tăng UTA ) , tăng sản xuất NH4+ ( tăng UNH4+ ) giảm lượng HCO3– bị bài tiết Dùng chữ Net ( mạng ) để chỉ mối liên hệ mật thiết của các hệ đệm ,các quá trình vì chúng đều có một biến chung là ion H+ . Sự thay đổi nồng độ H+ sẽ tác động tới các hệ ,quá trình này . Cũng như ngược lại. 3B.3 Vai trò của Gan Thông thường ta chỉ chú ý đến khả năng cân bằng acid – base của thận và phổi . Gan là cơ quan chuyển hóa lớn của cơ thể ,nó góp phần cân bằng acid base thông qua
Tài liệu tham khảo
4.1 Phân loại các rối loạn acid base pH sinh lý bình thường dao động 7,37 – 7,43 . Nếu pH cơ thể < 7,37 gọi là toan , pH máu > 7,43 gọi là kiềm. Về tên gọi các trạng thái của cân bằng acid base cơ thể ,ta chia theo Mức độ
Cơ thể vẫn còn khả năng bù trừ ,giữ cho pH máu ra ngoài giới hạn bình thường
Cơ thể không còn đảm bảo đủ để giữ cho pH máu trong giới hạn bình thường Nguồn gốc
Nhiễm toan bay hơi : do các acid bay hơi chịu trách nhiệm ( H2CO3) ,chủ yếu do thông khí ở phổi kém ,còn gọi là toan hô hấp Nhiễm kiềm bay hơi : Do tăng thông khí ,đào thải quá lớn CO2 như gặp trong hội chứng lên núi cao ,còn gọi là kiềm hô hấp
Nhiễm toan không bay hơi ( cố định ) : do các acid không bay hơi ( acid lactic ,H2SO4 ) chịu trách nhiệm ,chú yếu do kiếm đào thải tại thận ,cũng như các quá trình chuyển hóa tạo ra nhiều acid ,do đó còn gọi là toan chuyển hóa. Nhiễm kiềm không bay hơi ( cố định ) :sự suy giảm H+ trong máu ,hay tích lũy kiềm ( ion HCO3–) lớn ,gọi kiềm chuyển hóa Cơ chế
Do các cơ chế hoạt động như ngủ là giảm thông khí hay vận cơ mạnh là tăng chuyển hóa , tăng pH máu .Do đây là cơ chế thông thường nên hệ đệm cũng như phổi và thận sẽ điều chỉ lại cho phù hợp
Các bệnh về hô hấp hay chuyển hóa gây ra tình trạng mất cân bằng acid-base. 4.2 Anion Gap ( Khoảng trống anion ) Hình 21 : Các ion trong hệ các dịch cơ thể (http://www.austincc.edu/apreview/EmphasisItems/Electrolytefluidbalance.html)Trên hình ta thấy trong cơ thể luôn cân bằng điện tích giữa các ion .Tại ngoại bào ECF ta thấy Na ++ K+ + Ca2+ Mg2+ = Cl– + HCO3– + ( HPO4-2 + SO4-2 + Proteins + anion acid yếu ( lactate … )) Đặt AG = Na + – (Cl– + HCO3– ) = (K+ + Ca2+ Mg2+ ) – ( HPO4-2 + SO4-2 + Proteins + anion acid yếu ( lactate … )) (K+ + Ca2+ Mg2+ ) là cation không đo được unmeasured cation (UC) ( HPO4-2 + SO4-2 + Proteins + anion acid yếu ( lactate …)) là các anion không đo được unmeasured anion (UA) Hình 22 : Anion Gap ( ở ngoại bào ) là sự chênh lệch giữa UA và UC hay là Na+ và Cl–. HCO3– AG = UA – UC = Na+ – ( Cl– + HCO3– ) AG là một khoảng trống lý thuyết dung để diễn tả sự thay đổi của các ion không đong đếm được ( sunfate , lactate , protein…) và được tính thông qua trung gian là các ion đếm được ( Na+ , Cl– , HCO3–) Giá trị bình thường của AG từ 8 – 16 mmol/l AG được dùng để chuẩn đoán phân biệt toan chuyển hóa do bù lượng mất HCO3– bằng anion đếm được ( Cl–) hay anion không đếm được ( lactate , sunfate … ) Đặc biệt cứ 1g /dl albumin giảm làm AG tăng 2,5 mmol/l .Do đó ở các bệnh nhân nhiễm toan lactic kèm suy giảm albumin đáng lẽ sẽ có tăng AG nhưng lại không có tăng . Cũng cần điều chỉnh khoảng tham chiếu AG theo lượng albumin giảm để tránh bỏ sót khi dùng AG chuẩn đoán . 4.3 Khoảng trống ion niệu UAG ( urine anion gap ) Trong nước tiểu , các cation có nồng độ đáng kể bao gồm : Na+ , K+ , NH4+ ,Ca+2, Mg+2 , các anion nồng độ đáng kể bao gồm : Cl– , HCO3– , sunfate , phosphate , lactate Chỉ có Na+ , K+ và Cl– là đếm được , còn HCO3– , sunfate , phosphate , lactate là các UA và NH4+ ,Ca+2, Mg+2 là UC Na+ + K+ + UC = Cl– + UA UAG = Na+ + K+ – Cl– = UA – UC UAG ở người khỏe mạnh dương trong khoảng 30 – 50 mmol/l UAG dùng để xem xét khả năng tăng bài tiết NH4+ ( kéo theo tăng Cl– niệu ) do mất HCO3– không do thận ( ỉa chảy ), hay giảm tái hấp thu HCO3– bù bằng hấp thu Cl– vào lại máu dể cân bằng ,hay tăng Kali máu do kém bài tiết cân bằng trong các bệnh RTA ( nói tới ở phần sau ) 4.4 Osmolar Gap (tạm dịch khoảng trống áp suất thẩm thấu ) Osmolarity = 2[Na+] + [glucose] + [urea] ( mmol/l ) = (2×[Na+ ])+[glucose ,mg/dl]/18+BUN(blood urea nitrogen,mg/dl)/2.8 (mOsm/kg )
Osmolar Gap = Osmolarity ( máy đo ) – Osmolarity ( tính toán ) Một tăng 10 mOsm cho thấy bất thường do bổ sung thêm các chất tan vào huyết tương mà không có mặt trong công thức tính .AG cao cùng Osmolar Gap cao nghĩ tới ngộ độ alcohol kèm toan chuyển hóa Tài liệu tham khảo
www.AnaesthesiaMCQ.com/AcidBaseBook/ab3_3.php www.AnaesthesiaMCQ.com/AcidBaseBook/ab3_4.php www.AnaesthesiaMCQ.com/AcidBaseBook/ab3_5.php
4A.1Toan chuyển hóa Khi pH máu < 7,38 ,suy giảm nồng độ HCO3– < 22mmol/l trong máu kèm sự giảm giảm PCO2 bù trừ Rối loạn ban đầuThay đổi ban đầuĐáp ứng bù trừBù trừ dự kiếnToan chuyển hóa↓ HCO3–↓ PCO2 từ 1.0-1.3 mmHg cho mỗi 1mEq/L [HCO3-]↓PCO2 bằng 2 số cuối cuả pH x 100PCO2 = 1,5 [HCO3–] + 8 ± 2 (mmHg) Nếu PCO2 đo được lớn hơn dự đoán do toan hô hấp nguyên phát kèm theo , nếu PCO2 đo được bé hơn dự đoán do kiềm hô hấp nguyên phát. Toan chuyển hóa gồm 2 loại 4A.1.1 Toan chuyển hóa có AG bình thường Do giảm HCO3– được bù bằng ion đếm được như Cl– . Trong đó nếu pH niệu > 6,5 hay [Na+] < 20mmol/l .Ta tính thêm UAG để chuẩn đoán . UAG âm : cho thấy có một sự mất các Na+ , K+ không do nước tiểu ,tăng bài tiết các cation không đo được như NH4+ , hay tăng bài tiết Cl– .
UAG dương có thể cho ta biết sự giảm bài tiết các cation không đo được như H+ hay NH4+
4A.1.2 Toan chuyển hóa tăng AG : Do giảm HCO3– được bù bằng các anion không đếm được như sunfate , lactate , citrate … Các nguyên nhân gây toan chuyển hóa tăng khoảng trống anion bao gồm: toan do nhiễm acid lactic, do nhiễm acid cetonic do tiểu đường, do nhiễm acid cetonic do rượu, ngộ độc salicylate, ethylene glycol, methanol và uremia. Trừ nguyên nhân do tăng urê máu (suy thận), tất cả các nguyên nhân còn lại đều diễn biến cấp tính hoặc do nhiễm hoặc sản xuất ra quá nhiều các acid mạnh, tức acid có hiện tượng phân ly mạnh ra ion H+ và các anion của nó (anion không đo được). Không giống như toan hóa do ống thận (RTA), trong trường hợp này các cơ chế cân bằng kiềm toan của thận còn hoạt động tốt nhưng không thể theo kịp tốc độ sản xuất của acid. 4A.1.2.1Nhiễm toan lacticHình 23 Hô hấp kị khí (http://caribbean.scielo.org/scielo.php?pid=S0043-31442007000600016&script=sci_arttext)Khi thiếu O2 ,hô hấp tế bào tạo nhiều acid lactic Nhiễm toan lactic type A do tưới máu cho mô kém ,quá trì hô hấp tế bào trong điều kiện đó sản sinh lượng lớn acid lactic .Do các nguyên nhân của hệ tuần hoàn , hồng cầu vận chuyển Gặp trong bệnh nhân shock tim , shock mất máu , nhiễm độc CO … Nhiễm toan lactic type B nhiễm toan lactic nhưng không các bằng chứng lâm sàng do thiếu tưới máu ở mô . Gặp ở các suy giảm chức năng gan , đái tháo đường , động kinh cơn lớn ,ngộ độc … 4A.1.2.2 Nhiễm toan cetonic ( ketoacidosis) Hình 24 Toan do acid cetonic (Netter’s Pediatrics, 1st Edition ) Khi nồng độ insulin trong máu giảm ( nhịn đói lâu , tiểu đường type I , hoặc tiểu đường type II không kiểm soát ) ,làm não không sữ dụng được glucose tạo năng lượng mà thay bằng lipid . Tăng oxi hóa lipid tạo năng lượng ,làm nồng độ acid cetonic tăng . Bệnh nhân tiểu đường nặng có thể hôn mê do toan hô hấp do H+ làm pH giảm tác động lên não .Hoặc do uống lượng lớn rượu mà không ăn ( nhiễm toan cetonic do rượu ) . Tăng urea do kém bài tiết NH4+ gặp ở bệnh nhân suy thận ,đã nói ở trên 4A.1.2.3 Ngộ độc Hình 25 : Con đường chuyển hóa của methanol và etylenglucol tạo acid (http://www.naika.or.jp/im2/43/08/figs/23/fig4.jpg)Các loại alcohol là các tiền chất acid ,khi vào cơ thể ,qua quá trình chuyển hóa hình thành các acid Tiêu biểu là nhiễm Ethylen glycol ( trong dung dịch làm mát xe hơi ), methanol ( cồn công nghiệp pha rược lậu ). Ethylen glycol được chuyển hóa nhờ men ADH ( alcohol dehydrogenase ) tạo Glycolic acid . Chuyến hóa tiếp tạo oxalic acid . Điều này gây tạo các tinh thể oxalate trong nước tiểu . Trong các ngộ độc này thêm shock sẽ gây nhiễm toan lactic làm diễn tiến nặng hơn Ngoài ra còn ngộ độc do paracetamol ,salicylate Trong ngộ độc các chất tan này ,do làm làm tăng các chất tan nhỏ do đó dẫn tới Osmolar Gap tăng 4A.2 Toan hô hấp Tình trạng toan do vấn đề hô hấp gây ra pH máu < 7,35 và PCO2 > 42 mmHg Rối loạn ban đầuThay đổi ban đầuĐáp ứng bù trừBù trừ dự kiếnToan hô hấp Cấp Mãn ↑ PCO2↑ HCO3–∆pH = 0,008 (PCO2 – 40) ∆pH = 0,003 (PCO2 – 40) Cứ mỗi 10 mmHg PCO2 tăng sau 40 mmHg ( giá trị bình thường của PCO2 ) thì :
Sử dụng công thức 150 – P aO2 – 1,25PCO2 để tính độ chênh lệch áp suất giữa phế nan và động mạch . Nếu kết quả ≤ 10mmHg (ở người trẻ ) ≤ 20mmHg ( ở người già ) ,nguyên nhân gây ra không do Phổi. Kết quả này sẽ lênh cáo trong các bệnh về Phổi kể cả cấp tính lẫn mãn tính Nguyên nhân gây ra toan hô hấpCấpMạnTắc nghẽn đường hô hấp:Hít sặc Co thắt phế quản (cơn hen) Co thắt thanh quản Tắc nghẽn đường hô hấpBệnh phổi tắc nghẽn mạn tính Ức chế trung tâm hô hấpGây mê Quá liều thuốc an thần – gây nghiện Chấn thương sọ não Ức chế trung tâm hô hấpQuá liệu thuốc ngủ mạn tính Béo phì (hội chứng Picwick) U não Suy tuần hoànNgừng tim Phù phổi Các nguyên nhân thần kinhChấn thương tủy cổ Hội chứng Guillain – Barre Cơn nhược cơ cấp Thuốc (thuốc giãn cơ, phôt pho hữu cơ) Các nguyên nhân thần kinh:Xơ cứng rải rác (MS) Teo cơ Xơ cột bên teo cơ Liệt cơ hoành sau chấn thương Chấn thương thần kinh hoành Bệnh phổi hạn chếTràn máu màng phổi Tràn khí màng phổi Mảng sườn di động ARDS Bệnh phổi hạn chếBụng báng Béo phì Tràn dịch màng phổi, xơ màng phổi Việc tăng sản xuất CO2 gây ra bệnh thường không phổ biến do tốc độ sản xuất CO2 phụ thuộc vào tốc độ chuyển hóa, tuy nhiên các bệnh nhân nằm Hồi Sức thường có tăng chuyển hóa. Do vậy ở các bệnh nhân có cơ chế kiểm soát thông khí bị tổn thương không thay đổi đáp ứng kịp với việc tăng sản sinh CO2 cũng sẽ dẫn đến toan hô hấp. Thay đổi PCO2 sẽ làm cho pH thay đổi trong vài phút. Trong toan hô hấp cấp lượng HCO3– tăng bù nhẹ theo sự tăng của PCO2. HCO3– tăng tối đa 0,25 mEq/L cho 1 mmHg CO2 tăng lên. HCO3– tăng cao hơn nhiều giá trị trên gợi ý rối loạn toan kiềm phối hợp. Trong trường hợp toan nặng, cơ thể có thể hấp thu toàn bộ lượng HCO3– được lọc ra ở cầu thận. Tình trạng tăng HCO3– bù trừ sẽ đạt trạng thái ổn định sau vài ngày. Lúc này HCO3- tăng khoảng 0,5 mEq/L cho 1 mmHg CO2 tăng lên. (Julie R. Ingelfinger, Kenrick Berend,AikoP.J.deVries,Rijk O.B. Gans . Physiological Approach to Assessment of Acid–Base Disturbances. The New England journal of medicine; 2014;371:1436)PHẦN 4B Kiềm hóa ( pH máu > 7,45)4B.1 Kiềm chuyển hóa Kiềm chuyển hóa là khi pH máu > 7,45 , tăng [HCO3–] > 35 mEq / l ngyên phát( bình thường 22 – 26 mEq/l ) kéo theo giảm nồng độ Cl– hoặc tăng nồng độ Na+ huyết thanh Rối loạn ban đầuThay đổi ban đầuĐáp ứng bù trừBù trừ dự kiếnKiềm chuyển hóa↑ HCO3–↑ pCO2 0.6-0.7 mmHg cho mỗi 1 mEq/l [HCO3–] ↑PCO2 = 7 [HCO3–] + 20 ± 1,5PCO2 dự đoán = 0,7 x HCO3– + (20 ± 1,5). Nếu PCO2 lớn hơn dự đoán do toan hô hấp nguyên phát kèm theo , nếu PCO2 bé hơn dự đoán do kiềm hô hấp nguyên phát Nguyên nhân Bổ sung HCO3– vào máu hoặc các hợp chất mang tính base vào máu .Ví dụ hội chứng sữa kiềm (milk alkali syndrome ) do sữ dụng các thực phẩm chức năng chứa quá nhiều calci dễ hấp thụ kiềm .Sữ dụng dịch truyền mang tính base như bicarbonate , lactate , citrate … Mất H+ trong máu . Nôn ói kéo dài, hoặc hút dịch dạ dày, là nguyên nhân hàng đầu gây mất ion H+, dẫn đến tình trạng kiềm chuyển hóa. Tế bào viền của dạ dày sẽ tạo ra HCl từ H2CO3, với mỗi một proton H+ tiết vào dạ dày, cơ thể sẽ tái hấp thu một ion HCO3–. Giảm thể tích do mất máu hay mất dịch ngoại bào ( tiêu chảy , nôn ói ,sử dụng thuốc lợi tiểu kéo dài) gây ra và duy trì tình trạng toan chuyển hóa . Khi giảm thể tích lòng mạch sẽ kích thích thận tiết renin và aldosterone là tăng tái hấp thu Na+ và K+. Việc tái hấp thu Na+ và K+ luôn kèm theo tái hấp thu Cl–, khi Cl– cạn kiệt thì HCO3– được tái hấp thu. Việc này lại càng làm cho nước tiểu bị toan dù nó cần kiềm hơn để cân bằng kiềm máu. Ngoài ra tế bào xen (intercalated cell ) là tế bào biểu mô đặc biệt tại ống ống lược xa và ống góp bài tiết H+ rất mạnh chịu ảnh hưởng của aldosterone. Hạ K+ máu là tăng tái hấp thu HCO3– tại thận , cũng như di chuyển ion H+ vào trong tế bào làm kiềm chuyển hóa nặng hơn , thêm nữa nó làm toan hóa tế bào biểu mô ống gần làm tăng tiết NH4+ ,làm tăng khả năng bài tiết H+ .Do đó hạ kaki máu cùng rối loạn hệ nội tiết ( renin , aldosterone ) làm kiềm chuyển hóa kháng trị Một nguyên nhân khác thường gặp trong khoa Hồi Sức là kiềm chuyển hóa xuất hiện sau khi bắt đầu nuôi dưỡng lại bằng chế độ dĩnh dưỡng có nồng độ carbonhydrate cao ở các bệnh nhân trước đó bị toan chuyển hóa do đói. Trong khi bệnh nhân bị đói, thận sẽ tạo ra bicarbonate để cố gắng cân bằng với hiện tượng toan chuyển hóa do tăng ceton. Khi tiến hành cho nuôi dưỡng lại, lượng ceton sẽ được chuyển thành bicarbonate, gây ra hiện tượng kiềm chuyển hóa. Việc K+ máu giảm và thiếu dịch sẽ duy trì hiện tượng kiềm chuyển hóa cho đến khi bệnh nhân được bổ xung dung dịch muối đẳng trương và K+. 4B.2 Kiềm hô hấp Khi pH máu > 7,45 và PCO2 < 35 mmHg Tình trạng tăng thông khí quá mức , làm suy giảm PCO2 giữ lại trong máu . Rối loạn ban đầuThay đổi ban đầuĐáp ứng bù trừBù trừ dự kiếnKiềm hô hấpCấp Mãn ↓ PCO2↓ HCO3–∆pH = 0,008 (40 – PCO2) ∆pH = 0,017 (40 – PCO2) Cứ mỗi 10 mmHg PCO2 giảm dưới 40 mmHg ( giá trị bình thường của PCO2 ) thì :
Nguyên nhân phổ biến nhất của kiềm hô hấp là hiện tượng tăng thông khí bao gồm cả hiện tượng giảm ôxy máu, tổn thương thân kinh trung ương, bệnh phổi, thông khí cơ học quá mức. Các bệnh nhân lo lăng, phụ nữ mang thai, suy gan, ngộ độc salicylate thường có tăng thông khí. Một số bênh nhân có tăng thông khí nguyên phát không rõ cơ chế. Trong các khoa Hồi Sức, tăng thông khí thường là biểu hiện đầu tiên của sepsis. Tăng thông khí dẫn đến kiềm hô hấp cần được phân biệt với trường hợp giảm PaCO2 bù trừ trong toan chuyển hóa. Cả 2 trường hợp PaCO2 đều thấp và HCO3- đều giảm. Điểm khác biệt là trong kiềm hô hấp, pH tăng còn trong toan chuyển hóa pH giảm. Nguyên tắc bù trừ trong kiềm hô hấp là thận cố gắng thải loại bicarbonate. Quá trình này thường mất vài giờ tới vài ngày. Bản thân hiện tượng giảm thán đã gây ra hiện tượng ức chế tái hấp thu bicarbonate ở ống lượn gần và giảm bài tiết ion H+ ở ống lượn xa. Việc tăng thải bicarbonate ra ống lượn gần dẫn đến hiện tượng tăng K niệu. Ở giai đoạn bù trừ ổn định – kiềm hô hấp mạn, 0,5 mEq/L HCO3- giảm đi cho 1 mmHg CO2 giảm đi. PHẦN 4C: Chuẩn đoán nhanh rối loạnRối loạnpHHCO3–PaCO2Toan chuyển hóa↓↓↓Kiềm chuyển hóa↑↓↑Toan hô hấp↓↑↑Kiềm hô hấp↑↓↓ Hình 26 : Sơ đồ tra nhanh các rối loạn ,tra theo 3 giá trị pH ,[HCO3–], PaCO2, đúng trong 90% trường hợp (Thomas D. DuBose. Acidosis and Alkalosis.from HARRISON’S Nephrology and Acid-Base Disorders . Derived from Harrison’s Principles of Internal Medicine, 17th Edition.McGrawHill Medical;2010;page 44) |