Su, Su Metabolizması ve Elektrolitler Doç.Dr. Gülnur Andican CTF 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 tamponlar Dinamik 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 Su Doğumda %75 su %60 Total vücut su=42.L İSS= 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 basınç Osmotik 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 asitler Anyon gap : Na+–(Cl-+HCO3-) = 12 mmol/L = 7-16 mmol/L Metabolik 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 kontrolü Hücre membran bütünlüğü osmotik ve elektrokimyasal. (porlar, hidrofilik, anyonlara geçirgen)

Su metabolizması-Hipotalamus Bu alandaki nöronlar ESS değişikliklere cevap verir Osmalarite artarsa. 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 artar 2.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-hidrasyon Su 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 konfüzyon 90-105 mmol/L : Mental bozukluk Su osmotik dengeyi sağlamak için intrasellüler alanda toplanır ve hücre şişmesine neden olur.

Hipernatremi Plazma Na >150mmol/L Her 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/L Yeniden 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/L Yeniden 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  normokalemi Dehidratasyon Doku hipoksisi Şok Diyabetik ketoasidoz Yanık

KLOR (Cl-) ESS’nin anyonudur. 103 mmol/L. Asit-baz bozukluğu yoksa Na’yı izler. Asit-baz bozukluğun nedenini açıklar ve anyon açığının hesaplanmasında Glomerüler filtre Proksimal tubulden pasif geri emilim (Na) Henle çıkan kol Cl pompası ile aktif emilim.

Hipokloremi Nefrit tuz kaybettiren: Na↓ , Cl ↓ Tubuler reabsorbsiyon bozuk SİADH: 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 ve 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?

pK Asidin iyonizasyon sabitinin (-) logaritmasıdır. Asitin konjuge baz konsantrasyonuna eşit olduğundaki pH’dır. Bir asit yarı nötralize olduğunda [A]=[HA] Asitlerin pK değeri ↓ pK değeri düştükçe asit kuvvetlenir.

Plazma 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 Sistemleri Hücre 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 = pK Tampon en iyi direnç gösterdiği pH = pK ± 1. Tuz/Asit oranı 1:10 Çözeltiye asit eklendiğinde : HCO3- + H+ → H2CO3 → CO2 + H2O

A- Bikarbonat / Karbonik Asit Tampon Sistemi Plazmanın en önemli Tamponu Eritrositlerde daha az. pK = 6,1-6.3  ancak yüksek konsantrasyonlarda pH= 7.4’de Baz/ asit = 20/1 Ancak çok etkin: CO2 tutma ve atma (Hızlı); HCO3- tubulustan atılım ve tutulum 27 mmol/L / 1,35 mmol/L Kanın bikarbonat olmayan tamponları 10 mmol/L’den az (=7,7 mmol/L)

B- Fosfat Tampon Sistemi HPO4-2 / H2PO4- : 4/1 pK = 6,8 Total konsantrasyonu çok az. Kandaki tamponların en azı İdrarda daha önemli Bikarbonat olmayanların %5 Eritrositte bikarbonat olmayanların %16’sı (2,3 BPG)

C- Plazma protein ve Hemoglobin Tampon Sistemi 7,2 g/dl Plazma: Bikarbonat olmayan tamponların %95’i = 7,7 mmol/L Hb ve proteinlerde Histidin imidazol grupları (pK=7.3), Albumin:16 Histidin Hücre içi eritrosit bikarbonat olmayan Tampon sistemi 63 mmol/L

Asit-Baz Düzenlenmesinde Solunum AC görev: O2 sağlamak, CO2 elimine etmek veya retansiyon Ekternal solunum: Akciğer İnternal solunum: Dokular İnspirasyonda kaslar kasılır ve intratorasik hacim genişler. İntrapulmoner basınç ise düşer. Kan dolaşımı Beyin sapındaki solunum merkezi tarafından düzenlenir. Medulla oblangata: Santral kemoreseptör Karotis ve Aorta: Periferik kemoreseptör içerir.

Asit-Baz düzenlenmesinde Böbrekler Plazma pH’sı = 7,4 İdrar pH’sı = 6 Asidozda asit atılır ve baz korunur İdrar pH’sı = Alkalozda asit tutulur ve baz atılır 4,5-8,2 Na-H exchange ile NH3 üretimi ve NH4 atılımı HCO3 korunumu

1. Na+-H+ değişimi Na-H ATPaz Renal tubullerde Na tutulumu sonucu H+ atılımı 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. Amonyak üretimi ve NH4+ atılımı Glutaminaz ve Glutamat dehidrojenaz (Glutamat↔ α-ketoglutarat + NH3) Normal pH’da: NH3 /NH4 = 1/100 NH3 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.

1- Karbonik Anhidraz ile tubuler hücrelerde: H+ 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 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 alınır Plazma HCO3- > 26 mmol/L. Reabsorbsiyon kapasitesi aşılır. İdrarla HCO3- atılır.

ANORMAL ASİT-BAZ VE ELEKTROLİT BİLEŞİMİ 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 kaybı Alkaloz:

METABOLİK ASİDOZ Plazma HCO3- ↓ Organik asit üretimi ile ↑ (=diyabet ve laktat) Renal yetmezlik v.s. asit atılımı ↓ HCO3- tüketilir. Renal geri emilim HCO3- ↓ (tubuler reabsorbsiyon), duodenal (diare): HCO3- kaybı olur. Solunumsal kompanzasyon.

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: 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 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: 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 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: 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 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