ΔΙΑΤΑΡΑΧΕΣ ΥΔΑΤΟΣ - ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΩΝ
ΠΡΩΤΟΕΜΦΑΝΙΣΗ ΖΩΗΣ Στα βάθη των ωκεανών γεννήθηκε η ζωή Υπάρχουν χημικά ίχνη ζωής πάνω σε πετρώματα ηλικίας μέχρι και 3,8 εκατ.ετών
Μονάδες Μέτρησης Ουσιών - Μετακίνηση Διαλυτών Ουσιών Το υγρό στοιχείο κυριαρχεί στη δομή του ανθρώπινου οργανισμού, γεγονός που σχετίζεται με την προέλευσή του. Τα σωματικά υγρά φυσιολογικά κατανέμονται στα διάφορα ανατομικά διαμερίσματα, εντός και εκτός των κυττάρων, έχοντας καθορισμένη κατανομή, όγκο και χημική σύσταση. Η σταθερότητα αυτή του εσωτερικού περιβάλλοντος αποτελεί προϋπόθεση της καλής κυτταρικής λειτουργίας
Μονάδες μέτρησης διαλυτών ουσιών mg% ή mg /dl = mg ανά 100 ml διαλύματος mmol /L meq /L mosm /L 1 L 23 mg/l Na 2,3 mg% = 1 mmol/l = 1 meq/l
ΣΧΕΣΕΙΣ - ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΣ 1 mmol /L = (mg% / MB) x 10 180 mg% Γλυκόζη = 10 mmol /L meq /L = mmol /L x σθένος meq /L = mmol /L x σθένος = [(mg% / MB) x 10] x σθένος Ca++ ορού 10 mg% mmol/l = (10/40) x 10 = 2,5 meq/l = 2,5 x 2 = 5
Κίνηση μορίων
Μετακίνηση ουσιών 1 Η ικανότητα των ουσιών να διαπεράσουν την κυτταρική μεμβράνη εξαρτάται από: το μοριακό μέγεθος την λιποδιαλυτότητά τους οι λιποδιαλυτές ουσίες (O 2, CO 2, ουρία*) διαπερούν την μεμβράνη οι υδατοδιαλυτές ουσίες (ιόντα, γλυκόζη) διασχίζουν υδατικά κανάλια *στεροειδείς ορμόνες, λιποδιαλυτές βιταμίνες
Μετακίνηση ουσιών 2 παθητική μετακίνηση απλή διάχυση (diffusion) διάχυση με μεταφορέα (facillitated difusion) αναγκαστική μεταφορά (solvent drag) ενεργητική μεταφορά α παθής ενεργός μεταφορά β παθής ενεργός μεταφορά ενδοκύτωση
απλή διάχυση (diffusion) η μετακίνηση των ουσιών προκαλείται λόγω της διαφοράς πυκνότητας ή της διαφοράς ηλεκτρικού δυναμικού εκατέρωθεν της μεμβράνης και γίνεται προς την πλευρά με τη μικρότερη συγκέντρωση (ή φορτίο) και σταματάει όταν επέλθει εξίσωση της διαφοράς,
Μετακίνηση ουσιών Κυτταρική μεμβράνη Διάχυση (difusion)
διευκολυνόμενη διάχυση Ιόντα και πολικά μόρια κινούνται κινούνται καθοδικά (προς τη μικρότερη μικρότερη συγκέντρωση συγκέντρωση), χωρίς επιπλέον κατανάλωση ενέργειας μέσω α) ιοντικών διαύλων, β) μονο-μεταφορέων Η πρωτεΐνη-δίαυλος επιλέγει ιόντα με βάση το μέγεθος και το φορτίο τους και επιτρέπει την καθοδική τους διάχυσή μόνο για ορισμένο βραχύτατο χρόνο!!!
Πολικά μόρια μπορούν να κινηθούν μέσω εξειδικευμένων μεταφορέων Οι μεταφορείς έχουν κινητική συμπεριφορά ανάλογη με αυτήν των ενζύμων
Μετακίνηση ουσιών (συμμεταφορά - solvent drag συνεπαγωγή) αφορά στη παθητική μεταφορά των διαλυμένων ουσιών με τη μετακίνηση του υγρού (ορού), ανεξάρτητα από τη διαφορά της συγκέντρωσης ή του ηλεκτρικού δυναμικού.
ΑΝΤΛΙΕΣ
Μετακίνηση ύδατος - διαλύματος (ουσιών) Σχετικά με τη μετακίνηση του Η 2 Ο μεταξύ δύο διαμερισμάτων που χωρίζονται μεταξύ τους με ημιδιαπερατή μεμβράνη, αυτή γίνεται πάντοτε παθητικά, είτε λόγω της υπάρχουσας διαφοράς στην υδροστατική πίεση, είτε λόγω της διαφοράς στην ωσμωτική πυκνότητα, εκατέρωθεν της μεμβράνης.
Μετακίνηση διαλύματος (ουσιών) P1 P2 Υδροστατική πίεση
Μετακίνηση ύδατος - ώσμωση Αν και τα υγρά του εξω- και ενδοκυττάριου χώρου περιέχουν διαφορετικές ωσμωτικά δραστικές ουσίες, η ωσμωτικότητα που ασκούν εκατέρωθεν των κυτταρικών μεμβρανών είναι ίση, εξαιτίας της ελεύθερης μετακίνησης του Η2Ο. το Η 2 Ο διαχέεται γρήγορα από το διαμέρισμα που είναι αραιότερο, σ αυτό που είναι πυκνότερο
Μετακίνηση ύδατος - ώσμωση Η ωσμωτικότητα που καθορίζει τη συγκέντρωση των ωσμωλίων των σωματικών υγρών, καθορίζει και τη συγκέντρωση του Η 2 Ο (ένα διάλυμα με υψηλή ωσμωτικότητα έχει χαμηλή συγκέντρωση Η 2 Ο). Κατεύθυνση μετακίνησης του Η 2 Ο με βάση την ωσμωτική διαφορά Ωσμωτικότητα ενός διαλύματος είναι η δύναμη που ασκείται από τον αριθμό των σωματιδίων που περιέχει ανά μονάδα όγκου (σωματίδια/η2ο)
Μετακίνηση νερού - Ωσμωτική Ισορροπία Ημιδιαπερατή μεμβράνη* ΩΣΜΩTIKH ΠΙΕΣΗ Η 2 Ο Μη διαπερατή ουσία (γλυκόζη) ΩΣΜΩΣΗ μετακίνηση του Η 2 Ο Ημιδιαπερατή μεμβράνη * διαπερατή για το Η 2 Ο, όχι όμως και για άλλα μόρια, (γλυκόζη) **Είναι η υδροστατική πίεση που αναστέλλει το φαινόμενο της ώσμωσης. Ωσμωτική πίεση
ωσμωτική πίεση Η ωσμωτική πίεση εξαρτάται από τον αριθμό των υπαρχόντων σωματιδίων (ωσμωλίων) ανά μονάδα όγκου του διαλύματος και δεν έχει σχέση με το είδος, το σθένος ή το βάρος των σωματιδίων.
ΩΣΜΩΤΙΚΗ ΠΙΕΣΗ ωσμώλιο (osmole) = η ΩΠ που προκαλείτια σε διάλυμα συγκέντρωσης 1 mole /L, ουσίας μη διασπούμενης σε ιόντα (γλυκόζη) Ν σωματίδια mosm /Kg = n x (mmol /L) με n τον αριθμό των σωματιδίων διάσπασης της ουσίας διάλυμα 1mole γλυκόζης ασκεί ΩΠ 1 Osm /Kg διάλυμα 1 mole Na 2 SO 4 ασκεί ΩΠ 3 Osm /Kg διότι n = 3
Μόρια ωσμωτικά δραστικά και μη- τα λευκώματα του ορού, το NaCI και η γλυκόζη είναι ωσμωτικά δραστικά μόρια, αφού δεν διέρχονται εύκολα διαμέσου των κυτταρικών μεμβρανών. Αντίθετα η ουρία είναι μη δραστικό ωσμώλιο, αφού διαχέεται ταχύτατα εκατέρωθεν των κυτταρικών μεμβρανών, με αποτέλεσμα να δρα ωσμωτικά και στους δύο χώρους και φυσικά να μη δημιουργεί ωσμωτική κλίση.
Ωσμωτικότητα σωματικών υγρών Η ωσμωτικότητα του εξωκυττάριου χώρου είναι ίση μ αυτή του ενδοκυττάριου, Έτσι η ωσμωτικότητα του ορού παρέχει πληροφορίες, για την ωσμωτικότητα κάθε διαμερίσματος του οργανισμού* * εκτός σπάνιων εξαιρέσεων, όπως ο μυελός του νεφρού στις κορυφές των πυραμίδων.
ΩΣΜΩΤΙΚΗ ΠΙΕΣΗ ΟΡΟΥ ή ΠΛΑΣΜΑΤΟΣ Η ωσμωτικότητα του ορού ισούται με το άθροισμα της ωσμωτικότητας που ασκούν όλα τα διαλυμένα σωματίδια σ αυτόν. Τα περισσότερα είναι άλατα Na +, ενώ σε μικρότερες ποσότητες υπάρχουν άλλα ιόντα, όπως και μόρια γλυκόζης και ουρίας.
ΩΣΜΩΤΙΚΗ ΠΙΕΣΗ πλάσματος Νa Cl mosm /Kg 263,2 16,8 HCO 3 280,0 92% ΩΠ oρού (mosm /Kg) = 2 [Na] + Ουρία / 6 + γλυκόζη /18 5,56 7,14 2,00 14,70 ουρία, γλυκόζη, λευκώματα 8%
ΩΣΜΩΤΙΚΗ ΠΙΕΣΗ πλάσματος 935 gr/l H 2 O + 65 gr λευκώματα 290 mosm /L 310 mosm /Kg 1 L πλάσμα Ωσμωτικότητα (osmolarity) mosm/l Η 2 Ο Ωσμωλιότητα (osmolality) mosm/kg Η 2 Ο Τονικότητα = η δραστική ωσμωτική πυκνότητα προκαλείται από ωσμωτικώς ενεργά σωματίδια που δεν διέρχονται με ευχέρεια την κυτταρική μεμβράνη όταν ΩΠ = 310 mosm /Kg όταν ΩΠ < 310 mosm /Kg όταν ΩΠ > 310 mosm /Kg ΙΣΟΤΟΝΑ διαλύματα ΥΠΟΤΟΝΑ διαλύματα ΥΠΕΡΤΟΝΑ διαλύματα
ενδοφλέβια διαλύματα Η τονικότητα και η ωσμωτικότητα αναφέρονται και στα ενδοφλέβια διαλύματα. Έτσι ισότονο είναι το διάλυμα που είναι ισοωσμωτικό με τον ορό, το οποίο βέβαια δεν προκαλεί κυτταρικό οίδημα (ή αιμόλυση), ούτε και κυτταρική αφυδάτωση. Αντίστοιχα, υπότονο ονομάζεται το διάλυμα που προκαλεί μετακίνηση H 2 O προς τον ενδοκυττάριο χώρο, ενώ όταν προκαλεί μετακίνηση H 2 O από τον ενδοκυττάριο χώρο προς τον εξωκυττάριο ονομάζεται υπέρτονο.
τονικότητα ή δραστική ωσμωτικότητα Ο όρος τονικότητα ή δραστική ωσμωτικότητα υποδηλώνει την επίδραση που ασκεί ένα υγρό διάλυμα πάνω στον κυτταρικό όγκο και προσδιορίζεται από τα διαλυμένα σωματίδια που παραμένουν έξω από την κυτταρική μεμβράνη. Μ άλλα λόγια η τονικότητα εκφράζει την ικανότητα ενός σωματιδίου να προκαλεί μεταβολή στον όγκο κάθε κυττάρου.
Τονικότητα η τονικότητα εκφράζει την ικανότητα ενός σωματιδίου να προκαλεί μεταβολή στον όγκο κάθε κυττάρου. Η υπερτονικότητα του εξωκυττάριου χώρου που προκαλεί η αύξηση των σωματιδίων, που δεν διέρχονται τις κυτταρικές μεμβράνες, προκαλεί κυτταρική αφυδάτωση. Αντίθετα, η υποτονικότητα που προκαλείται από μείωση της συγκέντρωσης των σωματιδίων στον εξωκυττάριο χώρο, χαρακτηρίζεται από κυτταρικό οίδημα.
The effect of osmosis on cells
κολλοειδή διαλύματα Τα κολλοειδή διαλύματα (πλάσμα, λευκωματίνη) που χρησιμοποιούνται σε επικίνδυνες για τη ζωή καταστάσεις διαστέλλουν τον όγκο του πλάσματος κατά 3-5 φορές περισσότερο απ ότι ίσος όγκος ισότονου διαλύματος NaCI. 100 ml διαλύματος λευκωματίνης 5% αυξάνει τον ενδαγγειακό χώρο κατά 17 x 5 = 85 ml (αφού 1 gr λευκωματίνης συγκρατεί 17 ml Η2Ο), ενώ 100 ml διαλύματος NaCI 0,9% κατανέμεται κατά 20 ml περίπου στον ενδαγγειακό χώρο και κατά 80 ml στο διάμεσο. σε υπογκαιμικές καταστάσεις?? Η χρήση κολλοειδών διαλυμάτων συγκρατεί Η2Ο στον αγγειακό χώρο.
ANTAΛΛΑΓΗ ΣΕ ΠΛΑΣΜΑ - ΔΥ προτριχοειδικός σφιγκτήρας TΡΙΧΟΕΙΔΕΣ αρτηρίδιο Pcap Πcap φλεβίδιο Pif Πif * Pcap = 25 mmhg (αρτηρίδιο) 10 mmhg (φλεβίδιο) **colloid osmotic pressure ή plasma oncotic pressure Διήθηση = Κf [(Pcap - Pif) - (Πcap - Πif)]
Ρύθμιση Όγκου και Ωσμωτικότητας Εξωκυττάριου Υγρού Στη ρύθμιση του όγκου και της ΩΠ του ΕΞΥ συμμετέχουν πολλοί νεφρικοί και εξωνεφρικοί μηχανισμοί οι μηχανισμοί μεταβάλλουν, είτε τον όγκο του Η 2 Ο είτε τις περιεχόμενες ωσμωτικές ουσίες, ΣΤΟΧΟΣ η διατήρηση σταθερού του εσωτερικού περιβάλλοντος, προσαρμοζόμενοι στις εκάστοτε μεταβολικές απαιτήσεις.
Διαφορές ωσμωρρύθμισης - ογκορρύθμισης οι υποδοχείς του καρωτιδικού κόλπου ελέγχουν το ΣΝΣ, οι υποδοχείς του προσαγωγού αρτηριδίου σχετίζονται με το σύστημα ρενίνης- αγγειοτενσίνης-αλδοστερόνης (ΡΑΑ), ενώ οι υποδοχείς του καρδιακού κόλπου ελέγχουν την έκκριση του νατριουρητικού πεπτιδίου
Διαφορές ωσμωρρύθμισης - ογκορρύθμισης μεταβολές της ωσμωτικότητας προκαλούν αλλαγές του κυτταρικού όγκου μεταβολές του όγκου ΕΞΥ συνεπάγονται μεταβολές του αγγειακού διαμερίσματος (τοπικές μεταβολές πίεσης και αιματικής ροής) κόλποι, κεντρικές αρτηρίες (πνευμονικά αγγεία, αορτικό τόξο, διχασμός της καρωτίδας). H ρύθμιση της ΩΠ του ΕΞΥ γίνεται από δύο οδούς διατήρησης του Η2Ο, δια μεταβολών στην έκκριση ADH και τη δίψα. Οι μεταβολές στην εικόνα αντιστρέφονται σε ελάττωση της ΩΠ ή αύξηση του αρτηριακού κυκλοφορούντος όγκου
Δραστικός Όγκος Κυκλοφορίας Ο δραστικός όγκος κυκλοφορίας (ΔΟΚ) (effective circulatory volume, ECV), αποτελεί τμήμα του εξωκυττάριου υγρού που βρίσκεται μέσα στο αγγειακό δίκτυο και αποτελεί τον απαραίτητο όγκο για τη διατήρηση της αιμάτωσης των ιστών. ο ΔΟΚ δε μπορεί να καθοριστεί (μετρηθεί) με ακρίβεια σε άνδρα ΣΒ 70 kg είναι ~700 ml* ο ΔΟΚ και το ΕΞΥ εξαρτώνται από το ολικό Na+ του οργανισμού * 1,7% του ολικού Η2Ο,ή 1% του ΣΒ
1. ελάττωση άρδευσης προσαγωγού 2. ελάττωση Na+ στο ΑΕΣ 3. αύξηση τόνο του ΣΝΣ, 2 February 2017
ΟΛΙΚΟ ΣΩΜΑΤΙΚΟ ΝΕΡΟ 16% 4% ΛΙΠΟΣ 20% 60% ΣΤΕΡΕΗ ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΜΑΖΑ ΜΕΤΑΛΛΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Η2Ο 60% ΒΣ ανδρών, 50% ΒΣ γυναικών 40% 40% ΕΔΥ ΔΥ ΠΛΑΣΜΑ ΣΤΕΡΕΗ ΜΑΖΑ 5% 15%
Ποσότητα υγρών ανάλογα με την ηλικία % ΒΣ 70 60 50 40 30 ανδρες γυναίκες 20 10 0 10-16 έτη 17-39 έτη 40-59 έτη > 60 έτη
ΣΥΣΤΑΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΥΓΡΩΝ ΟΓΚΟΙ ΔΙΑΜΕΡΙΣΜΑΤΩΝ ΣΕ ΕΝΗΛΙΚΑ ΑΝΔΡΑ ΜΕ ΒΣ 70 Kg Διαμέρισμα ποσοστό (%) ΒΣ όγκος (L) ΟΛΙΚΟ ΣΩΜΑΤΙΚΟ ΝΕΡΟ 60% 42.0 L ΕΔΥ 40% 28.0 L ΕΞΥ* 20% 14.0 L ΔΥ 15 % 10.5 L Πλάσμα 5 % 3.5 L *α) το υγρό του συνδετικού ιστού (4,5%) β) το υγρό των οστών (3,0%) γ) το διακυττάριο υγρό (1,5%)(γαστρεντερικές εκκρίσεις, ούρα, εξιδρώματα, διιδρώματα)
ΟΛΙΚΟ ΣΩΜΑΤΙΚΟ ΝΕΡΟ 20% 10% 50% MYΣ ΔΕΡΜΑ ΑΙΜΑ ΟΡΓΑΝΑ 20%
σύνολο 153 154 200 ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ΥΓΡΩΝ ΣΩΜΑΤΟΣ (meq/l) Πλάσμα (5%) ΔΥ(15%) ΕΔΥ(40%) ΚΑΤΙΟΝΤΑ Νάτριο (Να + ) 142 145 12 Κάλιο (Κ + ) 4 4 150 Ασβέστιο (Ca ++ ) 5 3 4 Μαγνήσιο (Mg ++ ) 2 2 34 σύνολο 153 154 200 ANIONTA Χλώριο (Cl - ) 102 114 4 Διττανθρακικά (HCO - 3 ) 26 29 12 Φωσφορικά (HPO -- 4 ) 2 1 40 Θειϊκά (SO -- 4 ) 1 4 Οργανικά οξέα 6 4 90 Πρωτεϊνες 16 2 54
Ισορροπία Gibbs-Donnan Αρχική κατάσταση Κατάσταση ισορροπίας 9 Na + 9 Na + 6 Na + 12 Na + 9Pr - 9 Cl - 9Pr - 6 Cl - 3Cl - A B A [Na]1 x [Cl]1 = [Na]2 x [Cl]2 B
ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΝΕΡΟΥ HΜΕΡΗΣΙΕΣ ΑΝΑΓΚΕΣ = 800-1000 ml /H ΠΡΟΣΛΗΨΗ α) υγρά 1500 β) στερεές τροφές 800 γ) ενδογενής παραγωγή* 300 2600 ΑΠΟΒΟΛΗ α) ούρα 1500 β) ιδρώτας 600 γ) αναπνοή 400 δ) κόπρανα 100 2600 *1gr λίπους 1 gr υδατανθράκων 1gr λευκώματος 1 ml Η2Ο 0,5 ml Η2Ο 0,4 ml H2O
ΥΠΟΧΡΕΩΤΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ Α)παραγωγή 500 ml ούρα /Η Β) άδηλη αναπνοή (500 ml ή 12 ml /Kg BΣ) Αυξάνονται σε έντονη εφίδρωση πυρετό (15% για κάθε 1 ο C πάνω από 37 ο C) υπεραερισμό σε αυξημένη θερμοκρασία και ελαττωμένη υγρασία περιβάλλοντος
ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΝΕΡΟΥ-μηχανισμοί ελέγχου ΠΡΟΣΛΗΨΗ ΑΠΟΒΟΛΗ α) ADH β) σύστημα ρενίνης-αγγειοτενσίνης-αλδοστερόνης γ) Κ. δίψας ΩΠ ΕΞΥ α) νεφρικά αγγεία - GFR β) κολπικό Νaουρητικό πεπτίδιο γ) οι νεφρικές προσταγλανδίνες, PGA 2, PGE 2
ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΝΕΡΟΥ-μηχανισμοί ελέγχου Ληψη μεγάλης ποσότητας υγρών ΠΡΟΣΛΗΨΗ ΑΠΟΒΟΛΗ ΩΠ Αναστολή έκκρισης ADH Μεγάλη διούρηση
ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΝΕΡΟΥ ΑΦΥΔΑΤΩΣΗ - ΥΠΟΟΓΚΑΙΜΙΑ ΠΡΟΣΛΗΨΗ ΑΠΟΒΟΛΗ διάρροιες έμετοι διούρηση απώλεια υγρών «εσωτερικά» (ειλεός, περιτονίτις) υπολειτουργία επινεφριδίων
ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΝΕΡΟΥ ΥΠΕΡΟΓΚΑΙΜΙΑ ΠΡΟΣΛΗΨΗ ΑΠΟΒΟΛΗ καρδιακή ανεπάρκεια κίρρωση ήπατος νεφρωσικό σύνδρομο