Karbonik Asit.

Karbonik asit (H₂CO₃) asit-baz denge bozukluklarını anlamamız için temel parametredir. Değişmeye hazır olan ve hızla değişen etken karbonik asittir.

Eşitlik aşağıdaki gibidir:

[ H⁺ ] x [ HCO₃^- ] = k1 x H₂CO₃ = k2 x [ CO₂ ] x [ H₂O ]

Bu eşitlik sadeleştirilirse:

[ H⁺ ] x [ HCO₃^- ] = k x PCO₂ Bu eşitlik Modifiye Henderson Eşitliğidir.

Pür Respiratuvar Asidozis Yüksek (PCO₂) CO₂ ve H2O moleküllerinin H2CO3 formuna dönüşmesine neden olur. Bu da [HCO₃^-] ve [H⁺]. [H⁺] iyonunda ortaya çıkan değişiklikler, Hemoglobin tarafından tamponlanması nedeniyle görece olarak yavaştır. PCO₂ de ortaya çıkan yükselme, böbrekler tarafından [H⁺] atılarak kompanze edilir. Kimyasal dengeyi sürdürmek için  [HCO₃^-] daha da artar ve kompanzasyon böylece sürdürülür.

Pür Metabolik Asidozis normal PCO₂ korunurken H’deki yükselmeyi ifade eder. Normal dengeyi sürdürebilmek için, yüksek [H⁺] iyon konsantrasyonları resiprokal olarak [HCO₃^-] da düşmeye neden olur. Pratik olarak, respiratuvar kompanzasyon devreye girer ve PCO₂, düşürür. Bu da hem [H⁺] hem de [HCO₃^-], düzeylerinde düşmeye neden olur.

Bikarbonat :Ne metabolik asidozun ne de respiratuvar asidozun ideal ölçümünü verir. Hem respiratuvar hem de metabolik komponentler bikarbonat düzeylerini etkileyebilir. Bikarbonat düzeylerindeki değişiklikler genel olarak metabolik anormallikleri gösterir.

Organizma metabolizma sonucunda asit üretir ve bu da kapiller damarlar içine salınır. Böylece venöz kan biraz daha asidik olur Arterde: pH =7.4 ( [H+] = 40 nMol/L) Vende:  pH  = 7.36 ([H+] = 44 nMol/L).

Asit Üretimi:

Asitler: Respiratuvar ( CO2) veya nonrespiratuvar ya da metabolik kökenlidir

Asit Eliminasyonu

Respiratuvar Asit: Günlük solunumsal asit üretimini kolayca hesaplamak mümkündür:  (0.2 x 60 x 24 = ) 288 litre günde CO2 . Her gram molekül 22.4 litredir. Günde 12 mol CO2 üretilir. Bu da normal akciğerlerden kolayca atılır.

Metabolik Asit. Günlük metabolik asit üretimi çok düşüktür. Normalde 0.1 mol (100 mEq) asit günlük olarak üretilir. Bu üretim normalde böbreklerle atılır veya karaciğer tarafından metabolize edilir. Akciğerlerle kıyaslanamayacak bir kapasitedir bu. Metabolik asitler laktik, pruvik ve keto-asitlerdir.

KOMPANZASYON

Hızlı respiratuvar kompanzasyon: Akciğerlerin ne kadar güçlü bir asit atma yeteneğine sahip olduğunu biliyoruz. Solunum sistemi hastalığı yoksa veya deprese değilse hızla asit ürünleri atma yeteneğine sahiptir. Metabolik bozukluklar kısmen respiratuvar kompanzasyonla düzeltilir.

Yavaş metabolik  kompanzasyon: Böbreklerin asit atma kapasitesi akciğerlere göre oldukça azdır ve bu da yavaş atılım nedenidir.

ASİT BAZ TEDAVİSİ

Acil Tedavi : Metabolizma respiratuvar (karbonik) asit ve kardiyorespiratuvar yetmezlik ise metabolik (laktik) asit oluşturur. Acil durumlarda asidozun kökeni bilinmelidir. Bu tedavi için gereklidir.

Respiratuvar Asidoz Tedavisi

PCO₂ düzeyini göz önüne alarak, hastayı ventile ederek PCO₂ düzeyini düşürmek tedavinin bir bölümüdür. PCO₂ düzeyi klinik kararda uygun düzeltmeye yardımcı olacaktır. PCO₂ , CO₂ üretimi ile atılımı arasındaki dengeyi yansıtır. Metabolik hız değişmeksizin, CO₂ üretimi hemen hemen sabittir ve bu üretim ne kadar ventilasyon gerektiğini de belirler.

Ventilasyonun Hesaplanması

V_T =Tidal volüm  f=  Solunum sayısı:

PCO₂ x   Ventilasyon   =   Sabit

PCO₂ x     f     x   V_T =     K

K sabit olduğuna göre ventilasyon artarsa PCO₂ azalır.

Yeni Ventilasyon   =   K / Hedeflenen PCO₂

=   PCO₂ x   f   x   V_T / HedeflenenPCO₂

1) Pür Respiratuvar Asidozis: Pür respiratuvar asidzda bir hastada PCO2 = 70 ve 4 L/min volümle ventile ediliyor.  4 x 70 = 280 sabittir. PCO2 = 40 olması için  280 / 40 = 7 L/min gerekmektedir.

2) Kronik Respiratuvar Yetmezlik: KOAH hastası, normalde PCO2 = 50 mmHg, fakat akut pnömoni nedeniyle akut solunum yetmezliği gelişiyor. Hasta  8 L/min ile ventile edilirken PCO2 = 70 mmHg K= 70 x 8 = 560 Hedeflenen  PCO2 =50 mm HG olduğuna göre 560 / 50 = 11.2 L/min ventilasyon gerekmektedir.

Metabolik Asidozis ve Alkalozis

Metabolik Asidozis

Etyoloji: Primer metabolik asidozun bir çok nedeni vardır. Metabolik asidoz anyon gapa göre sınıflandırılır.

Normal Anyon Gap’lı Metabolik Asidozis

• Uzun süreli diyare (bikarbonat kaybı)
• Uretero-sigmoidostomy
• Pancreatik fistul
• Renal Tübüler Asidozis
• Intoksikasyon ( ammonium chloride, acetazolamide)
• Renal yetmezlik

Yüksek Anyon Gap’lı Metabolik Asidozis

• Laktik asidozis
• Ketoasidozis
• Kronic renal yetmezlik (sülfat, fosfat, ürik asit birikimi)
• Intoksikasyon (salicylates, ethanol, methanol, formaldehyde, ethylene glycol, paraldehyde, INH, toluene, sulfates, metformin)
• Rabdomiyolizis

ŞİDDETLİ METABOLİK ASİDOZUN TEDAVİSİ: İdeal olan altta yatan nedenin düzeltilmesidir. Standard Base Excess (SBE) baz alınarak tedavi yapılmalıdır. Çünkü (SBE) PCO₂ den bağımsızdır. Bikabonat dozu, 70 kg, SBE=-18 olan bir hastada aşağıdaki gibi hesaplanır.

Doz (mEq) = 0.3  x Wt (kg) x SBE (mEq/L)
378       = 0.3  x     70     x       18

Hesaplanan dozun yarısı yapılır.Çünkü:

·         Plazma volümünü artırır.

·         Asitleri bağlar

·         Respiratuvar asidoza neden olur.

• İntrasellüler PCO₂ yükselir.
• Rezidüel değişikliklere neden olur.

Metabolik Alkalozis

Etyoloji: Primer metabolikalkaloz aşağıdaki nedenlerle ortaya çıkabilir.

• İdrar ve kusma ile asitlerin kaybı.
• Hidrojen iyonunun hücre içine transferi
• Aşırı bikarbonat verilmesi
• Ekstrasellüler alanda daralma (aşırı diüretik tedavi)

Aşağıdaki mekanizmalar uzamış metabolik alkaloza neden olabilir:

• Azalmış renal perfüzyon: Dehidratasyon, kalp yetmezliği, siroz gibi durumlarda ortaya çıkar ve renin-angiotensin sistemini uyararak nefronlardan sodyum reabsorpsiyonunu artırır.
• Klorür tükenmesi : Kusma veya loop diüretikleri nedeniyle hidrojen iyonu kaybına bağlı olarak bikarbonat reabsorpsiyonunu artırır.
• Hipokalemia: Metabolik alkalozla birlikte hipokalemi ortaya çıkar.

ŞİDDETLİ METABOLİK ALKALOZUN TEDAVİSİ:

Fizyolojik Yanıt: Yeterli hidrasyon normalde böbreklerin sorunu çözmesine izin verir. Bazı durumlarda ciddi hipokalemi tabloya eşlik eder; önce hipokaleminin düzeltilmesi gerekir.

Metabolik asidozda olduğu gibi ideal tedavi altta yatan sorunun düzeltilmesidir. Neden de çoğunlukla iyatrojeniktir.

Kontraksiyon alkalozu, dehidrasyon elektrolitlerin konsantre olmasına yol açar. Ekstrasellüler sıvının PHsı (pH = 7.4) nötral pH ya göre alkalindir. Elektrolitlerin pHsı görece bazik olduğu için de pH alkali hale gelir. Oral sıvılar, Ringer Laktat  normal elektrolit konsantrasyonunu düzenler ve böylece pH düzelir.

Diğer Terapiler:İntravenöz seyreltilmiş HCl sıklıkla kullanılır, hemoliz rsiki vardır. Böbrek yetmezliği yoksa KCl uygulanabilir. Şiddetli olgularda amonyum klorür  1- 2 g oral her 4 – 6 saatte verilebilir. Ayrıca İV infüzyon şeklinde 100 to 200 mEq  500 -1000 ml izotonik içinde potasyum eklenerek verilebilir. Yanıtsız olgularda HCL veya periton diyalizi gerekebilir.

Basit Eşitlik:

PCO₂, pH ve metabolik asid düzeyi (BE) arasında yakın bir ilişki vardır. Grafik olmaksızın basit hesaplama yapmak bu formülle kolayca mümkün olacaktır.

PCO₂ pH     Metabolik

12   =   0.1   =     6

mmHg               mEq/L

Açıklama:

Bu eşitliğin anlamı, ph daki 0.1’lik değişikliğe karşılık:

1. Solunumdaki değişiklik (PCO₂ değişiklik) 12mmHg, veya
2. Bir metabolik değişiklik (Base Excess-Baz Açığı değişikliği) of 6 mEq/L.
3. Veya ikisi birden.

Örnek: pH’nın  7.2 olması durumunda:

1. PCO₂ = 64       BE =   0 mEq/L
2. PCO₂ = 52       BE =  -6 mEq/L
3. PCO₂ = 40       BE = -12 mEq/L
4. PCO₂ = 32       BE = -18 mEq/L

Bu eşitlikler yaklaşık durumları saptamak için kullanılır.

1-Akut Solunumsal (Kompanze olmayan)

1) PCO₂ = 52, pH = 7.3.

PCO₂ = 52 (+12)  pH’nın 0.1 düşerek pH= 7.3 olması beklenir. Gerçek pH beklendiği gibi  (7.3) ise metabolik kompanzasyon yoktur.  Pür (akut) respiratuvar asidozis solunum depresyonu olduğu durumda ortaya çıkar. Mesela düşük solunum dakika hacmi veren bir anestezi makinası. Renal sistemin kompanzasyon için yanıt vermesi 24-28 saat alır.

2) PCO₂ = 28, pH = 7.5.

PCO₂ = 28 (-12) pH’nın 0.1 düşerek pH_=7.5 olması beklenir. Gerçek pH beklendiği gibi 7.5 ise metabolik kompanzasyon yoktur. Pür (akut) respiratuvar alkalozis hiperventilasyon ile ortaya çıkar.

Kronik Respiratuvar : (Kompanze)

1) PCO₂ = 64, pH = 7.3.

PCO₂ = 64 (+24) pH’nın 0.2 düşerek pH 7.2 olması beklenir. Gerçek pH (7.3) ise yarı kompanze olduğunu gösterir. Kompanzasyonsuz pH = 7.2 veya tam kompanze pH =7.4 Bu durum karakteristik kronik hipoventilasyonu gösterir. Arada 0.1 fark beklenir ve gerçek pH 6mEq/l kompanzatuvar metabolik alkaloz nedeniyle yükselir.

2) PCO₂ = 28, pH = 7.45.

PCO₂ =28 (-12) pH 0.1 oranında yükselerek pH 7.5 beklenir. pH (7.45) olması ise (pH = 7.5) kompanze edilmemiş veya tam kompanzasyon (pH= 7.4) arasında bir değerdir. 0.05 fark kompanzasyondan gelmektedir (BE=3).

Metabolik : (Kompanze)

1) PCO₂ = 28, pH = 7.3

PCO₂ = 28 (-12) ise  pH  0.1 artacağı için  pH =7.5 olması beklenir. Ancak gerçek pH 0.2, düşmüştür; yani BE 12 mEq/L düşüşe denk bir metabolik asidoz vardır.  Eğer metabolik asidoz tek başına ortaya çıkmış olsa pH = 7.2 olurdu. Bu durum hem kompanzasyon hem de laktik asidoz olduğunu göstermektedir.

2) PCO₂ = 52, pH = 7.5

PCO₂ = 52 (+12)  pH’da 0.1 azalma ile pH 7.3 beklenir. Ancak gerçek beklenenden 0.2 daha yüksektir. 12 mEq/L metabolik alkaloz nedeniyledir.

Karma Bozukluklar

1) PCO₂ = 64, pH = 7.1.

PCO₂ =64 (+24) beklenen asit kayma 0.2 yani pH= 7.2. Gerçek pH beklenenden 0.1 – daha düşüktür; 6 mEq/L değerinde metabolik asidoz vardır. Bu durum metabolik ve respiratuvar asidozun kombinasyonudur.

2) PCO₂ = 28, pH = 7.6.

PCO₂ =28 (-12) alkalin kayma pH’da 0.1 artış ile pH= 7.5 olur. Gerçek pH umulandan 0.1 daha alkalindir;  bu da 6 mEq/L metabolik alkalozdan kaynaklanmaktadır. Bu da metabolik ve respiratuvar alkalozdan kaynaklanmaktadır.Hiperventilasyonla gastrik içeriğin kaybı bu duruma yol açabilir.

İNTRAVENÖZ SIVI TEDAVİSİ VE ASİT-BAZ DENGESİNE YENİ BAKIŞ

Henderson-Hasselbach Yaklaşımı: Asitler, çözündükleri zaman hidrojen iyonu salarlar.

HA       H⁺ + A^-

Şeklinde iyonize olurlar. Zayıf asitler, solüsyonlar içinde tam olarak dissosiye olmayan asitlerdir. Zayıf asitlerin çözünürlük katsayıları (Ka) küçüktür.

Ka= [ H⁺ ][ A^- ] / [HA]

Pka, dissosiasyon katsayısının negatif logaritmasıdır ve bu nedenle de zayıf asitlerin pKa’sı güçlü asitlerin pKa’sından daha büyük olacaktır. Zayıf asitlerin dissosiasyonu, ortamın pH’sına, pKa’sına ve asite eklenen sıvının miktarına bağlıdır. Henderson-Hasselbach 1908 yılında bir zayıf asit olan karbonik asiti plazma asit-baz dengesini değerlendirmek için kullanmıştır. Bu yaklaşıma göre aşağıdaki gibi bir denge vardır.

pH = pKa + log [HCO₃^-] / [CO₂]

Karbondioksit konsantrasyonun bikarbonat konsantrasyonuna eşit olduğu durumda, bikarbonat-kanbondioksit tampon sisteminin pKa’sı pH’ya eşittir. Pratik uygulamalamada karbonik asitle karbondioksit konsantrasyonu arasındaki kimyasal ilişkiyi birleştirmek için pKa modifiye edilerek karbondioksit konsantrasyonu bu eşitlik yerine kullanılır.

Post-infüzyon asidozununun açıklanması karbondioksite kıyasla plazma bikarbonatınının azalmasıdır. Burada iki mekanizma rol oynar; infüzyon sıvıları ile hem bikarbonatın hem de karbondioksit komponentlerinin dilüe olmasıdır. Sonuç olarak; karbondioksit üretimi kısa süreli olarak düzenlenirken bikarbonat konsantrasyonu düşük kalır. Bu da Henderson-Hasselbach denkleminde yerine kondulduğu zaman, pH’da düşme ile sonuçlanır. Eğer sıvı uygulamasından önce kan kaybı mevcutsa bikarbonat konsantrasyonunu tahmin edilenden daha da fazla düşürebilir.

NaCl infüzyonu sonrasında hiperkloremi asidoza eşlik eder; buna hiperkloremik asidoz denir. Ancak bu terimi postinfüzyon asidozda kullanmak renal asidozla karışabileceği için kaçınılması gereken bir terminolojidir.

Tablo:1 Bazı infüzyon sıvılarının kimyasal içerikleri

Laktik asit, asetik asit ve glukonik asit gibi zayıf asitleri içeren bazı intravenöz sıvıların pKa’sı 3.5’tur.  Bu asitler 7.4 pH’da laktat, asetat ve glukonat gibi baz anyonlar haline dönüşürler. İntravenöz sıvılarda ve plazmada baskın olan katyon sodyumdur. Bu üç zayıf asitin eliminasyon yollarından biri karaciğerde metabolize edilerek bikarbonat üretilmesidir. Bu asitleri içeren sıvıların kullanımı sonucu plazmada bikarbonat salınımı, asidozun daha az ortaya çıkmasına yol açacaktır. Hartmann’s ve Plasmalyte solüsyonları ile NaCl’e göre daha az asidoz oluştuğu gösterilmiştir.

Stewart Yaklaşımı: Asit-baz fizyoloji ve patofizyolojisine yeni bir bakış açısı Peter Stewart (1981, 1983) tarafından getirilmiştir. Bu yaklaşımı kısaca özetlemek zordur, ancak bu yaklaşımda karbondioksit parsiyel basıncı, güçlü iyonların farkı ve zayıf asitlerin toplam konsantrasyonu üç bağımsız etken olarak kullanılır. Bu kuramda asit baz fizyolojisi bikarbonat yerine baskın olarak güçlü iyon farklarına dayanır.

Güçlü iyon, bir solüsyonda tamamen çözünen iyon olarak tanımlanır. Güçlü iyon farkı, güçlü katyonların (Na⁺ , K⁺ , Mg⁺ , Ca⁺⁺)  toplamından güçlü anyonların (Cl ^-) çıkarılması ile elde edilir . Birim olarak mEq/ litre kullanılır. Stewart’ın yaklaşımına göre güçlü iyonlar arasındaki fark ne kadar azsa plazma Ph’sı da o kadar düşer. Plazmadaki suyun çözünmesi en önemli H⁺ kaynaklarından birisidir. Bikarbonattaki değişiklikler bu üç bağımsız etkendeki değişimlerin bir sonucu olarak görünmektedir. Stewart’a göre Henderson- Hasselbach yaklaşımındaki hem respiratuvar ve metabolik açıklamalar hem de fizyolojik yaklaşımlar yanlıştır.  Stewart yaklaşımının çok çarpıcı fizyolojik açıklamaları vardır.

Bunlar şöyle sıralanabilir:’

1-      Asit-baz dengesinin kontrolü ve su homeostazisi hem sodyum hem de klor regülasyonu kavramlarında açıklanabilir.

2-      Asit-baz özellikle sodyum ve klor başta olmak üzere plazma elektrolitlerinin miktarı olarak tanımlanır ve bu elektrolitlerin manipüle edilmesi ile asit-baz dengesinin klinikte dengelenmesi mümkündür.

3-      Henderson-Hasselbach yaklaşımında tamponlar çok net bir şekilde etkinlik açısından açıklanamazken; Stewart yaklaşımında fosfat ve protein tampon sistemleri kolayca ve  açık olarak gösterilmektedir.

STEWART VE POSTİNFÜZYON ASİDOZU

Stewart yaklaşımını postinfüzyon asidozuna uyguladığımız zaman; serum fizyolojik ve mannitol uygulandığı zaman her ikisinde de güçlü iyon farkları sıfırdır.

Bu durum başlangıçta plazma sodyum konsantrasyonunun, klor konsantrasyonundan 35-45 mmol/L daha yüksek olmasına yol açar. Aksine mannitol uygulamasından sonra plazma sodyum konsatrasyonundaki düşüş, klordan fazla olacaktır. Her bir litre serum fizyolojik uygulamasından sonra klor konsantrasyonu sodyumdan daha fazla artmasına neden olur.

A: Henderson-Hasselbach                                                  B:Stewart

Stewart’ın yaklaşımında hiperosmolarite intrasellüler bikarbonat salınımınından etkilenir. Hiperosmolaritenin de güçlü iyonların hücre membranından geçiş düzeyini etkilediği öne sürülür. Laktat, asetat ve glukonat gibi anyonlar güçlü iyonlar gibi davranır. Bu anyonlar ekstrasellüler sıvıdan temizlenince güçlü iyon farkı artar ve pH yükselir. Bu etki bikarbonatın metabolik üretimine bağlı değildir; ancak güçlü iyon farkının artmasına bağlıdır. Burada sonuç olarak laktat içeren solüsyonların bazik etkisinden söz etmek mümkündür.  Laktat içeren solüsyonların etkisi iki katına çıkabilir. İlk mekanizma ekstrasellüler sıvıda laktatın arınmasıdır, diğeri ise ekstrasellüler sıvıya bikarbonatın eklenmesidir. Burada önemli olan bikarbonatın salınımı değildir; önemli nokta güçlü iyon farkının artmasıdır. Özgün olarak laktat infüzyonundan sonra güçlü iyon düzeylerini ve plazma laktat, bikarbonatını karşılaştıran bir çalışma yoktur. Hartmann solüsyonunun bazik etkisi düşük klor düzeyi sayesinde artar, bu da serum fizyolojiğe kıyasla güçlü iyon farkının azalmasına neden olur.

KLİNİK

Postinfüzyon asidozunun klinik önemi net değildir. Ancak asidoza yol açmayan sıvıların kullanımı iyileşme ve sağkalım üzerinde etkili olabilir. Özellikle massif transfüzyonlardan sonra verilecek sıvıların seçimi önemli görünmektedir. Hipertonik sıvıların uygulanmasının hipertonik etki ile hücre membran işlevini etkileyebilecekleri akılda tutulmalıdır.

KAYNAKLAR

Stewart PA. How to understand acid-base. New-York: Elsiver, 1981.

Stewart PA. Modern quantitative acid-base chemistry. Can J Physiol Pharmacol 1983; 61:1444-1461.

A. STORY Intravenous Fluid Administration and Controversies in Acid-Base Critical Care and Resuscitation 1999; 1: 151-156)

Christina Fidkowski, MD Æ James Helstrom, MD Diagnosing metabolic acidosis in the critically ill: bridging the anion gap, Stewart, and base excess methods Can J Anesth/J Can Anesth (2009) 56:247–256

E Wrenn Wooten Science review: Quantitative acid–base physiology using the

Stewart model Critical Care December 2004 Vol 8 No 6.

Yoruma Kapali.