Acid-Base Disturbance PDF

Banen Khaled :Acid–base disturbance‫اضطراب الحمض والقاعدة‬ by Acid–base disturbance is traditionally classified by pH disturbance – that is, acidosis or alkalosis – and by aetiology, whether it is of respiratory or metabolic .origin ، ‫ وحسب المسببات المرضية‬- ‫ أي الحماض أو القالء‬- ‫يصنف االضطرا...

Banen Khaled :Acid–base disturbance‫اضطراب الحمض والقاعدة‬ by Acid–base disturbance is traditionally classified by pH disturbance – that is, acidosis or alkalosis – and by aetiology, whether it is of respiratory or metabolic .origin ، ‫ وحسب المسببات المرضية‬- ‫ أي الحماض أو القالء‬- ‫يصنف االضطراب الحمض القاعدي تقليديا حسب اضطراب األس الهيدروجين‬ ‫سواء كانت تنفسية أو أيضية‬ . Acids of respiratory origin, namely CO2, are known as volatile acids, as they may escape as a gas. Acids that are non-volatile (for example, lactic acid) are known as .fixed acids as they may not escape the system ‫ وه‬، ‫ تعرف األحماض ذات األصل التنفس‬CO2 ، ‫غي المتطايرة (عىل سبيل المثال‬ ‫ تعرف األحماض ر‬.‫ ألنها قد تهرب كغاز‬، ‫ باألحماض المتطايرة‬، ‫حمض الالكتيك) باسم‬ ‫األحماض الثابتة ألنها قد ال تفلت من النظام‬ The four classes of acid–base disorders are:‫ الفئات األرب ع الضطرابات الحمض والقاعدة ه‬: 1) Respiratory acidosis In which decreased alveolar ventilation results in pH <7.35 and PaCO2 >6.0. Hypoventilation may be due to: Depression of the respiratory centre; for example, due to opioids or obesity hypoventilation syndrome. 1) ‫ و‬7.35< ‫ الحماض التنفس الذي يؤدي فيه انخفاض التهوية السنخية إىل درجة الحموضة‬PaCO2 >6.0. ‫قد يكون نقص التهوية بسبب‬: ‫ بسبب المواد األفيونية أو متالزمة نقص التهوية السمنة‬، ‫االكتئاب من مركز الجهاز التنفس; عىل سبيل المثال‬. Nerve or muscle disorders, such as Gullian Bare Syndrome (GBS) and Myasthenia Gravis (MG). Chest wall disease; for example, flail chest. – Airway disease, such as asthma and COPD. (Chronic obstructive airway disease). Lung parenchymal disease; for example, ARDS. (Acute respiratory distress syndrome ‫ مثل متالزمة جوليان باري‬،‫( اضطرابات األعصاب أو العضالت‬GBS) ‫( والوهن العضىل الوبيل‬MG). ‫ مثل الربو ومرض االنسداد الرئوي المزمن‬،‫ – أمراض مجرى الهواء‬.‫ الصدر السائب‬، ‫مرض جدار الصدر; عىل سبيل المثال‬. (‫)مرض انسداد مجرى الهواء المزمن‬. ‫ متالزمة الضائقة التنفسية الحادة‬، ‫ عىل سبيل المثال‬.‫مرض متن الرئة‬. (‫متالزمة الضائقة التنفسية الحادة‬ Of particular relevance to anaesthesia, hypercapnoeic acidosis may also occur due to: – Insufficient mechanical ventilation. Increased CO2 production in malignant hyperpyrexia. Exogenous CO2 intake; for example, re-breathing CO2-containing exhaled gases or insufflation of CO2 in .laparoscopic surgery : – ‫ قد يحدث الحماض المفرط أيضا بسبب‬، ‫ذات أهمية خاصة للتخدير‬ .‫غي كافية‬ ‫تهوية ميكانيكية ر‬ . ‫ ف فرط الحرارة الخبيثة‬CO2 ‫زيادة إنتاج‬ ‫ إعادة التنفس‬، ‫ الخارج ؛ عىل سبيل المثال‬CO2 ‫تناول‬ ‫ ف الجراحة بالمنظار‬CO2 ‫ أو نفخ‬CO2 ‫الزفي المحتوية عىل‬ ‫غازات ر‬ If a respiratory acidosis persists for a period of days, the kidneys increase HCO3 reabsorption; this is termed metabolic compensation. Raised plasma HCO3 concentration (>26 mmol/L) may be seen in patients with COPD, ARDS and obesity hypoventilation syndrome. ‫ تزيد الكىل من إعادة امتصاص‬، ‫ إذا استمر الحماض التنفس لمدة أيام‬HCO3. ‫وهذا ما يسىم‬ ‫التعويض األيض‬. ‫ر‬ ‫كي‬ ‫ يمكن رؤية تر ر‬HCO3 ‫ لي) ف المرض الذين يعانون من مرض االنسداد الرئوي المزمن ومتالزمة الضائقة‬/ ‫ مليمول‬26>( ‫المرتفع ف البالزما‬ ‫التنفسية الحادة والسمنة‬ ‫متالزمة نقص التهوية‬. 2) Metabolic acidosis In which there is an increase in fixed acid, which may be endogenous (for example, lactic acid) or exogenous (for example, salicylate). As the increased fixed acid is buffered by HCO3, metabolic acidosis is characterized by low plasma HCO3 concentration .(<22 mmol/L) and pH <7.35 2) ‫ حمض اللبنيك) أو‬، ‫ والذي قد يكون داخليا (عىل سبيل المثال‬، ‫الحماض األيض الذي توجد فيه زيادة ف الحمض الثابت‬ ‫ نظرا ألن الحمض الثابت ر‬.)‫ الساليسيالت‬، ‫ خارج المنشأ (عىل سبيل المثال‬HCO3 ‫ يتمي الحماض األيض ربيكي‬، ‫الميايد يتم تخزينه بواسطة‬ ‫ر‬ ‫ر‬ ‫ر‬ ‫ منخفض من‬HCO3 7.35< ‫لي) ودرجة الحموضة‬/‫ ملليمول‬22<( . ‫ف البالزما‬ ‫ يستجيب الجهاز التنفس للحماض األيض عن طريق زيادة‬VA ‫ وبالتاىل تقليل‬، ‫برسعة‬ ‫ ؛ يشار إىل هذا باسم تعويض الجهاز التنفس‬2 ‫باكو‬. The respiratory system responds to a metabolic acidosis by rapidly increasing _ VA, thereby reducing PaCO2; this is referred to as respiratory compensation. 3) Respiratory alkalosis In which hyperventilation results in hypocapnoea (PaCO2 <4.7 kPa) and alkalosis (pH >7.45). Increased _ VA may be the result of: Central causes; for example, head injury, pain, anxiety, progesterone (in pregnancy) and drugs (such as salicylate overdose). 3) ‫( قالء الجهاز التنفس الذي يؤدي فيه فرط التنفس إىل نقص التنفس‬PaCO2 <4.7 ‫ قد‬.)7.45> ‫كيلو باسكال) والقالء (درجة الحموضة‬ ‫ _ تكون زيادة‬VA ‫نتيجة‬: ‫ر‬ ‫وجسيون (أثناء الحمل) واألدوية (مثل‬ ‫ إصابة الرأس واأللم والقلق والي‬، ‫األسباب المركزية; عىل سبيل المثال‬ ‫)جرعة زائدة من الساليسيالت‬. Hypoxaemia, in which afferent signals from peripheral chemoreceptors stimulate the respiratory centre. This may occur, for example, at high altitude. Activation of lung J receptors, as occurs in Pulmonary embolism and pulmonary oedema. ‫ حيث تحفز اإلشارات الواردة من المستقبالت الكيميائية الطرفية الجهاز التنفس‬، ‫نقص األكسجة ف الدم‬ ‫ عىل علو شاهق‬، ‫ عىل سبيل المثال‬، ‫ قد يحدث هذا‬.‫مركز‬. ‫ تنشيط مستقبالت الرئة‬J ‫ كما يحدث ف االنسداد الرئوي والوذمة الرئوية‬،. . Excessive mechanical ventilation 4)Metabolic alkalosis the least common of the main acid–base disorders, in which plasma HCO3 exceeds 26 mmol/L in the absence of a primary respiratory acidosis. . ‫ حيث يتجاوز‬، ‫) القالء األيض األقل شيوعا من االضطرابات الحمضية القاعدية الرئيسية‬4 ‫ التهوية الميكانيكية المفرطة‬HCO3 ‫ف البالزما‬ ‫ رلي ف حالة عدم وجود أوىل‬/ ‫ مليمول‬26 ‫الحماض التنفس‬. ‫ر‬ ‫األكي شيوعا للقالء األيض ه‪:‬‬ ‫األسباب‬ ‫اكتساب القلويات الخارجية‪ .‬عىل سبيل المثال ‪ ،‬ضخ بيكربونات الصوديوم ‪ ،‬ونقل الدم الهائل ‪ ،‬حيث‬ ‫يتم استقالب ر‬ ‫السيات إىل‪HCO3‬‬ ‫‪The more common causes of metabolic alkalosis are:‬‬ ‫‪Gain of exogenous alkali; for example, an infusion of sodium‬‬ ‫‪bicarbonate, and massive transfusion, where‬‬ ‫‪citrate is metabolized to HCO3‬‬ ‫ر‬ ‫األكي شيوعا للقالء األيض ه‪:‬‬ ‫األسباب‬ ‫اكتساب القلويات الخارجية‪ .‬عىل سبيل المثال ‪ ،‬ضخ بيكربونات الصوديوم ‪ ،‬ونقل الدم الهائل ‪ ،‬حيث‬ ‫يتم استقالب ر‬ ‫السيات إىل‪HCO3‬‬ ‫‪Loss of endogenous acid; for example, from the stomach through‬‬ ‫‪severe vomiting or nasogastric drainage, or from the kidney through the‬‬ ‫‪use of diuretics‬‬ ‫فقدان الحمض الداخىل‪ .‬عىل سبيل المثال ‪ ،‬من المعدة من خالل ر‬ ‫القء الشديد أو الترصيف األنق المعدي ‪ ،‬أو من الكىل من خالل استخدام مدرات‬ ‫البول‬ ‫‪How is body pH regulated pH homeostasis is very important, as the‬‬ ‫‪effects of acidaemia and alkalaemia on the body are potentially very‬‬ ‫‪serious. Body pH is normally maintained between .7.35 and 7.45‬‬ ‫‪through three mechanisms‬‬ ‫‪As acidosis is much more frequently encountered than alkalosis, these‬‬ ‫‪mechanisms are primarily concerned‬‬ ‫‪:with limiting the harmful effects of acidosis‬‬ ‫تأثيات حموضة الدم وقلوية الدم عىل الجسم قد تكون‬ ‫كيف يتم تنظيم درجة الحموضة ف الجسم االتزان الداخىل لألس الهيدروجين مهم جدا ‪ ،‬ألن ر‬ ‫خطية للغاية‪ .‬يتم الحفاظ عىل درجة الحموضة ف الجسم عادة ربي ‪ 7.35.‬و ‪ 7.45‬من خالل ثالث آليات‬ ‫ر‬ ‫نظرا ألن الحماض يصادف بشكل متكرر ر‬ ‫أكي من القالء ‪ ،‬فإن هذه اآلليات معنية ف المقام األول‬ ‫مع الحد من اآلثار الضارة للحماض‬ ‫المخزين المؤقت‪: Buffering:‬‬ ‫‪A buffer is a substance that responds rapidly to oppose the change in pH‬‬ ‫‪when an acid or base is added to the plasma. Buffers are salts of weak‬‬ ‫‪acids or bases, and work by releasing or absorbing H+ in response to‬‬ ‫‪of stronger‬‬ ‫‪acid‬‬ ‫‪respectively‬‬ ‫‪base‬إىل البالزما‪.‬‬ ‫‪addition‬أمالح األحماض‬ ‫المخازن المؤقتة ه‬ ‫‪or‬أو قاعدة‬ ‫حمض‬ ‫إضافة‬ ‫التغي ف األس الهيدروجين عند‬ ‫المخزن المؤقت هو مادة تستجيب برسعة لمقاومة‬ ‫ر‬ ‫استجابة ل ‪H +‬‬ ‫‪.‬‬ ‫أو القواعد الضعيفة ‪ ،‬وتعمل عن طريق إطالق أو امتصاص‬ ‫إضافة قاعدة أقوى أو حمض عىل التواىل‬ Buffer systems can be classified as:‫ يمكن تصنيف األنظمة العازلة عىل النحو التاىل‬: : – Extracellular buffers‫المخازن المؤقتة خارج الخلية‬ The H2CO3/HCO3 buffer system is the most important ▪ extracellular buffer owing to the abundance of HCO3 in plasma, and the fact that CO2 (in equilibrium with .H2CO3) may be eliminated by the lungs Hb. The histidine side chains of Hb act as a buffer by ▪ binding H+ ions. . ‫ حالة توازن مع‬Deoxyhaemoglobin ‫ ف‬CO2 (‫ وحقيقة أن‬، ‫البالزما‬is‫ف‬better HCO3 ‫رة‬able ‫بسبب وف‬ to ‫ أهم ▪ مخزن مؤقت خارج الخلية‬H2CO3 / HCO3 ‫يعد نظام العازلة‬ ‫ئتي‬ ‫يمكن القضاء عليها عن طريق الر ر‬H2CO3) .bind H+ than oxyhaemoglobin : Intracellular buffers‫المخازن المؤقتة داخل الخاليا‬: The phosphate buffer system: The concentration of ▪ phosphate is very low in ECF, making it an unimportant buffer. Phosphate is, however, animportant buffer of both ICF and urine, as the .phosphate concentration is higher ‫كي ▪ الفوسفات منخفض جدا ف‬ ‫ تر ر‬:‫ نظام عازلة الفوسفات‬ECF ‫غي مهم‬ ‫ مما يجعله ر‬، ، ‫ فإن الفوسفات هو‬، ‫ ومع ذلك‬.‫مخزن مؤقت‬ ‫ مخزن مؤقت مهم لكل من‬ICF ‫كي الفوسفات أعىل‬ ‫ حيث أن تر ر‬، ‫والبول‬ Proteins: Amino acid side chains can buffer both acids ▪ (amine side chains) and alkalis (carboxyl side chains). Whilst plasma proteins play only a minor role in buffering, intracellular proteins are present at higher concentrations, making them important intracellular buffers. ‫األمي الجانبية) والقلويات (سالسل‬ ‫ يمكن للسالسل الجانبية لألحماض األمينية أن تحىم كال من األحماض ▪ (سالسل ر‬:‫اليوتينات‬ ‫ فإن اليوتينات داخل الخاليا موجودة‬، ‫حي أن بروتينات البالزما تلعب دورا ثانويا فقط ف التخزين المؤقت‬ ‫ ف ر‬.)‫الكربوكسيل الجانبية‬ ‫ر‬ ‫ مما يجعلها مخازن مؤقتة مهمة داخل الخاليا‬، ‫كيات أعىل‬ ‫بي ر‬ : . Respiratory regulation‫ تنظيم الجهاز التنفس‬: The respiratory system responds within minutes to correct pH disturbances. The PaCO2 is inversely related to alveolar ventilation (VA). In turn, pH is related to :PaCO2. Therefore ‫ يرتبط‬.‫ يستجيب الجهاز التنفس ف غضون دقائق لتصحيح اضطرابات األس الهيدروجين‬PaCO2 ‫( عكسيا بالتهوية السنخية‬VA). ، ‫ف المقابل‬ ‫ يرتبط الرقم الهيدروجين ب‬:P aCO2. ‫لذلك‬ .An increase in _ VA results in an increase in blood pH – .A reduction in _ VA results in a decrease in blood pH – The respiratory centre responds rapidly to a pH disturbance, increasing or decreasing _ VA in response to acidaemia or alkalaemia respectively: . ‫ _ تؤدي الزيادة ف‬VA ‫ إىل زيادة ف درجة الحموضة ف الدم‬. ‫ _ انخفاض ف‬VA ‫ يؤدي إىل انخفاض ف درجة الحموضة ف الدم‬‫ مما يزيد أو ينقص‬، ‫ _ يستجيب مركز الجهاز التنفس برسعة الضطراب درجة الحموضة‬VA ‫استجابة‬ ‫إىل الحمضية أو الكاليميا عىل التواىل‬: – Metabolic acidosis is sensed by the carotid bodies, which stimulate the respiratory centre; _ VA increases in proportion to the degree of acidosis. The increase in _ VA is predominantly due to an increase in VT with little increase in RR; this breathing pattern is called ‘Kussmaul breathing’ and is commonly seen in diabetic .ketoacidosis ‫ ر‬، ‫ يتم استشعار الحماض األيض من قبل األجسام السباتية‬VA ‫ الزيادة ف‬.‫_ بما يتناسب مع درجة الحماض‬ – ‫والن تحفز مركز الجهاز التنفس ؛ _ يزيد‬ ‫ يرجع‬VA ‫ ف الغالب إىل زيادة ف‬VT ‫ مع زيادة طفيفة ف‬RR ‫؛ يسىم نمط التنفس هذا‬ "‫تنفس كوسمول" ويظهر بشكل شائع ف مرض السكري‬ ‫الحماض الكيتون‬ . Renal regulation The kidneys correct pH disturbances over a period of :days, through three mechanisms Excretion of fixed acids; for example, phosphoric, . sulphuric and keto acids. Renal filtration and excretion constitutes the only means of excreting fixed acids. ‫تنظيم الكىل‬ ‫تصحح الكليتان اضطرابات األس الهيدروجين عىل مدى ر‬ ‫فية‬ :d ‫ من خالل ثالث آليات‬، ‫ ر‬.‫ أحماض الكييتيك والكيتو‬. ، ‫ الفوسفوريك‬، ‫ عىل سبيل المثال‬.‫إفراز األحماض الثابتة‬ ‫اليشيح الكلوي واإلفراز‬ ‫يشكل الوسيلة الوحيدة إلفراز األحماض الثابتة‬. . Controlled reabsorption of filtered HCO3. HCO3 is freely filtered at the glomerulus. Around 80% of filtered HCO3 is reabsorbed in: the (PCT)proximal collecting tubules irrespective of changes in plasma pH. . ‫ إعادة امتصاص خاضعة للرقابة من‬HCO3 ‫ يتم ترشيح‬.‫ المصق‬HCO3 ‫ من‬٪80 ‫ يتم إعادة امتصاص حواىل‬.‫ بحرية ف الكبيبة‬HCO3 ‫المصق‬ ‫ف‬: (PCT) ‫التغيات ف درجة الحموضة ف البالزما‬ ‫األنابيب الجاقطة القريبة بغض النظر عن‬. ‫ر‬ . Ammoniagenesis. In response to acidosis, the liver shifts from turning ammonium (NH4+) ions and HCO3 into urea, to producing glutamine. Glutamine travels in the blood to the cells of the PCT, where NH4+ and HCO3 are reproduced. HCO3 ‫( و‬NH4 +) ‫ يتحول الكبد من تحويل أيونات األمونيوم‬، ‫ استجابة للحماض‬.‫تكوين األمونيا‬. HCO3.‫ و‬NH4 + ‫ حيث يتم إنتاج‬، ‫الجلوتامي ف الدم إىل خاليا معاهدة التعاون بشأن الياءات‬ ‫ ينتقل‬.‫الجلوتامي‬ ‫ إلنتاج‬، ‫ف اليوريا‬ ‫ر‬ ‫ر‬ What are the main systemic consequences of acid– ?base disturbance At a molecular level, pH affects: Enzyme function – outside a narrow range of pH, enzymes may become denatured and their function impaired. The ionization of molecules – this may alter their ability to cross cell membranes, or affect their shape and function. RMP – a pH disturbance may alter the permeability of neuronal membrane ion channels, which in turn affects the RMP. -‫ما ه العواقب الجهازية الرئيسية للحمض‬ ‫اضطراب القاعدة‬ ‫ خارج نطاق ضيق من األس الهيدروجين‬- ‫ وظيفة اإلنزيم‬:‫ يؤثر الرقم الهيدروجين عىل‬، ‫عىل المستوى الجزين‬ ‫يغي قدرتها عىل‬ ‫ وهذا قد ر‬- ‫ تأين الجزيئات‬.‫ قد تتشوه اإلنزيمات وتضعف وظيفتها‬، ‫يغي نفاذية الخاليا‬ ‫اضطراب درجة الحموضة قد ر‬. RMP – ‫ أو تؤثر عىل شكلها ووظيفتها‬، ‫عي أغشية الخاليا‬ ‫العصبية‬ ‫ ر‬، ‫قنوات أيون الغشاء‬ RMP.‫والن بدورها تؤثر عىل‬ The clinical effects of acid–base disturbance can be considered system by system. Cardiovascular system: Effect on cardiac output. Acidosis causes direct myocardial depression, ‫التأثيات الرسيرية الضطراب الحمض والقاعدة نظاما تلو اآلخر‬ ‫يمكن اعتبار ر‬ :‫نظام القلب واألوعية الدموية‬ ‫التأثي عىل النتاج القلن‬ ‫ر‬ . . ‫ر‬ ، ‫المباش‬ ‫الحماض يسبب اكتئاب عضلة القلب‬ Cardiac arrhythmias, including ventricular ectopic beats and AF, are common in acidosis, whether metabolic or respiratory in origin. This is a consequence of increased circulating adrenaline and electrolyte disturbance. ‫ سواء كان التمثيل‬، ‫ شائعة ف الحماض‬، ‫ بما ف ذلك النبضات خارج الرحم البطينية والرجفان األذين‬، ‫عدم انتظام ضبات القلب‬ Vascular tone. The effects of acidosis and hypercapnoea on the ‫األدرينالي والكهارل‬ ‫ هذا هو نتيجة لزيادة تعميم‬.‫الغذان أو الجهاز التنفس ف األصل‬ ‫ر‬ vasculature is complex: whilst acidosis causes arteriolar vasoconstriction, hypercapnoea causes many vascular beds to vasodilate. ‫إزعاج‬. Respiratory system. As discussed above, the main effect of acidosis on the respiratory system is an increase in _ VA. ‫التأثي الرئيس للحماض عىل الجهاز التنفس هو‬ ‫ فإن‬، ‫ كما نوقش أعاله‬.‫الجهاز التنفس‬ ‫ر‬ _ VA.‫زيادة ف‬ The respiratory centre in the medulla oblongata is stimulated by the carotid bodies in response to decreased plasma pH, and by the central .chemoreceptors in response to hypercapnoea : Electrolyte changes Acidosis is commonly associated with hyperkalaemia, which may precipitate cardiac arrhythmias. Plasma K+ increases by 0.6 mmol/L for every 0.1 unit decrease in plasma pH ‫ ومن قبل المركزية‬، ‫تحفي مركز الجهاز التنفس ف النخاع المستطيل من قبل األجسام السباتية استجابة النخفاض درجة الحموضة ف البالزما‬ ‫يتم‬ ‫ر‬ ‫المستقبالت الكيميائية استجابة لفرط تكوين أكسيد الكربون‬ :‫تغييات المنحل بالكهرباء‬ ‫ر‬ ‫ وحدة‬0.1 ‫ رلي لكل‬/ ‫ مليمول‬0.6 ‫ بمقدار‬Plasma K + ‫ يزيد‬.‫ مما قد يعجل بعدم انتظام ضبات القلب‬، ‫يرتبط الحماض عادة بفرط بوتاسيوم الدم‬ ‫انخفاض ف درجة حموضة البالزما‬