WEEK 3 (1e deel): DE NIER 3
I. HC: inleiding zuur-base stoornissen
Normale regulatie – wat wordt gereguleerd? Concentratie H+ ionen
• Extracellullair [H+] (gereguleerd door nieren) ~ intracellulair [H+] binnen nauwe grenzen
• H+ ionen zeer reactief
• Binden aan negatief geladen delen van eiwitmoleculen
• Bij verandering [H+] in cellen: eiwitten verliezen of binden [H+]
o Verandering ladingsverdeling
o Verandering tertiaire structuur
o Verandering eiwit functie
Zuur/base
H+ kan je niet meten (zoals Na en K). Je kan wel de pH meten. En met deze
formule kan je ook dan de H+ berekenen<<<
H+ ion is heel klein.
Als je een toename hebt van H+ ionen; wordt het lichaam zuurder; acidose. De
pH wordt lager
Als H+ ionen afnemen; wordt het lichaam basischer; alkalose. De pH wordt
hoger.
Er zitten ook grenzen aan deze pH: tussen 6,8-7,8 is het compatibel met het leven.
Ons bloed is dus iets basischer dan puur water; dit heeft een pH van 7.
Definities
• Een zuur is een stof die een H+ ion kan doneren
• Een base is een stof die een H+ ion kan ontvangen
Deze eigenschappen zijn onafhankelijk van lading.
Dagelijkse productie van 2 soorten zuur
- Koolzuur (H2CO3) ‘potentieel zuur’
a. 15.000 mmol/dag CO2
b. Vluchting (uitscheiding via longen)
c. Oxidatie van:
i. Koolhydraten
ii. Vetten
iii. Neutrale (niet-geladen) aminozuren
- Niet koolzuur (anorganisch-organisch)
a. 70 mmol/dag
b. Niet-vluchting (buffering en uitscheiding via nieren)
c. Oxydatie van:
i. Eiwitten (aminozuren)
Zuur base productie
a. Productie CO2 (vluchtig zuur) CO2 ontstaat dat door de longen uitgescheiden wordt
b. Productie niet-vluchtig zuur H+ ontstaat wat door de nieren uitgescheiden wordt
c. Productie niet-vluchtig base) HCO3- ontstaat wat door de nieren uitgescheiden wordt
B+C= netto ~ 70 mmol H+/dag
Normale regulatie – hoe wordt gereguleerd?
Hierin kan tijdelijk H+ ionen worden opgeslagen.
1. Uitscheiding van vluchtig zuur CO2 door
ventilatie (long)
2. Uitscheiding van niet-vluchtige zuur of base
door de nier
3. Chemische buffering (automatisch; geen
regulatiemechanisme)
(buffers: HCO3-, HPO4 2-, CO3 2-)
1. Vluchtig zuur (CO2)
Plaatje >>>
Oranje bolletje = cel; deze verbruikt O2, en geeft CO2
af. CO2 kan opgenomen worden door rode bloedcel.
CO2 kan samen met water (oiv koolzuuranhydrase)
via een reactie verlopen waardoor er H+ en HCO3-
vrijkomen. H+ zal zuurstof van hemoglobine
verdringen, waardoor er O2 vrijkomt; wat weer
106
,afgegeven kan worden aan de weefsels. De HCO3-
kan uitgewisseld worden naar extracellulair, door
met Cl- uit te wisselen.
Plaatje >>>
In de long vind precies het omgekeerde plaats.
Daar is een hoge O2-spanning, en lage CO2-
spanning. Dus omdat er voldoende O2 is, zal dit de
H+ van de hemoglobine verdringen. Dus H+ ion
komt vrij in rode bloedcel. Daarnaast wordt HCO3-
opgenomen in de cel. En dan gaat de reactie de
andere kant op verlopen (weer oiv
oolzuuranhydrase), waardoor er CO2 en water
ontstaan. En CO2 kan makkelijk de cel uit
diffunderen en adem je uit via je longen.
2. Niet-vluchtige zuren
Renale regulatie van de pH
1. Terughalen gefiltreerd HCO3-
2. Uitscheiden metabole H+ belasting
Renale regulatie van pH
[HCO3-]plasma = 24 mmol/L
Nieren filtreren per 24 uur:
• GFR = 150 L 150 x 24 = 3600 mmol
• Al dit HCO3- teruggeresorbeerd door de nieren
Niet vluchtig zuur: 70 mmol H+ uitgescheiden
Waar gebeurd dit?
Met name de proximale tubulus. Belang van
de proximale tubulus is het terugresorberen
van Na. Dit gebeurd oiv de Na-K-ATPase;
actief proces waarbij er 3 na uit worden
gepompt en 2 K in. Binnen de cel in het
negatief geladen, waardoor je dus makkelijk
na ionen binnen laat komen. De Na/H=-
exchanger resorbeert de na weer terug, met
uitscheiding van H+ ionen.
Uiteindelijk wordt er een hoop bicarbonaat
gefiltreerd (die 3600 mmol), en die H+ ionen
binden met de HCO3-; en vormen dan zo
(oiv koolzuuranhydrase) CO2 en H2O. Water
wordt via aquaporines weer opgenomen in de
cel en CO2 kan diffunderen door de celwand
heen. Hier is ook weer koolzuuranhydrase
aanwezig waardoor er weer H2CO3 ontstaat;
waardoor er weer H+ en HCO3- ontstaat. H+
kan dan weer worden gebruikt voor die
exchanger. De bicarbonaat kan samen met
natrium weer uit te cel worden getransporteerd het bloed in. Tegelijkertijd vind er in deze cel metabolisatie van
het aminozuur glutamine plaats. Wat bij de afbraak 2 HCO3- moleculen genereerd, en dus ook weer samen met
natrium uit de cel wordt getransporteerd/teruggeresorbeerd). Bij de metabolisatie van glutamine ontstaat ook
amoniak (NH4+); dit is later nog van belang bij urineperfusie (?).
Op het moment dat je veel HCO3- terugresorbeerd, zul je zien dat de initiële pH van 7,4 (zelfde als in het bloed)
lager zal worden. In het einde van je proximale tubulus is de pH dan ook 6,7.
HCO3- terugresorptie:
• 80-90 % proximale tubulus
• 15% opstijgende been lis van Henle
Dus nog 5% komt aan distaal.
107
,Uiteindelijk gebeurd de uitscheding van H+ ionen; die 70 mmol van
hierboven bij de verzamelbuizen. En dan niet de principal cells;
natrium terugresorptie en kalium excretie, maar de intercalated
cells.
Hier bevindt zich een H+-pomp die H+ ionen het tubulaire lumen
uitpompt. En wanneer het een H+ ion eruit pompt, genereerd dit
ook een HCO3- molecuul wat uiteindelijk uitgewisseld wordt door
een exchanger met Cl-.
Op het moment dat je veel H+ ionen in je urine gaat krijgen, moet
je rekening houden dat onze urine niet al te zuur mag worden. Er
zijn grenzen wat onze urinewegen en blaas kan weerstaan: pH 4,5-
5. En als je hier niet nog een buffering plaats zou laten nemen in de
tubulaire lumen van H+-ionen, zou je zo’n 2000 L per dag urine
moeten produceren. Dan wordt het namelijk te zuur.
2 buffers: (waaraan je dus een H+ ion aan kan binden)
- Fosfaat
- Ammoniak
Urine buffers
70 mmol/24 uur:
• 30 mmol H+ : HPO4 2-
• 40 mmol H+ : NH3
NB zuuraanbod: NH3 productie (250 mmol/dag)
NB elk H+ ion uitgescheiden: nieuw HCO3- omhoog
Hoe krijg je nou ammoniak aan die zijde?
Op het plaatje van de vorige blz! Als die glutamine dus werd
gemetaboliseerd, dus kwam er NH4 (ammonia) vrij. Dit kan
uitgescheiden worden door weer die Na/H-exchanger, waarbij
NH4+ wordt uitgescheiden en Na terug wordt geresorbeerd. En dan komt
ammoniak vrij: NH3; kan makkelijk het tubulaire lumen verlaten. Deze verloping
van NH3 zie je ook in het plaatje hierboven tussen stijgende deel LvH en
verzamelbuis ^^^.
Stel je hebt een hoge H+ concentratie, dan kunnen wij de NH3 productie ook
flink opjagen.
2e type intercallated cell: type B >>>
Die kan overmaat aan H2CO3 uitscheiden. Door een HCO3/Cl-exchanger.
Meestal is er teveel aan zuren, en doet deze cel dan niet zo heel veel. Maar er
zijn situaties, waarbij er een ernstige alkalose is (te basisch) en dan is deze cel
weldegelijk werkzaam.
Regulatie renale H+ excretie (dus bij te hoge H+)
Regulator: extracellulaire pH (via parallelle verandering van intracellulaire pH?)
- Toegenomen Na+/H+ uitwisseling proximale tubulus en lvh
- Toegenomen activiteit basolaterale Na-bicarbonaat co-transporter proximale tubulus
- Toegenomen NH4+ productie uit glutamine in proximale tubulus
- Toegenomen activiteit H+-pompje apicale zijde in verzamelbuis
Resultaat: bijvoorbeeld bij acidose: toename H+ excretie & bicarbonaat terugresorptie (voor als buffer)
terugkeer van ph weer naar normaal.
Zuurbelasting
Als je een normale patient een zuurbelasting aandoet (te
veel zuur geeft) zie je dat door een daling van HCO3 in
het plasma; is buffer voor de extra H+. En tegelijkertijd
is de ammonium excretie erg toegenomen in de urine.
Op het moment dat je een ernstige nierinsufficiëntie hebt
(GFR<40), starten zij al op een lager HCO3 en je ziet dat
de HCO3 extra zal gaan dalen. Dit komt omdat de nier de
extra ammonium excretie niet kan navolgen. Daarom
hebben mensen met een NI een chronische metabole
acidose. Je hebt dus eigenlijk een andere buffer nog
nodig om de H+ ionen op te slaan. Bij NI gebeurd het
vaak uit het bot; uit het bot wordt Ca vrij gemaakt, waar H+ aan kan binden. Hierdoor hebben deze mensen dus
een hoger risico op fracturen. Het kan ook gaan binden aan eiwitten intracellulair van spieren; spierzwakte
ervaren.
108
,Soorten H+ buffers
• Extracellulair
o HCO3-/H2CO3-systeem (~25 mmol/L)
o (fosfaat (~1 mmol/L) (H2PO4- <-> H+ + HPO4 2-))
o (eiwit (HPr <-> H+ + Pr-))
• Intracellulair
o Bicarbonaat (spier)
o Eiwitten (ery’s: hemoglobine)
o (organische & anorganische fosfaten )
• Bot
o CO3 2-. Ca wordt hierbij vrijgegeven
Zuur/base
Belangrijkste extracellulaire buffersysteem:
Ook:
Eerst het belangrijkste buffersysteem. Stel er is een teveel van productie van een zuur, zoals melkzuur, H+ is dus
te hoog. Gevolg: HCO3- daalt (omdat H+ aan HCO3- bindt), pH daalt, dus de
vergelijking gaat deze kant op: >>>
Je krijgt dan een te veel aan CO2; patient zal sneller gaan ademhalen/hyperventileren om dit te verwijderen; dus
om je zuur kwijt te raken.
Bicarbonaat / CO2 buffer systeem
CO2 + H2O <-> H2CO3 <-> H+ + HCO3-
0,03P(CO2) + H2O <-> H2CO3 <-> H+ + HCO3-
Henderson-Hasselbalch vergelijking: Deze formule moet je goed kennen.
Pathofysiologie
Primaire zuur-base stoornissen
Bij stoornissen kijk je altijd eerst naar H+ ionen. Heb je
veel H+: laag pH Acidose. Al heb je weinig H+ ionen:
hoog pH alkalose.
Bij een acidose kan je 2 type stoornissen hebben:
• Lage HCO3- metabole acidose
• Hoge PCO2 respiratoire acidose
Bij een alkalose kan e ook 2 type stoornissen hebben:
• Hoe HCO3- metabole alkalose
• Lage PCO2 respiratoire alkalose
Dit moet je goed weten!
Samengevat in een plaatje:
109
, Compensatie
Het lichaam vindt dit ^^^ niet fijn, dus gaat compenseren:
Dus bij metabole acidose zie je:
hyperventilatie
Bij metabole alkalose:
hypoventilatie
Respiratoire acidose: minder
bicarbonaat uitscheiden in de
nieren
Respiratoire alkalose:
bicarbonaat uitscheiden door de
nieren
Stel je hebt een hoge zuurstoflood (bedoeld ze hierbij zuurstof of H+? Ze omcircelk met haar pijltje namelijk de
H+): dan kan H+ ionen snel aan de HCO3- moleculen binden die zich extracellulair bevinden; dat is een heel snel
proces.
Of H+ ionen gaan via alveolaire ventilatie
verlagen; dit proces gaat ook nog snel
compensatie mechanisme om te gaan
hyperventileren om zo de zuren af te
blazen; vrij vlot; minuten tot uren
Als je H+ ionen intracellulair of in het bot
laat bufferen, daar gaat wat meer tijd
overheen.
Als de nier de H+-concentratie moet gaan
uitscheiden; traag proces; daar gaan soms
wel een paar dagen overheen.
Waarom is dat van belang? Dat de renale compensatie zou
langzaam gaat?
Om te differentieren bij een bepaalde stoornis of dit kort
bestaat (acuut) of langer bestaat (chronisch). Bij
respiratoire ziektes is dit bijvoorbeeld van belang. Hoe
langer je namelijk deze ziekte hebt; hoe meer aanpassing
je hebt (omhoog of omlaag) aan de bicarbonaat tov van
acute respiratoire stoornis.
Hoe die compensatie verloopt; vaste verhoudingen bij een
ziekte.
Dit is van belang; soms kan er een gecombineerde zuur-
base stoornis zijn. Dus stel deze verhouding klopt niet
meer, dan kan er misschien ook nog een andere stoornis
aanwezig zijn. In dit figuur zie je de verhoudingen. Bij de
eerste (metabolisch acidose) zie je bijv. HCO3- = 1,2 mm
HG per 1 ../L. Dus soort van 1,2 : 1.
Dit hoeven we niet uit ons hoofd te kennen?
Oefenen: (volgende blz staan antwoorden!)
110
