Zjednodušený algoritmus určování poruch acidobazické rovnováhy

Souhrn

S poruchami acidobazické rovnováhy se v klinické praxi setkáváme velmi často. Jejich diagnostika a interpretace laboratorních ukazatelů spojených s ABR je pro mnohé lékaře výzvou. V přehledném článku prezentujeme zjednodušený praktický algoritmus založený na spojení klinického podezření a hodnot pH, pCO₂, BE_ECT, AG a Cl_kor, pomocí kterého spolehlivě odhalíme jakoukoliv jednoduchou poruchu ABR a jejich kombinace. Tento přístup zároveň významně pomáhá při odhalení příčiny poruchy a při následném terapeutickém managementu.

Poruchy acidobazické rovnováhy (ABR) nacházíme velmi často zejména u pacientů hospitalizovaných na jednotkách intenzivní péče. Při managementu pacienta s poruchou ABR je zásadní identifikovat příčinu stavu a tu léčit. Laboratorní výsledky jsou v tomto procesu klíčové. Patogeneze je určena komplexem řady faktorů a obvykle je spojena s poruchou funkce plic, ledvin, jater nebo zažívacího traktu. Výsledkem jsou pak změny v koncentraci vodíkových iontů (pH), iontové dysbalance a poruchy oxygenace tkání. V tomto souhrnu se zaměříme na zjednodušený praktický postup, jak s pomocí laboratorních výsledků určit poruchu ABR a v kombinaci s klinickými údaji identifikovat její pravděpodobnou příčinu. Pro podrobnější rozbor teorie použitých modelů a patofyziologie odkazujeme na zdroje uvedené v literatuře.

Před vlastním výkladem si zdůrazněme, že pro správnou interpretaci laboratorních výsledků je nezbytné dodržet preanalytické podmínky. Stanovení parametrů ABR je obzvláště náchylné na preanalytické vlivy a zároveň i malá změna v ukazatelích, jako je pH nebo pCO₂, je klinicky významná, protože jejich biologická variabilita je velmi nízká. Zmíníme tři nejčastější chyby: bubliny ve vzorku (odběr musí být anaerobní; bublina mj. falešně sníží pCO₂ a zvýší pO₂), sraženiny (vzorek je nutné promíchat ihned po odběru, jinak jsou výsledky nepředvídatelně zkreslené) a chybný transport (co nejrychleji doručit do laboratoře, na zchlazeném gelu). První dvě chyby jsou velmi časté i při měření na analyzátorech umístěných v blízkosti pacienta (POCT).

Jednoduché poruchy ABR jsou acidózy nebo alkalózy, podle příčiny mohou být respirační nebo metabolické. Vznikají tak čtyři kombinace: respirační acidóza (RAC) a alkalóza (RAL) + metabolická acidóza (MAC) a alkalóza (MAL). Respirační poruchy se mohou kompenzovat ledvinami (plně za 2–3 dny), metabolické poruchy kompenzují plíce (do 24 hodin). Klinicky se nejčastěji setkáváme se smíšenými poruchami, kdy se kombinuje více jednoduchých poruch (např. MAC + MAL). K našemu cíli – identifikaci poruch ABR a jejich pravděpodobných příčin – nás dostanou odpovědi na čtyři otázky. Ty nás systematicky vedou od klinického podezření přes změny pH, pCO₂ až po rozklíčování příčin změn v koncentraci hydrogenuhličitanu (HCO₃ −) vyjádřených ve formě base excess extracelulární tekutiny (BE_ECT). Nejprve si vysvětlíme význam jednotlivých otázek a jak na ně odpovídat, následně si vše vyzkoušíme na příkladech. Odpovědi na otázky 2 až 4 získáme interpretací laboratorních výsledků.

1. Na co mám klinické podezření?

V anamnéze, fyzikálním, klinickém a laboratorním vyšetření hledáme hlavně změny ve funkci plic (např. hyper/hypoventilace, dušnost, kašel, teplota, výsledky zobrazovacích vyšetření, hypoxemie), ledvin (např. zvýšený kreatinin, proteinurie, iontové dysbalance), jater (např. ikterus, zvýšená krvácivost, známky abúzu etanolu, zvýšení ALT), zažívacího traktu (zvracení a průjem). Všímáme si změn v příjmu tekutin (hydratace) a potravy (hladovění, malnutrice). Nezapomeneme na stav vědomí, toxikologickou anamnézu, prokrvení a poškození tkání (ischemie, svalové křeče) a již diagnostikovaná a léčená onemocnění (např. diabetes mellitus, CHOPN, endokrinologické poruchy).

Dušný pacient se známkami bronchopneumonie nás povede k podezření na respirační acidózu; pacienta se selháním ledvin a hyperkalemií budeme spíše směrovat k metabolické acidóze; u kli enta s diabetem 1. typu, polyurií/polydipsií a hyperventilací budeme uvažovat rovněž o metabolické acidóze. Pacient se zvracením nebo s vysokými dávkami furosemidu v nás vyvolá myšlenky na metabolickou alkalózu.

2. Jaká je primární porucha? (pH)

Koncentraci H⁺ tradičně vyjadřujeme jako záporný dekadický logaritmus aktivity H⁺, resp. aktivity oxoniových kationtů H3O⁺, neboli pH. Je to výsledek všech příčin, efektu pufrů a orgánových kompenzačních reakcí. Při odpovídání na otázku: „Jaká je primární porucha ABR?“ vycházíme z předpokladu, že žádnou poruchu organismus nekompenzuje až na opačnou stranu pH (acidemické pH na alkalemické a naopak). Pokud je tedy primární poruchou acidóza, je pH nižší než 7,36; u alkalózy je pH vyšší než 7,44. Tabulka 1 uvádí referenční rozmezí pro diskutované parametry a zároveň má v posledním sloupci „středovou hodnotu“. Tu budeme používat pro zjednodušení úvah i pro další laboratorní parametry. Když aplikujeme toto zjednodušení na pH, pak pH < 7,4 znamená acidózu, pH > 7,4 alkalózu. U kombinovaných protisměrných poruch (např. metabolická acidóza s metabolickou alkalózou) je pH posunuto na stranu převažující poruchy. Odpověď na otázku však zůstává jednoznačná: primární (a ev. i převažující u kombinovaných) poruchou je buď acidóza, nebo alkalóza.

3. Jsou plíce příčinou poruchy, nebo ji kompenzují? (pCO2)

Parciální tlak oxidu uhličitého (pCO₂) můžeme velmi zjednodušeně označit jako globální ukazatel výměny plynů v plicích. Pokud je pCO₂ < 5,3 kPa, vylučuje se více CO₂, než se produkuje, jde o hypokapnii – je spojená s hyperventilací. Analogicky jsou hodnoty pCO₂ > 5,3 kPa spojeny s hypoventilací (se špatnou výměnou plynů v plicích). Spojíme- li údaj o pCO₂ s primární poruchou ABR (viz předchozí krok), můžeme odpovědět na otázku, zda jsou plíce příčinou poruchy, nebo ji kompenzují. Například je-li primární poruchou acidóza a pCO₂ je v pásmu hypokapnie, jde o (hyperventilací) kompenzovanou metabolickou acidózu. Všechny kombinace patologických hodnot pH a pCO₂ shrnuje tabulka 2 (fyziologické hodnoty pCO₂ bychom mohli najít u akutních/nekompenzovaných metabolických poruch). U metabolických poruch jsou změny pCO₂ odrazem kompenzace, u respiračních jsou příčinou poruchy a jejich ev. kompenzaci zjistíme až ze změn v koncentraci HCO₃ − (viz další krok). Klinicky přínosná může být i informace, zda je metabolická porucha kompenzovaná částečně, nebo úplně. Například pokud po dvou dnech rozvoje metabolické acidózy nenajdeme úplnou kompenzaci plícemi, máme zároveň podezření na nějakou plicní patologii (např. pneumonii). Plná kompenzace by se u zdravých plic měla rozvinout do 24 hodin. Kompenzační graf (Obr. 1) je nejjednodušší způsob, jak zjistit adekvátnost kompenzace u všech poruch ABR. Graf lze vyjádřit také pomocí různě složitých a různě spolehlivých rovnic (nejznámější jsou tzv. Bostonská kritéria). V tomto stručném textu zmíníme jen jeden relativně spolehlivý a jednoduchý výpočet použitelný pro odhad stupně kompenzace metabolické acidózy. Pomocí vztahu BE_ECT/8 zjistíme přibližný pokles pCO₂, který bychom očekávali při úplné kompenzaci MAC hyperventilací. Například při BE_ECT 16 mmol/l je očekávaný pokles z normálních hodnot pCO₂ 2 kPa (16/8), tedy na 3,3 kPa (5,3–2). U tohoto příkladu mohou tak nastat tři situace:

1. naměřené pCO₂ je v rozmezí 3,3 kPa +/− 0,5 kPa => jde o úplnou kompenzaci,
2. naměřené pCO₂ je významně vyšší (> 3,8 kPa) => hledáme patologii plic,
3. naměřené pCO₂ je významně nižší (< 2,8 kPa) => myslíme na kombinaci s RAL.

4. Co způsobuje změny v HCO₃ − ? (AG, Cl_kor)

HCO₃ − je hlavní pufr extracelulární tekutiny (ECT) a vzhledem k čilým transportům mezi intra- a extracelulárním prostorem můžeme výslednou extracelulární koncentraci HCO₃ − zjednodušeně považovat za celkový odraz pufrovacích a metabolických reakcí spojených s ABR. HCO₃ − měříme (v ČR počítáme z pH a pCO₂) v krvi. Plazma tvoří asi ¼ celého ECT a ve zbylých ¾ ECT je stejná koncentrace HCO₃ − jako v plazmě (a probíhají zde stejné pufrovací reakce). Proto změny v HCO₃ − nevypovídají optimálně o změnách celkové pufrovací kapacity HCO₃ − v ECT. Lepším vyjádřením změn v HCO₃ − je výpočet base excess extracelulární tekutiny (BE_ECT). Při hodnocení poruch ABR proto doporučujeme používat BE_ECT místo koncentrace HCO₃ −. Zjednodušeně BE_ECT 0 mmol/l odpovídá normální koncentraci HCO₃ − (24 mmol/l) a např. BE_ECT −10 mmol/l odpovídá koncentraci HCO₃ − 14 mmol/l (24–10).

Koncentrace HCO₃ − v ECT se mění jak vlivem pufrovacích reakcí, tak metabolickými funkcemi ledvin. Oba vlivy charakterizují laboratorní parametry anion gap (AG) a korigované chloridy (Cl_kor). Nejprve si AG a Cl_kor vysvětlíme a naučíme se jejich interpretaci, následně se pak vrátíme do kontextu celého algoritmu a ukážeme si, jak nám tyto dva parametry pomohou určit příčinu změn v BE_ECT.

Anion gap

Anion gap (AG), někdy označované jako anionové okno, vyjadřuje množství aniontů, které zbyly po disociaci kyselin způsobujících acidózu. Například si zjednodušeně můžeme představit, že při diabetické ketoacidóze vzestup koncentrace kyseliny β-hydroxymáselné o 5 mmol/l povede k produkci 5 mmol/l H⁺, které budou pufrovány 5 mmol/l HCO₃ ⁻ (hydrogenuhličitan klesne o 5 mmol/l). Zároveň po kyselině zbyde 5 mmol/l aniontu β-hydroxybutyrátu. Výsledek AG se vypočítá odečtením hlavních aniontů plazmy (HCO₃ ⁻ a Cl⁻) od hlavních kationtů plazmy (Na⁺ a K⁺): AG = ([Na⁺] + [K⁺]) – ([HCO3 ⁻] + [Cl⁻])

Do metabolických acidóz způsobených kyselinami, jejichž anionty se odrazí ve zvýšené hodnotě AG, patří nejčastější příčiny metabolických acidóz, jako je např. laktátová acidóza nebo diabetická ketoacidóza (Tab. 3). Při pohledu na iontové složení plazmy (Obr. 2) je také zřejmé, že většinu AG tvoří fyziologicky albumin – při významných změnách koncentrace albuminu může být výpočet AG zkreslený a nemusí nám ev. přítomnost aniontů kyselin odhalit. Proto je vhodné AG na aktuální koncentraci albuminu korigovat. Vycházíme ze zjednodušeného předpokladu, že náboj albuminu v mmol/l odpovídá ¼ koncentrace albuminu v g/l. Klesne-li tedy albumin ze 40 g/l na 20 g/l, klesne náboj albuminu z 10 mmol/l na 5 mmol/l. O stejné množství nám klesne i AG a korekce AG na albumin spočívá v tom, že vypočtený AG navýšíme právě o tento pokles náboje albuminu způsobený poklesem koncentrace albuminu.

Korigované chloridy (Cl_kor)

Změny chloridů jsou na úrovni iontových kanálů svázány se změnami hydrogenuhličitanů. Stoupá-li Cl⁻, klesá HCO₃ ⁻ a naopak. Dalším významným faktorem, který do vztahu Cl⁻ a HCO₃ ⁻ vstupuje, je koncentrace Na⁺. Ta základně určuje prostor pro všechny anionty, včetně HCO^{3 −}. Při hypernatremii je prostor pro HCO₃ ⁻ vyšší a naopak. Protože ke změnám Cl⁻ a Na⁺ často dochází současně, není na první pohled z koncentrací Cl⁻ patrné, jaký měly vliv na koncentraci HCO3 ⁻. Proto si situaci zjednodušujeme korekcí chloridů na sodík ve výpočtu korigovaných chloridů. Korigované chloridy jsou chloridy, které by měl pacient při normální koncentraci Na⁺ v plazmě (140 mmol/l). Vypočítají se tedy jako: Cl_kor = Cl⁻ × 140/Na⁺

Interpretace je pak velmi přímočará: zvýšené Cl_kor (tedy > 105 mmol/l) znamenají hyperchloremickou metabolickou acidózu (nebo kompenzovanou RAL), snížené Cl_kor (tedy < 105 mmol/l) značí hypochloremickou metabolickou alkalózu (nebo kompenzovanou RAC). Příklady změn Cl_kor a jejich interpretace najdete v Tabulce 4.

Interpretace BE_ECT v kontextu AG a Cl_kor

Jak jsme si uvedli výše, změny v HCO₃ − jsou nejlépe vyjádřeny pomocí BE_ECT a jsou určeny buď změnami (nárůstem) AG, nebo změnami (nárůstem nebo poklesem) Clkor anebo změnami jak AG, tak i Cl_kor současně. Představme si pacienta s BE_ECT −10 mmol/l, AG 35 mmol/l a Cl_kor 95 mmol/l. Vzestup AG o 20 mmol/l („středová koncentrace“ je 15 mmol/l) sníží HCO₃ − o 20 mmol/l. Pokles Cl_kor o 10 mmol/l („středová koncentrace“ je 105 mmol/l) zvýší koncentraci HCO₃ − o 10 mmol/l. Jde o protichůdné vlivy (acidifikující a alkalinizující), jejichž výsledkem je BE_ECT −10 mmol/l (tedy pokles HCO₃ − v ECT o celkem 10 mmol/l). Jde tedy o kombinovanou poruchu: metabolickou acidózu se zvýšeným AG a hypochloremickou metabolickou alkalózu. Jen z klinického kontextu můžeme odvodit příčiny těchto odchylek: zvýšení AG může být způsobeno diabetickou ketoacidózou nebo laktátovou acidózou nebo některými intoxikacemi (Tab. 3), snížení Clkor může plynout z podávání furosemidu, zvracení nebo kompenzace RAC (Tab. 4). Komplexní demonstraci celého postupu určení poruchy ABR ilustruje následující kazuistika.

Kazuistika

51letý muž, alkoholik s jaterní cirhózou, byl přijat pro celkové zhoršení stavu s rozvojem ikteru, dušností, anorexií a bolestí břicha a pro zvětšující se objem břicha. Při klinickém vyšetření dominuje sinusová tachykardie 120/min, extrémní tachypnoe (30/min) a břicho s tenzním ascitem. Z laboratorních výsledků vybíráme hodnoty uvedené v tabulce 5.

Při hodnocení poruchy ABR budeme odpovídat na výše uvedené otázky:

1. Na co mám klinické podezření? Hyperventilace nás vede k úvaze o RAL nebo kompenzaci MAL; známky dekompenzace jaterní cirhózy směřují k úvahám o vlivu selhání jater na ABR a laktátová acidóza bude první možností, na kterou myslíme. V laboratoři nám lehce zvýšené ALT podporuje podezření na poškození jaterních buněk, poruchu jaterních funkcí vyjadřuje vysoký bilirubin, INR (porucha proteosyntézy v játrech), hypoglykemie nalačno (porucha glukoneogeneze a glykogenolýzy). Velký objem erytrocytů v kombinaci s anamnézou a zvýšeným GGT potvrzuje chronický etylismus. Z ostatních výsledků stojí za zmínku významný pokles glomerulární filtrace a známky zánětu (CRP, PCT).
2. Jaká je primární porucha? pH je 7,17 – primární porucha je tedy jednoznačně acidóza.
3. Jsou plíce příčinou poruchy, nebo ji kompenzují? pCO₂ je 1,6 kPa – hypokapnie nemůže být příčinou acidózy, je odrazem kompenzační hyperventilace při acidóze; jde tedy o kompenzovanou MAC (cMAC). Pokud si orientačně vypočítáme limit pro kompenzaci (BE_ECT/8 = −23,4/8 = −2,93; očekáváme tedy pokles pCO₂ o 2,93 kPa = 5,3 − 2,93 = 2,37 kPa ± 0,5 kPa), jehož spodní hranice je 1,87 kPa (= 2,37 − 0,5), vidíme, že aktuální pCO₂ je ještě nižší. Máme tedy podezření na kombinaci cMAC s RAL (může být způsoben např. rozvíjejícím se zánětem nebo bolestí a emočním stresem). Obdobně můžeme překročení limitu kompenzace odečíst z kompenzačního grafu (Obr. 1).
4. Co způsobuje změny v HCO₃ − ? AG je přibližně 60 mmol/l, navíc (nad „normálních“ 15 mmol/l) má pacient 45 mmol/l aniontů kyselin. BE_ECT by vlivem těchto kyselin měl klesnout na −45 mmol/l. Z nich laktát tvoří asi 32 mmol/l. Při absenci významné hypoxie je u tohoto pacienta nejpravděpodobnější příčinou extrémně zvýšeného laktátu selhání jaterních funkcí. O vysvětlení zbylých 13 mmol/l můžeme z dostupných údajů jen hypotetizovat – ketolátky při hladovění nebo při alkoholické ketoacidóze, acetát jako metabolit etanolu, ev. sulfáty a další anionty při renální acidóze. U alkoholické ketoacidózy lze předpokládat vyšší podíl betahydroxybutyrátu, který nereaguje s močovými proužky – naměřená koncentrace ketolátek může být falešně nízká. Albumin není významně snížený, hodnotu AG na něj není potřeba korigovat.

Cl_kor jsou 77 mmol/l, chybí (v porovnání s „normálními hodnotami“ 105 mmol/l) 28 mmol/l Cl⁻, které by vedly k vzestupu HCO₃ − o 28 mmol/l. Jde tedy o hypochloremickou metabolickou alkalózu. Pacient nezvrací, dostává však (kvůli ascitu) vysoké dávky furosemidu, které způsobují významné ztráty chloridů močí.

Pokud vlivy AG a Cl_kor na změnu koncentrace HCO₃ − sečteme (pokles o 45 mmol/l a vzestup o 28 mmol/l), vyjde nám −17 mmol/l, které se blíží analyzátorem vydanému výsledku BE_ECT (23,4 mmol/l). Součet všech nalezených vlivů (AG, Cl_kor) na koncentraci HCO₃ − není nutné provádět, jde jen o kontrolu hrubých chyb (ve výpočtech, v analytice stanovení). Důležité je, že jsme pomocí AG a Cl_kor odhalili smíšenou poruchu ABR a máme směr pro terapii:

• hyperventilací kompenzovaná MAC se zvýšeným AG způsobená laktátem, ketolátkami a ev. i acetátem – snížit laktát nám může pomoci podání vysokých dávek thiaminu (pravděpodobný deficit) a snaha o kompenzaci jaterních funkcí, podání glukózy zmírní ketogenezi, etanol se metabolizuje spontánně,
• pravděpodobná kombinace s RAL – zvážit rozvíjející se systémový zánět/ sepsi,
• hypochloremická MAL způsobená podáváním furosemidu – suplementace chloridů ve formě KCl (sklon k hypokalemii).

Závěr

Závěrem si shrňme, že spojením klinického podezření a algoritmu založeného na hodnotách pH, pCO₂, BE_ECT, AG a Cl_kor spolehlivě odhalíme jakoukoliv jednoduchou poruchu ABR a jejich kombinace. Výhodou tohoto přístupu je pomoc při odhalení příčiny poruchy a následné nasměrování ke konkrétním terapeutickým úvahám.