Upload
arifuddinzr
View
409
Download
4
Embed Size (px)
Citation preview
REGULATION OF ACID-BASE REGULATION OF ACID-BASE &&
ELECTROLYTESELECTROLYTES
Oleh:Oleh:
Dr. Husnil Kadri, M.KesDr. Husnil Kadri, M.Kes
Bagian Biokimia Fakultas KedokteranBagian Biokimia Fakultas Kedokteran
Universitas AndalasUniversitas Andalas
PadangPadang
2
ASAM BASA..ASAM BASA..
pHpH
[H[H++]]
3
Acid Base
Notasi pH diciptakan oleh seorang ahli kimia dari Denmark Notasi pH diciptakan oleh seorang ahli kimia dari Denmark yaitu Soren Peter Sorensen pada thn 1909, yang berarti log yaitu Soren Peter Sorensen pada thn 1909, yang berarti log negatif dari konsentrasi ion hidrogen. Dalam bahasa Jerman negatif dari konsentrasi ion hidrogen. Dalam bahasa Jerman disebutdisebutWasserstoffionenexponent Wasserstoffionenexponent (eksponen ion hidrogen) (eksponen ion hidrogen) dan diberi simbol pH yang berarti: ‘dan diberi simbol pH yang berarti: ‘ppotenz’ (power) of otenz’ (power) of HHydrogen. ydrogen.
4
Acid-Base Balance
• Normal pH of body fluids– Arterial blood is 7.4– Venous blood and interstitial fluid is 7.35– Intracellular fluid is 7.0
• Alkalosis or alkalemia – arterial blood pH rises above 7.45
• Acidosis or acidemia – arterial pH drops below 7.35
5
Sources of Hydrogen Ions
• Most hydrogen ions originate from cellular metabolism– Breakdown of phosphorus-containing proteins
releases phosphoric acid into the ECF– Anaerobic respiration of glucose produces lactic
acid– Fat metabolism yields organic acids and ketone
bodies– Transporting carbon dioxide as bicarbonate
releases hydrogen ions
6
Hydrogen Ion Regulation
• Concentration of hydrogen ions is regulated sequentially by:– Chemical buffer systems – act within seconds– The respiratory center in the brain stem – acts
within 1-3 minutes– Renal mechanisms – require hours to days to
effect pH changes
7
Acid/Base Homeostasis: OverviewAcid/Base Homeostasis: Overview
8
Regulation of Blood pH
• The lungs and kidneys play important role in regulating blood pH.
• The lungs regulate pH through retention or elimination of CO2 by changing the rate and volume of ventilation.
• The kidneys regulate pH by excreting acid, primarily in the ammonium ion (NH4
+), and by reclaiming HCO3
- from the glomerular filtrate (and adding it back to the blood).
9
Carbonic acid/bicarbonate buffer systemCarbonic acid/bicarbonate buffer system
• Carbonic acid is formed when CO2 combines with water. This reaction is catalysed by carbonic anhydrase
• Carbonic acid dissociates spontaneously to form a proton and a bicarbonate ion
CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-
CA
10
The Lung Regulation
• Normal, unassisted breathing:– An increase in arterial PCO2 acts through the
respiratory centre to increase the rate of pulmonary ventilation
– A decrease in arterial PCO2 reduces the rate of ventilation
• Assisted breathing:– A respirator is used to assist breathing by
expelling CO2, thus reducing PCO2 in blood
11
The Lung Regulation
• When hypercapnia or rising plasma H+ occurs:– Deeper and more rapid breathing expels more
carbon dioxide– Hydrogen ion concentration is reduced
• Alkalosis causes slower, more shallow breathing, causing H+ to increase
12
13
The Renal Regulation
• Chemical buffers can tie up excess acids or bases, but they cannot eliminate them from the body
• The lungs can eliminate carbonic acid by eliminating carbon dioxide
• Only the kidneys can rid the body of metabolic acids (phosphoric, uric, and lactic acids and ketones) and prevent metabolic acidosis
14
The Renal Regulation
• The most important renal mechanisms for regulating acid-base balance are:– Conserving (reabsorbing) or generating new
bicarbonate ions– Excreting bicarbonate ions
• Losing a bicarbonate ion is the same as gaining a hydrogen ion; reabsorbing a bicarbonate ion is the same as losing a hydrogen ion
15
16
Reabsorption of Bicarbonate
17
Hydrogen Ion Excretion
18
CARA CARA TRADISIONAL :TRADISIONAL :
Hendersen-Hendersen-HasselbalchHasselbalch(1909) (1909)
19
pH pH = 6.1 + log= 6.1 + log[HCO[HCO33
--]]
pCOpCO22
GINJALGINJAL
PARUPARU
BASA BASA
ASAMASAM CO2
HCO3HCO3
CO2
KompensasiKompensasi
NormalNormal
NormalNormal
20
Carbonic acid/bicarbonate buffer systemCarbonic acid/bicarbonate buffer system
• The pKa of carbonic acid is 6.1
• Carbonic acid is the major buffer in ECF
• The pH of blood can be determined using the Henderson-Hasselbalch equation
H2CO3 H+ + HCO3-
Carbonic acid Bicarbonate ion
pKa = 6.1
ECF:
21
• pH = pKa + log [HCO3-]/[H2CO3]
• pH = pKa + log [HCO3-]/0.03 x PCO2
• 7.4 = 6.1 + log 20 / 1
• 7.4 = 6.1 + 1.3
• Plasma pH equals 7.4 when buffer ratio is 20/1
• The solubility constant of CO2 is 0.03
Henderson-Hasselbalch equationHenderson-Hasselbalch equation
DUA VARIABELDUA VARIABEL
pH atau [HpH atau [H++] DALAM PLASMA ] DALAM PLASMA DITENTUKAN OLEHDITENTUKAN OLEH
VARIABELVARIABELINDEPENDENINDEPENDEN
Stewart PA. Can J Physiol Pharmacol 61:1444-1461, 1983.
VARIABELVARIABELDEPENDENDEPENDEN
Cara Stewart ;Cara Stewart ;
VARIABEL INDEPENDENVARIABEL INDEPENDEN
COCO22 STRONG ION STRONG ION DIFFERENCEDIFFERENCE
WEAK ACIDWEAK ACID
pCOpCO22 SIDSID AAtottot
COCO22 Didalam plasma berada Didalam plasma berada
dalam 4 bentukdalam 4 bentuk sCOsCO22 (terlarut) (terlarut)
HH22COCO33 asam karbonat asam karbonat
HCOHCO33-- ion bikarbonat ion bikarbonat
COCO332-2- ion karbonat ion karbonat
Rx dominan dari CORx dominan dari CO22 adalah rx adalah rx
absorpsi OHabsorpsi OH-- hasil disosiasi air hasil disosiasi air dengan melepas Hdengan melepas H++..
Semakin tinggi pCOSemakin tinggi pCO22 semakin semakin
banyak Hbanyak H++ yang terbentuk. yang terbentuk. Ini yg menjadi dasar dari Ini yg menjadi dasar dari
terminologi “respiratory acidosis,” terminologi “respiratory acidosis,” yaitu pelepasan ion hidrogen akibat yaitu pelepasan ion hidrogen akibat pCO pCO22
COCO22
Definisi:Definisi:Strong ion difference adalah ketidakseimbangan Strong ion difference adalah ketidakseimbangan muatanmuatan dari ion-ion kuat. Lebih rinci lagi, SID adalah jumlah dari ion-ion kuat. Lebih rinci lagi, SID adalah jumlah
konsentrasi basa kation kuat dikurangi jumlah dari konsentrasi basa kation kuat dikurangi jumlah dari konsentrasi asam anion kuat. Untuk definisi ini semua konsentrasi asam anion kuat. Untuk definisi ini semua konsentrasi ion-ion diekspresikan dalam ekuivalensi konsentrasi ion-ion diekspresikan dalam ekuivalensi (mEq/L).(mEq/L).
Semua ion kuat akan terdisosiasi sempurna jika berada didalam Semua ion kuat akan terdisosiasi sempurna jika berada didalam larutan, misalnya ion natrium (Nalarutan, misalnya ion natrium (Na++), atau klorida (Cl), atau klorida (Cl--). Karena ). Karena selalu berdisosiasi ini maka ion-ion kuat tersebut tidak selalu berdisosiasi ini maka ion-ion kuat tersebut tidak berpartisipasi dalam reaksi-reaksi kimia. Perannya dalam kimia berpartisipasi dalam reaksi-reaksi kimia. Perannya dalam kimia asam basa hanya pada hubungan elektronetraliti.asam basa hanya pada hubungan elektronetraliti.
Gamblegram
NaNa++
140140
KK+ + 44CaCa++++
MgMg++++
ClCl--
102102
KATION ANION
SIDSID
STRONG ION STRONG ION DIFFERENCEDIFFERENCE
[Na+] + [K+] + [kation divalen] - [Cl-] - [asam organik kuat-]
[Na+] + [K+] - [Cl-] = [SID]
140 mEq/L + 4 mEq/L - 102 mEq/L = 34 mEq/L
SIDSID(–) ((++))
[H[H++]] [OH[OH--]]
Dalam cairan biologis (plasma) dgn suhu 370C, SID hampir selalu positif, biasanya berkisar 30-40 mEq/Liter
AsidosisAsidosis AlkalosisAlkalosis
Konsentrasi [H+]
Kombinasi protein dan posfat disebut asam lemah total (total weak acid) [Atot]. Reaksi disosiasinya adalah:
[A[Atottot] (KA) = [A] (KA) = [A--].[H].[H++]]
[Protein H] [Protein-] + [H+]
WEAK ACIDWEAK ACID
disosiasi
Gamblegram
NaNa++
140140
KK+ + 44CaCa++++
MgMg++++
ClCl--
102102
HCOHCO33--
2424
KATION ANION
SIDSID
Weak acidWeak acid(Alb-,P-)(Alb-,P-)
DEPENDENT VARIABLESDEPENDENT VARIABLES
HH++
OHOH--
CO3CO3-- AA--
AHAH
HCO3-HCO3-
Strong IonsStrong IonsDifferenceDifference
pCOpCO22
ProteinProteinConcentrationConcentration
pHpH
INDEPENDENT VARIABLESINDEPENDENT VARIABLES DEPENDENT VARIABLESDEPENDENT VARIABLES
NaNa140140
KKMgMgCaCa
ClCl102102
PPAlbAlb
HCOHCO33 = 24 = 24
ClCl115115
PPAlbAlb
HCOHCO33--
Asidosis hiperklore
mi
SID nSID
ClCl102102
Laktat/keto=UA
Keto/laktat
asidosisCLCL9595
PPAlbAlb
SID
Alkalosis hipoklore
miKATIONKATION ANIONANION
H3O+ = H+ = 40 mEq/LHCOHCO33
--
HCO3-
Fencl V, Jabor A, Kazda A, Figge J. Diagnosis of metabolic acid-base disturbances in critically ill patients. Am J Respir Crit Care Med 2000 Dec;162(6):2246-51
ASIDOSIS ALKALOSIS
I. Respiratori PCO2 PCO2
II. Nonrespiratori (metabolik)
1. Gangguan pd SID
a. Kelebihan / kekurangan air [Na+], SID [Na+], SID b. Ketidakseimbangan anion
kuat:
i. Kelebihan / kekurangan Cl- [Cl-], SID [Cl-], SID ii. Ada anion tak terukur [UA-], SID
2. Gangguan pd asam lemah
i. Kadar albumin [Alb] [Alb]
ii. Kadar posphate [Pi] [Pi]
Fencl V, Jabor A, Kazda A, Figge J. Diagnosis of metabolic acid-base disturbances in critically ill patients. Am J Respir Crit Care Med 2000 Dec;162(6):2246-51
RESPIRASIRESPIRASI M E T A B O L I KM E T A B O L I K
Abnormal Abnormal pCO2pCO2
AbnormalAbnormalSIDSID
AbnormalAbnormalWeak acidWeak acid
AlbAlb PO4-PO4-
AlkalosisAlkalosis
AsidosisAsidosis
TurunTurun
MeningkatMeningkat
TurunTurun
kelebihankelebihan
kekurangankekurangan
PositifPositif meningkatmeningkat
Fencl V, Am J Respir Crit Care Med 2000 Dec;162(6):2246-51
AIRAIR Anion kuatAnion kuat
Cl-Cl- UA-UA-
HipoHipo
HiperHiper
Anion Gap
• Described by Gamble in 1939• Electroneutrality
• Na+, Cl-, and HCO3 are measured ions
Na + UC = Cl + HCO3 + UA
UC = Sum of unmeasured cations
UA = Sum of unmeasured anions
Anion Gap
Unmeasured Cations:• total 11 mEq/L
– Potassium 4– Calcium 5– Magnesium 2
Unmeasured Anions:• total 23 mEq/L
– Sulfates 1– Phosphates 2– Albumin 16– Lactic acid 1– Org. acids 3
Anion Gap
Na + UC = Cl + HCO3 + UA 140 + 11 = 104 + 24 + 23
151 = 151
UA – UC = Na - (Cl + HCO3);Anion Gap = Na - (Cl + HCO3)
Change in Anion Gap vs HCO3
• In simple AG Metabolic Acidosis – decrease in plasma bicarbonate = increase
in AG
Anion Gap = 1
HCO3
• Helpful in identifying mixed disorders
40
SourcesSources1. Achmadi, A., George, YWH., Mustafa, I. Pendekatan “Stewart” Pendekatan “Stewart”
Dalam Fisiologi Keseimbangan Asam Basa. 2007Dalam Fisiologi Keseimbangan Asam Basa. 20072. Beaudoin, D. Electrolytes and ion sensitive electrodes. PPT.
2003.3. Ivkovic, A ., Dave, R. Renal review. PPT4. Kersten. Fluid and electrolytes. PPT.5. Marieb, EN. Fluid, electrolyte, and acid-base balance. PPT.
Pearson Education, Inc. 20046. Rashid, FA. Respiratory mechanism in acid-base homeostasis.
PPT. 2005.7. Silverthorn, DU. Integrative Physiology II: Fluid and Electrolyte
Balance. Chapter 20, part B. Pearson Education, Inc. 20048. Smith, SW. Acid-Base Disorders. www.acid-base.com