SU VE SODYUM METABOLİZMASI. Doç. Dr. Aydın ÜNAL Erciyes Üniversitesi Tıp Fakültesi

Transkript

1 SU VE SODYUM METABOLİZMASI Doç. Dr. Aydın ÜNAL Erciyes Üniversitesi Tıp Fakültesi

2 SUNUM PLANI GENEL KAVRAMLAR SODYUM HOMEOSTAZI SU DENGESİ

3 Yağsız vücut ağırlığının yetişkin erkeklerde %60 ı kadınlarda %50-55 i su

4 Toplam Vücut Sıvısı Hücre Dışı Sıvısı (1/3) Hücre İçi Sıvısı (2/3) Dokulararası Sıvılar (intertisyel alan ve lenfatikler) ( 3/4) Damar İçi Sıvısı (plazma) (1/4) Boşluk Sıvıları (transselüler sıvılar) (%1-4)

5 SU dengesi ile PLAZMA OZMOLALİTESİ SODYUM dengesi ile EFEKTİF DOLAŞIM VOLÜMÜ sabit tutulur Birbirinden bağımsız spesifik yollarla düzenlenir Hiperozmolalite (Hipernatremi) Su dengesinde bozukluk Hipoozmolalite (Hiponatremi) Hipervolemi Sodyum dengesinde bozukluk Hipovolemi

6 TANIMLAR OSMOZ: Suyun az yoğun ortamdan çok yoğun ortama hareketi OZMOLARİTE: Bir litre çözücüde (suda) çözünmüş total solüt partikül sayısı (mosm/l) OZMOLALİTE: Bir kilogram çözücüde (suda) çözünmüş total solüt partikül sayısı (mosm/kg)

7 EFEKTİF OZMOLALİTE (TONİSİTE) İNEFEKTİF OZMOLALİTE TOTAL OZMOLALİTE İnefektif ozmolalite hücre dışı alan ile hücre içi arasındaki arasındaki su dağılımını etkilemez *Efektif ozmolalite (tonisite) hücre dışı alan ile hücre içi arasındaki su dağılımını etkiler * TONİSİTE: İki kompartman (hücre dışı alan ile hücre içi) arasındaki ozmotik basınç gradyentinin bir ölçüsü

8 İNEFEKTİF OZMOLLER * Hücre membranını rahatlıkla geçerler ve hücre dışı alan ile hücre içi alanda aynı konsantrasyonda bulunurlar * Ozmolaliteyi artırırlar ama su hareketine neden olmazlar * Serum sodyumunu değiştirmezler * Üre, etanol, metanol, etilen glikol, izopropil alkol, glukoz (non-diyabetiklerde) EFEKTİF OZMOLLER * Hücre membranından geçemezler ve hücre dışı alanda kalırlar * Ozmolaliteyi artırırlar * Hücre içinden hücre dışına su geçişine neden olurlar * Serum sodyumunu düşürürler * Mannitol, glisin, sorbitol, glukoz (diyabetiklerde)

9 *Plazma ozmolalitesi: 2 x [Na+] + BUN (mg/dl)/2.8 + glukoz (mg/dl)/18 *Sodyum plazmada klor veya bikarbonat gibi anyonlarla bileşik şeklinde bulunur *Plazmada ozmotik olarak en efektif solüt SODYUM dur

10 * HİS ve tüm HDS alanları ozmotik olarak denge halindedir; çünkü su tüm hücre membranlarından rahatlıkla geçer * Plazma ile intertisyel boşluktaki sıvıların bileşenleri birbirine benzerdir. Fark; plazmada proteinler mevcuttur

11 *HDS volümünün primer belirleyicisi sodyum tuzlarıdır. Çünkü bu alanda en yoğun olarak bulunan ozmotik olarak aktif solüttür *SODYUM = VOLÜM *Sodyum kapiller endotelyal membrandan serbestçe geçebilir ve bundan dolayı hücre dışı alanda inefektif bir ozmol gibi hareket eder *Plazma proteinleri kapiller duvarı geçemezler ve plazmada primer efektif solütlerdir *Vasküler boşlukta suyu tutmayı sağlayan basınca PLAZMA ONKOTİK BASINCI denir *Bu basıncı karşısında ise kalbin kasılması ile üretilen KAPİLLER HİDROSTATİK BASINCI bulunur

12 3 ANA KOMPARTMAN ARASINDA SUYUN DAĞILIMINI BELİRLEYEN OZMOTİK FAKTÖRLER Na-K ATPaz pompası Hücre dışı (intertisyel alan) HÜCRE İÇİ POTASYUM TUZLARI İNTERTİSYEL ALAN SODYUM TUZLARI PLAZMA PROTEİNLER (ALBÜMİN) Hücre içi

13 SUNUM PLANI GENEL KAVRAMLAR SODYUM HOMEOSTAZI SU DENGESİ

14 Sıvı-elektrolit homeostazının en temel özelliği HDS volümünün ve dolaşım stabilitesinin idamesidir HDS, tüm hücreleri çevreler ve bundan dolayı hücrelere oksijen ve besinleri taşınmasından ve metabolik atıkların uzaklaştırılmasından sorumludur Daha da önemli bir kavram; efektif arteryel kan volümdür Doku perfüzyonunu sağlayan volümdür

15 EFEKTİF DOLAŞIM VOLÜMÜ (EFEKTİF ARTERYEL KAN VOLÜMÜ) Fizyolojik şartlarda HDS volümü ile doğru orantılı Öte yandan bir dizi hastalıkta EAKV, HDS volümünden bağımsız olabilir Her iki volümde büyük oranda total vücut sodyum depoları tarafından belirlenir (sodyum hücre dışı boşlukta suyu tutmayı sağlayan primer hücre dışı solüt) Sonuç olarak, efektif dolaşım volümünün idamesi ve idrarla sodyum atılımının ayarlanması ile gerçekleştirilen sodyum dengesinin düzenlenmesi yakından ilişkili fonksiyonlardır

16 *Tüm nefron boyunca aktif olarak geri emilen sodyum için enerji gerektiren basamak, hücre içindeki sodyumun intertisyuma ve oradan da vaza rektalara transportunu sağlayan bazolateral Na-K- ATPaz pompasıdır Sodyum geri emiliminin %65-70 i proksimal tubulde gerçekleşir

17 Sodyum geri emiliminin %25 i Henle kulbunun kalın çıkan kolunda gerçekleşir

18 Sodyum geri emiliminin %5-8 i distal kıvrımlı tubulde gerçekleşir

19 Sodyum geri emiliminin %1-3 ü toplayıcı kanallarda gerçekleşir

20 Algılanan Algılayıcılar Efektörler SODYUM (VOLÜM) REGÜLASYONU ve OZMOREGÜLASYON ETKENLERİ Volüm regülasyonu Efektif dolaşım volümü (efektif arteryel kan volümü) Kardiyopulmoner reseptörler Atrium Karotid sinüs, aortik ark Jukstaglomerüler aparat RAAS ANP Norepinefrin ADH Ozmoregülasyon Plazma ozmolalitesi Hipotalamik ozmoreseptörler *Böbrek sodyum ve dolayısıyla volüm homeostazının başlıca efektör organıdır *HDS volümü temel olarak renal sodyum Etkilenenler İDRARLA SODYUM ATILIMI Susama ADH Susama atılımındaki değişiklikler ile düzenlenir İdrar ozmolalitesi Su alımı

21 GFR (Renal otoregülasyon) Fiziksel faktörler SODYUMU (HDS VOLÜMÜNÜ) DÜZENLEYEN RENAL MEKANİZMALAR Renal sempatik sinirler Humoral faktörler (RAAS, Vazopressin, Katekolaminler, ANP, Prostoglandinler )

22 GFR Böbrek tarafından atılan sodyumun miktarı, filtre edilen sodyum miktarı ile orantılı Filtre edilen sodyum miktarını ise GFR ve plazma [Na] belirler GFR deki herhangi bir oynama renal sodyum işlenmesini (handling) etkiler Bu yüzden GFR nin oldukça sabit tutulması gereklidir

23 RENAL OTOREGÜLASYON Arteryel basınçta m.g. değişikliklere rağmen böbrek perfüzyon basıncının (renal kan akımının) ve GFR nin sabit bir şekilde idamesidir Renal otoregülasyon ortalama arter basıncı mmhg arasında iken GFR nin sabit tutulmasını sağlar Uç kan basıncı değerleri kompanse edilemez Afferent arteriyol direncinde ayarlamalar yaparak net glomerüler filtrasyon basıncını sürdüren intrarenal 3 otoregülatuar mekanizma mevcut; (1) Miyojenik yanıt (2) Tubuloglomerüler feedback (denge) (3) 3. regülatuar mekanizma TGF den bağımsız ama MY den daha yavaş bir mekanizma ATP ve AT2 aracılığıyla geliştiği düşünülüyor Just A. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2007;292:R1-17

24 MİYOJENİK YANIT *Renal arter basıncında yükselme afferent arteriyolün düz kas hücrelerinin gerilmesine neden olur *Afferent arteriyolde kasılma m.g ve bu da yükselmiş arteryel basıncın glomerüler kapillere aktarılmasını önler Kan Basıncı ; RBF, Pgc, GFR Kan Basıncı ; RBF, Pgc, GFR

25 TUBULOGLOMERÜLER DENGE (FEEDBACK) İntravasküler basınç artışı (azalışı) GFR de artış (azalma) Makula densaya NaCl sunumunda artış (azalma) Afferent arteriyolde vazokonstrüksiyon (vazodilatasyon) GFR nin normale dönüşü

26 JUXTAGLOMERULAR APPARATUS *Makula densa hücreleri lümendeki NaCl değişikliklerini Na- K-2Cl vasıtasıyla algılar; *Afferent arteriyole sinyal iletir (kasılma veya gevşeme; TGF) *Jukstaglomerüler hücrelere sinyal iletir (renin sekresyonu)

27 RENİN SALINIMI Fizyolojik koşullarda renin salınımının temel belirleyicisi SODYUM alımıdır Renin salınımını artıran faktörler Sodyum alımında azalma Renal perfüzyonun azalması Makula densaya gelen sodyum miktarında azalma Sempatik aktivasyon (β1) Beta agonistler Alfa reseptör antagonistleri Kıvrım diüretikleri Hiponatremi, hipokloremi, hipopotasemi Ayakta durma Prostaglandin E2 Renin salınımını azaltan faktörler Sodyum alımında artış Renal perfüzyonun artması Makula densaya gelen sodyum miktarında artma ADH Pepstatin ANP NSAİİ Beta blokerler Alfa agonistler

28 Renin-Angiotensin-Aldosterone System RAAS AT2 proksimal tubulden sodyum geri emilimini artırır

29 RAAS Aldosteron distal nefrondan sodyum geri emilimini artırır

30 PROSTOGLANDİNLER Renal Perfüzyon Basıncında Azalma veya Makula Densaya Azalmış NaCl Sunumu Makula densa hücrelerinde NOS-1 enzim aktivasyonu COX-2 enzim ekspresyonunda artış Renal PG E2 sentezinde artış Afferent arteriyolde dilatasyon Renin salgılanması

31 ATRİYAL NATRİÜRETİK PEPTİT

32 SODYUM (ve VOLÜM) REGÜLASYONUNDA ROL OYNAYAN DİĞER HORMONLAR Norepinefrin: Proksimal tubulden sodyum geri emilimini artırır Dopamin: Dolaşımda ki L-dopadan böbrekte üretilir; bazolateral Na-K-ATPaz aktivitesini azaltarak sodyum geri emiliminim azaltır Endojen digital-like hormon (ouabain): Bazolateral Na-K-ATPaz aktivitesini azaltarak sodyum geri emiliminim azaltır

33 Sodyum Alımı Renin AT2 Aldosteron NE ANP Proksimal ve distal nefrondan NaCl geri emilimi İdrarla sodyum atılımı azalır (YENİ BİR DENGE) Sodyum alımı Renin AT2 Aldosteron NE ANP Proksimal ve distal nefrondan NaCl geri emilimi İdrarla sodyum atılımı atılır (YENİ BİR DENGE)

34 SUNUM PLANI GENEL KAVRAMLAR SU DENGESİ SODYUM HOMEOSTAZI SU DENGESİ

35 SU DENGESİ Ozmoz ve ozmotik basınç kavramları önemli Su tüm hücre membranlarından ve kapiller duvardan rahatlıkla geçer Suyun farklı sıvı kompartmanları arasında dağılımını belirleyen ozmotik basınçtır Her kompartmanın ozmotik faktörü farklıdır

36

37 OZMOREGÜLASYON VE VOLÜM REGÜLASYONU ETKENLERİ Ozmoregülasyon Volüm regülasyonu Algılanan Plazma ozmolalitesi Efektif doku perfüzyonu (efektif arteryel volüm) Algılayıcılar Efektörler Hipotalamik ozmoreseptörler ADH Susama Kardiyopulmoner reseptörler Atrium Karotid sinüs, aortik ark Jukstaglomerüler aparat RAAS ANP Norepinefrin ADH Etkilenenler İdrar ozmolalitesi Su alımı İdrarla sodyum atılımı Susama

38 *ADH VE SUSAMA su dengesinin idamesi için en önemli etmenler *ADH, ozmolalitedeki küçük değişiklerde renal su atılımını ayarlayarak plazma ozmolalitesinin dar limitler içinde tutulmasını sağlar. *Öte yandan maksimal antidiürezi rağmen, plazma ozmolalitesi hala yüksek ise susama hissi uyarılır ve su alımı artar. *Hipofizer ve renal mekanizmalar yetersiz olduğu zaman, susama bir emniyet mekanizması olarak görev yapar.

39 ANTİDİÜRETİK HORMON- ARGİNİN VAZOPRESSİN Hipotalamusta supraoptik ve paraventriküler magnoselüler çekirdeklerde sentezlenen 9 amino asitli peptit yapıda bir hormondur Bir kısmı doğrudan beyne salıverilir (hafıza, saldırganlık, kan basıncı ve vücut ısısını düzenlenmesi) Büyük çoğunluğu arka hipofizde, kana salıverilmek üzere depolanır

40 ADH (VAZOPRESSİN) RESEPTÖRLERİNİN LOKALİZASYONU VE İŞLEVLERİ Eski adı Yeni adı Lokalizasyon İşlev V1a V1 Damar düz kası Trombosit Hepatosit Miyometrium Vazokontrüksiyon Miyokardial hipertrofi Trambosit agregasyonu Glikojenoliz Uterus kontraksiyonu V1b V3 Anterior hipofiz ACTH, prolaktin ve endorfinlerin salınımı

41 ADH RESEPTÖRLERİNİN LOKALİZASYONU VE İŞLEVLERİ Eski adı Yeni adı Lokalizasyon İşlev V2 V2 Birleştirici tubul ve toplayıcı kanallarda bazolateral membran Damar endotelyumu Damar düz kas hücresi AQP2 su kanallarının sentezinin indüksiyonu ve apikal membrana taşınması vwf ve faktör 8 salınımı Vazodilatasyon

42 Aquaporin-4

43 ADH salınımı için fizyolojik koşullarda en önemli uyaran PLAZMA OZMOTİK BASINCI Plazma ozmolaritesi eşik değer mosm/l

44 ADH SALINIMIN NON-OZMOTİK DÜZENLENMESİ Hemodinamik değişiklikler (EAKV nin azalması) Bulantı* Stress RAAS Hipoksi/hiperkapni İlaçlar ve hormonlar

45 Hipovolemi ADH sekresyonu için güçlü bir uyarıdır Uyarı-yanıt ilişkisi ise giderek artan tarzdadır ADH SALINIMIN DÜZENLENMESİ Hemodinamik Değişiklikler

46 ADH SEKRESYONUNU ETKİLEYEN İLAÇ VE HORMONLAR STİMÜLATÖR İNHİBİTÖR Asetikolin Norepinefrin Nikotin Flufenazin Apomorfin Haloperidol Morfin (yüksek dozlarda) Morfin (düşük dozlarda) Epinefrin Opioid agonistler Nalokson Prometazin Histamin Etanol Bradikinin Karbamazepin Prostaglandin Glukokortikoidler Beta endorfin Klonidin Siklofosfamid (İV) Fenitoin Vinkristin Fensiklidin İnsülin Oksilorfan Anjiyotensin II Butorfanol Lityum Kolesistokinin

47 AKUAPORİNLER (AQP)

48 İlk olarak 1986 da eritrosit membranında ortaya konan su kanal proteinleridir 30 kda ağırlığında birbirinin aynı monomerlerden oluşmuş tetramerik proteinlerdir Membranlarda lokalize olan bu su kanalları tubullerde su geri emiliminde hayati rol oynarlar Böbrekte lokalize olan 7 üyesi bulunmaktadır Bazılarının rolü (AQP 6, 7, 11) tam olarak bilinmemektedir Benga G et al. P-(Chloromercuri) benzenesulfonate binding by membrane proteins and the inhibition of water transport in human erythrocytes. Biochemistry 1986;25:

49 BÖBREKTE BULUNAN AKUAPORİNLER VE İŞLEVLERİ AQP1 AQP2 Proksimal tubul, Henle kulbu inen ince kol (apikal ve bazolateral membranlarda) Birleştirici tubul ve toplayıcı kanallarda esas hücreler (apikal membranlarda) Su geri emilimi (ADH regüle etmez) Su geri emilimi (ADH ya duyarlı) AQP3 AQP4 Birleştirici tubul ve toplayıcı kanallarda esas hücreler (bazolateral membranlarda) Birleştirici tubul ve toplayıcı kanallarda esas hücreler (bazolateral membranlarda) Su geri emilimi (ADH ya duyarlı) Su geri emilimi (ADH regüle etmez)

50

51 HÜCRESEL OZMOLİTLERİN DENGESİ Hipotonisite (hiponatremi) veya hipertonite (hipernatremi) kronik bir şekilde gelişirse (48 saatten uzun) ozmoregülasyonda önemli rol oynarlar İnozitol, sorbitol, betain, gliserofosfokolin Kronik hipotonisite Hücre içi ozmolit konsantrasyonu azalır Kronik hipertonisite Hücre içi ozmolit konsantrasyonu artar

52 Plazma ozmolaritesinde artış Plazma ozmolaritesinin normale dönüşü ADH salınımında (ve susamada) artış Az ve hipertonik idrar (su içilir) Toplayıcı kanallardan su geri emilimi

53 Plazma ozmolaritesinde azalma Plazma ozmolaritesinin normale dönüşü ADH salınımının (ve susamanın) supresyonu Çok ve hipotonik idrar Toplayıcı kanallardan su geri emiliminin baskılanması

54 Hiponatremiyi (hipotonisite) tetiklemeden günlük ne kadar su alabiliriz? Günlük alınan solüt miktarı ve idrarın konsantrasyon-dilüsyon yeteneği günlük atılan idrar miktarını belirler Metabolizma ile açığa çıkan günlük ortalama 10 mosm/kg ( 600 mosm) solüt yükün böbreklerle atılması gerekir İdrar ozmolalitesi mosm/kg Yani günlük idrar miktarı en fazla 12 L (600/50) olur İnsensibl kayıplar 600 ml 12.6 ml su tüketebiliriz

55 Hipernatremiyi (hipertonisite) tetiklemeden günlük ne kadar su almalıyız? Solüt yükten kurtulmak için günlük idrar miktarı en az 500 ml (600/1200) olmalıdır İnsensibl kayıplar 600 ml 1100 ml su tüketmeliyiz

56 TEŞEKKÜRLER