Bao gồm: cơ chế đệm hóa họccủa hệ đệm trong và ngoài tế bào, cơ chế kiểm soát CO2 của hệ hô hấp và sựđiều hòa ở thận với HCO3- và sự bài tiết H+.. Như vậyvới mỗi phân tử HCO3- mất đi tro
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y HÀ NỘI
NGUYỄN TIẾN MẠNH
GI¸ TRÞ CñA KHO¶NG TRèNG ANION
ë BÖNH NH¢N TOAN CHUYÓN HãA T¹I KHOA
§IÒU TRÞ TÝCH CùC BÖNH VIÖN NHI TRUNG
¦¥NG
ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ Y HỌC
HÀ NỘI – 2019
Trang 2TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y HÀ NỘI
NGUYỄN TIẾN MẠNH
GI¸ TRÞ CñA KHO¶NG TRèNG ANION
ë BÖNH NH¢N TOAN CHUYÓN HãA T¹I KHOA
§IÒU TRÞ TÝCH CùC BÖNH VIÖN NHI TRUNG
¦¥NG
Chuyên ngành : Nhi khoa
ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ Y HỌC
Người hướng dẫn khoa học:
PGS Phạm Văn Thắng
HÀ NỘI – 2019
Trang 3AG : Anion gap hay khoảng trống anion
Trang 5DANH MỤC HÌNH
Trang 6ĐẶT VẤN ĐỀ
Thăng bằng toan kiềm có vai trò rất quan trọng đối với sự sống còn của
cơ thể Hầu hết các phản ứng xảy ra trong cơ thể đều đòi hỏi một pH thíchhợp Bình thường pH trong tế bào được duy trì từ 7,35-7,45 bởi hoạt động củaphổi, thận và các hệ đệm trong cơ thể [1] Điều hòa thăng bằng toan kiềm chính
là điều hòa nồng độ ion H+ của các dịch cơ thể hay nói cách khác sự duy trì cânbằng acid base trong giới hạn bình thường cũng là sự duy trì nồng độ ion H+trong giới hạn cho phép Những thay đổi của ion H+ dù rất nhỏ so với bìnhthường cũng đủ gây ra các phản ứng lớn bên trong tế bào Vì vậy điều hòa ionH+ là một trong các khía cạnh cơ bản duy trì hằng định nội môi[2][3]
Nhiễm toan là một quá trình xảy ra do sự tích lũy acid hoặc mấtbase.Nhiễm toan lại chia thành nhiễm toan chuyển hóa và nhiễm toan hôhấp.Trong đó nhiễm toan chuyển hóa chiếm 1 tỉ lệ không hề nhỏ Theo A.Durward và cộng sự có đến 46% số trẻ em nhập khoa ICU bị toan chuyểnhóa[4] Một nghiên cứu khác của NaPa và cộng sự thì số trẻ em bị toanchuyển hóa là 27% [5].Có nhiều nguyên nhân dẫn đến toan chuyển hóa vớicác biểu hiện lâm sàng khác nhau Nhiễm toan nặng có thể gây nhiều biếnchứng và dẫn đến tử vong nhanh chóng Tuy vậy nếu được phát hiện kịp thời
và xử lí đúng bệnh nhân có thể phục hồi hoàn toàn Để xác định nguyên nhâncủa toan chuyển hóa có thể dung nhiều phương pháp Một trong những công
cụ đắc lực đó chính là khoảng trống anion Ở nước ngoài có nhiều nghiên cứu
về việc sử dụng khoảng trống anion để đánh giá bệnh nhân bị nhiễm toancũng như để tiên lượng khả năng tử vong của bệnh nhân bị nhiễm toanchuyển hóa tại các bệnh viện và tại các khoa điều trị tích cực Theo Min JungKim và cộng sự thì không có sự khác biệt khi so sánh khả năng dự báo tỉ lệ tửvong của AG so với những thang điểm như PIM2, PIM3 hay PRISM 3[6]
Trang 7Trong khi đó ở nước ta còn rất ít nghiên cứu nói về việc sử dụng khoảng trốnganion để tìm kiếm nguyên nhân và dự đoán kết quả điều trị bước đầu trênnhững bệnh nhân bị toan chuyển hóa Vì vậy chúng tôi tiến hành nghiên cứu
“Giá trị của AG ở bệnh nhân bị toan chuyển hóa tại PICU ” với 2 mục tiêu:
1 Phân loại nguyên nhân toan chuyển hóa theo khoảng theo khoảng trống anion
2 Bước đầu sử dụng AG trong đánh giá kết quả điều trị ở bệnh nhân nhiễm toan chuyển hóa tại bệnh viện nhi TW
Trang 8CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.1 Cơ sở sinh lí của thăng bằng kiềm toan
Để duy trì cân bằng nội môi, cơ thể con người có nhiều cơ chế để thíchnghi Một trong số đó là duy trì thăng bằng acid base Trong trường hợpkhông có trạng thái bệnh lí độ pH của người nằm trong khoảng từ 7,35 đến 7,
45 với giá trị trung bình là 7,4 Độ pH ở mức này là lí tưởng cho nhiều quátrình sinh học diễn ra, đặc biệt là quá trình oxy hóa của máu[2].Duy trì một
pH bình thường là cần thiết vì các ion H+ có tính phản ứng cao, nó có khảnăng kết hợp với các protein và làm thay đổi chức năng của chúng Do tầmquan trọng của việc duy trì mức độ pH trong một phạm vi cần thiết nên cơ thểcon người có nhiều cơ chế để kiểm soát nó Bao gồm: cơ chế đệm hóa họccủa hệ đệm trong và ngoài tế bào, cơ chế kiểm soát CO2 của hệ hô hấp và sựđiều hòa ở thận với HCO3- và sự bài tiết H+
Phổi và thận duy trì cân bằng acid base ở mức bình thường.Carbondioxide được tạo ra trong quá trình trao đổi chất bình thường là mộtaxit yếu Phổi ngăn chặn sự gia tăng Pco2 trong máu bằng cách tăng thải trừCO2 mà cơ thể tạo ra Sản xuất CO2 thay đổi theo nhu cầu trao đổi chất của
cơ thể, tăng lên khi hoạt động thể chất Sự đáp ứng nhanh chóng của phổi vớinhững thay đổi về nồng độ CO2 xảy ra thông qua cảm biến trung tâm củaPCO2 và kết quả là tăng hoặc giảm thông khí để duy trì PCO2 ở mức bìnhthường (35-45 mm Hg) Tăng thông khí làm giảm PCO2 và giảm thông khígây tăng PCO2
Thận bài tiết acid nội sinh Một người trưởng thành sản xuất khoảng 1-2mEq/kg/24h ion H+ Trẻ em bình thường tạo ra 2-3 mEq/kg/24h ion H+ Banguồn chính sinh ra ion H+ là qua chuyển hóa protein trong chế độ ăn,
Trang 9chuyển hóa không hoàn toàn carbonhydrat và chất béo, mất HCO3- qua phân.Bởi vì chuyển hóa protein sinh ra ion H+, nên việc sản xuất acid nội sinh thâyđổi theo lượng protein đưa vào Quá trình oxy hóa hoàn toàn carbonhydrate
và chất béo thành Co2 và nước thì không sinh ra ion H+ Tuy nhiên khichuyển hóa không hoàn toàn carbonhydrate và chất béo sẽ sinh ra các ionhydro Chuyển hóa không hoàn toàn glucose có thể tạo ra acid lactic , chuyểnhóa không hoàn toàn triglyceride có thể sinh ra keto acid ví dụ như betahydroxybutyric acid và acid acetoacetic Luôn luôn có những chuyển hóa cơ
sở không hoàn toàn để sinh ra những acid nội sinh Điều này sẽ tăng lên trongnhững trường hợp bệnh lí như nhiễm toan acid lactic hoặc nhiễm toan cetonđái tháo đường Mất HCO3- nội sinh chính là nguồn thứ ba làm tăng acid nộisinh Dạ dày tiết ra ion H+ nhưng phần lớn phần còn lại của đường tiêu hóatiết ra HCO3- và hậu quả là sẽ gấy ra mất HCO3- của cơ thể Để bài tiết raHCO3- , các tế bào thành ruột tạo ra các ion H+ hấp thu vào máu Như vậyvới mỗi phân tử HCO3- mất đi trong phân, cơ thể sẽ thu được 1 ion H+.Nguồn sản xuất acid nội sinh này thường ít nhưng tăng đáng kể trong trườnghợp tiêu chảy[1][7][8]
Các ion H+ được hình thành từ các sản phẩm acid nội sinh được trunghòa bởi bicarbonate, do đó là nồng độ HCO3- giảm xuống Thận tái hấp thuHCO3- bằng cách tăng đào thải H+ Phổi không thể tái hấp thu HCO3-, mặc
dù vậy mất CO2 sẽ làm giảm nồng độ H+ xuống, được thể hiện trong phảnứng sau:
H+ + HCO3- > CO2 + H20Khi nồng độ CO2 giảm xuống sẽ làm cho phản ứng chuyển sang phải do
đó sẽ làm giảm nồng độ ion H+, nhưng đồng thời nó cũng làm giảm nồng độHCO3- Trong toan chuyển hóa, tăng thông khí có thể làm giảm nồng độCO2, làm giảm nồng độ ion H+ và vì thế làm tăng pH Toan chuyển hóa cơbản vẫn còn hiện diện Tương tự, thận không thể sửa chữa một nồng độ CO2cao bất thường, theo phương trình:
Trang 10H+ + HCO3- CO2 + H2OTăng nồng độ HCO3- cũng sẽ làm cho phản ứng chuyển phải, làm tăngnồng độ CO2 đồng thời làm giảm nồng độ ion H+ Trong toan hô hấp, tăngsản xuất HCO3- ở thân có thể làm giảm nồng độ ion H+ và làm tăng pH,nhưng không thể sửa chữa toan hô hấp Cả phổi và thận đều có thể tác độngđến nồng độ ion H+ và pH Tuy nhiên chỉ có phổi có thể điều hòa nồng độCO2 và cũng chỉ có thận có thể điều hòa nồng độ HCO3-
1.1.1 Đặc điểm hệ đệm trong cơ thể
Hệ thống đệm gồm các chất làm giảm sự thay đổi pH khi xảy ra sự tăngcác chất acid hoặc base trong cơ thể Với nồng độ rất thấp ion H+ trong cơ thể
ở pH sinh lí, nếu không có hệ đệm, một lượng nhở ion H+ cũng có thể gây ragiảm nghiêm trọng pH Hệ đệm ngăn chặn sự giảm pH bằng cách găn ion H+theo phương trình sau:
H+ + A- HA
Sự tăng nồng độ ion H+ sẽ làm phương trình chuyển phải Tương tự khibase được thêm vào cơ thể, hệ đệm sẽ ngăn chặn pH tăng lên bằng cách tăngtạo ra ion H+ theo phương trình:
HA A- + H+
Hệ đệm tốt nhất là acid yếu và base yếu Đó là bởi vì một hệ đệm hoạtđộng tốt nhất khi nó được phân li 50% (một nửa là HA và một nửa là A-) pHtại thời điểm mà hệ đệm phân li 50% goin là pK của nó (hằng số ion hóa củaacid) Hệ đệm sinh lí tốt nhất có pK gần với 7,4 Nồng độ của các chất đệm và
pK của nó quyết định khả năng hoạt động và hiệu quả của chính hệ đệm ấy.Khi pH thấp hơn pK của 1 hệ đệm thì có nhiều HA hơn A- Còn khi pH caohơn pK, sẽ có nhiều A- hơn HA[1][9]
1.1.2 Các hệ đệm sinh lí
Đệm bicarbonate và nonbicarbonate bảo vệ cơ thể chống lại các tác nhângây thay đổi pH Hệ thống đệm bicarbonate dựa trên mối quan hệ giữa CO2
và bicarbonate:
Trang 11CO2 + H2O H+ + HCO3
-CO2 đóng vai trò như một acid trong đó, sau khi kết hợp vói nước nó sẽgiải phóng ra ion H+, bicarbonate đóng vai trò như một base liên hợp với ionH+ tương ứng pK của phản ứng này là 6,1 Phương trình Hederson-Haselbach thể hiện mối quan hệ giữa pH, pK và nồng độ acid và base liên hợpvới nó Mối quan hệ này tồn tại ở mọi hệ thống đệm Phương trình Hendeson-Haselbach cho HCO3- và CO2 như sau:
[H+] = 24 * PCO2/(HCO3-)
Ỏ nồng độ ion H+ là 40nmol (pH7,4), áp suất riêng phần của CO2 đượcbiểu thị bằng mmHg là 40 trong khi nồng độ của HCO3- là 24 mEq/l Phươngtrình này nhấn mạnh rằng nồng độ ion H+ và pH có thể được xác định bằng tỉ
lệ của pCO2 và nồng độ HCO3-
Hệ thống đệm bicarbonate rất hiệu quả do nồng độ bicarbonate trong cơthể cao (24 mEq/l) và thực tế nó là một hệ thống mở Các hệ đệm còn lại lànhững hệ thống kín Hệ đệm bicarbonate là một hệ thống mở vì phổi tăng đàothải CO2 khi nồng độ CO2 trong máu tăng Khi một acid được thêm vào cơthể, phản ứng sẽ xảy ra:
H+ + HCO3- CO2 + H2OTrong một hệ thống kín CO2 sẽ tăng lên Nồng độ Co2 cao hơn sẽ dẫnđến phản ứng ngược:
Trang 12CO2 + H2O H+ + HCO3
-Điều này làm tăng nồng độ ion H+, giới hạn khả năng đệm củabicarbonate Tuy nhiên, bởi vì phổi bài tiết CO2, phả ứng ngược sẽ khôngtăng lên, điều này thực tế nâng cao khả năng đệm của HCO3- Nguyên lítương tự xảy ra khi tăng base, bởi vì phổi làm giảm sự bài tiết CO2 và ngănchặn CO2 giảm xuống Thiếu hụt trong việc thay đổi nồng độ CO2 tăng đáng
kể khả năng đệm của bicarbonate[1][10][11]
Hệ đêm nonbicarbonate bao gồm protein, phosphate, và xương Hệ đệmprotein bao gồm các protein ngoài tế bào, chủ yếu là albumin, và protein trong
tế bào gồm haemoglobin Protein là hệ đệm hiệu quả bởi vì sự có mặt của acidamin histidine, chuỗi bên của nó có thể liên kết hoặc giải phóng ion H+ pKcủa histidine thay đổi tùy thuộc vào vị trí của nó trong phân tử protein, pKtrung bình vào khoảng 6,5 Nó gần với pH bình thường (7,4) đủ để làm chohistidine trở thành một chất đệm hiệu quả Hemoglobin và albumin có tươngứng 34 và 16 phân tử histidine
Hemoglobin cũng là một hệ đệm rất hiệu quả Hồng cầu đáp ứng khoảng70% khả năng đệm của máu
Hình 1.1: Quá trình đệm của haemoglobin
Trang 13Phosphate có thể liên kết với 3 phân tử hydrogen, vì vậy nó có thể tồn tạidưới các dạng PO43-, HPO42-, H2PO4-, hoặc H3PO4 Tuy nhiên, ở pH sinh lí hầuhết phosphate tồn tại dưới 2 dạng HPO42- hoặc H2PO4- H2PO4- là một acid vàHPO42- là base liên hợp của nó:
H2PO4- <-> H+ + HPO4
2-pK của phả ứng này là 6,8, làm cho phosphate trở thành 1 hệ đệm hiệuquả Nồng độ phosphate trong khỏng ngoài tế bào thì thấp, bởi thế gây giớihạn khả năng đệm của chúng, nó thì không quan trọng bằng albumin Tuynhiên, phosphate được tìm thấy với nồng độ cao hơn trong nước tiểu , nơi mà
nó là một hệ đệm quan trọng Trong khoảng nội bào, hầu hết phosphate liênkết cộng hóa trị với các phân tử hữu cơ ATP, nhưng nó vẫn là một hệ đệmhiệu quả[12]
Xương là một hệ đệm quan trọng Xương bao gồm các hợp chất nhưnatri carbonate và calci carbonate, và do đó phân hủy xương có thể giải phóng
ra base Quá trình giải phóng này sẽ đệm được một tải lượng acid, mặc dù cóthể phải trả giá bằng sự suy giảm mật độ xương nếu nó xảy ra trong một thờigian dài Ngược lại, tạo xương bằng cách sử dụng base cũng là một cách đệmbase dư thừa trong cơ thể
Trên lâm sàng, chúng ta đo pH ngoại bào nhưng pH nội bào mới ảnhhưởng đến chức năng của các tế bào Đo pH nội bào là không cần thiết bởi vì
sự thay đổi của pH nội bào song song với sự thay đổi của pH ngoại bào Tuynhiên, sự thay đổi của pH nội bào có xu hướng ít hơn pH ngoiaj bào vì khảnăng đệm của nội bào tốt hơn
1.1.3 Cơ chế bù trừ của thận
Thận điều chỉnh nồng độ HCO3- huyết thanh bằng cách thay đổi bài tiếtacid trong nước tiểu Quá trình này gồm 2 bước Thứ nhất, ống thận tái hấpthu bicarbonate được lọc ở cầu thận Thứ hai, ion hydrogen được bài tiết ở cácống thận Sự bài tiết ion hydro tạo ra bicarbonate giúp trung hòa các acid nội
Trang 14sinh Hoạt động của ống thận cần thiết cho sự đào thải acid xảy ra trong toàn
bộ nephron
Hình 1.2: Quá trình tái hấp thu Natri bicarbonate ở thận
Sự tái hấp thu bicarbonate là bước cần thiết đầu tiên trong quá trình điềuhòa thăng bằng acid base của thận Người trưởng thành có GFR xấp xỉ180L/24h Dịch sẽ đi vào khoang Bowman với nồng độ bicarbonate tương tựnhư trong huyết tương., thường là 24 mEq/l Do đó sẽ có khoảng > 4000 mEqbicarbonate vào khoảng Bowman mỗi ngày Lượng bicarbonate này nếukhông được hấp thu trong nephron sẽ mất ra ngoài theo nước tiểu và làm nặngthêm tình trạng nhiễm toan
Ống lượn gần tái hấp thu khoảng 85% bicarbonate 15% còn lại được táihấp thu ngoài ống lượn gần, chủ yếu ở đoạn lên của quai Henle Các phân tửbicarbonate không được vận chuyển từ dịch ống thận vào bên trong tế bàoống lượn gần Thay vào đó, ion Hydro được bài tiết vào trong dịch ống thậnkết hợp với HCO3- tạo ra CO2 và nước ion Hydro được bài tiết bởi các tếbào ống thận kết hợp với HCO3- được sinh ra ở trong tế bào sẽ đi qua màngđấy của các tế bào ống thận và vào trong mao mạch Bicarbonate được sinh ratrong tế bào sẽ thế chỗ cho bicarbonate được lọc khỏi cầu thận
Tăng tái hấp thu bicarbonate ở tế bào ống lượn gần cùng với tăng bài tiếtion H+ xảy ra ở nhiều tình huống lâm sàng đa dạng Giảm thể tích làm tăngtái hấp thu bicarbonate Quá trình này xảy ra nhờ hoạt động của hệ renin-
Trang 15angiotensin, angiotensin 2 làm tăng tái hấp thu bicarbonate Tăng tái hấp thubicarbonate ở ống lượn gần là một trong những cơ chế gây kiềm chuyển hóa ởnhững bệnh nhân giảm thể tích Các yếu tố khác làm tăng tái hấp thubicarbonate bao gồm hạ kali máu và tăng pCO2 Điều này đã giải thích mộtphần vấn đề tại sao hạ kali lại gây kiềm chuyển hóa và toan hô hấp dẫn đếntình trạng tăng bicarbonate huyết thanh.
Các yếu tố làm giảm tái hấp thu bicarbonate ở ống lượn gần có thể làmgiảm nồng độ bicarbonate huyết thanh Tình trạng giảm pCO2 (kiềm hô hấp)làm giảm tái hấp thu bicarbonate ở ống lượn gần, một phần giảm bicarbonatehuyết thanh bù trừ cho tình trạng kiềm hô hấp
Hình 1.3: Quá trình thải H+ dưới dạng axit chuẩn độ
PTH làm giảm tái hấp thu bicarbonate ở ống lượn gần, cường cận giáp cóthể gây nhiễm toan chuyển hóa nhẹ Có nhiều loại thuốc và bệnh gây ra nhiễmtoan chuyển hóa bằng cách làm suy yếu khả năng tái hấp thu bicarbonate ở ốnglượn gần Ví dụ acetazolamide ức chế trực tiếp carbonic anhydrase
Sau khi tái hấp thu bicarbonate, thận sẽ tiếp tục thực hiện bước thứ haitrong quá trình cân bằng acid-base, tăng đào thải các acid nội sinh Đào thảiacid xảu ra chủ yếu ở ống góp, một phần nhỏ vai trò của ống lượn xa
Cùng với sự bài tiết ion H+ bởi các tế bào màng đáy ống góp, bài tiếtacid nội sinh cần sự có mặt của các hệ đệm tiết niệu Các bơm H+ ở ống gópkhông thể hạ thấp pH nước tiểu xuống dưới 4,5 Nồng độ ion H+ ở pH < 4,5
Trang 16là dưới 0,04 mEq/l; sẽ cần > 25L nước ở pH 4,5 để đào thải 1 mEq ion H+.Một đứa trẻ 10kg, sản xuất 20 mEq acid nội sinh mỗi ngày sẽ cần lượng nướctiểu hàng ngày > 500l nếu không có sự hiện diện của các hệ thống đệm Cácchất đệmc chính trong nước tiểu là phosphate và ammonia.
Phosphate niệu tỉ lệ thuận với chế độ ăn uống Hầu hết phosphate đượclọc ở cầu thận sẽ được tái hấp thu ở ống lượn gần Nồng độ phosphate trongnước tiểu thường lớn hơn nhiều nồng độ phosphate trong huyết thanh Sự đệmcủa phosphate được thể hiện qua phản ứng sau:
sự thay đổi của trạng thái acid base
Ngược lại việc sản xuất NH3 có thể thay đổi, cho phép điều chỉnh quátrình đào thải acid Khả năng đệm của NH3 dựa vào phả ứng của NH3 với ionH+ tạo ra NH4+:
Trang 17tái hấp thu ion NH4+ Kết quả là nồng độ NH3 trong khoảng kẽ tăng cao,nhưng lượng ion NH4+ không có nhiều trog dịch đi vào long ống góp Ngoài
ra, các ion H+ được bài tiết cùng NH3, theo ống lượn gần vào trong máu, sẽhủy bỏ tác dụng sản xuất ra bicarbonate tại ống lượn gần Sự bài tiết ionNH4+ phụ thuộc vào các tế bào của ống góp
Hình 1.4: Quá trình thải H+ dưới dạng ion amoni
Các tế bào của ống góp tiết ra các ion H+ và tái hấp thu HCO3-, đưa trởlại máu Các HCO3- này sẽ tham gia trung hòa acid nội sinh Phosphat vàNH3 được tiết ra tại ống góp NH3 là một chất đệm hiệu qảu vì nồng độ caotrong khỏang kẽ và bởi vì các tế bào của ống góp thấm được NH3 nhưngNH4+ thì không Khi NH3 khuếch tán vào long ống pH nước tiểu thấp sẽ làmNH3 chuyển thành NH4+ Điều này sẽ duy trì một nồng độ NH3 thấp Bởi vì
pH trong long ống thấp hơn pH trong khoảng kẽ nên nồng độ NH3 trongkhoảng kẽ cao hơn trong long ống thuận lợi cho việc di chuyển của NH3 vàolong ống Mặc dù nồng độ Nh4+ trong long ống cao hơn trong khoảng kẽ, tếbào ống góp vẫn không thấm với NH4+, ngăn chặn sự khuếch tán nguwocjcủa NH4+ ra khỏi long ống và làm cho NH3 trở thành một hệ đệm hiệu quả.Thận điều chỉnh bài tiết ion H+ theo nhu cầu sinh lí Việc sản xuất acid nộisinh rất đa dạng, phần lớn là kết quả của chế độ ăn, như tiêu chảy mất HCO3-
Sự bài tiết ion hydrogen tăng lên bởi sự tái điều chỉnh của sự abif tiết ion H+
Trang 18trong ống góp, gây giảm pH niệu Phản ứng naỳ diễn ra nhanh chóng nhwungnso bị giới hạn bởi khả năng đệm của hệ tiết niệu; bơm hydro trong ống gópkhông hoạt động ở pH dưới 4,5 Sự tăng đáng kể bài tiết acid cần điều chỉnhtăng sản xuất NH3 ở ống luuwonj gần vì thế NH3 luôn sẵn sàng như một chấtđệm trong long ống góp Phản ứng này đáp ứng với pH thấp trong vòng 5-6ngày, bài tiết NH3 có thể tăng khoảng 10 lần so với mức cơ bản.
Sự bài tiết acid ở ống góp tăng lên trong nhiều hoàn cảnh lâm sàng khácnhau PH ngoại bào là quan trọng nhất trong việc điêu chỉnh bài tiết acid ởthận Giảm pH ngoại bào do hô hấp hoặc chuyển hóa đều làm tăng bài tiếtacid ở thận Aldosteron kích thích bài tiết H+ trong ống góp, gây tăng nồng độHCO3- huyết thanh Điều này gải thích kiềm chuyển hóa xảy ra với sự tăngaldosterone nguyên phát hoặc thứ phát gây ra bởi giảm thể tích Hạ kali máulàm tăng bài tiết acid, bởi cả hai làm tăng sản xuất NH3 trong ống lượn gần vàtăng bài tiết ion H+ trong ống góp Hạ Kali vì vậy có xu hướng dẫn tới kiềmchuyển hóa Tăng kali máu có tác dụng nguwocj lại có thể gây ra toan chuyểnhóa
Ỏ những bệnh nhân tăng pH, thận có hai cơ chế chính đẻ khắc phục vấn
đè này Thứ nhất giảm HCo3- tái hấp thu trong ống lượn gần, làm tăngHCO3- mất qua nước tiểu Thứ hai, trong một số tế bào chuyen biệt, quá trìnhbài tiết ion H- ở ông góp có thể bị đảo ngược, dẫn tới tăng bài tiết HCO3- vàolong ống và bài tiết H+ và máu[1][2][11]
1.1.4 Vai trò của phổi
Phổi có vai trò đáng kể trong việc loại trừ các ion H+ của H2CO3 đượcsinh ra trong quá trình chuyển hóa Trong điều kiện bình thường, phổi thải trừkhoảng 300l CO2/ngày tương đương 15l HCL nguyên chuẩn (N) Phổi thamgia vào quá trình điều hoà những rối loạn toan kiềm do những nguyên nhânchuyển hóa, sự bù trừ hô hấp và hạn chế đáng kể sự thay đổi của pH máu[3]
Trang 191.2 Một số thuật ngữ trong rối loạn thăng bằng kiềm toan
1.2.5 Toan chuyển hóa
Là rối loạn làm giảm nồng độ HCO3- huyết thanh và pH máu
1.2.6 Kiềm chuyển hóa
Là rối loạn làm tăng nồng độ HCO3- huyết thanh và pH máu
1.2.7 Toan hô hấp
Là rối loạn làm tăng PCO2 máu động mạch và làm giảm pH
1.2.8 Kiềm hô hấp
Là rối loạn làm giảm pCO2 máu động mạch và làm tăng pH
1.2.9 Rối loạn acid-base đơn giản
Sự hiện diện của một trong những rối loạn đã nêu ở trên được bù trừtương ứng bởi phổi hoặc thận
1.2.10 Rối loạn acid-base hỗn hợp
Sự có mặt của nhiều hơn một rối loạn acid-base Rối loạn acid-base hỗn hợp
có thể nghi ngờ từ bệnh sử, từ sự đáp ứng nhiều hơn hoặc ít hơn mong đợi củaphổi hoặc thận, và từ phân tích điện giải huyết thanh và khoảng trống anion
Trang 201.3 Toan chuyển hóa
1.3.1 Định nghĩa
Nhiễm toan chuyển hóa được định nghĩa là một quá trình bệnh lý, làmtăng nồng độ của các ion hydro trong cơ thể và làm giảm nồng độ HCO3.Toan máu được định nghĩa là khi pH động mạch thấp (<7,35), có thể là kếtquả của nhiễm toan chuyển hóa, nhiễm toan hô hấp hoặc cả hai Không phảitất cả bệnh nhân nhiễm toan chuyển hóa đều có pH động mạch thấp; pH vànồng độ ion hydro cũng phụ thuộc vào sự cùng tồn tại của các rối loạn axit-bazơ khác Do đó, độ pH ở bệnh nhân nhiễm toan chuyển hóa có thể thấp, caohoặc bình thường
1.3.2 Sinh bệnh học
Toan chuyển hóa bị sinh ra bởi ba cơ chế chính
- Tăng sinh acid từ nguồn acid ngoại sinh (như salicylate) hoặc acid nội sinh(như acid lactic)
- Mất HCO3- qua đường tiêu hóa (tiêu chảy) hoặc mất qua thận (toan hóa ốngthận type 2)
- Giảm bài tiết acid ở thận do giảm mức lọc cầu thận (suy thận) hoặc mất khảnăng acid hóa nước tiểu (toan hóa ống lượn xa)
1.3.3 Khả năng bù trừ của cơ thể với toan chuyển hóa
Cơ thể phản ứng với tình trạng toan chuyển hóa bằng cách cố gắng đưa
pH trở lại ngưỡng bình thường bởi sự bù trừ của thận và hệ hô hấp
1.3.3.1 Khả năng bù trừ của hệ hô hấp
Trong trường hợp toan chuyển hóa đơn độc, bù trừ của hệ hô hấp sẽmang lại kết quả là giảm pCo2 từ đó đưa pH về mức bình thường Phản ứngnày bắt đầu ngay trong giờ đầu tiên và hoàn thành trong vòng 12 đến 24giờ[13] Bù trừ cấp tính sẽ đem lại kết quả là giảm 1,2 mmHg pCO2 cho mỗi
1 mEq/l HCO3- huyết thanh mất đi, hoặc mỗi 10 mmHg pCO2 giảm xuống sẽlàm tăng pH lên 0,08[14] Đáp ứng không tương xứng có thể tiềm ẩn nguy cơcủa một bệnh lí hô hấp hoặc suy hô hấp sắp xảy đến[15]
Trang 21Bệnh nhân bị toan chuyển hóa đơn độc sẽ có đáp ứng tương xứng của hệ
hô hấp trong khi đó bệnh nhân bị toan chuyển hóa hỗn hợp sẽ có cả toanchuyển hóa và toan hô hấp Đáp ứng của hệ hô hấp ở những bệnh nhân bị toanchuyển hóa đã tạo ra một mối quan hệ tuyến tính giữa pCO2 và HCO3- Kếtquả là có một số phương pháp để phân biệt giữa toan chuyển hóa đơn độc vàhỗn hợp ở những bệnh nhân không bị toán máu nặng (pH>7.1)
• Công thức Winter cho ta giá trị của pCO2 dựa trên HCO3-[16]:
pCO2 = (1,5 * [HCO3-]) + 8 +/- 2
• Phương pháp thứ hai liên quan đến việc xác định tỉ lệ thay đổi tương đối củaHCO3- và pCO2 PCO2 thường giảm trung bình 1,2 mmHg cho mỗi 1 mEq/lHCO3- giảm, xuống mức pCO2 thấp nhất là khoảng 10-15 mmHg[16]
• Thứ ba là ước tính pCO2 phải xấp xỉ bằng hai chữ số cuối của pH cho đếnmức pH là 7,1[16]
Tăng thông khí quá mức và giảm pCO2 một cách đáng kể là dấu hiệucủa nhiễm toan chuyển hóa kết hợp với nhiễm kiềm hô hấp
1.3.3.2 Đáp ứng của thận
Thận duy trì cân bằng acid base bằng cách tăng bài tiết acid ở thận vàtăng tái hấp thu HCO3-
Hình 1.5: Hoạt động của tế bào ống thận
• Tăng tái hấp thu HCO3- ở ống lượn gần
Trang 22• Tăng bài tiết ion H+ dưới dạng acid chuẩn độ (ví dụ acid phosphoric[H2PO4-]) hoặc NH4+ để tái hấp thu HCO3- trong ống thận, từ đó đưaHCO3- quay trở lại vòng tuần hoàn nhờ mao mạch quanh ống thận.
Ở những người bình thường, tốc độ bài tiết axit và amoni chuẩn độ gầnbằng với lượng axit trong chế độ ăn hàng ngày Khi tải lượng axit tăng lên,thận có thể bù lại bằng cách tăng bài tiết amoni Bài tiết axit thận bị suy giảm
do suy thận hoặc mất khả năng axit hóa tối đa nước tiểu do toan hóa ống thậndẫn đến nhiễm toan chuyển hóa
1.3.4 Nguyên nhân toan chuyển hóa dựa trên anion gap
1.3.4.1 Định nghĩa: Khoảng trống anion (AG) được sử dụng để phân loại
nguyên nhân nhiễm toan chuyển hóa thường được tính là sự khác biệt giữacation chính là natri (Na +) và các anion đo được chủ yếu là clo [Cl-] vàbicarbonate [HCO3-]:
AG (mEq/l) = (Na+) – (Cl- + HCO3-)Một số phòng thí nghiệm báo cáo AG sử dụng kali (K) thêm cùng vớinatri trong tính toán của AG Trong những trường hợp như vậy, giá trị AGbình thường tăng thêm 4 mEq / L
Giá trị AG tăng cao thường là do sự gia tăng các anion không đo lườngđược (ví dụ, lactate, beta-hydroxybutyrate) trong máu [17][18] Mặc dù AGcũng có thể được tăng lên do giảm K + huyết thanh, canxi (Ca) hoặc magiê(Mg), nồng độ trong huyết thanh của các cation này tương đối thấp và việcgiảm nồng độ của chúng có ảnh hưởng không đáng kể đến AG Ở trẻ em, AGtrên 14 đến 16 mEq / L được coi là tăng [19][20][21] Ở trẻ sơ sinh, AG trên
16 mEq / L được coi là tăng và giá trị tăng lên là do sự hiện diện của nhiễmtoan lactic nhẹ[22] Giá trị AG thấp có thể được tạo ra bằng cách giảm cácanion không đo được (ví dụ, hạ albumin máu), hoặc tăng các cation khôngphải natri (ví dụ, tăng kali máu, tăng calci máu, tăng magiê máu)[18]
Trang 23Ảnh hưởng của hạ albumin - Hạ albumin làm giảm AG và giảm 1 g / dLtrong nồng độ albumin huyết thanh (ví dụ hội chứng thận hư) dẫn đến giảm
AG dự kiến là 2,3 đến 2,5 mEq / L [23][24] Do đó, khi bệnh nhân bị hạalbumin tiến triển thành nhiễm toan tăng AG, AG vẫn có thể ở mức bìnhthường khi AG tăng từ dưới mức cơ bản [25] Hiệu chỉnh hạ albumin sẽ chothấy nhiễm toan tang AG "thật"
AG được quan sát thấy trong hạ albumin máu có thể được hiệu chỉnhtheo công thức của Figge và cộng sự[23]:
AG hiệu chỉnh = AG hiện tại + (2,5 * [albumin bình thường – albuminhiện tại])
Đơn vị của albumin là g/dl
1.3.4.2 Tiếp cận phân loại
Các nguyên nhân chính được thể hiện tóm tắt trong bảng sau[17]:
Cơ chế gây toan
Tăng sản xuất acid Nhiễm toan acid
lacticToan ceton Đái tháo đường Đói
Liên quan đến rượuNgộ độc
Methanol Ethylene glycol Aspirin
Toluene (ở giai đoạnsớm hoặc chức năngthận bị suy giảm)
Ngộ độc toluene (ở giaiđoạn muộn và nếu chứcnăng thận vẫn còn ổn định,
do tăng đào thải Na và Kalihippurate qua nước tiểu) Diethylene glycol
Trang 24Cơ chế gây toan
Propylene glycolNhiễm toan D- lactic Một dạng toan chuyển hóa
non AG có thể cùng tồn tại
do sự bài tiết của D-lactatequa nước tiểu dưới dạngmuối Na và K
Acid pyroglutamicMất HCO3- hoặc
tiền chất của
bicarbonate
Tiêu chảy hoặc các nguyênnhân khác gây mất quađường ruột
Toan hóa ống thân type 2(ống lượn gần)
Sau điều trị toan ceton
Ức chế CAGiảm bài tiết acid
qua nước tiểu
Bệnh thận mạn Bệnh thận mạn và rối loạn
chức năng ống thận (nhưngmức lọc cầu thận vẫn đượcbảo tồn)
Toan hóa ống thận type 1(ống lượn xa)
Toan hóa ống thận type 4(hạ aldosteron0
1.3.4.3 Nguyên nhân gây toan chuyển hóa có AG cao
Nhiễm toan chuyển hóa AG cao dẫn đến sự gia tăng các anion không đolường được dẫn đến tích tụ ion hydro trong máu Ở trẻ em, AG trên 14 mEq /
L được coi là tăng; và ở trẻ sơ sinh, AG trên 16 mEq / L [19][20][21][22].Các nguyên nhân gây nhiễm toan chuyển hóa tăng AG ở trem em bao gồm:
Nhiễm axit lactic do giảm tưới máu do nhiễm trùng huyết, suy tim hoặc hạkali máu nặng Tăng axit lactic cũng có thể được nhìn thấy ở những bệnhnhân bị rối loạn ty thể [18][26][27][28], và ở trẻ sơ sinh bị thiếu oxy và thiếumáu cục bộ chu sinh [29]
Trang 25 Toan ceton do đái tháo đường (DKA) là kết quả của sự tích tụ axit acetoacetic
và axit beta-hydroxybutyric [30]
Bệnh thận cấp tính và mãn tính có liên quan đến việc giữ lại cả các ion hydro
và các anion không được đo lường, chẳng hạn như sulfate, phosphate và urate[16]
Nuốt phải các chất độc hại liên quan đến nhiễm toan chuyển hóa AG cao(bảng 2) bao gồm methanol (chất chống đông), ethylene glycol và ngộ độcsalicylate (bảng 2) Các chất này được chuyển đổi thành các anion chuyển hóalàm tăng AG dưới dạng formate (methanol), glycolate và oxalate (ethyleneglycol), và ketone và lactate (salicylate) [31][32]
Sản xuất quá mức axit hữu cơ do lỗi chuyển hóa bẩm sinh bao gồm axit amin,carbohydrate hoặc rối loạn chuyển hóa axit béo [33][34]
Bệnh nhân hen suyễn nặng có thể bị nhiễm axit lactic type B ngay cả khiđược thở oxy đầy đủ [35] Nhiễm toan chuyển hóa ở những bệnh nhân này cóthể đến sớm hoặc trở nên tồi tệ hơn khi điều trị bằng adrenergic beta liên tụcliều cao, chẳng hạn như salbutamol [36]
1.3.4.4 Nguyên nhân gây nhiễm toan chuyển hóa có AG bình thường
Nhiễm toan chuyển hóa với AG bình thường là do mất HCO3- hoặc suygiảm bài tiết H + trong trường hợp không bị suy thận Ở những bệnh nhân bịmất HCO3-, thận tăng khả năng giữ Cl- bù cho lượng HCO3- mất đi để duytrì cân bằng điện tích Do đó, tăng clo máu là một phát hiện đặc trưng củanhiễm toan chuyển hóa AG bình thường, còn được gọi là nhiễm toan chuyểnhóa AG bình thường tăng natri máu
Nguyên nhân gây toan chuyển hóa ở trẻ em có AG bình thường bao gồm:
Mất qua tiêu hóa - Ở trẻ em, tiêu chảy là nguyên nhân phổ biến nhất gây mấtHCO3- Các nguyên nhân nhi khoa ít phổ biến khác của mất HCO3 đường
Trang 26tiêu hóa bao gồm lỗ rò đường ruột,mở thông đường ruột và mất do nhuậntràng mãn tính.
1.3.4.5 Nhiễm toan chuyển hóa do nguyên nhân hỗn hợp.
Rối loạn hỗn hợp xảy ra khi có các nguyên nhân đồng thời của nhiễmtoan chuyển hóa AG bình thường và cao trong cùng một bệnh nhân Nhữngrối loạn này thường khó chẩn đoán và phân biệt với nhiễm toan chuyển hóa
AG cao vì cả hai đều có AG tăng cao Ví dụ phổ biến nhất trong nhi khoa củarối loạn hỗn hợp là tiêu chảy nặng (AG bình thường có HCO3- thấp) kèmtheo nhiễm axit lactic (AG cao) do giảm tưới máu là kết quả của giảm kalimáu do mất dịch đường tiêu hóa nghiêm trọng
Tỉ lệ delta AG/delta HCO3- : tỉ lệ về sự thay đổi của AG so với sự thayđổi của HCO3- có thể giúp ích trong việc phân biệt sự khác nhay giữa toanchuyển hóa AG hỗn hợp và toan chuyển hóa tăng AG Ở những bệnh nhân bịnhiễm toan chuyển hóa AG cao (ví dụ toan ceton đái tháo đường, bệnh thậnmạn, ngộ độc methanol), tỷ lệ này thường nằm trong khoảng từ 1 đến 1,6, vì
cứ tăng 1 mEq / L trong anion thì HCO3- giảm bằng một lượng tương ứng
1.3.5 Đặc điểm lâm sàng
Trang 27Không có đặc điểm lâm sàng riêng biệt cho nhiễm toan chuyển hóa ở trẻ
em Thông thường, trẻ sơ sinh và trẻ em có các triệu chứng liên quan đến tìnhtrạng bệnh nền Ví dụ, nhiễm axit lactic thường có các triệu chứng và dấuhiệu liên quan đến tưới máu mô kém (ví dụ, chi lạnh hoặc hạ huyết áp) donhiễm trùng huyết hoặc sốc
Những phát hiện lâm sàng chính của nhiễm toan chuyển hóa cấp tính là
do bù trừ của hệ hô hấp Trẻ lớn hơn biểu hiện sự gia tăng nhịp hô hấp (thởnhanh) và độ sâu của hô hấp (ví dụ, nhịp thở Kussmaul) Ở trẻ nhỏ và trẻ sơ sinh,
sự gia tăng độ sâu của hô hấp, như quan sát thấy trong nhịp thở Kussmaul cổđiển, có thể không rõ ràng và phản ứng duy nhất đối với nhiễm toan chuyển hóa
có thể là thở nhanh Ngược lại, một biểu hiện lâm sàng phổ biến của nhiễm toanchuyển hóa mãn tính ở trẻ em là tăng cân và phát triển kém
Trẻ sơ sinh dễ bị nhiễm toan chuyển hóa hơn trẻ lớn và người lớn vìnhững lý do sau:
• Trẻ sơ sinh có ngưỡng tái hấp thu bicarbonate ở ống thận thấp hơn, dẫn đến tỷ
lệ tái hấp thu bicarbonate được lọc qua cầu thận ít hơn so với trẻ lớn Kết quả
là, trẻ sơ sinh có HCO3- huyết thanh / huyết tương bình thường (HCO3-) thấphơn so với trẻ lớn và người lớn (20 so với 24 mEq / L) [43] Tương tự, áp suấtriêng phần bình thường của carbon dioxide (PCO2) ở trẻ sơ sinh thấp hơn ởtrẻ lớn (35 so với 40 mmHg)
• Sự bài tiết acid tối đa ở ống lượn xa bị hạn chế ở trẻ nhỏ và trẻ sơ sinh
• Trẻ nhỏ và trẻ sơ sinh có lượng acid trong chế độ ăn và sản phẩm acid nộisinh trên mỗi kg cân nặng cao hơn người lớn Thêm nữa, sự phát triển củaxương giải phóng ra 20 mEq proton cho mỗi 1 g calci kết hợp vào xương.Những đặc điểm sinh lý của trẻ sơ sinh, đặc biệt là những trẻ sinh non,cho ta một số ý nghĩa lâm sàng:
• So với trẻ lớn, trẻ nhỏ và trẻ sơ sinh có nhiều hạn chế hơn trong việc bù trừ cholượng axit dư thừa hoặc cho lượng bicarbonate mất đi (ví dụ, tiêu chảy)