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Was ist titrierbare Säure? Warum ist Ammonium keine titrierbare Säure?

Was ist titrierbare Säure? Warum ist Ammonium keine titrierbare Säure?


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Was genau meinen wir, wenn wir den Begriff titrierbare Säure in der Nierenphysiologie verwenden? Warum gilt Ammonium nicht als titrierbare Säure?


Titrierbare Säure ist die Gesamtsäuremenge in der Lösung, wie durch die Titration mit einer Standardlösung von Natriumhydroxid (Titrant) bestimmt. Mit anderen Worten, es ist die maximale Kapazität der Lösung, basische Lösung zu "neutralisieren".

H$^+$ aus CO$_2$ und H$_2$O wird aktiv in das distale Tubuluslumen transportiert. Die titrierbare Acidität ist die Menge an H+, die durch im röhrenförmigen Lumen vorhandene Basen gepuffert wird. Meist durch Phosphat (die höchste Konzentration).

Wenn sich der pH-Wert im Urin ändert, können andere Moleküle die Fähigkeit erlangen, H$^+$ zu puffern. Zum titrierbaren Säuregehalt können beispielsweise Kreatinin (pKa ca. 5,0) oder Ketosäuren (pKa ca. 4,8) beitragen.

Die Standardmessung der titrierbaren Acidität mit der Standardlösung von Natriumhydroxid umfasst einen pH-Bereich bis 7,4. Deswegen:

Ammonium wird nicht als Teil der titrierbaren Acidität gemessen, da der hohe pK von Ammonium bedeutet, dass während der Titration auf einen pH-Wert von 7,4 kein H$^+$ aus NH4$^+$ entfernt wird.

Quelle


Ich beantworte mehr den zweiten Teil Ihrer Frage, warum Ammonium nicht als titrierbare Säure gilt.

Der pKa von Ammonium beträgt ungefähr 9,25.

Per Definition ist die titrierbare Acidität einer Lösung die Menge an Base (NaOH), die benötigt wird, um die Lösung zu neutralisieren. Beim Neutralisieren wird der pH-Wert der Lösung 7 (neutraler pH-Wert). Damit die Neutralisation stattfindet, muss das Wasserstoffion (H+) aus der Säure sollte mit dem Hydroxylion (OH-) der Base zu Wasser (H2Ö). Dazu sollte die Säure in ihrer dissoziierten Form vorliegen.

Jedoch ist der pKa von Ammonium höher als der neutrale pH. Dies würde bedeuten, dass bei einem pH-Wert von 7 (dem Endpunkt der Titration) das Ammoniumion immer noch sein Wasserstoffion (H+), daher ist sein Beitrag zur titrierbaren Acidität der Lösung, wenn überhaupt, minimal.

Deshalb gilt Ammonium nicht als titrierbare Säure


Körperzusammensetzung, normale Elektrolytkonzentrationen und Aufrechterhaltung eines normalen Volumens, Tonus und Säure-Basen-Stoffwechsels

Da das Körperinnere weitgehend ein flüssiges Medium ist, ist die Erhaltung des Volumens und der Zusammensetzung der Körperflüssigkeiten für den Kreislaufzustand und die außerordentlich komplizierten Funktionen des menschlichen Körpers unabdingbar. Die Fluidkompartimente existieren nicht als feste Räume mit identischer Zusammensetzung, sondern stehen in ständigem Austausch miteinander und haben auffallend unterschiedliche Zusammensetzungen. Verfahren zur Bewegung von gelösten Stoffen und Wasser umfassen Diffusion entlang elektrochemischer Gradienten, durch hydrostatischen Druck, osmotische Kräfte, Massenfluss, primären und sekundären aktiven Transport, kapillaren Blutfluss und onkotischen Druck. Es existieren komplexe Feedback-Kontrollmechanismen, um die Homöostase oder das Gleichgewicht sicherzustellen und umfassen die Beteiligung von Nieren, Lunge, Magen-Darm-Trakt, Kreislaufsystem, endokrinem System und ZNS. Die Aufrechterhaltung des extrazellulären Volumens konzentriert sich auf die Kontrolle des Gleichgewichts der Natriumsalze. Es gibt mehrere afferente (oder sensorische) und efferente (oder Effektor-) Mechanismen, um diese Homöostase zu erreichen. Die wichtigsten Determinanten der Osmolalität oder Tonizität der Körperflüssigkeiten sind die Ausscheidung oder Retention von Wasser durch die Niere, Durstmechanismen und die Wasseraufnahme. Die Serumnatriumkonzentration ist der klinisch am häufigsten verwendete Labortest zur Beurteilung der Tonizität. Der pH-Wert der Körperflüssigkeiten und der wichtigsten Säure-Basen-Puffersysteme werden ebenfalls sorgfältig reguliert. Die Lunge ist für die Ausscheidung des durch den Zellstoffwechsel produzierten Kohlendioxids verantwortlich, die Nieren scheiden Wasserstoffionen aus und regulieren die Konzentration von Bikarbonat in den Körperflüssigkeiten. Die Netto-Säureausscheidung im Urin, dh die als titrierbare Säure ausgeschiedenen Wasserstoffionen und Ammoniumionen abzüglich des Bicarbonats, entspricht der Säure, die dem ECF aus der Nahrung und dem Stoffwechsel zugesetzt wird, zuzüglich etwaiger fäkaler Alkaliverluste.


Abstrakt

Urin ist eine vielseitige und variable Flüssigkeit, die im praktischen Unterricht leicht verwendet werden kann, um wichtige biochemische und physiologische Prinzipien zu demonstrieren. Es kann leicht angepasst werden, um eine Vielzahl von medizinischen Bedingungen zu simulieren. Dieses Papier beschreibt eine Reihe von einfach durchzuführenden Experimenten und enthält einige Hintergrundinformationen zu klinischen und veterinärmedizinischen Aspekten. Die Experimente können für Veterinärmedizin, Tierwissenschaften oder Medizinstudenten der Biochemie oder Physiologie angepasst werden. Um gesundheitliche Risiken durch echte Urinproben auszuschließen, können die Versuche an simulierten Proben durchgeführt werden. Diese Experimente sind ideal für Labore mit kleinen Ressourcen.

Urin ist ein ideales Material für die Analyse im praktischen Unterricht. Es kann verwendet werden, um viele Aspekte der Tierphysiologie und Biochemie zu veranschaulichen und ist besonders nützlich, um grundlegende Prinzipien des Säure-Basen-Gleichgewichts zu demonstrieren. Wir haben eine praktische Studie entworfen, die den Urin von Wiederkäuern und Nichtwiederkäuern vergleicht, am Beispiel des Schafes und des Hundes. Der Wiederkäuer befindet sich normalerweise in einem Zustand der Alkalose, während der Nichtwiederkäuer normalerweise in einem Zustand der Azidose ist. Eine vergleichende Analyse verschiedener Proben beider Arten kann die Auswirkungen von Ernährung oder Krankheiten auf verschiedene Aspekte des tierischen Stoffwechsels hervorheben.

Diese Experimente haben sich an unseren Veterinärmedizinstudenten im zweiten Studienjahr bereits seit mehreren Jahren bewährt, könnten aber auch für Studenten der Humanmedizin, Naturwissenschaften, Agrarwissenschaften oder Pharmazie adaptiert werden. Darüber hinaus sind die Experimente einfach und kostengünstig und erfordern keine aufwändige Ausrüstung, sodass sie in Lehrlaboren mit knappen Ressourcen durchgeführt werden können. Darüber hinaus können die für alle Versuche benötigten Urinproben simuliert werden, um mögliche Gesundheitsrisiken zu vermeiden. Diese praktischen Studien vertiefen die Erkenntnisse, die die Studierenden aus den Vorlesungen über die Rolle der Niere im Säure-Basen-Haushalt gewinnen.


Materialen und Methoden

Teilnehmereigenschaften

Wir untersuchten 144 Personen mit nicht dialysepflichtiger CNI an der University of Utah und dem Veterans Affairs Salt Lake City Health Care System. Hundert nehmen an einer Beobachtungs-Kohortenstudie teil, um den Zusammenhang zwischen Säure-Basen-Indikatoren, Nierenschäden und körperlicher Funktion zu bestimmen. Einschlusskriterien waren das Alter über 18 Jahre und die Stadien 3 oder 4 CKD. Ausschlusskriterien waren das Vorhandensein eines chronischen Harnverweilkatheters oder chronische Harnwegsinfektionen in der Vorgeschichte. 44 nehmen an einer randomisierten Interventionsstudie teil, in der die Wirkung einer 6-monatigen oralen Natriumbicarbonatlösung mit der eines Placebos auf den TGF-Wert im Urin verglichen wurde.β1-Stufen (NCT 01574157). Einschlusskriterien sind US-Veteranen, die älter als 18 Jahre sind, Typ-1- oder Typ-2-Diabetes, Albuminurie ≥ 30 mg/g, CKD-Stadien 2–4 und normale Serumbicarbonatkonzentration. Ausschlusskriterien sind mageres Körpergewicht >100 kg, orale Einnahme von Alkali, Serumkalium <3,5 mEq/l, Einnahme von fünf oder mehr Antihypertensiva, BD >140/90 mmHg, kongestive Herzinsuffizienz mit Symptomen der New York Heart Association Klasse 3 oder 4, signifikante Flüssigkeitsüberladung, Faktoren, die die Adhärenz einschränken, und chronische immunsuppressive Therapie (10). Teilnehmer der Natriumbicarbonat-Studie wurden eingeschlossen, um das Spektrum der untersuchten CKD (CKD-Stadium 2) zu erweitern und die statistische Aussagekraft zu erhöhen. Alle Teilnehmer wurden von Dezember 2012 bis Juni 2015 aufgenommen und die Ausgangsdaten jeder Studie wurden analysiert. Die Studien wurden von den Institutional Review Boards der University of Utah und dem Veterans Affairs Salt Lake City Healthcare System genehmigt und wurden nach den Grundsätzen der Deklaration von Helsinki durchgeführt.

Messungen

Geschultes Forschungspersonal erhielt demografische Daten, Komorbidität, Medikation und Labordaten unter Verwendung standardisierter Formulare. Der Blutdruck wurde dreimal im Abstand von 1 Minute nach 5 Minuten ruhiger Ruhe gemessen. In den Analysen wurde der Durchschnitt verwendet. Die GFR wurde unter Verwendung der Formel der chronischen Nierenerkrankung Epidemiology Collaboration (11) geschätzt. Die Teilnehmer sammelten eine einzelne 24-Stunden-Urinprobe unter Mineralöl. Der Urin-pH wurde unter Verwendung eines pH-Meters gemessen. Urin NH4 + und titrierbare Säuren wurden mit der formalin-titrimetrischen Methode gemessen (Variationskoeffizient zwischen den Assays beträgt 1,4% für NH4 + und 1% für titrierbare Säuren) (12,13). Die Konzentration der titrierbaren Säuren (die Hauptbestandteile sind Phosphat, Kreatinin und Harnsäure) wird zuerst durch Mischen von 10 ml Urin mit 10 ml 0,1 M Salzsäure bestimmt, um Bicarbonat aus der Probe zu entfernen, gefolgt von einer Titration auf pH 7,4 mit 0,1 M Natriumhydroxid . Anschließend werden 10 ml 8% Formaldehyd zu der Probe gegeben, die in Gegenwart von Ammoniak Hexamin und äquimolare Salzsäure bildet. Anschließend wird mit 0,1 M Natriumhydroxid auf Urin pH 7,4 titriert. Die Nahrungsproteinaufnahme wurde aus Harnstoff-Stickstoff im Urin unter Verwendung der Gleichung 6,25 × [Harnstoff-Stickstoff im Urin + (Gewicht × 0,031)] (14) berechnet. Urin TGF-β1 wurde mit dem Human-TGF-β1 Quantikine ELISA (R&D Systems, Minneapolis, MN) wie zuvor beschrieben (15).

Statistische Analysen

Kontinuierliche Variablen werden als Mittelwerte mit SD dargestellt, sofern nicht anders angegeben. Kategoriale Variablen werden als Zahl mit Prozentsatz dargestellt. In deskriptiven Analysen wurden die Teilnehmer in Tertile von NH . eingeteilt4 + Ausscheidungsrate (Milliäquivalente pro Stunde). Signifikanztests wurden mit ANOVA für kontinuierliche Variablen und Chi-Quadrat-Tests für dichotome Variablen durchgeführt.

Multivariable lineare Regressionsanalysen bezogen auf die unabhängigen Variablen Urin NH4 + Ausscheidungsrate (in Milliäquivalent pro Stunde und Milliäquivalent pro Kilogramm pro Tag), Urin-Ausscheidungsrate titrierbarer Säuren (in Milliäquivalent pro Stunde und Milliäquivalent pro Kilogramm pro Tag), die Summe des Urin-NH4 + und titrierbare Säureausscheidungsrate (in Milliäquivalenten pro Stunde und Milliäquivalente pro Kilogramm pro Tag), Urin-pH, Serumbicarbonat und Azidosestatus (Azidose wurde definiert als Bicarbonat <22 mEq/l) zur abhängigen Variable Urin TGF-β1/Kreatinin. TGF-β1/Kreatinin war rechtsschief, daher wurde es log-transformiert, um eine Normalverteilung besser anzunähern. Da die Einheiten der unabhängigen Variablen unterschiedlich waren, haben wir analysiert ΔTGF-β1/Kreatinin pro 1-SD-Erhöhung jeder unabhängigen Variablen, um die Stärke der Beziehung jeder Variablen mit logarithmisch-transformiertem TGF besser vergleichen zu können.β1/Kreatinin. Die Modelle wurden an wichtige klinische Indikatoren angepasst, einschließlich Alter, Geschlecht, eGFR, Protein-Kreatinin-Verhältnis im Urin, Diabetesstatus, systolischer Blutdruck, Body-Mass-Index (BMI), Serumkalium, Proteinaufnahme und Verwendung von Angiotensin-konvertierenden Enzymen. Inhibitoren (ACE-is) oder Angiotensin-Rezeptor-Blocker (ARBs) und/oder Alkali. Der BMI war nicht in Modellen enthalten, in denen die Einheiten der unabhängigen Variablen das Körpergewicht einschlossen. Koeffizienten und 95 %-Konfidenzintervalle werden in ihrer Exponentenform dargestellt, die den geometrischen Mittelwert des Urin-TGF-β1/Kreatinin-fache Veränderung pro SD-Anstieg. Ähnlich angepasste kubische Spline-Regressionsmodelle bezogen jede unabhängige Variable auf den log-transformierten Urin-TGF-βGeometrisches Mittelverhältnis von 1– zu Kreatinin, wobei der Medianwert jeder unabhängigen Variablen als Bezugspunkt verwendet wird.

Die Analysen wurden mit Stata 14 (College Station, TX) durchgeführt.


Nierenkontrolle von Plasma-HCO3 −

Die Nieren haben die überwiegende Rolle bei der Regulierung des systemischen HCO3 − Konzentration und damit die metabolische Komponente des Säure-Basen-Haushalts. Diese Funktion der Nieren besteht aus zwei Komponenten: Rückresorption praktisch des gesamten gefilterten HCO3 − und Produktion neuer HCO3 −, um die durch normale oder pathologische Säuren verbrauchte zu ersetzen. Diese Produktion oder Generation von neuem HCO3 − erfolgt durch die Nettosäureausscheidung. Mit anderen Worten, die Nieren produzieren neues HCO3 − durch Ausscheidung von Säure.

Weil HCO3 − wird am Glomerulus frei gefiltert, ca. 4,5 mol HCO3 − wird normalerweise pro Tag gefiltert (HCO3 − Konzentration von 25 mM/L ×GFR von 0,120 L/min � min/d). Praktisch das gesamte gefilterte HCO3 − wird resorbiert, wobei der Urin normalerweise im Wesentlichen frei von HCO . ist3 − . Siebzig bis achtzig Prozent dieses gefilterten HCO3 − wird im proximalen Tubulus resorbiert, der Rest wird entlang weiter distaler Segmente des Nephrons resorbiert (Abbildung 1).

Relatives HCO3Transport entlang des Nephrons. Der größte Teil des gefilterten HCO3 − wird im proximalen Tubulus resorbiert. Praktisch kein HCO3 − bleibt im Endurin. CCD, kortikaler Sammelrohr DT, distaler gewundener Tubulus IMCD, innerer medullärer Sammelrohr TAL, dicker aufsteigender Schenkel.

Neben der Rückresorption von gefiltertem HCO3 − , auch die Nieren produzieren zusätzlich HCO3 − über das hinaus, was am Glomerulus gefiltert wurde. Dieser Prozess erfolgt durch die Ausscheidung von Säure in den Urin. (Wie oben angegeben, entspricht die Säureausscheidung der Alkaliproduktion.) Die Nettosäureausscheidung der Nieren entspricht quantitativ der Menge an HCO3 − Generation durch die Nieren. Generierung neuer HCO3 − durch die Nieren beträgt normalerweise etwa 1 mEq/kg Körpergewicht pro Tag (oder etwa 70 mEq/Tag) und ersetzt das HCO3 −, das durch die übliche endogene Säureproduktion (ebenfalls etwa 70 mEq/d) verbraucht wurde, wie oben beschrieben. Bei zusätzlicher Säurebelastung und bei bestimmten pathologischen Zuständen erhöhen die Nieren die Säureausscheidung und das daraus resultierende neue HCO3 −-Generation. Die Nettosäureausscheidung durch die Nieren erfolgt durch zwei Prozesse: die Ausscheidung von titrierbarer Säure und die Ausscheidung von Ammonium (NH4 +). Titrierbare Säure bezieht sich auf die Ausscheidung von Protonen mit Harnpuffern. Die Fähigkeit des Nephrons, Säure als freie Protonen auszuscheiden, ist begrenzt, wie die Tatsache zeigt, dass die Konzentration der Protonen (H + ) selbst bei einem Urin-pH von 4,5 π,1 mEq beträgt. Die Verfügbarkeit von Urinpuffern (hauptsächlich Phosphat) führt jedoch zur Ausscheidung von an diese Urinpuffer gekoppelter Säure (13). Unter normalen Bedingungen liegt etwa ein Drittel bis die Hälfte der Nettosäureausscheidung durch die Nieren in Form von titrierbarer Säure vor. Die andere Hälfte bis zwei Drittel ist die Ausscheidung von NH4 + . Der Mechanismus, bei dem die Ausscheidung von NH4 + Ergebnisse in der Nettosäureausscheidung werden unten diskutiert. Die Fähigkeit, NH . auszuscheiden4 + unter Säurebelastungsbedingungen ist quantitativ viel größer als die Fähigkeit, titrierbare Säure zu erhöhen (Abbildung 2) (14,15). Die Nettosäureausscheidung im Urin wird daher berechnet als

Alkaliverlust im Urin in Form von HCO3 − verringert die Nettosäureausscheidung oder neues HCO3 −-Generation. Der Verlust von organischen Anionen wie Citrat im Urin entspricht dem Verlust von potentiellem Alkali oder HCO3 − . Beim Menschen ist der Verlust dieser organischen Anionen jedoch im Säure-Basen-Haushalt des gesamten Körpers in der Regel nicht quantitativ signifikant (15).

Relative im Urin titrierbare Säure und Ammoniak bei Erwachsenen mit einer Kontroll- oder Säurebelastungsdiät (mit NH4Cl). Referenz 15.


Inhalt

Viele Sauerbierhersteller verwenden den pH-Wert, um festzustellen, wie "sauer" ihr Bier in Bezug auf ein gesetztes Ziel, frühere Chargen oder kommerzielle Beispiele ist. Oftmals ist TA jedoch ein genaueres Maß dafür, wie sauer ein Bier am Gaumen wahrgenommen wird.

In der Chemie ist der pH-Wert der negative Logarithmus der Aktivität des freien (dissoziierten) Wasserstoffions (H+) in einer wässrigen Lösung. Lösungen mit einem pH-Wert unter 7 gelten als sauer und Lösungen mit einem pH-Wert über 7 sind basisch oder alkalisch. Reines Wasser hat einen pH-Wert von 7.

Die pH-Skala ist auf eine Reihe von Standardlösungen rückführbar, deren pH-Wert durch internationale Vereinbarung Γ] festgelegt ist. Primäre pH-Standardwerte werden unter Verwendung einer Konzentrationszelle mit Übertragung bestimmt, indem die Potentialdifferenz zwischen einer Wasserstoffelektrode und einer Standardelektrode wie der Silberchloridelektrode gemessen wird. Die pH-Messung bei wässrigen Lösungen kann mit einer Glaselektrode und einem pH-Meter oder mit Indikatoren erfolgen.

pH-Messungen sind wichtig in Medizin, Biologie, Chemie, Landwirtschaft, Forstwirtschaft, Lebensmittelwissenschaften, Umweltwissenschaften, Ozeanographie, Bauingenieurwesen, Chemieingenieurwesen, Ernährung, Wasseraufbereitung und Wasserreinigung und vielen anderen Anwendungen Γ] .

Der pH-Wert wird am besten in sauren Bieren mit einem pH-Meter getestet und ist am nützlichsten für biologische Parameter. Mikrobielles Wachstum, Vitalität und Tod werden auf der Grundlage des pH-Werts und nicht des TA bewertet. Dies bedeutet, dass der pH-Wert verwendet werden sollte, wenn Desinfektionsmittel, Würze Souring, Starterkulturen usw. getestet werden.

Die Titration ist ein Versuch, eine unbekannte Substanz mit einer bekannten zu quantifizieren. Die titrierbare Acidität fragt, wie viel einer bestimmten Base (in unserem Fall Natriumhydroxid, NaOH) die Säure(n) (Milchsäure, Phosphorsäure usw.) in einem Flüssigkeitsvolumen neutralisiert, und schätzt somit sowohl freie Wasserstoffionen als auch gebundene Wasserstoffionen ab zu schwachen Säuren, die mit der starken Base reagieren und neutralisiert werden können Δ] . Die Einheiten von TA können in g/l angegeben werden, oder anders ausgedrückt, so viele Gramm (einer bestimmten Säure) in so viel Substrat (Bier) bringen den pH-Wert dieses Substrats auf einen vorbestimmten pH-Wert (z 7 oder 8.2).

Die titrierbare Säure zielt nicht auf eine bestimmte Säure in der zu messenden Flüssigkeit ab. Bier besteht aus Milchsäure, aber auch Phosphorsäure, Essigsäure usw. Letztere sind zwar in winzigen Mengen vorhanden, beeinflussen aber dennoch das Endergebnis. Für unsere Zwecke (und Konvention) gehen wir für unsere Titration von 100 % Milchsäure in der Probe aus.

Warum sich um titrierbare Säure kümmern? Der pH-Wert quantifiziert die Anzahl der freien Wasserstoffionen (oder Wasserstoffionenäquivalente) in einer Flüssigkeit. Ihr Gaumen misst den pH-Wert nicht direkt.Ihr Gaumen interpretiert ein multivariables Substrat namens Bier, das auch "schwache Säuren" wie Milchsäure enthält, die gebundene Wasserstoffionen enthalten, die nicht durch den pH-Wert gemessen werden. Die titrierbare Säure versucht, Ihrem Bier einen weiteren quantifizierbaren Griff zu geben, ähnlich dem pH-Wert. Die Messung erfasst besser, wie „sauer“ das Bier für Sie schmecken kann. Auch hier gibt es andere Säuren als Milchsäure im Bier, was zu Geschmacksunterschieden zwischen Bieren derselben TA führt. Als allgemeine Faustregel gilt: Je niedriger der pH-Wert, desto höher der TA, jedoch sind TA und pH nicht direkt korreliert. TA wurde als genauere Darstellung der wahrgenommenen Säure vorgeschlagen, da wir sowohl freie Wasserstoffionen als auch solche schmecken, die an organische Säuren gebunden sind Ε] Ζ] . Es gibt einige Meinungsverschiedenheiten darüber, ob TA eine genauere Messung des wahrgenommenen Säuregehalts als der pH-Wert ist, siehe Einschränkungen von TA für Details.

Die titrierbare Acidität kann in Bezug auf verschiedene Säuren ausgedrückt werden. In Wein wird TA im Allgemeinen in Weinsäure (Molekulargewicht 150,09) ausgedrückt. In Sauerbier wird TA in Form von Milchsäure ausgedrückt (Molekulargewicht 90,08, woher die Zahl "0,9" in der folgenden Gleichung stammt). Um TA als eine bestimmte Säure auszudrücken, wird das Molekulargewicht der angegebenen Säure bei der TA-Berechnung verwendet. Im folgenden Beispiel drücken wir den TA-Wert in Milchsäure aus. Siehe Anhang 1 in diesem Papier zur Umrechnung des titrierbaren Säurewerts für verschiedene Säuren. Beachten Sie, dass dies KEIN Maß dafür ist, wie viel Milchsäure oder Weinsäure vorhanden ist, sondern ein Maß dafür ist, dass Fuß und Meter zwei verschiedene Maßangaben für dieselbe Sache (Entfernung) sind. Zum Beispiel entspricht eine TA von 5,0 gemessen in Einheiten von Weinsäure einer TA von 6,0015 gemessen in Einheiten von Milchsäure. Daher kann argumentiert werden, dass bei TA-Messungen immer angegeben werden sollte, welche Säure bei der Berechnung verwendet wurde.

Die ASBC-Gleichung Η] für TA in Einheiten von Milchsäure (die Konstante 0,9 steht für TA, ausgedrückt in Einheiten von Milchsäure) lautet wie folgt:

Beispiel

"Ich stimme zu, dass Mathematik schwer ist." - Lanze Shaner.

  • Ein zuverlässiges und kalibriertes pH-Meter.
  • Bierprobe zu messen. Muss vollständig entgast werden, wenn es Kohlensäure enthält (durch einen Kaffeefilter gießen oder schütteln und lüften, um die Kohlensäure zu entziehen).
  • Natriumhydroxid, NaOH. Erhältlich in flüssiger oder Pulverform. Beachten Sie unbedingt die Molarität (M), Einheiten von mol/L. Weitere Informationen zu Mol finden Sie hier.
  • Sicherheitshinweis: Beim Umgang mit NaOH in jeder Konzentration immer Schutzbrille und Handschuhe tragen. NaOH kann schwere Verbrennungen verursachen. In Konzentrationen über 0,1 kann NaOH durch die Kleidung korrodieren. Siehe Canadian Center for Occupational Health and Safety on Sodium Hydroxide.
  • Nitril- oder Latexhandschuhe. NaOH ist eine starke Base, es wird Ihnen weh tun, wenn Sie etwas auf Ihre Haut bekommen.
  • Pipetten und Glaswaren mit einer Präzision von bis zu 0,1 ml (25 oder 50 ml Bürette ⎙] ). Alternativ können Sie die Base auch mit einer Präzisionswaage in das Bier dosieren, wenn Sie die Dichte beider Flüssigkeiten kennen (bevorzugte Methode).

Wir brauchen eine genaue Biermenge und das spezifische Gewicht des Bieres. Wenn das spezifische Gewicht aus irgendeinem Grund nicht einfach gemessen werden kann, ist eine Schätzung für diese Gleichung in Ordnung, da kleine Unterschiede im spezifischen Gewicht die Ergebnisse der Gleichung nicht stark beeinflussen. In diesem Beispiel haben wir 15 ml mit einem spezifischen Gewicht von 1,015. Wir brauchen auch NaOH in flüssiger Form. Typischerweise wird es in 0,1M-Form verkauft. Der schwierigste Teil davon ist nun, genaue Mengen NaOH (jeweils 0,1-0,5 ml) zu Ihren 15 ml Bier hinzuzufügen. Jedes Mal, wenn Sie NaOH hinzufügen, müssen Sie die Probe kräftig rühren, damit sie gut vermischt ist. Dann können Sie seinen pH-Wert messen. Sie fahren damit fort, bis Sie die gewünschte pH-Basislinie von 8,2 erreicht haben.

Hinweis: Der Basiswert von 8,2 pH ist etwas willkürlich, entspricht aber dem US-amerikanischen (ASBC Η]) und australischen Industriestandard. Ein pH-Wert von 7 ist ein neutraler pH-Wert und der pH-Wert von Wasser, während

8.2 liegt nahe dem Äquivalenzpunkt für eine Milchsäure/Natriumhydroxid-Reaktion. Bei einem pH-Wert von 8,2 ändert auch ein Titrationsfarbstoff, Phenolphthalein, seine Farbe. Ein gut kalibriertes pH-Meter ist einfacher zu verwenden als ein Farbstoff, ganz zu schweigen von seiner überragenden Genauigkeit und Präzision, wenn es richtig verwendet wird (gut kalibriert, Sonde gut gewartet usw.). Ein pH-Wert von 7 ist der europäische Industriestandard für die Messung von TA in Wein ⎚] . Siehe auch diesen MTF-Thread.

Bei oder um einen pH-Wert von 8,2 haben wir unseren Äquivalenzpunkt für eine Titration von reiner NaOH und reiner Milchsäure erreicht. Wir müssen die Mole NaOH, die wir hinzugefügt haben, in Mol Milchsäure umrechnen und dann die äquivalenten Gramm Milchsäure durch das ursprüngliche Biervolumen dividieren. Das bringt uns g/L und unsere titrierbare Säure. Nehmen wir für ein numerisches Beispiel an 15 ml Bier mit einer Schwerkraft von 1.015, 5 ml 0,1 M NaOH:


Zusammenfassend ist die Messung des titrierbaren Säuregehalts eine Methode zur Quantifizierung des Gesamtsäuregehalts eines Bieres. Eine wichtige Annahme wurde gemacht: Die gesamte Säure in der Flüssigkeit war Milchsäure. Zwei Biere können den gleichen TA-Wert haben, aber aufgrund der Säurezusammensetzung des Bieres unterschiedliche schmackhafte Säurewerte haben.

Exzentrischer Imker TA-Rechner

Die exzentrische Beekeeper TA-Tabelle (speichern Sie eine Kopie auf Ihrem lokalen Computer, um sie zu verwenden) berechnet TA sowie Mischungen von Bieren mit unterschiedlichen TA-Werten. Es enthält auch eine Korrektur für das Endgewicht des Bieres. Die Idee ist, dass die Säure umso weniger Einfluss auf Ihre Wahrnehmung hat, je mehr Restzucker vorhanden ist. Dies ist wahrscheinlich nicht so einfach, da Sie bei gegebenem FG ⎛] unterschiedliche Süße haben können.

ASBC-Modifikation mit Masse

Hier präsentiert MTF-Mitglied Andy Carter eine alternative Berechnung zur Messung des titrierbaren Säuregehalts, die eine einfachere Genauigkeit ermöglicht, wenn sie niedriger als bei Instrumenten in Laborqualität ist. Die ASBC-Methode erfordert eine genaue Messung von Biervolumen und -dichte. Je nach Qualität der verfügbaren Laborgeräte können diese Messungen variable Fehlerbalken aufweisen. Im Allgemeinen sind genauere Massenwaagen günstiger als ähnlich genaue Volumen- oder Dichtemessgeräte, sodass nur die Verwendung der Bier- und Säuremasse zu einer konsistenteren Messung führt. Außerdem haben kleine Gravitationsunterschiede keine großen Auswirkungen, wenn die ASBC-Berechnung verwendet wird. Daher verwendet die folgende Berechnung für TA weder das Volumen noch das spezifische Gewicht.

Als numerisches Beispiel für diese alternative Berechnung für TA nehmen wir 15 ml Bier, 5 ml 0,1 M NaOH an:


In Apfelwein-Apfelsäften


Der pH-Wert ist ein logarithmisches Maß für die Konzentration freier Wasserstoffionen in einem chemischen oder biologischen System. Es ist ein sehr wichtiges Konzept in der Zellbiochemie. Titrierbare Säure hingegen ist ein einfaches Maß für die (verwandte) Menge an Säureanionen in einem Saft. Es gibt kein Direkte Beziehung zwischen titrierbarer Säure und pH-Wert in Apfelsaft, obwohl im Allgemeinen der pH-Wert steigt, wenn die Säure sinkt und umgekehrt. Die genaue Beziehung ist von Stichprobe zu Stichprobe unterschiedlich und hängt von esoterischen Konzepten wie der „Pufferkapazität“ ab, die aus einer ganzen Reihe von Gründen variieren können. Dennoch können einige allgemeine empirische Beziehungen erhalten werden, und einige, die ich tabellarisch aufgeführt habe, werden unten gezeigt. Es muss betont werden, dass sie sich nur auf die Früchte beziehen, die zu diesem Zeitpunkt an diesen Standorten wachsen. Sie können unter anderen Umständen nicht als genau angesehen werden. Eine detailliertere Untersuchung mit zusätzlichen Daten finden Sie am Ende der Seite.

Im Allgemeinen bezieht sich titrierbare Säure (TA) ziemlich gut auf den „sauren Geschmack“ eines Saftes oder Apfelweins. Wenn sich der TA verdoppelt, werden die Menschen ihn als doppelt so sauer wahrnehmen. Der pH-Wert bezieht sich eher auf Dinge wie mikrobielle Stabilität und Anfälligkeit für Schimmel und bakteriellen Verderb. Insbesondere die antimikrobielle Wirksamkeit von Schwefeldioxid ist sehr pH-abhängig (siehe Sulfit-Seite) und deshalb messen kommerzielle Apfelweinhersteller ihn (siehe Jarvis und Lea 2000). Ein pH-Meter ist schwierig einzurichten und zu kalibrieren und lohnt sich nur, wenn es täglich in einer Laborumgebung verwendet wird. Die billigen pH-Messstäbe haben keine austauschbaren Elektroden und haben möglicherweise nur eine effektive Lebensdauer von etwa einem Jahr. Für die meisten nicht-kommerziellen Apfelweinhersteller habe ich pH-Teststreifen als bessere Wahl empfohlen. Aber jetzt, nachdem ich 2011 einen formalen Vergleich gemacht habe, bin ich mir nicht mehr so ​​sicher. Lesen Sie, was ich hier bei pH-Messvergleichen gefunden habe. Wenn Sie die titrierbare Säure messen möchten, können Sie Kits von heimischen Weinherstellern oder von Vigo erhalten. Oder Sie können es auf meiner Titrationsseite hier "selbst machen".

* [zB Merck Indikatorstreifen pH 2,5 - 4,5 (Merck Produktcode 109451 VWR Katalognummer 31501). Eine leichter verfügbare Alternative können die 'Vinoferm pH-Streifen 2,8 - 4,6' sein, die in Großbritannien im Home Brew Shop erhältlich sind, siehe http://www.the-home-brew-shop.co.uk/acatalog/Acid_Testing_Equipment.html oder anderswo in Europa von Brouwland http://www.brouwland.com als Katalog-Nr. 013.073.2. (Für Distributoren in anderen Teilen der Welt, schauen Sie sich die Links auf der Brouwland-Website an)]

Beachten Sie, dass die Vinoferm-Streifen bei den meisten künstlichen Lichtverhältnissen nicht genau ablesen, sondern nur bei Tageslicht. Die Referenzfarbstoffe weisen eine „metachrome Verschiebung“ auf und entsprechen dann nicht der Farbe der Testpartie. Aber wenn Sie die Streifen tagsüber nicht lesen können, wird mir von Rose Grant empfohlen, dass eine kleine Halogen-Schreibtischlampe (wenn auch keine normale Leuchtstoffröhre) genauso gut funktioniert. Das ist ein nützlicher Tipp!

Daten aus authentischen Apfelsäften, die in Little Wittenham (Oxon) und Monnington-on-Wye (Herefs) zu verschiedenen Zeiten von 1972 bis 2002 angebaut wurden

Die titrierbare Säure wird als % Äpfelsäure angegeben. Die gezeigten Diagramme und Gleichungen entsprechen am besten den empirischen Daten (ca. 50 Datenpunkte, meist Bittersüße). Es werden sowohl Binomial- als auch Exponentialdiagramme angegeben.



Exponentialgleichung Y = 64,56*exp(-1.384*X)

wobei Y titrierbare Säure in % Äpfelsäure und X pH ist.

Binomialgleichung Y = 0.4528*X^2 -4.097*X + 9.3632

wobei Y titrierbare Säure in % Äpfelsäure und X pH . ist

Einige viel bessere Daten!

Da der pH-Wert eine logarithmische Skala ist, erhalten Sie tatsächlich eine vernünftiger aussehende „geradlinige“ Beziehung, wenn Sie pH vs TA in einem „semilog“-Diagramm darstellen. Dies wurde für die folgenden Daten getan, die von Claude Jolicoeur in Québec aus einer Reihe von Quellen zusammengestellt wurden. Die gerade blaue Linie ist die „beste Anpassung“ an die Daten, aber das Wichtigste sind die beiden roten Linien, die die „95 % Konfidenzgrenzen“ einschließen. Dies zeigt, dass es erhebliche natürliche Variationen in der Beziehung gibt - zum Beispiel könnte ein Saft mit einem Säuregehalt von 5 g/L (0,5 %) einen pH-Wert unter 3,3 oder über 3,9 haben. Dies nützt offensichtlich nicht viel, wenn Sie für SO . innerhalb von 0,1 / 0,2 pH-Einheiten liegen möchten2 Dosierung zum Beispiel. Umgekehrt ist der pH-Wert als Maß für den titrierbaren Säuregehalt wenig geeignet – beispielsweise kann ein Saft mit einem pH-Wert von 3,6 einen Säuregehalt von nur 2,5 g/l oder sogar 10 g/l aufweisen. Daher messen pH-Wert und titrierbare Säure nicht dasselbe und Sie können nicht durch einen festen Umrechnungsfaktor das eine für das andere ersetzen.


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Säure-Basen-Störungen bei Patienten mit chronisch obstruktiver Lungenerkrankung: Ein pathophysiologischer Überblick

Die Autoren beschreiben die pathophysiologischen Mechanismen, die zur Entwicklung einer Azidose bei Patienten mit chronisch obstruktiver Lungenerkrankung führen, und deren schädliche Auswirkungen auf das Outcome und die Sterblichkeitsrate. Auch renale kompensatorische Anpassungen infolge einer Azidose werden ausführlich beschrieben, wobei die Unterschiede zwischen akuter und chronischer respiratorischer Azidose hervorgehoben werden. Auch gemischte Säure-Basen-Störungen aufgrund von Komorbidität und Nebenwirkungen einiger Medikamente werden bei diesen Patienten untersucht und praktische Erwägungen für eine korrekte Diagnose gegeben.

1. Einleitung

Die chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD) ist ein großes Problem der öffentlichen Gesundheit. Die Prävalenz variiert je nach Land, Alter und Geschlecht. Auf der Grundlage epidemiologischer Daten deutet die Hochrechnung für 2020 darauf hin, dass COPD weltweit die dritthäufigste Todesursache und die fünfthäufigste Ursache für Behinderungen sein wird [1]. Etwa 15 % der COPD-Patienten müssen wegen einer akuten Exazerbation in ein allgemeines Krankenhaus oder eine Intensivstation zur Beatmung eingeliefert werden, was zu einem höheren Einsatz medizinischer Ressourcen und erhöhten Kosten führt [2–5]. Auch wenn sich die Gesamtprognose von COPD-Patienten in letzter Zeit verbessert hat, bleibt die Sterblichkeitsrate hoch und unter anderem können bei diesen Patienten auftretende Säure-Basen-Störungen das Outcome beeinflussen.

Das Ziel dieser Arbeit ist es, sich auf die wichtigsten pathogenen Mechanismen, die zu Säure-Basen-Störungen führen, und deren klinische Folgen bei COPD-Patienten zu konzentrieren.

2. Hyperkapnie und respiratorische Azidose

Eine wesentliche Komplizenschaft bei COPD-Patienten ist die Entwicklung einer stabilen Hyperkapnie [6, 7].

Bei gesunden Probanden werden etwa 16.000–20.000 mmol/Tag Kohlendioxid (CO2), die aus der Oxidation von kohlenstoffhaltigen Nährstoffen stammen, hergestellt werden. Unter normalen Bedingungen ist die Produktion von CO2 wird durch Lungenbeatmung entfernt. Eine Veränderung des Atemaustauschs, wie sie in der fortgeschrittenen Phase der COPD auftritt, führt jedoch zu einer CO .-Retention2. Kohlendioxid wird dann unter Bildung von Kohlensäure hydratisiert, die anschließend unter Freisetzung von Wasserstoffionen (H + ) in den Körperflüssigkeiten nach folgender Gleichung dissoziiert:

So besteht die Folge einer Hyperkapnie aufgrund einer Veränderung des Gasaustausches bei COPD-Patienten hauptsächlich in einer Erhöhung der H + -Konzentration und der Entwicklung einer respiratorischen Azidose, auch Hyperkapnazidose genannt [8]. Nach der traditionellen Methode zur Beurteilung des Säure-Basen-Status drückt die Henderson-Hasselbach-Gleichung die Beziehung zwischen pH (Logarithmus der inversen Konzentration von H + ), Bicarbonationenkonzentration ( − HCO3) und Partialdruck von CO2 (pCO2):

Es ist offensichtlich, dass der pH-Wert und die Konzentration der Wasserstoffionen streng durch den Bicarbonat/pCO .-Wert bestimmt werden2 Verhältnis und nicht ihre individuellen Werte. Eine pH-Änderung kann somit durch eine primitive Änderung des Zählers dieser Gleichung, d. h. Bicarbonat (Stoffwechselstörungen) oder des Nenners, d. h. pCO ., bestimmt werden2 (Atemwegserkrankungen). In jedem Fall werden Kompensationsmechanismen aktiviert, um eine einvernehmliche Variation des anderen Faktors zu bestimmen, um dieses Verhältnis so konstant wie möglich zu halten und pH-Änderungen zu minimieren. Das Ausmaß dieser kompensatorischen Veränderungen hängt stark von dem der primären Veränderung ab und kann teilweise vorhergesagt werden (erwartete kompensatorische Reaktion) [9].

Folglich besteht die Kompensation der respiratorischen Azidose in einer sekundären Erhöhung der Bikarbonatkonzentration und die arterielle Blutgasanalyse ist gekennzeichnet durch einen verringerten pH-Wert, erhöhten pCO2 (anfängliche Variation) und erhöhte Bikarbonatspiegel (kompensatorische Reaktion).

3. Kompensationsmechanismen bei akuter und chronischer respiratorischer Azidose

Die Reaktion auf respiratorische Azidose erfolgt in unterschiedlichem Ausmaß entweder in der akuten oder in der chronischen Phase. Wenn eine Hyperkapnie akut auftritt, erfolgt die Pufferung von H + durch Proteine, hauptsächlich Hämoglobin, und andere intrazelluläre Nicht-Bicarbonat-Puffer wie folgt:

Die Wirksamkeit dieses Mechanismus ist begrenzt. In einem solchen Zustand wird für jeden Anstieg von 10 mmHg pCO2 wir erwarten nur einen Anstieg der Bicarbonatkonzentration um 1 mEq [10].

Anschließend treten renale adaptive Veränderungen hauptsächlich in den proximalen Tubuluszellen auf als in den distalen Tubuli, was zu einer erhöhten Bicarbonat-Reabsorption und einer erhöhten Ausscheidung von titrierbarer Säure und Ammonium führt [11, 12].

Die H + -Ausscheidung über die apikale Membran erfolgt durch einen Na + /H + -Antiporter (NHE3) und in geringerem Maße durch eine Protonenpumpe (Abbildung 1). Das in die röhrenförmige Flüssigkeit sezernierte H + verbindet sich mit gefilterten Bicarbonationen, was zur Bildung von Kohlensäure führt. Die Carboanhydrase wird dann in CO . gespalten2 und H2O. CO2 diffundiert in die Zelle, wo CO2 wird zu Kohlensäure rehydratisiert. Dadurch entsteht Bicarbonat-Ion, das über ein 3HCO . aus der Zelle durch die basolaterale Membran in das Interstitium austritt3/Na (NBCe1)-Symporter, während H + wieder in das Lumen sezerniert wird. Der basolaterale Membran-Na + /K + -ATPase-Antiporter, der eine niedrige intrazelluläre Natriumkonzentration aufrechterhält, erhöht die NHE3-Aktivität weiter.


Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Reabsorption von Bikarbonat Carboanhydrase erfordert und eng mit der Natriumresorption verbunden ist.

Experimentelle Studien zeigen, dass die gesamte NHE3- und NBCe1-Proteinhäufigkeit durch chronische respiratorische Azidose hochreguliert wird [13]. Der Hauptmechanismus, der für die Erhöhung des Serumbicarbonats verantwortlich ist, ist jedoch die erhöhte Ausscheidung von titrierbarer Säure und Ammonium [12], die durch anhaltend erhöhte pCO . stimuliert werden2.

Ammoniak (NH3) wird in der proximalen Zelle durch Desaminierung von Glutamin zu Glutaminsäure und dann zu Alpha-Ketoglutarat gebildet. Daher werden für jedes Glutaminmolekül zwei Ammoniakmoleküle gebildet (Abbildung 2). Ammoniak bindet H + und führt zu Ammoniumionen (NH4 + ), das anschließend von NHE3 in das Nierentubuluslumen sezerniert wird, mit NH4 + ersetzt H + am Transporter und wird als Ammoniumchlorid (NH .) mit dem Urin ausgeschieden4Cl). Alternativ etwas NH4 + kann als NH . in die tubuläre Flüssigkeit abgegeben werden3, wo es dann protoniert wird. Somit ersetzt Ammoniak das Bicarbonat-Ion, das als Harnpuffer fungiert und Wasserstoff-Ion bindet. Folglich wird für jedes als Ammoniumion ausgeschiedene H + ein „neues − HCO3“ wird ins Blut zurückgeführt. Dennoch ist eine signifikante Rückresorption von NH4 + tritt im aufsteigenden Schenkel der Henle-Schleife auf. Im distalen Tubulus, NH4 + resorbiert wird anschließend von einem NH . ausgeschieden4 + -Transporter aus der Familie der Rh-Glykoproteine, lokalisiert auf apikalen und basolateralen Membranen von Sammelrohrzellen [14].


Zellulärer Mechanismus für Ammoniakgenese und NH4 + Sekret. NH3 kann in die tubuläre Flüssigkeit sezerniert werden, wo es dann protoniert wird, oder es kann H + innerhalb der Zelle binden und als Ammoniumion sezerniert werden.

Daher spielen Sammelrohrzellen eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung des Säure-Basen-Gleichgewichts und der Netto-Säureausscheidung. Wenn das resorbierte Ammonium nicht über den Urin ausgeschieden würde, würde es von der Leber unter Bildung von H + metabolisiert und ein „neues − HCO3” Produktion würde negiert.

Auch anorganische Phosphate, insbesondere im distalen Nephron, spielen eine Rolle.

H + aus dem Abbau von Kohlensäure werden in das Tubuluslumen ausgeschieden, wo sie durch Phosphate ( 2− HPO4 + H + − H2Bestellung4), während − HCO3 durchquert die basolaterale Membran über einen Anionenaustausch (AE) Cl − / − HCO3 Antiporter (Abbildung 3).


Titration von nichtflüchtigen Säuren. In die tubuläre Flüssigkeit ausgeschiedenes H + verbindet sich mit Phosphat (Harnpuffer) und einem neuen − HCO3 wird innerhalb der Zelle erzeugt.

Phosphate binden dann Wasserstoffionen und ersetzen „regenerierte“ Bicarbonationen. Interessanterweise senken Azidämie und Hyperkapnie die Schwelle für die Phosphatrückresorption und stellen so eine größere Menge Harnpuffer im distalen Tubulus zur Verfügung [15, 16].

Pendrin ist ein Bicarbonat/Chlorid-Austauscher, der sich in der apikalen Domäne der Typ-B- und Nicht-A-, Nicht-B-Interkalationszelle von Sammelrohren befindet (Abbildung 4). Hyperkapnie bestimmt eine Reduktion der Pendrin-Expression um bis zu 50 % und trägt zu dem erhöhten Plasmabicarbonat und verringertem Plasmachlorid bei, die bei chronischer respiratorischer Azidose beobachtet werden [11, 17].


Pendrin, lokalisiert in der zellulären Apikalmembran kortikaler Sammelrohre und Verbindungskanälchen, wirkt als Cl − / − HCO3 Austauscher, der den Säure-Basen-Status und die Chloridhomöostase reguliert.

Die Nierenreaktion ist nach 3–5 Tagen in vollem Umfang abgeschlossen, was zu einem neuen Steady State führt, in dem ein Anstieg der Bicarbonatkonzentration um 3,5 mEq für jeden Anstieg von 10 mmHg pCO . erwartet wird2 [18, 19]. Dann bietet die renale Kompensation im Rahmen einer chronischen respiratorischen Azidose einen signifikanteren pH-Schutz im Gegensatz zur intrazellulären Pufferung in der akuten Situation.

Betrachten wir beispielsweise einen akuten pCO2 Erhöhung auf 80 mmHg, kompensatorische Erhöhung der Bikarbonatkonzentration um 4 mEq.

In Übereinstimmung mit der Henderson-Hasselbach-Gleichung

Betrachtet man umgekehrt einen chronischen Anstieg des pCO2 bis 80 mmHg konnten wir einen kompensatorischen Anstieg der Bicarbonatkonzentration um etwa 14 mEq beobachten. Daher,

Im letzten Beispiel ist die Variation des pH-Wertes deutlich geringer als im vorherigen (0,11 gegenüber 0,23 Einheiten). Dies erklärt, warum eine chronische respiratorische Azidose im Allgemeinen weniger schwer und besser verträglich ist als eine akute mit ähnlicher Hyperkapnie. Abbildung 5 zeigt die unterschiedliche Steigung der Beziehung zwischen pCO2 und Bicarbonat bei akuter und chronischer respiratorischer Azidose.


4. Klinische Folgen einer Azidose

Azidose ist ein ungünstiger prognostischer Indikator und ist für mehrere schädliche Wirkungen auf Hämodynamik und Stoffwechsel verantwortlich [20–22]. Azidose verursacht Myokarddepression, Arrhythmien, Abnahme der peripheren Gefäßwiderstände und Hypotonie. Darüber hinaus ist eine hyperkapnische Azidose verantwortlich für eine Schwäche der Atemmuskulatur, eine Zunahme von proinflammatorischen Zytokinen und Apoptose sowie Kachexie. Darüber hinaus wurde bei hyperkapnischen COPD-Patienten über eine Abnahme des renalen Blutflusses, eine Aktivierung des Renin-Angiotensin-Systems und eine Erhöhung der zirkulierenden Werte von antidiuretischem Hormon, atrialem natriuretischem Peptid und Endothelin-1 berichtet [23]. Es wurde angenommen, dass diese hormonellen Anomalien eine Rolle bei der Retention von Salz und Wasser und der Entwicklung einer pulmonalen Hypertonie spielen können, unabhängig von einer Myokardfunktionsstörung.

Klinische und epidemiologische Daten zeigen eindeutig, dass die Schwere der Azidose mit einer schlechten Prognose verbunden ist.

In der Studie an 139 Patienten mit COPD und Atemversagen haben Jeffrey et al. [24] kamen zu dem Schluss, dass die arterielle H + -Konzentration ein wichtiger prognostischer Faktor für das Überleben ist.

In einer retrospektiven Studie zu 295 Episoden einer COPD-Exazerbation haben Guy et al. [25] berichteten, dass die Intubations- und Mortalitätsrate bei der niedrigsten pH-Gruppe am höchsten war. In ähnlicher Weise haben Kettel et al. [26] und Warren et al. [27] berichteten von einer höheren Mortalitätsrate bei Patienten mit einem pH-Wert bei Aufnahme unter 7,23 bzw. 7,26. Pflanzeet al. [28] berichteten, dass die stärker sauren Patienten sowohl in der Gruppe mit konventioneller Therapie als auch in der Gruppe mit nichtinvasiver Beatmung eine höhere Sterblichkeitsrate aufwiesen. Ähnliche Ergebnisse wurden in neueren Arbeiten berichtet [29–31], die bestätigen, dass eine schwerere Azidose das Outcome von COPD-Patienten verschlechtert.

Die Prognose von COPD-Patienten wird auch durch Komorbidität beeinträchtigt. Chronisches Nierenversagen wurde in 22–44 % der Fälle mit COPD assoziiert gefunden, je nach Studienreihe und diagnostischen Kriterien [32–34]. Nierenversagen kann zur Entwicklung von Bluthochdruck, peripherer arterieller Gefäßerkrankung und dem Auftreten einer ischämischen Herzerkrankung beitragen.

Wenn bei COPD-Patienten Nierenversagen auftritt, kann die kompensatorische Rolle der Niere bei respiratorischer Azidose außerdem weniger wirksam sein, was zu einer verringerten Ammoniakgenese und titrierbaren Säureproduktion mit folglich einem geringeren Anstieg des Serumbicarbonats und einer schwereren Azidose führt. Klinische Berichte zeigten, dass die Bikarbonatspiegel bei diesen Patienten umgekehrt mit dem Überleben zusammenhängen und dass ein gleichzeitiges Nierenversagen den Tod und das Risiko einer Exazerbation vorhersagt [31, 35, 36].

Diese bisherigen klinischen Studien bestätigen indirekt die Rolle und Bedeutung der Nierenfunktion als Kompensationsorgan bei Säure-Basen-Störungen.

5. Gemischte Säure-Basen-Störungen

Die respiratorische Azidose ist nicht die einzige Säure-Basen-Störung, die bei Patienten mit COPD beobachtet wird. Das Vorhandensein von Komorbidität und Nebenwirkungen einiger Medikamente, die zur Behandlung von COPD-Patienten verwendet werden, verursachen verschiedene Störungen. Diese Zustände werden als gemischte Säure-Basen-Störungen definiert.

Die wichtigsten klinischen Zustände, die zu einer gemischten Säure-Basen-Störung führen, sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Herzinsuffizienz, akutes Lungenödem, Nierenversagen und das Auftreten einer Sepsis oder schwerer Hypoxie sind beispielsweise die häufigsten Ursachen einer metabolischen Azidose im Zusammenhang mit Hyperkapnie. Ein Missbrauch von Diuretika mit Volumenmangel, Hypokaliämie und die Einnahme von Steroiden sind die am häufigsten assoziierten Faktoren mit gleichzeitigem Vorliegen einer metabolischen Alkalose.

Eine metabolische Alkalose kann auch die Folge einer zu schnellen Entfernung von CO . sein2 bei Patienten, die sich einer mechanischen Beatmung unterziehen. Bei diesen Patienten ist die Niere nicht in der Lage, den Bicarbonatüberschuss nach der Normalisierung von CO . schnell zu entfernen2 angespannt, obwohl einige Autoren die Hypothese aufstellten, dass zelluläre Transportprozesse ein „Gedächtnis“ an Vorerkrankungen haben könnten und eine erhöhte Bikarbonat-Reabsorption noch einige Zeit andauern könnte [13, 37].

Sowohl eine metabolische Azidose als auch eine metabolische Alkalose können mit einer respiratorischen Azidose koexistieren. Diese klinische Situation kann beispielsweise bei Patienten mit COPD auftreten, die eine Herzinsuffizienz entwickeln und mit hohen Diuretikadosen behandelt werden oder die an Nierenversagen und Erbrechen oder schwerer Hypoxie und extrazellulärem Volumenmangel leiden.

Selbst wenn die endgültige Verschiebung des pH-Werts von der Prävalenz acidogener oder alkalogener Faktoren abhängt, wird in diesen Fällen die Produktion und/oder Entfernung sowohl von Stoffwechselbasen als auch anorganischen Säuren verändert.

Es gibt nur wenige systematisch untersuchte Studien zu Säure-Basen-Störungen bei Patienten mit COPD, jedoch gibt es Hinweise darauf, dass etwa ein Drittel dieser Patienten an multiplen Erkrankungen leidet, bei denen die assoziierte respiratorische Azidose-metabolische Alkalose die häufigste Erkrankung ist [38, 39] .

Das Vorliegen einer gemischten Säure-Basen-Störung erschwert die klinische Pathophysiologie und erschwert die Diagnose und Behandlung.

Eine Einschränkung der Henderson-Hasselbach-Methode in diesem klinischen Umfeld ist die Abhängigkeit des Serumbicarbonats vom pCO .2. Eine Schwankung des Bicarbonatspiegels kann auf eine Stoffwechselstörung zurückzuführen sein oder die Folge einer anfänglichen Schwankung des pCO . sein2. Bei den Mischerkrankungen kann der Bikarbonatspiegel zu einem Störfaktor führen, da der veränderte Bikarbonatwert allein auf ein Säure-Basen-Ungleichgewicht hindeutet, aber die Stoffwechselkomponente nicht von der Atmungskomponente unterscheidet.

Daher wurden alternative Methoden vorgeschlagen, um die metabolische Komponente bei gemischten Erkrankungen besser zu quantifizieren.

Unter diesen werden Standardbasenüberschuss (SBE), Corrected Anion Gap (cAG) und der Stewart-Ansatz am häufigsten verwendet [40–43].

SBE kann als die Menge an starker Säure oder starker Base definiert werden, die jedem Liter vollständig mit Sauerstoff angereichertem Blut zugesetzt werden muss, um den pH-Wert bei einer Temperatur von 37 °C und pCO . auf 7,40 wiederherzustellen2 bei 40 mmHg gehalten und die Hämoglobinkonzentration auf 5 g/dl standardisiert. Der cAG ist die Differenz zwischen der Summe der Hauptkationen und der Hauptanionen, korrigiert um Albuminkonzentration und Serumphosphat. Dennoch lösen SBE und cAG das Problem nicht vollständig und werden kritisiert.

SBE ist ein Ansatz, der Ergebnisse „in vitro“ auf die komplexere multikompartimentäre reale Situation von Körperflüssigkeiten extrapoliert, da in vivo Säure- oder Basenfrachten nicht nur im Blutkompartiment titriert werden und die Gesamtpufferkapazität von in abweichen kann Vitro.

Darüber hinaus löst SBE nicht die gegenseitige Abhängigkeit von pCO2 und Bikarbonat, da bei Atemwegserkrankungen die kompensatorischen Anpassungen der Nieren zu Veränderungen des SBE führen.

Der cAG sollte das Vorhandensein von nicht gemessenen Anionen im Blut aufdecken, und es ist nützlich, die Ursache einer metabolischen Azidose (hyperchlorämisch statt normochlorämisch) nach der Diagnose zu bestimmen.

Der Stewart-Ansatz [43] basiert auf den Prinzipien der Erhaltung der Masse, der elektrischen Neutralität und der Dissoziationskonstante von Elektrolyten und identifizierte drei unabhängige Variablen, die die Wasserstoffionenkonzentration in Lösung bestimmen: starke Ionendifferenz (SID), pCO2, und gesamte schwache Säure (AKnirps). Obwohl die Stewart-Methode einen anderen Ansatz vorschlägt, ist ihre Zuverlässigkeit im Vergleich zur traditionellen Methode immer noch umstritten. Einige Autoren [39, 44, 45] halten die diagnostische Leistung der Stewart-Methode für besser als die konventionelle Methode zur Beurteilung des Säure-Basen-Status, insbesondere zur Quantifizierung der metabolischen Komponente, andere [46–49] kamen jedoch zu dem Schluss, dass sie den diagnostische Genauigkeit und bietet kein Werkzeug, um diese Störungen besser zu behandeln, da der traditionelle Ansatz mit nur geringfügigen Anpassungen die gleichen praktischen Informationen liefern kann.

Wann und wie kann man also nach der traditionellen Methode eine Mischstörung vermuten?

Zu diesem Zweck wurde von mehreren Autoren ein schrittweiser Ansatz vorgeschlagen [50–53], und einige einfache Konzepte könnten helfen, das Vorliegen einer gemischten Störung anzunehmen.

(1) Diskordante Variation von Bicarbonaten und pCO2. Ausgleichsmechanismen zielen darauf ab, Bicarbonat/pCO . konstant zu halten2 Verhältnis, und auf eine primitive Variation eines der Begriffe folgt eine einvernehmliche Variation des anderen. Daher Erhöhung der Bicarbonate und Senkung des pCO2 oder Verringerung der Bicarbonate und Erhöhung des pCO2 deuten auf eine gemischte Störung hin.

(2) Das Vorliegen eines normalen pH-Werts und eine signifikante Veränderung von Bicarbonaten und pCO2 Level deuten auch auf eine gemischte Störung hin. Die Anpassungsmechanismen stellen den pH-Wert nicht auf einen normalen Wert wieder her. Der normale pH-Wert spricht in diesem Fall eher für die Koexistenz zweier gegensätzlicher Probleme als für eine perfekt kompensierte einfache Störung.

(3) Die kompensatorische Reaktion unterscheidet sich erheblich von der erwarteten Reaktion. Beobachtete Bicarbonatwerte oder pCO2 deutlich anders als „erwartet“ belegt das Vorliegen einer Mischstörung. Tatsächlich hängt der Betrag der kompensatorischen Variation von der Ausdehnung der primitiven Änderung ab und kann vernünftigerweise bereitgestellt werden.Wenn die erwartete Reaktion nicht eintritt, liegt eine additive Störung vor, die für die Variation von Bicarbonat oder pCO . verantwortlich ist2.

(4) Delta-Verhältnis, d. h. ΔAnionenlücke/ΔHCO3 >2. Wenn der extrazellulären Flüssigkeit eine metabolische Säure (HA) zugesetzt wird, dissoziiert sie in H + und organisches Anion ( − A). H + reagiert mit einem Bicarbonatmolekül, während ein nicht gemessenes organisches Anion ( − A) die Anionenlücke vergrößert (positive weniger negative Ladungen). Theoretisch sollte die Variation der Anionenlücke gleich der Abnahme des Bicarbonats sein, so dass das Verhältnis zwischen diesen beiden Änderungen gleich eins sein sollte. Dennoch wird eine signifikante Menge organischer Säure durch intrazelluläre Proteine ​​gepuffert, nicht durch − HCO3, während die meisten überschüssigen Anionen in den extrazellulären Flüssigkeiten verbleiben, da sie die Zellmembran nicht frei passieren. Folglich ist bei einer reinen metabolischen Azidose die Änderung der Bicarbonatkonzentration geringer als die Anionenlücke und das Delta-Verhältnis liegt zwischen 1 und 2. Ein Delta-Ratio-Wert über 2 weist auf einen geringeren Abfall des Bicarbonats hin, als aufgrund der Änderung der Anionenlücke erwartet . Dieser Befund deutet auf eine gleichzeitige metabolische Alkalose oder einen vorbestehenden hohen HCO .-Wert hin3 aufgrund einer chronischen respiratorischen Azidose.

In jedem Fall kann die Interpretation der arteriellen Blutgasanalyse die Ergebnisse der Anamnese und der körperlichen Untersuchung, die eine korrekte Diagnose unterstützen können, nicht ignorieren.

Ärzte sollten auch die Vorerkrankungen, die üblicherweise eingenommenen Medikamente, die in den letzten Tagen und Stunden aufgetretenen Symptome sowie den Hydratationsstatus der Patienten, das Vorliegen von Herz- und Nierenversagen, Diabetes, Hypokaliämie oder Anzeichen einer Sepsis berücksichtigen.

Die Therapie von Mischerkrankungen ist oft schwierig. Der Versuch, den pH-Wert um jeden Preis mit alkalischen oder säuernden Medikamenten zu korrigieren, könnte schädlich sein, und der Arzt sollte darauf achten, zugrunde liegende pathophysiologische Veränderungen zu identifizieren.

6. Schlussfolgerungen

Die respiratorische Azidose aufgrund von Hyperkapnie ist eine häufige und schwere Komplikation, die bei Patienten mit chronisch obstruktiver Lungenerkrankung im fortgeschrittenen Stadium beobachtet wird. Die Entwicklung einer Azidose verschlechtert die Prognose und ist mit einer höheren Sterblichkeitsrate verbunden. Kompensationsmechanismen bestehen in einer erhöhten renalen Rückresorption von Bikarbonat und einer erhöhten Ausscheidung von H + . Diese Anpassungen der Nierenfunktion sind bei chronischer Form wirksamer und erklären, warum letztere weniger schwerwiegend und besser verträglich ist als akute. Auch gemischte Säure-Basen-Störungen werden bei COPD-Patienten häufig beobachtet. Anamnese, körperliche Untersuchung und eine sorgfältige Beurteilung der arteriellen Blutgasanalyse können bei der richtigen Diagnose und gezielten Therapie helfen.

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Copyright © 2012 Cosimo Marcello Bruno und Maria Valenti. Dies ist ein Open-Access-Artikel, der unter der Creative Commons Attribution License vertrieben wird und die uneingeschränkte Verwendung, Verbreitung und Reproduktion in jedem Medium erlaubt, vorausgesetzt, das Originalwerk wird ordnungsgemäß zitiert.


AJKD-Blog

Gepostet am 21. Oktober 2019 von AJKDblog in Kommentar // 1 Kommentar

Überblick über die metabolische Azidose bei CKD

Das Vorhandensein eines leicht verminderten Bikarbonats bei fortgeschrittener chronischer Nierenerkrankung (CKD) ist eines der polarisierenden Themen in der Nephrologie. Einige würden argumentieren, dass die gestörte Säure-Basen-Homöostase zu Knochenerkrankungen führen wird. Andere würden sogar sagen, dass die Azidose das Risiko für eine CKD-Progression erhöht. Wieder andere würden argumentieren, dass es nur eine Zahl ist und die Behandlungsrisiken den Nutzen überwiegen. Ein kürzlich AJKD Core Curriculum von Kalani Raphael befasst sich mit diesem Thema.

Die Rolle der Niere bei der Säure-Basen-Regulierung

Wenn es um die Aufrechterhaltung des pH-Wertes geht, arbeiten die Nieren und die Lunge zusammen. Die Lunge eliminiert flüchtige Säure über CO2, und etwa 15 mol CO2/Tag werden im Steady State ausgeschieden. Die Niere hat zwei Aufgaben – der proximale Tubulus regeneriert gefiltertes Bicarbonat und der distale Tubulus scheidet Ammonium (NH .) aus4 + ) und erzeugt dabei ein neues Bikarbonat. Diese letztere Rolle wird als „titrierbare Säure“ bezeichnet und ist die Reaktion auf die zunehmende Produktion nichtflüchtiger Säuren. Im Allgemeinen beträgt die tägliche Belastung mit nichtflüchtigen Säuren typischerweise 50–100 mEq/Tag als Folge des Metabolismus von schwefelhaltigen Aminosäuren, die typischerweise in tierischem Protein enthalten sind. Glücklicherweise bleibt unser pH-Wert konstant, wenn wir mehr Cheeseburger essen, während unsere Ammoniumausscheidung zunimmt.

Metabolische Azidose bei CKD

Das Säure-Basen-Ungleichgewicht, das bei CNI auftritt, ist das Ergebnis einer Nahrungsaufnahme, die zu einer nichtflüchtigen Säurebelastung führt, die die Ausscheidungskapazität der Niere übersteigt. In frühen Stadien der CKD kann die Ammoniakproduktion durch verbleibende Nephrone den Nephronverlust kompensieren, so dass typischerweise keine metabolische Azidose auftritt, bis die eGFR auf < 40 ml/min sinkt.

Mit abnehmender eGFR nimmt die Nettosäureausscheidung trotz einer relativ konstanten täglichen Säurebelastung ab. Dies führt zu einer positiven H + -Bilanz und einer fortschreitend niedrigeren Serumbicarbonatkonzentration, wenn dieser Puffer verbraucht wird. Die Abnahme der Säureausscheidung erfolgt primär durch eine verminderte Ammoniumausscheidung, aber auch andere titrierbare Säuren (zB Phosphat) spielen eine Rolle.

Die Diagnose ist relativ einfach und kann aufgrund einer niedrigen Bicarbonatkonzentration im Serum (typischerweise < 22 mEq/l) erfolgen. Aufgrund der Rolle der Niere bei der Säureausscheidung wird in der Regel keine direkte pH-Messung über eine arterielle Blutgasprobe durchgeführt, und es kann eine Verdachtsdiagnose einer metabolischen Azidose gestellt werden. Die Prävalenz der metabolischen Azidose bei CKD betrug basierend auf der CRIC-Kohorte 13 % im CKD-Stadium 3 und 37 % im CKD-Stadium 4.

Auswirkungen auf die Niere

Das ist wirklich die größte Frage da draußen. Die Assoziationen einer metabolischen Azidose mit einer nachteiligen Knochen- und Muskelgesundheit aufgrund von Knochenpufferung und Skelettkatabolismus sind viel besser definiert als die Auswirkungen auf die Nierengesundheit. Es gibt jedoch Hinweise, die die Hypothese stützen, dass Nierenanpassungen zur Erleichterung der Säureausscheidung selbst zu Nierenschäden führen können. Hohe Gewebekonzentrationen von NH3 aktivieren den alternativen Komplementweg und können die tubulointerstitielle Narbenbildung beschleunigen. Die Hochregulierung von Endothelin fördert die intrarenale Vasokonstriktion und kann auch die Fibrose erleichtern.

Klinische Daten sind jedoch bei leichter metabolischer Azidose nicht ganz so überzeugend. Die Studien befassten sich hauptsächlich mit Patienten mit geringeren Bikarbonatspiegeln (17-19 mEq/l), waren relativ klein und es wurden keine großen RCT durchgeführt. Die kleineren Studien haben jedoch gezeigt, dass die Kreatinin-Clearance bei Patienten, die mit Base im Vergleich zur Kontrolle behandelt wurden, über 1-2 Jahre zurückgeht. Es ist auch wichtig, die potenziellen Risiken einer Basistherapie zu berücksichtigen, vor allem Flüssigkeitsretention durch natriumbasierte Therapien (z. B. Natriumbicarbonat) oder Hyperkaliämie mit kaliumbasierten Formulierungen (z. B. Kaliumcitrat).

Kasten 2 von Raffael, AJKD © Nationale Nierenstiftung.

Behandlungshinweise

Es versteht sich von selbst, dass für die meisten Patienten mit CNI eine Ernährungsberatung zur Reduzierung der Säurebelastung durch Begrenzung tierischer Proteine ​​und Erhöhung des Nährwerts mit Obst und Gemüse empfohlen wird. Die Entscheidung für eine pharmakologische Therapie kann nur bei Absinken des Serumbicarbonats in Betracht gezogen werden, obwohl der genaue Zeitpunkt, zu dem der Auslöser dafür betätigt wird, umstritten ist. Die Entscheidung, eine Basistherapie einzuleiten, hängt von vielen Faktoren ab, einschließlich der Schwere der metabolischen Azidose, des Blutdrucks und des Volumenstatus sowie des Kaliumhaushalts. Wir beenden diesen Artikel mit dem Ansatz des Autors zur Behandlung dieses Problems bei Patienten mit CKD, zusammen mit den Dosisüberlegungen für gängige Alkalisierungsmittel.

Ansatz des Autors zur Behandlung der chronischen metabolischen Azidose (MA) bei chronischer Nierenerkrankung unter Verwendung von Natriumbicarbonat (NaHCO3). Die NaHCO3-Dosis sollte reduziert werden, wenn das Gesamtkohlendioxid (tCO2) > 26 mEq/l beträgt. Die Dosis von HCO3− in mEq/Tag ist in Klammern angegeben, die Dosis von Citrat-basierten Formulierungen kann mit diesen Werten angenähert werden. Angepasst von Raffael, AJKD © Nationale Nierenstiftung.


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Schau das Video: Bestimmung einer Säure - Praktikum Anorganische Chemie (Kann 2022).


Bemerkungen:

  1. Weylin

    Ich habe die Frage entfernt

  2. Nantres

    Jetzt wurde alles klar, vielen Dank für die Hilfe in dieser Frage.

  3. Jamaal

    Cool. Und du kannst nicht streiten :)

  4. Kazrashakar

    Dies ist eine sehr wertvolle Antwort.

  5. Hieremias

    Bravo, du hast einen wunderbaren Gedanken



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