Die metabolische Azidose unter Einsatz der Herz-Lungen-Maschine (HLM)
Dieter Pauquet, Joachim Jäger
Summary
The total ofchemical reactions in connection with hemodilution and hypothermia during the initial phase ofcardiopulmonary bypass requires
primary buffering of the priming volume with the use of sodium bicarbonate.
In order to avoid formation of calcium carbonate the buffer solution should be administered shortly before starting extracorporeal circulation.
Based on our experience it would be advantageous to manufacture a specific pH neutral priming fluid. This would be more meaningful then
to buffer an originally acid solution.
Eine Azidose ist grundsätzlich gekennzeichnet durch eine Zu
nahme der freien H + Konzentration.
Durch eine verstärkte Anreicherung von Wasserstoffionen so
wie Basenverlust kommt es zu einer Minderung von Pufferkapa
zitäten. Demnach ist eine metabolische Azidose gekennzeich
net durch:
1. Abfall der HCO3 Konzentration
2. Abfall des pH unter 7,36 in dekompensierten Zustand sowie
reaktivem Abfall des pCO2 beziehungsweise der H2CO3
Konzentration (zur Kompensation).
Eine Änderung der H+ Ionenkonzentration kann durch Ein
wirkung auf die Ladung von Enzymproteinen das Ausmaß bio
logischer Reaktionen, das Verhalten von Membrantransport
prozessen, die Bindung von Molekülen sowie die Wirkung und
Verteilung von Pharmaka beeinflussen. Die Koagulabilität des
Blutes nimmt zu. Die Produktion von Katecholaminen und
Kortisol wird gesteigert, bei verminderter Ansprechbarkeit.
Die pH- und Kaliumkonzentration der extrazellulären Flüssig
keit zeigen eine starke Korrelation. Bei pH Abweichungen um
0,1 ändert sich die K+ Konzentration um 0,4 bis 1,2 mmol/1 in
entgegengesetzter Richtung. Da jedoch der Gesamtkaliumhaus
halt gleichbleibt, kommt es zu einer Änderung des Kaliumkon
zentrationsgradienten zwischen intra- und extrazellulärer
Flüssigkeit, welcher für das Ruhepotential der Zelle verantwort
lich ist. Dadurch kommt es zu einer Erhöhung des extrazellulä
ren Kaliumspiegels während einer Azidose.
Dies führt zu einer schnelleren Depolarisierung der Herzmus
kelzellen und zur Erniedrigung der Reizschwelle des Reizlei
tungssystems. Hierbei ist es gleichgültig ob die Azidose
respiratorisch oder metabolisch verursacht ist. Es kann zur Ein
schränkung der myokardialen Kontraktion und des Schlagvolu
mens sowie zu einer zerebralen und peripheren Vasodilatation
kommen. Ebenso wird eine verminderte Ansprechbarkeit auf
Pressorsubstanzen sowie ein Blutdruckabfall hervorgerufen.
Diese Auswirkungen werden verstärkt durch Hypothermie in
der sich eine Gewebsanoxie mit vermehrter Milchsäureproduk
tion einstellen kann.
Zuständig für das Erhalten des pH Normwertes im Organismus
sind verschiedene pH Puffer.
Hauptpuffer von Blut und Interstitium sind:
CO2 + H2O HCO3 + H +
Ebenfalls von Wichtigkeit ist das Puffersystem von Haemoglo
bin in den Erythrozyten:
HbH=^Hb- + H +
Hb O2H^Hb O2- + H +
Ändert sich das Verhältnis von HCO3 zu CO2 nicht, so ändert
sich auch der pH nicht. Ändert sich der pCO2, so ändert sich
auch der pH. Dies bedeutet, kommt es zu einer Erhöhung des
pCO2, so senkt sich entsprechend der pH und umgekehrt.
Etwa 53% Pufferkapazität des Blutes sind HCO3 und CO2.
Etwa 47% des Blutes sind Nicht-Bikarbonat-Puffer (NBP).
Die NBP puffern im geschlossenen System (NBP-Säuren —
NBP-Basen). Sie bleiben auch nach einer Bikarbonatpufferung
konstant. Eine starke Änderung erfolgt jedoch bei Verschiebung
des Hb. Diese ist beim Einsatz der HLM ständig vorhanden. Bei
gleichzeitiger Zugabe von Säuren sinkt das Standardbikarbonat
in einer haemoglobinarmen Blutprobe stärker als in einer hae-
moglobinreichen Blutprobe. (Tab. 1)
Geht man davon aus, daß bei einer Extrakorporalen Zirkulation
(EKZ) eine Haemodilution vorgenommen wird und das Füllvo
lumen aus 2000 ml Ringer besteht, so ist bei gleichzeitig er
wünschter Hypothermie eine Abweichung in den sauren
Bereich vorgegeben. Dem wirkt nur eine Hyperventilation ent
gegen, die dann zu einer „respiratorisch kompensierten“ meta
bolischen Azidose führt. Erst bei ausgeglichenem pCO2 kommt
es zur „dekompensierten“ metabolischen Azidose. Dies erklärt
unter anderem den Blutdruckabfall sowie eine Erniedrigung des
peripheren Widerstandes. Somit stellt sich die Frage, ob eine Ab
pufferung des Füllvolumens der HLM sinnvoll ist.
Um diese Frage zu beantworten, prüften wir erst die Reaktion
von NaHCO3 in Ringerlösung. Es wurden 1000 ml Ringer bei
einer Temperatur von 20 °C mit 20 mval NaHCO3 angesetzt.
Hierbei kam es zu einem Abfall von Kalzium, der sich im Laufe
der Zeit fortsetzt. (Tab. 2)
Kardiotechnik 10. Jahrgang/Heft 1/1987
Fortbildung
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Abhängigkeit „metabolischer“ Parameter vom Haemoglobingehalt bei Zugabe von starker Säure oder starker Base.
— Die Versuche wurden bei 38°C, 40 mm Hg pCO2 und Sauerstoffvollsättigung des Hämoglobins durchgeführt. Die Hb-Kon-
zentration wurde durch Zumischung von Plasma verändert. — Die Pufferbasen werden allein durch Abnahme der Hb-Konzentration
um 2,8 mmol/1 vermindert. Standardbicarbonat wird durch die Hb-Konzentration weniger beeinflußt. Allein die Basenabweichung
gibt unbeeinflußt durch die Hb-Konzentration die zugeführte Säure- bzw. Basenmenge exakt wieder. Standardbicarbonat zeigt die zuge
führte Menge von 10 mmol/1 nur durch eine Änderung um 7 – 8 mmol/1 an (nach Astrup u. Mitarb.).
15 g Hb / 100 ml Blut 7,5 g Hb / 100 ml Blut
*
nativ
Zugabe von
10 mmol H +
pro 1 Blut
Zugabe von
10 mmol OH“
pro 1 Blut
nativ
Zugabe von
10 mmol H +
pro 1 Blut
Zugabe von
10 mmol OH‘
pro 1 Blut
Pufferbasen (mmol/1)
46,2
36,2
56,2
43,4
33,4
53,4
Basenabweichung
(mmol/1)
0
– 10
+ 10
0
-10
+ 10
Standardbicarbonat
(mmol/1)
22,9
15,9
30,7
22,9
15,4
31,0
Tab. 1
Laborwerte:
Ringerlösung
Zugabe von 20 mval NaHCO3
Messungen in 5 min. Abstand
PH
6,26
8,13
8,14
8,15
8,15
8,16
pCO2
2,7
4,6
4,4
4,4
4,4
4,4
BE
■41,5
-1,4
1,8
1,4
0,8
0,6
hco3
0,1
15,6
15,2
15,4
15,9
16,1
Ca
5,0
4,48
4,4
4,4
4,4
4,