CATIONS, ANIONS i

MÈTODES POCARE

AIGUA i ELECTRÒLITS

Contingut hídric total : un 60% en masa de l’organisme

Compartiment intracel.lular: 40% en masa de l’organisme

(370 mosmol/L)Compartiment extracel.lular:20% en masa de l’organisme

15% intersticial (298 mosmol/L)5% vascular (plasma) (308 mosmol/L)1-3% (Altres líquids): LCR, pleural, peritoneal, seminal, sinovial,

El PLASMA FORMA PART DEL COMPARTIMENT EXTRACEL.LULAR

5% vascular (plasma)(308 mosmol/L)

PLASMA

cèl.lules

sangPLASMA

ALGUNS DELS PRINCIPALS IONS INORGÀNICS A L’ORGANISME

•CATIONS: càrrega positiva. (van al càtode) Sodi Na+

Potassi K+

Calci Ca2+

Magnesi Mg2+

Ferro Fe2+ i Fe3+

•ANIONS: càrrega negativa. (van a l’ànode)Clorur Cl-

Fosfat PO43-

Bicarbonat HCO3-

- Na+ Cl- +CÀTODE ÀNODE

Recordeu: els valors de Recordeu: els valors de referència o normals poden referència o normals poden variar segons els laboratoris, variar segons els laboratoris, mètodes analítics, grups de mètodes analítics, grups de població,..!!!població,..!!!

CATIONS

Na+ :SODI 90% EXTRACEL.LULAR Na: Natriumnatrèmia normal: 135-148 mmol/l (sodi intracel.lular: 5 mmol/l)hipernatrèmia (>160 mmol/L)hiponatrèmia (<130 mmol/L) (segons autors)

El nivell de sodi a l’organisme depèn de la relació entre la quantitat ingerida i l’excretada per l’orina, suor,..

En general a més sodi , es produeix més retenció d’aigua (acció de l’hormona Anti diürètica) que arriba a produir edema.

Principals funcions:•Conservació pressió osmòtica

•Manteniment equilibri àcid - base (intercanvi H+-Na+)

•Transmissió impuls nerviós

CATIÓ SODI

HIPERNATRÈMIA (>160 mmol/L)•Hipovolèmica: (volum extracel.lular baix): deshidratació per cremades, sudoració excessiva, diarrea, diürètics,...•Normovolèmica: diabetes insipidus,...•Hipervolèmica: hiperaldosteronisme, síndrome de Cushing, ingestió de bicarbonat sòdic o clorur sòdic,...

HIPONATRÈMIA (<130 mmol/L)•Hipovolèmica: deshidratació, poliúria, cetonúria, vòmits, diarrea,...•Normovolèmica: hipotiroidisme, Malaltia d’Addison, baixa secreció de l’ADH (hormona anti - diürètica)...•Hipervolèmica: insuficiència renal, síndrome nefròtic, insuficiència cardíaca congestiva, cirrosi hepàtica•Més informació sobre HIPONATRÈMIA

CATIÓ SODI

Mètodes analítics: •Colorimètrics

•Absorció atòmica

•Fotometria de flama •Potenciomètrics (mètode elèctrode ió- selectiu)

També es pot determinar al costat del pacient (Point of care testing (POCT), per personal no Tècnic Especialista de Laboratori utilitzant mètodes ràpids i senzills.

CATIÓ SODI

La realització de proves realitzades en el punt on es troba el pacient té una gran utilitat clínica per la seva rapidesa.El procés d’obtenció de resultats, identificació d’un estat patològic i començar un tractament es redueix a pocs minuts.

Les POC o POCT (“Testing near the pacient”) es poden realitzar a la capçalera del llit hospitalari o domicilari (bedside), ambulatoris, serveis d’urgències, emergències al carrer, a carretera, a muntanya, ambulàncies, helicòpters medicalitzats,..

Point-of-care testing (POCT)Determinacions in situ

A més de poder realitzar mesures de temperatura, cardíaques, tests de coagulació sanguínia, hi ha dispositius que poden fer determinacions de Química Clínica incloent anàlisi d’orina o control de drogues d’abús.

Entre els dispositius portàtils analítics de química clínica més emprats tenim :

Tires reactives Plaques d'anàlisi ( tipus beta- HCG, drogues d’abús,..)

Analitzadors monocanal (glucosa, hemoglobina,..)

Analitzadors multicanals

Point-of-care testing (POCT)Anàlisi in situ o Anàlisis Clíniques prop del pacient

Així el i-STAT (i-STAT, Abbot) (foto) permet realitzar, a partir d’un

petit volum de sang, la mesura quantitativa de diferents magnituds biològiques com:

Ions sodi, potassi, calci, clorur i pH pO2 i pCO2

Glucosa, urea, creatinina, lactatTroponina cardiaca I (cTNI) (necrosi miocàrdica)

HematòcritProves de coagulació sanguínia

També permet calcular de manera indirecta la saturació d’oxigen, el bicarbonat, hemoglobina,...

Analitzadors portàtils multicanals

Funcionament de l’i-STAT

Té diferents cartutxos on es poden elegir diferents combinacions de proves analítiques.

Analitzadors multicanals portàtils

Exemple:Si elegim el cartutx E3+ es determinarà l’hematòcrit, el sodi i el potassi de la mostra i es calcularà la concentració d’hemoglobina en uns dos minuts.

Font il·lustracions : web de i-STAT

Analitzadors multicanals portàtils

Com s’ho fan aquests utensilis???

Són màgics?

Fonament de l’ I-STAT:

Aquest analitzador portàtil (i molts altres) segueixen tècniques analítiques convencionals, però miniaturitzades i utilitzant chips electrònics molt avançats.

A l’exemple anterior determinen el sodi i el potassi mitjançant elèctrodes d’ió-selectiu i determinen l’hematòcrit per conductimetria a partir de la concentració iònica del plasma

Analitzadors multicanals portàtils

D’acord, però...I la urea, que no es

pot mesurar per elèctrodes????

La urea de la sang és :

1. Ionitzada a ió amoni NH4+ per acció

de la ureasa que està immobilitzada a la membrana de contacte.

2. A continuació el catió amoni NH4+

travessa una membrana selectiva

3. El catió amoni NH4+ és determinat

per un elèctrode d’ ió selectiu que calcula la concentració amb l’equació de Nerst.

A cada cartutx hi ha diferents terminals per a cada substància determinada directament.

“BIOSENSORS”

Analitzadors multicanals

portàtils

Analitzadors multicanals portàtils

Algun problema tindran...

Com van d’exactitud, repetibilitat,..?

Aquest model realitza una operació inicial de calibrat, amb una solució calibradora que actua sobre el sensor.

A continuació s’elimina la solució calibradora cap a un dipòsit dins del cartutx, i la mostra de sang entra en contacte amb el sensor per a ser mesurada.

El cartutx és d’un sol ús i s’elimina com a material biològic contaminat.

Hi ha estudis que donen acceptables índexs analítics (exactitud, repetibilitat, linealitat,...) a aquests aparells que eviten el transport del lloc al laboratori i permet tenir els resultats en temps molt curts i la seva integració a la historia clínica (agenda electrònica (PDA) , ordinador, xarxa inalàmbrica, telèfons mòbils,...)

Algun dels principals “contres” d’aquest aparells són el nombre limitat d’anàlisis i el cost econòmic que s’ha de valorar de manera global en relació a la rapidesa del diagnòstic i evolució del malalt.

Analitzadors multicanals portàtils

CATIONS

K+ : Potassi 90% INTRACEL.LULAR

Potassèmia (kalièmia) normal: 3.7 -5.2 mmol/l

[K +] intracel.lular és 30 vegades superior)

Principals funcions:•Conservació pressió osmòtica•Manteniment equilibri àcid - base (intercanvi H+-Na+)

•Transmissió impuls nerviós•Contracció muscular

CATIÓ POTASSI

HIPERPOTASSÈMIA (hiperkalièmia)(>5,5 mmol/L)•Destrucció cel.lular (politraumatismes musculars, hemòlisi, necrosi,...)•Insuficiència renal •Acidosi metabòlica o respiratòria•Malaltia d’Addison•Hipoaldosteronisme selectiu

L’hiperpotassèmia pot ser un artefacte produït per l’extracció de sang després de repetides tancades de la mà per marcar les venes amb el torniquet posat. (pseudohiperpotassèmia)

HIPOPOTASSÈMIA (hipokalièmia) (<3 mmol/L)•Ingestió insuficient a la dieta•Trastorns digestius (diarrees , laxants,...)•Vòmits•Eliminació renal augmentada •Hiperaldosteronisme

CATIÓ POTASSI

Mètodes analítics:•Gravimètrics

•Turbidimètrics

•Colorimètrics

•Absorció atòmica

•Fotometria de flama•Potenciomètrics (mètode electrode-ió-selectiu)

CATIÓ POTASSI

CATIONS

Ca2+ : CALCI 98% és a l’ESQUELET

És el catió més abundant a l’organisme (2-3% massa en adults)

Calci iònic: 1.0-1,2 mmol/l Calcèmia total normal: 2.1-2.6 mmol/l

46% iònic40%proteïnes 14%complexes

Hi ha un equilibri entre l’ingesta i l’eliminació per orina, tracte gastrointestinal i suor. Cal relacionar la calcèmia amb l’albúmina i l’acidosi. Control hormonal per la PTH i la calcitonina.

Principals funcions:

Component dels ossos, Cofactor enzimàtic Coagulació sanguínia Transmissió impuls nerviós i excitabilitat neuromuscular

CATIÓ CALCI

HIPERCALCÈMIA: un excés de calci pot produir baixada de l’excitabilitat nerviosa i muscular. •Hiperparatiroidisme•Tumor ossi amb metàstasi•Mieloma múltiple•Malaltia de Paget•Sarcoidosi

HIPOCALCÈMIA: una deficiència de calci pot produir hiperexcitabilitat nerviosa i muscular. •Hipoparatiroidisme•Malabsorció •Deficiència de vitamina D•Osteomalàcia•Pancreatitis•Insuficiència renal

CATIÓ CALCI

Mètodes analítics:• Colorimètrics (o-cresolftaleína)• Complexomètrics• Fluorimètrics• Emissió atòmica (fotometria de flama)• Absorció atòmica• Potenciomètrics (mètode electrode-ió-selectiu)

• Espectroscopia de masses

CATIÓ CALCI

CATIONS

Mg2+:Magnesi el catió intracel.lular més abundant després del potassi

magnesèmia normal: 0.7-1.1 mmol/l

DISTRIBUCIÓ DEL MAGNESI A L’ORGANISME: –40-45% INTRACEL.LULAR – 50-55% OSSOS – 5% EXTRACEL.LULAR

El magnesi s’absorbeix a l’intestí prim i està regulat pel ronyó (excreció renal i reabsorció tubular)

Principals funcions:

• Cofactor de sistemes enzimàtics, (reacció energètica de l’ ATP, etc..)

• Preservació de l’estructura molecular de l’ADN, ARN i ribosomes

• Impuls nerviós i equilibri neuromuscular.

CATIÓ MAGNESI

HIPERMAGNESÈMIA • Insuficiència renal avançada• Acidosi diabètica aguda • Malaltia d’Addison• Deshidratació greu

HIPOMAGNESÈMIA • Malabsorció• Diarrea abundant• Alcoholisme• Desnutrició • Insuficiència renal precoç• Hiperaldosteronisme• Hipoparatiroidisme

CATIÓ MAGNESI

Mètodes analítics: •Colorimètrics

– químics (blau de metiltimol),– enzimàtics (formació de NADPH)

•Emissió atòmica (fotometria de flama) •Absorció atòmica• Potenciomètrics (mètode electrode-ió-selectiu)

CATIÓ MAGNESI

CATIONS

Ferro (sideros, hierro, fer , iron,...)

Fe2+ i Fe3+ Siderèmia normal (ferro sèric): 50-170 micrograms/dl (9-30 micromol/L)

El ferro séric determinat al laboratori és en realitat el catió férric (Fe3+) lligat a la proteïna TRANSFERRINA. Cada molècula de transferrina pot portar dos ferros. Dos paràmetres importants de mesura són:

–Capacitat total de fijació de Ferro o TIBC (total iron binding capacity): és una mesura indirecta de la quantitat total de transferrina en sèrum. (VN: 240-450 micrograms/dl)– Percentatge de saturació de la transferrina: mesura els llocs lliures de les molècules per a unir-se al ferro. (VN: 20-50%)

El ferro és tant valuós a l’organisme que hi ha sempre un excés de proteïnes transportadores.

A l’estudi dels trastorns del ferro, l’avaluació aïllada de la siderèmia té un valor molt limitat i cal avaluar diferents paràmetres com :

Valors hematològics: eritròcits, reticulòcits, extensió,..

Hemoglobina i hematòcritTIBC (total iron binding capacity)% Saturació de la transferrinaFerritina

CATIÓ FERRO

Distribució del ferro a l’organisme:Aproximadament:

65% com a HEMOGLOBINA (dins dels eritròcits) 4% com a mioglobina (múscul esquelètic) 30% magatzemat com a ferritina i hemosiderina al fetge, motllo ossi i melsa 1% com a component de les proteïnes cel.lulars o en fase de transport.

L’organisme conserva el ferro amb una gran eficiència i es considera que sols es perd 1 miligram de ferro per dia ( en homes o dones post-menopàusiques) principalment per orina. El ferro als aliments està principalment com a catió férric i és reduit a catió férrós per ser absorbit. Sols s’absorbeix entre un 10-15% de Ferro (en forma de catió ferrós) i la ingesta recomanada és de 10 mg/dia.

La deficiència de ferro es freqüent en dones en edat reproductora.

CATIÓ FERRO

Principals funcions:• Component de l’hemoglobina i mioglobina (transport d’oxigen)

• Component dels enzims Hem (citocroms)

CATIÓ FERRO

Nivels alts de Ferro sèric (hipersiderèmia) poden indicar:HEMOCROMATOSIANÈMIES HEMOLÍTIQUESHEMOSIDEROSINECROSI HEPÀTICAHEPATITISENVERINAMENT PER FERRO DEFICIÈNCIA DE VITAMINA B12 O B6

Nivells baixos de Ferro sèric (hiposiderèmia) poden indicar:•PÈRDUES GASTROINTESTINALS•HEMORRÀGIES MENSTRUALS IMPORTANTS O NO COMPENSADES•MALABSORCIÓ DE FERRO•INSUFICIÈNCIA A LA DIETA•EMBARAÇ•ANÈMIA

CATIÓ FERRO

Mètodes analítics: •Ferro : Colorimètrics i molts altres...

•Transferrina: immunodifusió radial

•Ferritina:– enzimoimmunoassaig (EIA)

– radioimmunoassaig (RIA)

CATIÓ FERRO

ALGUNS DELS PRINCIPALS IONS A L’ORGANISME

•CATIONS: càrrega positiva. (van al càtode) Sodi Na+

Potassi K+

Calci Ca2+

Magnesi Mg2+

Ferro Fe2+ i Fe3+

•ANIONS: càrrega negativa. (van a l’ànode)Clorur Cl-

Fosfat PO43-

Bicarbonat HCO3-

- Na+ Cl- +CÀTODE ÀNODE

ANIONS

Cl-: Clorur És el principal anió extracel.lular

Valors normalsClorur sèric : 98-107 mmol/l Clorur urinari: 170-250 mmol/dia (però depèn de l’ingesta de sal i de l’estat d’hidratació de l’individu pot arribar fins a sols 20 mmol/dia)

Distribució del clorur a l’organisme:La concentració de clorur al líquid extracel.lular varia amb la del catió sodi. Component del HCl de l'estómac.Ingestió: per la dietaExcreció: orinaDeficiència de clorur: pot ser produïda per suor excessiva, diarrees, vòmits. Pot produir alcalosi, deshidratació i pèrdua de potassi a orina.

Principals funcions:• Manteniment del balanç hidrosalí i àcid-base a l’organisme • Manté la neutralitat elèctrica • Segueix les pèrdues o excessos de sodi• Quan augmenten els nivells de diòxid de carboni, el bicarbonat va de l’interior de les cèl.lules a l’exterior i el clorur entra per mantenir la neutralitat

ANIÓ CLORUR

CAUSES DE HIPERCLORÈMIAacidosi metabòlica per pèrdua excessiva

de bicarbonat,..

CAUSES DE HIPOCLORÈMIA • pèrdues gastrointestinals

• malalties renals amb pèrdues de sodi

• cetoacidosi diabètica...

ANIÓ CLORUR

Mètodes analítics: •Colorimètrics

– químics (tiocianat de mercuri)

• Potenciomètrics (mètode electrode-ió-selectiu)

ANIÓ CLORUR

ANIONS

PO4 3- : Fosfat És el principal anió intracel.lular

(Fòsfor – Phosphorus) (component dels ossos)

Valors normals sèrum: Adults: 0.8-1.8 mmol/L (2.5-5.0 mg/dl)* Nens: 1.3 - 2.2 mmol/L (4.0-7.0 mg/dl)*** El fòsfor sèric es presenta principalment en forma de fosfat inorgànic.** Els valors sèrics s’incrementen en sèrum durant les èpoques de creixement actiu degut a l’hormona del creixement (HGH)

El nivell de fòsfor al sèrum (fosfatèmia) és funció de:–Regulació hormonal ( PTH, calcitonina) i vitamina D–Relacionat amb el metabolisme del Calci –Aport a la dieta i absorció digestiva–Distribució als diferents compartiments–A nivell renal: mecanismes de reabsorció tubular i excreció

Principals funcions:

•Fosfolípids i fosfoproteïnes cel.lulars •Matriu òssia (85% del fòsfor total, principalment combinat amb Calci)•Teixit nerviós•Absorció i metabolisme dels principis immediats•Contracció muscular •ATP i creatín-fosfat (poc important quantitativament però molt qualitativament)•Tampó fosfat monoàcid-fosfat biàcid: molt important per el manteniment de pH durant el procés d’eliminació d’àcids per l’orina

HPO42- + H+ H2PO4

-

ANIÓ FOSFAT

Es poden valorar nivells greus (aïlladament) quan són superiors a 9 mg/dl o inferiors a 1 mg/dl

CAUSES DE HIPERFOSFATÈMIAHipoparatiroidismeMetastàsis òssiesFractures greus Nefritis crònica Hipocalcèmia

CAUSES DE HIPOFOSFATÈMIA Malabsorció digestiva Dietes inadequades i/o alcoholismeHiperparatiroidisme Raquitisme (nens) i Osteomalàcia (adults)Osteitis fibroquísticaHipercalcèmia

ANIÓ FOSFAT

Mètodes analítics: Colorimètrics:

– Químics: fosfomolibdat– Enzimàtics

1. A la determinació de fòsfor en sèrum es mesuren els fosfats inorgànics

2. Les concentracions de fosfat varien en funció del pH , ritmes circadians i aspectes fisiològics com creixement, embaràs , menopàusia,…

3. Cal evitar l’hemòlisi i separar ràpidament cèl.lules de plasma. Per què?

ANIÓ FOSFAT

ANIONS

HCO3- : Bicarbonat

Valors normals sèrum: 21-29 mmol/L

el tampó més important del plasma

El tampó bicarbonat –àcid carbònic és el tampó més important del plasma degut a que :

Es troba en una elevada concentracióPot ser eliminat o retingut fàcilment

•Per un mecanisme de compensació renal•Per el mecanisme respiratori: eliminació o retenció de CO2

Aquest tampó és també present als eritròcits i a les cèl.lules en general.

Mètodes analítics:

•Colorimètrics : reacció amb la carboxilasa fosfenilpiruvatada (PEPC) i mesura de la oxidación del NADH

•Gasometries en sang arterial: mesuren també el CO2 i bicarbonats

ANIÓ BICARBONAT