4. ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΗΣ ΩΣΜΩΜΟΡΙΑΚΟΤΗΤΑΣ ΤΟΥ ΠΛΑΣΜΑΤΟΣ

Σημειώσεις Ιατρικής Βιοπαθολογίας Μέτρηση της ωσμωμοριακότητας του πλάσματος

Ιωάννης Σπ. Παπαδάκης Ειδικευόμενος Ιατρικής Βιοπαθολογίας ΠΑΓΝΗ

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΙΑΤΡΙΚΗΣ ΒΙΟΠΑΘΟΛΟΓΙΑΣ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4

ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΗΣ ΩΣΜΩΜΟΡΙΑΚΟΤΗΤΑΣ ΤΟΥ

ΠΛΑΣΜΑΤΟΣΙΩΑΝΝΗΣ ΣΠ. ΠΑΠΑΔΑΚΗΣ

ΕΙΔΙΚΕΥΟΜΕΝΟΣ ΙΑΤΡΙΚΗΣ ΒΙΟΠΑΘΟΛΟΓΙΑΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΝΟΣΟΚΟΜΕΙΟΥ

ΗΡΑΚΛΕΙΟΥ

2009-2013

Η ωσμογραμμομοριακότητα κατ' όγκο (osmolarity) αναφέρεται

στον αριθμό των γραμμομορίων διαλυτής ουσίας σε ένα λίτρο

διαλύματος, ενώ η ωσμογραμμομοριακότητα κατά βάρος

(osmolality) αναφέρεται στον αριθμό των γραμμομορίων διαλυτής

1



ουσίας σε χιλιόγραμμα νερού (διαλύτης). Η

ωσμογραμμομοριακότητα κατ' όγκο είναι ο προτιμητέος όρος,

δεδομένου ότι οι μετρήσεις τόσο της κατ' όγκο όσο και της κατά

βάρος ωσμογραμμομοριακότητας πραγματοποιείται βάσει

φυσικοχημικών ιδιοτήτων. Μια φυσικοχημική ιδιότητα (colligative

property) είναι μια φυσική ιδιότητα που βασίζεται στον αριθμό

των διαλυμένων σωματιδίων σε ένα δεδομένο αριθμό μορίων

νερού και παραδείγματα περιλαμβάνουν το σημείο πήξης (freezing

point), το σημείο βρασμού (boiling point) και την τάση των ατμών

(vapor pressure). Το μοριακό βάρος του νερού, αντιπροσωπεύει τον

αριθμό των μορίων του νερού με μεγαλύτερη ακρίβεια από ότι ο

όγκος, επειδή ο όγκος του νερού μεταβάλλεται με τη θερμοκρασία

έστω και λίγο, αλλά η μοριακή μάζα δεν μεταβάλλεται. Ωστόσο, οι

όροι ωσμογραμμομοριακότητα κατ' όγκο και κατά βάρος

χρησιμοποιούνται συχνά εναλλακτικά, επειδή η μεταβολές του

όγκου του ύδατος με τη θερμοκρασία είναι αμελητέες. Πρέπει να

σημειωθεί, ωστόσο, ότι 1 κιλό ύδατος καταλαμβάνει ακριβώς 1 L

στους 4 ° C.

Ένα γραμμομόριο (mole) NaCl σε διάλυμα περιέχει 2 ωσμώλια

(osmoles) επειδή το NaCl διίσταται (dissociated) σε Na+ και Cl-.

Ένα mole από D-γλυκόζη σε διάλυμα περιέχει 1 osmole δεδομένου

ότι η γλυκόζη δε διίσταται. Ένα mole Na3PO4 σε διάλυμα περιέχει

4 osmoles, δεδομένου ότι διίσταται σε 3 ιόντα Na+ και ένα ιόν

PO43-. Για τον υπολογισμό της ωσμωμοριακότητας του διαλύματος

του οποίου η διαλυμένη ουσία διίσταται σε περισσότερα από ένα

σωματίδια χρησιμοποιείται η ακόλουθη εξίσωση:

M × a = Osm/L

όπου M είναι η μοριακότητα κατ' όγκο (molarity) και α είναι ο

αριθμός των σωματιδίων στα οποία διίσταται ένα μόριο της

ουσίας.

2



Όταν η ωσμωτική συγκέντρωση (osmolal concentration) του

εξωκυττάριου υγρού αυξάνει από τη συσσώρευση των διαλυμένων

ουσιών που περιορίζονται στο εξωκυττάριο υγρό (αποτελεσματικά

ωσμώλια - effective osmols), όπως η γλυκόζη (glucose), η

μαννιτόλη (mannitol) και το νάτριο (sodium), ωσμωτική ισορροπία

αποκαθίσταται καθώς το ύδωρ μετακινείται από τα κύτταρα στο

εξωκυττάριο υγρό (extracellular fluid - ECF) προκαλώντας αύξηση

της ενδοκυττάριας ωσμωμοριακότητας στο ίδιο επίπεδο με την

εξωκυττάρια ωσμωμοριακότητα. Όταν η εξωκυττάρια

ωσμωμοριακότητα αυξάνεται από τη συσσώρευση των διαλυμένων

ουσιών που μπορούν να εισέλθουν στο κύτταρο ελεύθερα

(αναποτελεσματικά ωσμώλια - ineffective osmols), όπως η ουρία

(urea) και το αλκοόλ (alcohol), η ωσμωτική ισορροπία

επιτυγχάνεται με την είσοδο αυτών των διαλυμένων ουσιών στο

κύτταρο. Δεδομένου ότι η πλειονότητα των διαλυμένων ουσιών

που υπάρχουν φυσιολογικά στο εξωκυττάριο υγρό είναι

αποτελεσματικά ωσμώλια, η απώλεια του εξωκυττάριου ύδατος

(π.χ. μη συνειδητές απώλειες) θα αυξήσει την αποτελεσματική

ωσμωμοριακότητα και ως εκ τούτου θα προκαλέσει μετατόπιση του

ύδατος από τα κύτταρα. Μείωση της εξωκυττάριας

ωσμωμοριακότητας, είτε λόγω απώλειας των φυσιολογικών

εξωκυττάριων διαλυμένων ουσιών ή λόγω κατακράτησης ύδατος,

θα προκαλέσει μετατόπιση ύδατος στα κύτταρα.

Η ωσμωμοριακότητα του ορού ή του πλάσματος μπορεί να μετρηθεί

άμεσα με ένα οσμόμετρο (osmometer) ή υπολογίζεται ως το

άθροισμα της συγκέντρωσης όλων των διαλυμένων ουσιών στο

πλάσμα. Επειδή ένα οσμόμετρο δεν κάνει διάκριση μεταξύ

αποτελεσματικών και αναποτελεσματικών ωσμωλίων, μπορεί να

υπολογιστεί μόνο η αποτελεσματική ωσμωτικότητα (effective

osmolality). Στην πράξη, η ουρία είναι το μόνο αναποτελεσματικό

ωσμώλιο που έχει σημαντική συγκέντρωση στο πλάσμα της τάξης

3



των 5 mOsm / L. Υπό κανονικές συνθήκες στο πλάσμα, ως εκ

τούτου, η ολική ωσμωμοριακότητα είναι σχεδόν ίση με την

αποτελεσματική ωσμωμοριακότητα. Η ωσμωμοριακότητα του

πλάσματος υπολογίζεται ως εξής:

Ωσμωτικότητα ορού = {Ορός Na + (mEq / L) x 2} + {Γλυκόζη

(mg / dL) / 18} + {Ουρία (mg / dL) / 2,8}

Σε φυσιολογικές συγκεντρώσεις γλυκόζης και ουρίας ορού, η

ωσμωμοριακότητα σχεδόν εξισώνεται με το γινόμενο Na+ × 2 στον

ορό, διότι τα αντιπαρατασσόμενα λάθη αλληλοεξουδετερώνονται.

Η ωσμωμοριακότητα του νατρίου και των συνοδών ανιόντων

υπερεκτιμάται καθώς δεν εξετάζεται ο ωσμωτικός συντελεστής

(osmotic coefficient) και επικρατεί η παραδοχή ότι όλα τα ανιόντα

του ορού είναι μονοδύναμα. Από την άλλη μεριά, η

ωσμωμοριακότητα υποεκτιμάται καθώς αγνοούνται τα κατιόντα

πλην του νατρίου και οι άλλες διαλυτές ουσίες και

χρησιμοποιείται η συγκέντρωση του νατρίου στο πλάσμα αντί της

συγκέντρωσης νατρίου ύδατος. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι για τις

συνεισφορές της ουρίας και της γλυκόζης του ορού στην

ωσμωμοριακότητα, οι τιμές τους σε mg / dL διαιρούνται με το ένα

δέκατο του μοριακού βάρους κάθε μιας (2,8 και 18σε αντιστοιχία

με τα 28 και 180), διότι η ωσμωμοριακότητα εκφράζεται ως

mOsm / L και όχι σε mOsm / dL.

Πολλές από τις διαλυμένες ουσίες που μπορεί να συσσωρευτούν

ανώμαλα στο σώμα είναι τα ανιόντα οξέος, για παράδειγμα το

σαλικυλικό (salicylate), , το γλυκολικό (glycolate), το μυρμηκικό

(formate), το γαλακτικό οξύ (lactate), το β-υδροξυβουτυρικό (beta-

hydroxybutyrate). Οι ουσίες αυτές δεν θα πρέπει να προστίθενται

στην εκτίμηση της ωσμωμοριακότητας του πλάσματος, δεδομένου

ότι είναι σε μεγάλο βαθμό αντισταθμιζόμενες από το νάτριο και

ως εκ τούτου έχει ήδη συμπεριληφθεί στον τύπο, όταν το νάτριο

4



στο πλάσμα πολλαπλασιάζεται επί 2. Μη ηλεκτρολυτικές

διαλυμένες ουσίες, που συσσωρεύονται μη φυσιολογικά στον ορό,

π.χ. η αιθανόλη (ethanol), and, η αιθυλενογλυκόλη (ethylene

glycol), η μεθανόλη (methanol), και η μαννιτόλη (mannitol), θα

έχουν ως αποτέλεσμα η μετρούμενη ωσμωμοριακότητα (measured

osmolality) να υπερβαίνει τα υπολογιζόμενη ωσμωμοριακότητα

(calculated osmolality), με την πρόκληση ενός ωσμωμοριακού

χάσματος (osmolal gap). Αυτό το ωσμωτικό χάσμα είναι μια

χρήσιμη κλινική ένδειξη για την παρουσία των τοξικών ουσιών

που απαριθμούνται παραπάνω. Η συσσώρευση ουδέτερων και

κατιονικών αμινοξέων προκαλεί επίσης ένα ωσμωμοριακό χάσμα

στον ορό.

Η ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΥΠΕΡΓΛΥΚΑΙΜΙΑΣ ΣΤΟ NA + ΤΟΥ ΟΡΟΥ

Η διαπερατότητα μιας μεμβράνης για μια δεδομένη διαλυμένη

ουσία ποικίλλει ανάλογα με τον τύπο των κυττάρων. Για

παράδειγμα, η γλυκόζη δεν συσσωρεύεται στα μυϊκά κύτταρα. Η

γλυκόζη δε μπορεί να εισέλθει στο μυϊκό κύτταρο ελεύθερα, και

όταν εισέρχεται στο κύτταρο με τη βοήθεια της ινσουλίνης,

μεταβολίζεται πολύ γρήγορα. Έτσι, η γλυκόζη είναι ένα

αποτελεσματικό ωσμώλιο για το μυϊκό κύτταρο, π.χ. η

υπεργλυκαιμία θα προκαλέσει μετατόπιση του νερού από το μυϊκό

κύτταρο. Από την άλλη πλευρά, η γλυκόζη είναι ένα

αναποτελεσματικό ωσμώλιο για τα ερυθρά αιμοσφαίρια, τα

ηπατικά κύτταρα, τα νεφρικά κύτταρα και τα περισσότερα

κύτταρα του εγκεφάλου λόγω της ελεύθερης εισαγωγής της σε

αυτά τα κύτταρα. Η γλυκόζη γενικά κατηγοριοποιείται ως ένα

αποτελεσματικό ωσμώλιο, κυρίως επειδή τα μυϊκά κύτταρα

αποτελούν τη μεγαλύτερη μάζα κυττάρων του σώματός μας, όπως

αναφέρθηκε προηγουμένως σε αυτό το κεφάλαιο.

5



Η συσσώρευση της γλυκόζης ή της μαννιτόλης στο εξωκυττάριο

υγρό είναι μια πολύ γνωστή αιτία υπονατριαιμίας, διότι η γλυκόζη

είναι ωσμωτικά ενεργή και προκαλεί τη ροή του νερού από τα

κύτταρα στο εξωκυττάριο υγρό με αραίωση των ηλεκτρολυτών του.

Η μετατόπιση του ύδατος επηρεάζει τις συγκεντρώσεις όλων των

εξωκυττάριων ηλεκτρολυτών, αλλά η απόλυτη επίδρασή της είναι

μεγαλύτερη στο νάτριο του ορού, λόγω της υψηλής συγκέντρωσης

του. Η σχέση μεταξύ της μεταβολής στο νάτριο του ορού και της

μεταβολής στη συγκέντρωση της γλυκόζης σε ένα φυσιολογικό

ενήλικα είναι περίπου 1,5 mEq / L Na+ για 100 mg / dL γλυκόζης.

Ο αριθμός αυτός είναι έγκυρος, ωστόσο, μόνο όταν ο όγκος

κατανομής της γλυκόζης είναι κάπου μεταξύ 40-50% του

συνολικού ύδατος του σώματος. Ο όγκος «κατανομή της

γλυκόζης» αφορά ένα θεωρητικό όγκο στον οποίο η γλυκόζη είναι

ομοιόμορφα κατανεμημένη, όταν η χορηγούμενη γλυκόζη ούτε

απεκκρίνεται ούτε μεταβολίζεται. Για παράδειγμα, αν 10 g (10 000

mg) γλυκόζης δίνονται σε ένα άτομο και η συγκέντρωση στον ορό

αυξάνεται κατά 1000 mg / L (100 mg / dL) (με την παραδοχή ότι

κανένα μόριο δε μεταβολίζεται ούτε αποβάλλεται ), τότε ο όγκος

κατανομής είναι 10 L. Κανονικά, ο όγκος κατανομής της γλυκόζης

είναι ελαφρώς μεγαλύτερος από τον εξωκυττάριο όγκο, διότι

ορισμένα κύτταρα, όπως τα ερυθρά αιμοσφαίρια και τα

ηπατοκύτταρα επιτρέπουν την ελεύθερη διέλευση της γλυκόζης,

επιτυγχάνοντας την ίδια συγκέντρωση της γλυκόζης σε αυτά τα

κύτταρα με το πλάσμα. Καθώς ο όγκος κατανομής της γλυκόζης σε

σχέση με το ολικό ύδωρ του σώματος αυξάνεται, η επίδραση της

γλυκόζης στο νάτριο του ορού μειώνεται σταδιακά. Μείωση του

όγκου κατανομής της γλυκόζης έχει το αντίθετο αποτέλεσμα. Η

μεταβολή του Na+ στον ορό, που προκαλείται από την

υπεργλυκαιμία μπορεί να υπολογιστεί με τον ακόλουθο τύπο:

ΔNa+ (mEq/L) = (5.6 - 5.6a)/2

6



όπου ΔNa+ είναι η μείωση στο Na+ ορού σε mEq / L για κάθε 100

mg / dL αύξησης της γλυκόζης και «α» είναι το κλάσμα του όγκου

κατανομής της γλυκόζης επί του συνόλου του ύδατος του σώματος.

Σε συνθήκες με σημαντική αύξηση του εξωκυττάριου όγκου, π.χ.

στη συμφορητική καρδιακή ανεπάρκεια και άλλες καταστάσεις που

προκαλούν οίδημα, ο όγκος κατανομής της γλυκόζης αποτελεί ένα

πολύ μεγαλύτερο κλάσμα του συνολικού ύδατος του σώματος, και

κατά συνέπεια μια μείωση του νατρίου στον ορό που προκαλείται

από την υπεργλυκαιμία θα ήταν πολύ λιγότερη από τη

συνηθισμένη. Για παράδειγμα, όταν ο όγκος κατανομής της

γλυκόζης είναι 80% του συνολικού σωματικού ύδατος (0,8), η

μείωση στον ορό του Na+ για αύξηση των επιπέδων της γλυκόζης

της τάξης των 100 mg / dL θα είναι μόνο 0,56 mEq / L: (5,6 - 5,6 Χ

0,8) / 2 = 0,56. Όταν ο όγκος της γλυκόζης είναι 20% του

συνολικού ύδατος του σώματος, η ΔNa+ θα είναι 2,2 mEq / L για

αύξηση της γλυκόζης κατά 100 mg / dL.

ΤΟΝΙΚΟΤΗΤΑ

Η τονικότητα ή ωσμωτικότητα (tonicity) ενός διαλύματος

αναφέρεται στην επίδραση ενός συγκεκριμένου διαλύματος στον

όγκο των κυττάρων. Ένα υπέρτονο διάλυμα (hypertonic solution)

είναι αυτό που συρρικνώνει τα κύτταρα, ενώ ένα υπότονο διάλυμα

(hypotonic solution) είναι αυτό που προκαλεί διόγκωση των

κυττάρων. Ένα ισοτονικό διάλυμα (isotonic solution) είναι αυτό

που δεν προκαλεί καμία μεταβολή του όγκου των κυττάρων. Ένα

διάλυμα φυσιολογικού ορού 0,9% (solution of 0.9% saline - 154 mM

διαλύματος χλωριούχου νατρίου) είναι γενικά ισοτονικό. Όταν ο

όρος τονικότητα εφαρμόζεται σε ένα ρευστό in vitro, όπως στα

ούρα, χρησιμοποιείται σχεδόν ισοδύναμα με τη συνολική

ωσμωτικότητα. Έτσι, τα ούρα με υψηλή συγκέντρωση ουρίας

ονομάζονται υπέρτονα.

7



ΩΣΜΩΜΟΡΙΑΚΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΕΙΔΙΚΟ ΒΑΡΟΣ

Το ειδικό βάρος (specific gravity) ενός διαλύματος είναι η μάζα του

διαλύματος διαιρούμενη με τον όγκο του διαλύματος.

Λαμβάνοντας υπόψη ότι η ωσμωμοριακότητα των υγρών εξαρτάται

από την ωσμωτική συγκέντρωση της διαλυμένης σε αυτό ουσίας,

το ειδικό βάρος καθορίζεται από το βάρος της διαλυμένης ουσίας

σε σχέση με τον όγκο που μεταβάλλει στο διάλυμα. Οι πρωτεΐνες

του πλάσματος συμβάλλουν ελάχιστα στην ωσμωμοριακότητα

λόγω της χαμηλής γραμμομοριακής συγκέντρωσής τους, αλλά

είναι ο σημαντικότερος παράγοντας που καθορίζει το ειδικό βάρος

του πλάσματος. Το ειδικό βάρος και η ωσμωμοριακότητα των

ούρων συνήθως μεταβάλλονται παράλληλα, όμως διαφοροποίηση

μεταξύ των δύο συμβαίνει με την βαριά πρωτεϊνουρία (proteinuria)

και τη σοβαρή γλυκοζουρία (glycosuria).

8



Εικόνα 1. Η έννοια του διαλύτη και της διαλυμένης ουσίας.

Εικόνα 2. Διαφοροποίηση της κατά βάρος και της κατά

όγκο ωσμογραμμομοριακότητας.

9



Εικόνα 3. Η ωσμωτικότητα σε κυτταρική μεμβράνη

εκατέρωθεν της οποίας βρίσκονται νερό και διάλυμα

χλωριούχου νατρίου (υπέρτονο) με μετατόπιση διαλύτη

από το υπότονο στο υπέρτονο διαμέρισμα.

10



Εικόνα 4. Ωσμωμοριακότητα των ωσμωλίων στα διάφορα

διαμερίσματα του σώματος.

11



Εικόνα 5. Τα αποτελέσματα του ισοτονικού, του

υποτονικού και του υπερτονικού διαλύματος στη

διαμόρφωση του κυτταρικού όγκου.

12



Εικόνα 6. Επίδραση της εισαγωγής ισοτονικού, υποτονικού

και υπερτονικού υγρού στο εξωκυττάριο υγρό που

βρίσκεται σε ωσμωτική ισορροπία.

Εικόνα 7. Υπολογισμός ωσμωμοριακότητας του πλάσματος.

13



Εικόνα 8. Υπολογισμός αποτελεσματικής

ωσμωμοριακότητας του πλάσματος.

Εικόνα 9. Ουσίες που προκαλούν ωσμωμοριακό χάσμα.

14



Εικόνα 10. Συμμεταφορά γλυκόζης και νατρίου.

Εικόνα 11. Τονικότητα.

15



Εικόνα 12. Οσμόμετρο.

16

4. ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΗΣ ΩΣΜΩΜΟΡΙΑΚΟΤΗΤΑΣ ΤΟΥ ΠΛΑΣΜΑΤΟΣ

Documents

Transcript of 4. ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΗΣ ΩΣΜΩΜΟΡΙΑΚΟΤΗΤΑΣ ΤΟΥ ΠΛΑΣΜΑΤΟΣ