Homeostáza a jak s ní zacházíme

SOUHRN

V autorově pojetí je homeostáza základní životní funkcí. Upozorňuje na úskalí sledování změn homeostázy a na postupy, jak změny homeostázy řešit. Z teoretických základů a z mnohaletých zkušeností uvádí praktické příklady, jak pomáhat organismu zachovat dynamickou rovnováhu ve vnitřním prostředí.

Klíčová slova: homeostáza, monitorování změn, úskalí řešení poruch

SUMMARY

In the author‘s concept is homeostasis an essential vital life function. Draws attention to the pitfalls of tracking changes of homeostasis and procedures as changes of homeostasis to deal with. Of the theoretical foundations and many years of experience provides practical examples of how to help the body maintain dynamic equilibrium in the internal environment.

Key words: homeostasis, monitoring changes, difficulty solving disorders

DEFINICE A HISTORIE

Oxfordský slovník definuje od roku 1921 homeostasis jako „the tendency towards a relatively stable equilibrium between interdependent elements, especially as maintained by physiological processes“, tedy úsilí vyvíjené fyziologickými procesy k relativně stálé rovnováze vzájemně závislých prvků.

Homeostázou rozumíme kromě významu „stálost vnitřního prostředí“ i její udržení v situacích, kdy je tato fylogeneticky založená rovnováha porušena s následným zhoršením funkce orgánů. Homeostáza je tedy další ze základních životních funkcí stejného významu jako dýchání, krevní oběh a vědomí.

Homeostázu již na počátku 70. let 19. století definoval Claude Bernard jako stálost vnitřního prostředí. Vnitřní prostředí představují tělesné tekutiny – voda a látky v nich rozpuštěné v podobě ionizované nebo neionizované. V prostředí tělesných tekutin probíhají všechny metabolické a fyziologické pochody v organismu. Ve vzájemné rovnováze je udržován

• objem tělesných tekutin,

• jejich osmolalita,

• elektroneutralita

• a acidobazická rovnováha.

Osmolalita (množství solutů v mmol na 1 kg rozpustidla) bývá odlišována od osmolarity (množství solutů v mmol na 1 kg roztoku). V praxi to však nemá velký význam a dále budeme užívat termín osmolalita – udávaná veličina je vyjadřována v mmol/kg.

SLOŽENÍ A REGULACE STAVU VNITŘNÍHO PROSTŘEDÍ, TĚLESNÝCH TEKUTIN

Lékaři v klinické medicíně, ale i v primární péči jsou konfrontováni, pokud jde o tělesné tekutiny, především otázkami týkajícími se objemu a osmolality tělesných tekutin. Přeloženo do jazyka klinické praxe, jde o otázky: Má nemocný v sobě správný objem tekutin? Nechybějí mu – není dehydratovaný? Není hyperhydratovaný, třeba i „přelitý“ infuzemi? Jakou osmolalitu mají tělesné tekutiny? (Což bývá nesmírně důležité při volbě osmolality přiváděných infuzí). A konečně – Jsou tělesné tekutiny v organismu správně rozděleny?

Tělesné tekutiny se dělí na extracelulární (ECT), z nichž prakticky důležitou součástí je tekutina intravaskulární (IVT), a dále na intersticiální (IST) a intracelulární (ICT). Jejich složení se liší, ale jsou mezi nimi semipermeabilní membrány umožňující přesuny vody a solutů. Přesuny iontů, ale i jiných látek (glukóza) jsou energeticky náročné aktivní membránové pochody.

Ve velkých tepnách a v srdečních síních se nacházejí receptory, jež sledují náležitý objem tělesných tekutin. Signalizují odchylky v rozmezí 1 % objemu. Aferentní dráhy n. vagus a n. glossopharyngeus přivádějí signály o kolujícím objemu tělesných tekutin do prodloužené míchy, mostu a hypotalamu. V hypotalamu je osmoregulační centrum, kam přicházejí signály z hypotalamických receptorů. Po zpracování informací o aktuálním objemu a osmolalitě jsou vydávány podněty k aktivaci mechanismů sloužících k udržování rovnováhay, setrvalého stavu, tedy homeostázy (tab. 1).

Regulační mechanismy objemu a osmolality tělesných tekutin jsou fylogeneticky velmi staré. Druhohorní obludou žijící na této planetě již stamiliony let až do dnešních dnů je žralok veliký (Cetorhinus maximus): uznávaný nález nejstarší čelisti pochází z období siluru, je tedy starý více než 100 milionů let – na pevnině se v té době nevyskytovali žádní obratlovci ani flóra. Žralok byl první živočich, v jehož žilách se objevil lymfocyt. Proč žralok a druhohory? I my v sobě totiž neseme něco z druhohor. Naše ECT má složení jako moře, ne však moře nynější, ale druhohorní. Fylogeneze toto složení ECT pečlivě chránila, zřejmě jako nejvýhodnější v evolučním tlaku (tab. 2).

Jak bylo uvedeno, organismus reaguje již na 1 % změn osmolality a objemu tělesných tekutin. Neznamená to, že je okamžitě napravuje. Jak jsme byli postupně v posledních 100 letech schopni měřit jednotlivé parametry vnitřního prostředí, uvědomili jsme si, že nejde o absolutní jednotlivou veličinu, číslo, ale o určité rozmezí hodnot. Jinými slovy, jedná se o interval hodnot, kdy ještě probíhají fyziologické pochody patřičným způsobem, tedy organismus je zdráv a jsou optimální metabolické děje. Budeme‑li konkrétní, pak u nejdůležitějšího ukazatele pro objem a osmolalitu sodíku (Na) je rozmezí 135–142 mmol/l a s ním související osmolalita séra je 275–295 mmol/kg. V těchto rozmezích regulační mechanismy udržují uvedené parametry. Při poklesu nebo vzestupu hodnot mimo dané rozmezí nastává adaptace na situaci, není‑li úspěšná, hrozí vážné komplikace jako třeba otok mozku.

Naším úkolem je sledovat jednotlivé ukazatele homeostázy nemocných a její případné poruchy, vedoucí k energetickému deficitu a k porušené funkci orgánů, někdy napravovat.

ÚSKALÍ PŘI ŘEŠENÍ ZMĚN HOMEOSTÁZY

Uvádíme, že sledujeme změny v homeostáze, ve vnitřním prostředí. Informace však získáváme většinou, pomineme‑li monitorování stavu buněčného metabolismu mikrosondami, neboť jde jen o řídké klinické experimenty, z ECT, a to z krve, moče, potu, slin drénovaných tkání. Pracujeme i s analýzou mozkomíšního moku, jenž bývá považován za tekutinu mezibuněčnou. Celkem máme k dispozici pro analýzu asi 10 % ECT. Zde jsme u prvního problému – lze z těchto údajů činit závěry o homeostáze v dalších částech tělesných tekutin, zvláště v tekutině intracelulární?

Zásahy v ECT, resp. v IVT, musíme v každém případě vážit s ohledem na to, že jejich dopady na situaci v ICT mohou být třeba i škodlivé.

Příklad 1: Metabolická acidóza, podáme hydrogenkarbonát (HCO3 –) bez zajištění dostatečně efektivní plicní ventilace. Hydrogenkarbonát se rozpadá za vzniku oxidu uhličitého (CO2), který volně difunduje membránami i do ICT, a není‑li patřičnou ventilací eliminován, může v ICT vyvolat acidózu, zatímco jsme spokojeni s jistým vzestupem hodnoty pH v ECT.

Nezajímáme se o jednotlivou hodnotu, ale sledujeme trendy zvolených parametrů. Vyhýbáme se termínu „normální hodnota“.

Příklad 2: Nemocný přichází s hyperosmolální dehydratací, hodnota sodíku je 165 mmol/l. Kdybychom naším léčebným postupem (třeba velký objem infuzí 5% glukózy) docílili za čtyři hodiny hodnoty sodíku 135 mmol/l, tedy „normální“, jde o hodnotu smrtelnou. Během hodin, možná spíše desítek hodin rozvíjející se hyperosmolality ECT se vyvíjela hyperosmolalita také v tekutině intracelulární s ohledem na ekvilibrium osmolality a elektroneutrality v celém vnitřním prostředí. Hypotonické roztoky přecházejí z ECT do ICT a nastává otok mozku.

Mluvíme tedy raději o hodnotě referenční pro danou laboratoř. S uvedeným příkladem souvisejí další problémy při interpretaci výsledků vyšetření. Jak jsme naznačili, probíhá většina změn homeostázy během desítek hodin. Za akutní změny máme ty, jež nastanou během 48 hodin. Náprava by proto měla probíhat také během desítek hodin.

Existují však nějaké poruchy, stavy, kde musíme postupovat rychle, během desítek vteřin nebo během minut? Vrátíme se k nim v části zabývající se logistikou a „pomocnými vyšetřeními“ (tab. 3).

Důležité je proto orientovat se na trendy sledovaných hodnot. V případě 2 by bylo správné, aby za 4 hodiny byla hodnota sodíku > 165 mmol/h – pokles hodnoty Na+ nemá být rychlejší než 0,5 mmol/h, tedy po 12 hodinách kolem 159 mmol/12 h, což je hodnota jistě sama o sobě „abnormální“. Ale v tomto případě sledujeme trend sodíku a tato hodnota je v daném intervalu žádoucí.

Hodnotu draslíku (K+) bez znalosti dalších parametrů homeostázy nemůžeme interpretovat vůbec. Referenční rozmezí v séru je 3,8–5,5 mmol/l. Již definice uvádí, že v homeostáze jde o rovnováhu na sobě závislých elementů. Pro K+ platí, že při zvýšení osmolality o 10 mmol/kg stoupá kalemie o 0,6 mmol/l a při změnách pH‑ o 0,1 vede ke změně K+ o ±0,6 mmol/l.

Příklad 3: U dítěte s alkalózou pH 7,50 při hyperventilaci na počátku septického šoku a s hypoosmolální dehydratací (osmolalita séra 260 mmol/kg) je hodnota K+ 2,9 mmol/l nepochybně mimo referenční rozmezí, ale pro daný stav homeostázy je normální. Mylná interpretace stavu jako hypokalemie s následným podáním K+ intravenózně může mít fatální následky.

Při interpretaci hodnot, jimiž sledujeme děje ve vnitřním prostředí, musíme uvážit, jaká je jejich specificita a senzitivita. Aminotransferázy mají vysokou senzitivitu, ale nízkou specificitu, takže jejich hodnoty jsou vyšší než referenční rozmezí při akutním postižení jater, ale i při infarktu myokardu, kostní zlomenině a při velkém množství injekčních vpichů, zvláště při mnoha intramuskulárních (i.m.) aplikacích. Vysokou specificitu i senzitivitu má třeba prokalcitonin, signalizátor sepse. Musíme také vážit aktuální výpovědní hodnotu sledované veličiny. Například glykemie a krevní plyny ukazují skutečný okamžitý stav. Ale třeba aktuální hodnoty sodíku jsou výsledkem souhrnu předchozích metabolických dějů. Stejně je tomu například u některých metabolických ukazatelů, jako třeba u odpadů nebílkovinného dusíku. Stanovení aktuální hodnoty odpadu nebílkovinného dusíku není informací o současném stavu metabolismu, ale souhrnem toho, co se dělo v předchozích desítkách hodin. V uvedených příkladech jsou východiskem bilance, jež sledují přívod určitého elementu a jeho odpad nejčastěji ve sbírané moči. Nemělo by být opomenuto provádění bilance přiváděných a vydávaných tekutin, což je základní informace o homeostáze.

LOGISTICKÉ PROBLÉMY A „POMOCNÁ VYŠETŘENÍ“

Zkušení pracovníci v oboru klinická biochemie udávají, že problémy se získáváním biologického materiálu, s jeho transportem do laboratoře a zpracováním mohou být zdrojem až 10% chyby referovaného výsledku. Neodpovídá‑li výsledek vyšetření klinickému stavu nebo ostatním sledovaným parametrům, je třeba vyšetření opakovat.

Pro rozhodování na pracovištích intenzivní a resuscitační péče je nezbytné stanovit vyšetření, jež musejí být provedena co nejdříve, uvádí se do 60 minut. Po 4 hodinách od odebrání vzorku bývá pro urgentní medicínu výsledek ne vždy užitečný. Jaké parametry potřebujeme v době kratší než 60 minut od přijetí pacienta na pracoviště urgentní medicíny?

Většina těchto parametrů bývá vyšetřována přímo na pracovišti urgentní medicíny – tento systém bývá označován anglickou zkratkou POCT (point‑of‑care testing). Jde o vyšetření acidobazické rovnováhy a krevních plynů, Na, K, glykemie, laktátu, C‑reaktivního proteinu a prokalcitoninu. Výhodou pro děti je, že ke komplexu uvedených POCT vyšetření stačí kapilára krve v řádu mikrolitrů.

Přínosem je doplnění laboratorních testů nebiochemickými pomocnými vyšetřeními, jako je EKG (změny při odchylkách v metabolismu kalia) nebo bioelektrická celotělová impedance při sledování změn v objemu tělesných tekutin.

Nesmíme zapomenout, že informace o homeostáze přinášejí i vyšetření hematologická, především krevní obraz s diferenciálním rozpočtem (zajímavé jsou změny v počtu krevních destiček nejen při trombocytopenii, ale také jejich reakce na infekci i podvýživu). Bez vyšetření koagulačních pochodů nelze léčit rozvinuté systémové zánětlivé reakce, především sepsi.

Víme‑li, že udržení homeostázy spočívá v pochodech značně náročných na energii, patří do snahy o zachování homeostázy i sledování metabolické situace organismu, výživy kriticky nemocných. Jde o to, aby naši nemocní dostávali využitelnou energii (v kritickém stavu vázne třeba metabolismus cukrů). Zde je zajímavou možností objektivní hodnocení metabolické situace nemocných pomocí nepřímé kalorimetrie.

HOMEOSTÁZA VYVÍJEJÍCÍHO SE ORGANISMU

S homeostázou nemocných dětí jsme byli po zahájení naší pediatrické praxe rychle a důkladně konfrontováni. Alfou a omegou denních a nočních služeb byla péče o děti s poruchami homeostázy danými dehydratací při zánětech gastrointestinálního traktu. „Lesy stojanů s kapačkami, vzpomínáte?“ říkají při setkání naše staré, skvělé zdravotní sestry.

Naši učitelé nás zasvěcovali do sofistikovaných rehydratačních schémat (nesměl chybět Darrowův roztok a plazma). Za všechny infuzní mágy jmenuji Antonína Valíka a Emila Poláčka.

Co činí u vyvíjejícího se organismu obtíže, pokud jde o řešení poruch homeostázy, ukazuje tabulka 4.

HOMEOSTÁZA JE SLUHOU, KRÁLEM JE KLINICKÝ STAV DÍTĚTE

Neléčíme každou odchylku homeostázy a „netitrujeme biochemické hodnoty“. Jak snadné by bylo podat nemocnému s hyperosmolalitou na každý mmol nad referenční rozmezí 4,2 ml destilované vody a během minut „srovnat“ osmolalitu séra do referenčního rozmezí. Ale výsledkem by byl otok mozku a smrt.

My chceme, aby naše léčebné úsilí při nápravě odchylek a poruch nerušilo fylogeneticky dané autonomní řešení poruch homeostázy. Cílem nejsou „normální hodnoty“, nýbrž především zlepšení klinického stavu – návrat vědomí, nástup diurézy, otevření periferie, pokles rozdílu mezi teplotou centrální a periferní pod 2 °C, pokles doby návratu prokrvení na kůži periferie pod dvě sekundy, teplé nohy a tepající arterie za kotníkem a na dorsu nohy. Ať je při tom hodnota Na+ třeba 159 mmol/l, je‑li to signál pomalu klesajícího trendu hyperosmolality.

Zásady a postoje při sledování a řešení změn v homeostáze shrnuje tabulka 5.

LITERATURA

1. Poláček E. Parenterální tekutiny. Praktický lékař 1954;34:129–133.

2. Valík A, Bejblíková M, Jelinek J, Pavlová D. Některé současné problémy poruch tělesné tekutiny kojenců. Praktický lékař 1973;53:413–418.

3. Kazda A, Balík M, Jabor A. Efektivní osmolalita a její poruchy. Klin Bioch Metab 1966;4:142–146.

4. Doležel Z. Hyponatrémie a hypernatrémie. Čes‑slov Pediat 2004;59:18–23.

5. Janda J, et al. Ovlivňuje příjem soli krevní tlak? Čes‑slov Pediat 2007;62:575‑581.

6. Kovácz L, Šagát T. Poruchy acidobasickej rovnováhy. In: Šašinka, J. Pediatria 1, 2. Martin, Osveta 2010.

7. Grym J, Goldemund M. Základy rehydratační léčby v pediatrii. Olomouc, Solen 2010.

Poznámka autora: Literatura zde není předmětem citací, ale výčtem osobností, jež se teoreticky a prakticky věnovaly homeostáze a jejichž přínosu si velice vážím.

Zdroj: MT