Zjonizowany wapń. Zjonizowany wapń

ZJONIZOWANY WAPŃ, FUNKCJE SERCA I HEMODYNAMICZNE

Jon wapnia jest absolutnie niezbędny do prawidłowego procesu skurczu mięśnia sercowego. Zostało to ustalone ponad 100 lat temu przez Ringera i dokładnie zbadane przez McLeana i Hastingsa w 1934 r., kiedy wykazali, że wapń zwiększa kurczliwość izolowanego serca płazów. W klinice stosowanie suplementów wapnia jest szeroko rozpowszechnione: Massachusetts General Hospital zużywa rocznie ponad 30 000 dawek wapnia, co odpowiada jednej ampułce. Sole wapnia mają dodatnie działanie inotropowe, a także wpływają na napięcie mięśni gładkich naczyń. Ze względu na to, że jon wapnia jest niezbędny do skurczu mięśni gładkich naczyń, bierze udział w regulacji ciśnienia krwi działając na naczynia obwodowe, co warunkuje zarówno korzystne, jak i szkodliwe aspekty wykorzystania wapnia. Może to być bardzo ważne, jeśli pacjent ma hiperkaliemię i hiperkalcemię.
Celem niniejszej publikacji jest przegląd aktualnych poglądów na temat stężenia wapnia zjonizowanego we krwi, jego pomiarów i interpretacji, wpływu wapnia na serce i naczynia obwodowe oraz ograniczeń i zastosowań wapnia w terapii. Chociaż blokery kanałów wapniowych są obecnie dokładnie badane ze względu na ich ważne działanie farmakodynamiczne w leczeniu wielu chorób sercowo-naczyniowych, problem ten nie jest przedmiotem tego przeglądu.

Całkowite stężenie wapnia i stężenie wapnia zjonizowanego.

Wapń we krwi jest źródłem zewnątrzkomórkowego wapnia, który może wchodzić w interakcje z komórkami. Wapń we krwi występuje w kilku formach: związany (lub w kompleksie) i wolny (lub zjonizowany). Podział ten ma szczególne znaczenie fizjologiczne, ponieważ tylko postać zjonizowana jest fizjologicznie aktywna, jak po raz pierwszy wykazali McLean i Hustings w 1934 r. Autorzy ci doszli do wniosku, że zjonizowany wapń jest niezbędny do rytmicznej aktywności mechanicznej izolowanego, perfundowanego serca żaby. Cztery dekady później zostało to potwierdzone w izolowanym psim sercu, kiedy wykazano, że chociaż jednoczesna infuzja glukonianu wapnia i cytrynianu sodu zwiększyła całkowite stężenie wapnia w surowicy, poziom zjonizowanego wapnia i kurczliwość mięśnia sercowego zmniejszyły się równolegle.
Wynikiem tej pracy był także nomogram, który stał się kamieniem węgielnym w klinicznej ocenie stężenia wapnia zjonizowanego w surowicy. Ten nomogram przedstawia stężenia wapnia zjonizowanego przy znanych stężeniach wapnia całkowitego i białka całkowitego, przy założeniu pH 7,35 i stosunku albumina/globulina 1,8. Obecnie, w związku z tym, że nie wszędzie dostępny jest bezpośredni pomiar stężenia jonów wapnia, takie lub podobne nomogramy mogą pomóc w ocenie stężenia wapnia zjonizowanego zarówno u pacjentów terapeutycznych, jak i chirurgicznych. Ta technika jest nadal stosowana do oceny homeostazy wapnia. Jednak ze względu na możliwe odchylenia w równowadze wapnia możliwe są niedokładności. Pomiar stężenia wapnia zjonizowanego jest niezbędny do zrozumienia hemodynamicznych skutków hiper- lub hipokalcemii.

Kliniczne oznaczanie wapnia zjonizowanego we krwi

Zjonizowany wapń w osoczu można oznaczać na dwa sposoby: pośrednio, jako korelację albo z całkowitym stężeniem wapnia za pomocą nomogramu, albo z czasem trwania odstępu P-Q w EKG, albo bezpośrednio, za pomocą selektywnego układu elektrod.
Metody pośrednie dają bardzo przybliżone wyniki, które mogą, ale nie muszą, prawidłowo odzwierciedlać ilość jonów wapnia u tego konkretnego pacjenta. Podczas korzystania z nomogramów brana jest pod uwagę korelacja między zjonizowanymi i niezjonizowanymi formami wapnia w organizmie. Jednak w kilku grupach pacjentów wykazano, że wskaźniki te mogą zmieniać się niezależnie od siebie, co decyduje o różnicy między wynikami obliczenia wapnia z nomogramów a wynikiem jego bezpośredniego pomiaru. Chociaż od dziesięcioleci w badaniach pacjentów z przewlekłymi zaburzeniami gospodarki wapniowej potwierdza się korelację między czasem trwania odcinka ST w EKG a stężeniem wapnia we krwi pacjenta, to nie można jednoznacznie stwierdzić ostrych zmian stężenia wapnia we krwi pacjentów. dokładnie określona przez zmiany w odstępie Q-T, co zostało udowodnione w praktyce klinicznej i eksperymentalnej. Dopiero bezpośredni pomiar stężenia jonów wapnia może dać obraz stanu jonowego pacjenta, co bardzo często jest niezbędne w leczeniu pacjenta.

System elektrod wapniowych

Podobnie jak w przypadku innych często testowanych elektrolitów (jony sodu, potasu i wodoru), aktywność jonów wapnia w pełnej krwi, osoczu, surowicy i roztworach wodnych można mierzyć za pomocą systemu elektrod, który jest wysoce specyficzny i czuły na ten jon. Szczegółowy opis elektrod jonoselektywnych wykracza poza zakres tego przeglądu, ale zostaną omówione ogólne kwestie dotyczące konstrukcji elektrod i ich funkcji.
System jonoselektywnej elektrody wapniowej składa się z membrany jonoselektywnej i zewnętrznej elektrody wzorcowej, obie podłączone do woltomierza skalowanego o wysokiej impedancji. Ponieważ obie elektrody są również w kontakcie z roztworem zawierającym elektrolity, układ jest obwodem elektrycznym.
Każda membrana jonoselektywna generuje potencjał błonowy. Potencjał dyfuzyjny, który tworzą nierówne szybkości dyfuzji naładowanych cząstek elektrolitu, został opisany ponad sto lat temu. Właściwości elektrochemiczne membran zostały odkryte w 1890 r., wykorzystując koncepcję membrany półprzepuszczalnej, to znaczy membrany przepuszczalnej dla określonego typu jonów, a nie dla żadnego innego. Błonowa teoria elektrochemii komórek i tkanek została opracowana na początku wieku i nadal pozostaje podstawą koncepcji potencjałów bioelektrycznych. Badania nad zwartymi membranami stałymi doprowadziły w latach dwudziestych XX wieku do wynalezienia szkła selektywnego dla jonów wodoru i wynalezienia elektrody wodorowej. Obecnie teoretyczne aspekty zastosowania tej elektrody i jej praktyczne zastosowanie są dobrze zbadane i rozwinięte. Elektroda wapniowa została wynaleziona w 1898 roku, aw ciągu ostatnich pięćdziesięciu lat opracowano kilka innych typów elektrod. Elektrody te praktycznie nie są stosowane ze względu na ich niską selektywność i małą stabilność w roztworach zawierających białka. Elektroda wapniowa odpowiednia do badań biomedycznych została wynaleziona w 1967 roku.
Mechanizm działania elektrody wapniowej jest taki sam jak elektrody do pomiaru pH – jest to mechanizm wymiany jonowej, który obejmuje przejście wolnej frakcji jonów przez membranę do roztworu myjącego.
Selektywna membrana wapniowa oddziela dwa roztwory nieorganiczne zawierające wapń: jeden z nich, roztwór chlorku wapnia o znanym i stałym składzie, nazywany jest wewnętrznym roztworem wypełniającym, w którym zanurzona jest posrebrzana elektroda z chlorku srebra (wewnętrzny element kalibracyjny), oraz drugim roztworem jest próbka, w której konieczne jest zmierzenie aktywności jonu wapnia w obecności innych jonów. Elektroda wapniowa została wynaleziona w 1967 roku i dobrze nadaje się do badania klinicznego różnych cieczy, to znaczy membrana selektywna wapń nadaje się do badania lepkich cieczy organicznych. Płyny organiczne zawierające wapń rozpuszcza się w specjalnym rozpuszczalniku organicznym. Inne organiczne pochodne wapnia o dużej masie cząsteczkowej rozpuszczają się w matrycy poliwinylowej, co znacznie zwiększa czułość elektrod. Udoskonalono również konstrukcję elektrod.
W obrębie każdej fazy, roztworu wodnego i membrany występuje obojętność elektryczna, czyli taka sama liczba cząstek naładowanych dodatnio i ujemnie. Natomiast w obecności membrany organicznej i nieorganicznego roztworu elektrolitu równanie ładunku przesuwa się, ponieważ jony wapnia na membranie i jony wapnia w fazie wodnej ośrodka mogą się swobodnie wymieniać, organofilowe jony fosforanowe mają powinowactwo do membrany , ponieważ są nierozpuszczalne i nieruchome w wodzie. Grubość membrany ma szczególne znaczenie, ponieważ to od niej zależeć będzie granica między dwoma ośrodkami oraz transport jonów wapnia z fazy wodnej do membrany, gdzie jony wapnia tracą swoją hydrofilową otoczkę i tworzą kompleksy z fosforany organiczne. Jednak całkowita ilość transportowanych jonów wapnia zależy od ilości nawet w najbardziej rozcieńczonym roztworze. Jony wapnia tworzą kompleks ze związkami fosforoorganicznymi membrany i tworzą gradient stężeń między roztworami zewnętrznymi i wewnętrznymi, w wyniku czego na membranie powstaje różnica potencjałów i powstaje prąd elektryczny. Ruch kompleksów jonów wapnia przez membranę następuje do momentu, gdy na membranie nie ma ani jednego wolnego związku fosforoorganicznego dostępnego dla jonów wapnia. W wyniku tego procesu w elektrodzie zachodzą nieodwracalne zmiany i należy ją wymienić.
Chociaż to selektywna wapń membrana w elektrodzie określa różnicę potencjałów, tej różnicy potencjałów nie można zmierzyć bez zewnętrznej elektrody kalibracyjnej. Jest to chlorek rtęci pokryty rtęcią i umieszczony w silnie stężonym roztworze chlorku wapnia, po czym zaczyna generować potencjał. Dzięki temu możliwa staje się rejestracja potencjału elektrody pomiarowej.

Selektywność jonowa

Idealnie elektroda wapniowa powinna reagować tylko na aktywność jonów wapnia w próbce, to znaczy elektroda ta powinna być specyficzna dla wapnia. Jednak obecność innych kationów w roztworze ogranicza czułość elektrody na jony wapnia. Ten problem pojawia się podczas badania krwi, która jest mieszanym roztworem elektrolitów, który zawiera również białka i jony sodu, które są około 150 razy bardziej aktywne niż jony wapnia. Selektywność elektrody jest określona przez stałą selektywności. Gdy selektywność elektrody względem innych kationów jest wysoka, wówczas reakcja elektrody na te kationy jest minimalna. Głównym problemem w tym przypadku jest obecność jonów sodu w analizowanym roztworze.
Jony wodoru stwarzają problemy tylko wtedy, gdy pH analizowanego roztworu jest mniejsze niż 5,5 lub mniejsze niż 6,0, jednak takie wartości pH prawie nigdy nie są spotykane w analizie substratów biologicznych w klinice. Jednak nawet przy fizjologicznych wartościach pH jego zmiana powoduje również zmianę stężenia jonów wapnia, prawdopodobnie ze względu na fakt, że wraz ze zmianą pH zmienia się powinowactwo jonów wapnia do struktur białek. Dlatego najlepiej pomiar jonów wapnia powinien być wykonany w taki sposób, aby z analizowanego roztworu nie wydostawał się dwutlenek węgla, gdyż może to prowadzić do wtórnych zmian pH. Wpływ zmian stężenia jonów magnezu na stężenie jonów wapnia jest praktycznie zredukowany do zera, ponieważ specyficzność elektrod jest dziś dość wysoka, a stężenie tych jonów w roztworze jest niskie.

Aktywność i koncentracja

Jony w bardzo rozcieńczonych roztworach należy uważać za cząsteczki gazu, ale przy wyższych stężeniach ta zasada jest nieważna, ponieważ międzyjonowe oddziaływania elektrostatyczne ograniczają ich ruchliwość. Wyznaczenie prężności par cieczy, przewodnictwa i temperatury zamarzania potwierdziło tezę, że pewna liczba wolnych jonów (aktywność) w roztworach jest mniejsza niż określona z teoretycznych obliczeń stężenia molowego, jeśli uznamy, że dysocjacja soli jest zupełna. Dokładna ilość niezwiązanych jonów jest określana jako aktywność jonowa, która jest związana ze stężeniem według następującego wzoru:

gdzie A to aktywność, y to współczynnik aktywności, a C to stężenie molowe.
Elektrody jonoselektywne bardziej zależą od aktywności jonu niż od jego stężenia. Dlatego, aby skalibrować elektrody, należy przyjąć pewne standardy działania. Opracowanie takich standardów wymaga znajomości współczynnika aktywności jonu wapnia w roztworze. Istnieją jednak dwa poważne problemy w tej dziedzinie. Po pierwsze, aktywność pojedynczego jonu w roztworze nie może być określona przy braku odpowiedniego anionu. Aktywność jonów wapnia jest zwykle obliczana poprzez analizę roztworu chlorku wapnia. Po drugie, na aktywność jonu duży wpływ ma siła jonowa roztworu. Zwykle do roztworu kalibracyjnego dodaje się roztwór chlorku sodu w celu wyrównania siły jonowej roztworu kalibracyjnego z siłą jonową osocza krwi, jednak samoistna aktywność jonów sodu i jej wpływ na skład jonowy roztworu Nie można wykluczyć. Dlatego roztwory kalibracyjne przygotowuje się z wysoko oczyszczonego krystalicznego chlorku wapnia w wodzie destylowanej. Stężenie wapnia w tych roztworach wyraża się w milimolach.
W cyklu analitycznym układu elektrody wapniowej przez elektrodę przepływa roztwór wzorcowy i analizowane osocze krwi, po czym następuje wyrównanie stężenia jonów wapnia w tych roztworach. Dostosowanie siły jonowej roztworu kalibracyjnego do siły jonowej osocza krwi za pomocą roztworu chlorku sodu powoduje powstanie dodatkowego potencjału o nieznanej mocy i zniekształcenie wyników badania. W związku z tym za pomocą tego systemu elektrod nie można oznaczyć wapnia w moczu.
Zmiany siły jonowej roztworu w różnych próbkach osocza są praktycznie nieistotne, z wyjątkiem dość rzadkiej ciężkiej hipernatremii i hiponatremii.

Zastosowanie elektrod wapniowych w laboratorium.

W laboratorium klinicznym elektroda jest kalibrowana przy użyciu różnych roztworów o różnym stężeniu jonów wapnia. Podczas badania próbek elektroda generuje potencjał, który jest następnie przekształcany na wynik w milimolach za pomocą krzywej kalibracji. Ta metoda jest dość dokładna i pozwala określić nawet minimalne wartości stężenia jonów wapnia w roztworze.

Interpretacja uzyskanych wyników.

Aby zinterpretować wyniki, trzeba znać średnie wahania stężenia wapnia u ludzi. Jednak wartość ta jest dość zmienna (średnia wartość według różnych źródeł wynosi od 0,96 do 1,27 mmol). Tak szeroki rozrzut może prowadzić do błędnej interpretacji wyników.
Ostatnie badania sugerują, że należy zwrócić większą uwagę na szczegóły procesu pomiaru wapnia i standaryzację procesu.
Oceniając stężenie wapnia we krwi pacjentów, należy pamiętać o pewnych szczegółach samego procesu pomiaru, ponieważ mogą one nieznacznie zmieniać wyniki analiz. Ważnym czynnikiem jest sam system elektrod do pomiaru stężenia wapnia. Chociaż technologia wytwarzania elektrod jest wszędzie prawie taka sama, zauważono znaczną różnicę w wynikach przy użyciu instrumentów dwóch różnych producentów. Według różnych badaczy różnica między instrumentami różnych producentów wynosi zwykle do 15%.
Kolejnym czynnikiem determinującym wynik jest pH. Ponieważ zmiany pH powodują zmiany w roztworach zawierających białka, konieczne jest przeprowadzanie analiz wapnia w warunkach beztlenowych, aby zapobiec utracie dwutlenku węgla i wtórnym zmianom pH. Zmiany mogą być również spowodowane rywalizacją jonów wapnia z jonami wodoru o miejsce przyłączenia do białek osocza krwi.
Po trzecie, bardzo ważne jest stężenie białek osocza, ponieważ białka osocza są głównym miejscem wiązania jonów wapnia. Różnica między całkowitym stężeniem wapnia a stężeniem wapnia zjonizowanego wynika przede wszystkim z asocjacji wapnia z białkami. Kliniczne znaczenie powinowactwa białek do osocza krwi ilustruje fakt, że u biorców, którym szybko wstrzyknięto roztwory albumin, obserwuje się przejściowe obniżenie poziomu zjonizowanego wapnia.
Heparyna, która może zmniejszać stężenie wapnia zarówno poprzez dodanie jonu wapnia do cząsteczki heparyny, jak i rozcieńczenie próbki roztworem heparyny, można w zasadzie zignorować, jeśli jej stężenie jest poniżej 10 jednostek na mililitr pełnej krwi. Tak więc pomiar stężenia wapnia można wykonać w surowicy, osoczu i krwi pełnej. Miejsce pobrania krwi (tętnica czy żyła) w zasadzie nie ma znaczenia, ponieważ różnica w stężeniu wapnia w różnych naczyniach jest praktycznie bardzo nieznaczna, aby zwracać na to uwagę w klinice.

wapń i serce

Aktywność komórek rozrusznika serca

Wszystkie komórki serca mają błonę fosfolipidową, która oddziela cytoplazmę od środowiska międzykomórkowego. Zgodnie z nowoczesnymi koncepcjami błona zawiera specyficzne kompleksy białkowe, które działają jako kanały jonoselektywne. Każdy kanał z różną specyficznością kontroluje przechodzenie jonów sodu, potasu i wapnia. W ten sposób kontrolowany jest rozkład jonów wewnątrz i na zewnątrz komórki. Powoduje to różnicę potencjałów, która jest mierzona jako potencjał błonowy między cytoplazmą a płynem pozakomórkowym. Cykl otwierania i zamykania kanałów jonoselektywnych prowadzi do ruchu jonów względem błony komórkowej, który kończy się depolaryzacją i aktywacją elektryczną. Ruch jonów do iz komórki, w tym uwalnianie sodu z komórki, przywraca potencjał błony do pierwotnego poziomu. Charakterystyka transbłonowego prądu jonowego to: kierunek (do lub z komórki) oraz transportowany jon (sodowy, potasowy, wapniowy lub chlorkowy). Elektrycznie zależne zmiany w transporcie przezbłonowym występują podczas depolaryzacji i repolaryzacji błony i mogą być rejestrowane jako potencjały czynnościowe serca, które różnią się w zależności od regionu serca, w którym dokonano rejestracji. Dlatego ich kształt, amplituda i czas trwania różnią się w różnych częściach serca. Na przykład w obszarach zatokowo-przedsionkowych i przedsionkowo-komorowych potencjał czynnościowy pojawia się jako płaska krzywa o niskiej amplitudzie z plateau, które jest głównie zależne od wapnia (wolne kanały wapniowe). Zatem jon wapnia jest absolutnie niezbędny do utrzymania automatyzmu serca. We włóknach Purkinjego i włóknach mięśnia sercowego ogólna charakterystyka potencjału czynnościowego jest następująca: szybka depolaryzacja, której towarzyszy długie plateau. To plateau jest wynikiem powolnego przepływu tam iz powrotem potasu, który determinuje depolaryzację.
Istnieją dwie hipotezy wyjaśniające różną postać potencjału w różnych częściach serca. Pierwsza to hipoteza szybkiego prądu, w której sód jest szybko wydalany z komórki, co powoduje pojawienie się początkowego skoku potencjału czynnościowego. Druga to hipoteza powolnego przepływu jonów do komórki, która zasadniczo charakteryzuje się powolnym przepływem wapnia do komórki w fazie plateau potencjału czynnościowego. Tak więc jon wapnia jest niezbędny do pobudzenia i skurczu mięśnia sercowego. Jeśli poziom wapnia pozakomórkowego spadnie do zera, wówczas faza powolnej repolaryzacji zostanie przeprowadzona kosztem jonów sodu. Uwalnianiu wapnia z komórki towarzyszą dwa zasadnicze mechanizmy: wymiana wapnia na sód oraz działanie pompy wapniowej. Oba mechanizmy są zależne od energii i wymagają ATP w celu przewodzenia jonów wapnia wbrew 10 000-krotnemu gradientowi przezbłonowemu.

Sprzężenie wzbudzenia i skurczu

Wejście jonów wapnia w fazie plateau jest momentem fazowym w procesie sprzęgania procesów pobudzenia i skurczu w komórkach pracującego mięśnia sercowego. Tak więc jon wapnia jest ważnym łącznikiem między zdarzeniami takimi jak to, co dzieje się na powierzchni komórki (depolaryzacja), a tym, co dzieje się wewnątrz (praca aparatu kurczliwego). Koniugacja pobudzenia i skurczu w mięśniu sercowym zależy od szybko zastępującej się puli wapnia wewnątrzkomórkowego, a zatem skurcz włókien kardiomiocytów jest całkowicie zależny od wapnia pozakomórkowego. Zjawisko to po raz pierwszy opisał Ringer, który stwierdził, że skurcze izolowanego serca żaby ustały kilka minut po rozpoczęciu jego perfuzji roztworem bez jonów wapnia.
Wapń jest uniwersalnym czynnikiem zapewniającym proces koniugacji pobudzenia i odpowiedzi na nie w różnych typach komórek. Zatem wapń jest kluczowym czynnikiem w powiązaniach między na przykład depolaryzacją błony a syntezą i wydalaniem wtórnych przekaźników oraz hormonów i enzymów komórkowych. W ten sposób regulowane jest wydzielanie i uwalnianie insuliny, aldosteronu, wazopresyny, prostaglandyn, reniny i neuroprzekaźników. Na przykład spadek ilości wapnia we krwi prowadzi do spowolnienia syntezy insuliny. Wapń aktywuje również enzymy w kaskadzie krzepnięcia krwi i odgrywa centralną rolę w mechanizmie działania hormonów i wielu leków.

Wewnątrzkomórkowe interakcje wapnia i białek

Istnieją cztery główne grupy białek biorących udział w skurczu mięśni: białka kurczliwe aktyna i miozyna oraz białka regulatorowe troponina i tropomiozyna. Troponina składa się z trzech podjednostek: troponiny T, troponiny I i troponiny C. Zgodnie z modelem interakcji wapnia z aparatem kurczliwym, wapń przyłącza się do troponiny C, która jest białkiem receptorowym dla wapnia na miofibrylach oraz do miejsca przyczepu miozyny do aktyny otwiera się. Wykorzystując energię hydrolizy ATP, aktyna opuszcza włókno miozyny, a sarkomer kurczy się lub napina.
Ilość wapnia w cytoplazmie jest głównym wyznacznikiem adekwatności dostarczania jonów wapnia do białek kurczliwych, czynnik ten warunkuje również szybkość napięcia włókien mięśniowych. Zależność ta została również udowodniona dla miofibryli sercowych, w których usunięto sarkolemę, dzięki czemu siateczka sarkoplazmatyczna pozostała nienaruszona, a tym samym narażona na bezpośrednie działanie jonów wapnia wnikających z zewnątrz. W takim preparacie skurcz nie występował, to znaczy nie było połączenia między aktyną a miozyną przy stężeniu jonów wapnia 10 do minus siódmej potęgi, a maksymalne napięcie włókna występowało przy stężeniu jonów wapnia 10 do minus piąta potęga. Jednak stężenie wapnia we krwi (i odpowiednio w płynie śródmiąższowym) wynosi około 10 do minus trzeciej potęgi. Stwierdzono zatem, że przezbłonowy gradient wapnia waha się od 100 do 10 000, w zależności od etapu aktywacji elektrycznej.
Stężenie wapnia w cytosolu niezbędne do pobudzenia aparatu kurczliwego i jego wzrostu zapewniają trzy główne mechanizmy: wprowadzenie jonów wapnia ze źródeł zewnątrzkomórkowych w fazie plateau potencjału czynnościowego, uwolnienie wapnia z wewnątrzkomórkowych zapasów wapnia oraz wymiana wapnia i sodu.
Spośród wszystkich tych mechanizmów najważniejsze jest uwalnianie wapnia z zapasów wewnątrzkomórkowych, ponieważ prąd przezbłonowy podczas skurczu jest zbyt mały, aby zapewnić pełny skurcz. Prąd transbłonowy jest niezbędny do stałego uzupełniania rezerw wewnątrzkomórkowych, które znajdują się głównie w cysternach retikulum sarkoplazmatycznego.

Rozluźnienie mięśni.

Przyłączenie wapnia do troponiny C jest odwracalne, więc rozluźnienie mięśni następuje, gdy kompleks troponina-C-wapń dysocjuje. Dysocjacja ta zachodzi, gdy stężenie wapnia w komórce spada na skutek strat zewnętrznych i zamykania kanałów w cysternach. Usuwanie wapnia z jego punktów przyczepu jest procesem energozależnym i wymaga obecności ATP. Przy niedoborze ATP pogarsza się proces rozluźnienia mięśni.

Rola cyklicznego monofosforanu adenozyny w koniugacji procesów wzbudzenia i skurczu.

Oprócz jonów wapnia, cykliczny nukleotyd-3-5-monofosforan adenozyny (cAMP) jest wymagany do sprzężenia procesów wzbudzenia i skurczu. Jest wtórnym posłańcem w procesie redukcji. Wapń i cAMP są ze sobą powiązane. Wapń reguluje szybkość syntezy i rozpadu cAMP, podczas gdy cAMP kontroluje wnikanie jonów wapnia do komórki. cAMP kontroluje również wewnątrzkomórkowe procesy wiązania wapnia i uwalniania zmagazynowanego wapnia, dzięki czemu cAMP jest regulatorem cyklu skurczu i rozkurczu mięśni.
Obecne badania sugerują, że mięsień sercowy kurczy się i że ten skurcz wymaga fosforylacji oksydacyjnej, aby zapewnić aktywację wolnych kanałów wapniowych i przepływ wapnia. Następnie, poprzez proces fosforylacji z udziałem kilku organelli komórkowych, wapń zapewnia proces skurczu. Procesy te są również regulowane przez substancje, takie jak cyklaza adenylanowa, cAMP i kinazy białkowe. Hamowanie aktywności wolnych kanałów wapniowych z powodu niedostatecznej podaży energii może wyjaśniać, dlaczego kurczliwość mięśnia sercowego zmniejsza się nie tylko z powodu niedokrwienia z powodu zablokowania tętnicy wieńcowej, ale także z powodu braku wapnia.

Wapń jako mediator działania leków i hormonów

Bardzo ważna rola wapnia w zapewnieniu rytmicznej czynności skurczowej mięśnia sercowego i mięśni gładkich staje się oczywista, gdy hipokalcemia zmniejsza kurczliwość zarówno mięśnia sercowego, jak i mięśni gładkich obwodowych. Z kolei wolne blokery kanału wapniowego spowalniają przepływ wapnia w fazie plateau, a tym samym zmniejszają napięcie i siłę naprężenia włókien, co skutkuje zmniejszeniem zapotrzebowania mięśnia sercowego na tlen. Na przykład nifedypina zmniejsza kurczliwość mięśnia sercowego i mięśni gładkich naczyń, podczas gdy zmniejszenie kurczliwości mięśnia sercowego jest bardzo trudne do utrzymania za pomocą lidoflazyny w dawkach terapeutycznych.
Inne leki, których działanie zależy od przepływu wapnia, są bardzo zróżnicowane: są to glikozydy nasercowe z grupy naparstnicy, aminy sympatykomimetyczne i środki znieczulające. Współczesna koncepcja mechanizmu działania naparstnicy wiąże jej działanie albo z enzymem niezbędnym do działania pompy sodowej, albo ze zmniejszeniem uwalniania wapnia z komórki w wyniku tego procesu, albo ze zmianą homeostazy sodowo-wapniowej w komórce. Oba mechanizmy prowadzą do zwiększenia wewnątrzkomórkowej puli wapnia i poprawy interakcji wapnia z elementami kurczliwymi. Beta-agoniści zwiększają liczbę funkcjonujących kanałów wapniowych. Agoniści alfa (na przykład norepinefryna) powodują zwężenie naczyń obwodowych ze względu na fakt, że więcej wapnia dostaje się do komórek mięśni gładkich naczyń, a także zwiększa się mobilizacja wapnia z cystern retikulum endoplazmatycznego. Anestetyki wziewne działają depresyjnie na mięsień sercowy. Na przykład halotan hamuje funkcję pompowania lewej komory, dlatego wskaźnik sercowy zmniejsza się przy każdym ciśnieniu końcoworozkurczowym. Podobne efekty obserwowano w przypadku enfluranu, metoksyfluranu i podtlenku azotu.
Zaproponowano kilka hipotez wyjaśniających, dlaczego halotan powoduje depresję mięśnia sercowego. Po pierwsze, halotan w stężeniach stosowanych klinicznie zmniejsza przepływ wapnia poprzez hamowanie transportu wapnia przez powolne kanały wapniowe. Po drugie, halotan może również wpływać na uwalnianie wapnia z cystern siateczki cytoplazmatycznej, jego nadmiar może również wpływać na poziom ATP wewnątrz komórki. Oba te mechanizmy wpływają na dostarczanie wapnia do elementów kurczliwych. Zgodnie z koncepcją, że środki znieczulające oddziałują z dostarczaniem wapnia do białek kurczliwych, istnieje następująca obserwacja: podawanie wapnia w bolusie, które zwiększa poziom wapnia pozakomórkowego, usuwa hamujące działanie środków znieczulających na aparat kurczliwy. Ma to pewne znaczenie kliniczne, ponieważ stosowanie silnych anestetyków wziewnych działa depresyjnie na mięsień sercowy, dlatego możliwe jest zneutralizowanie lub osłabienie tego efektu poprzez podawanie preparatów wapnia.

Jony wapnia i czynność serca.

Zastosowanie soli wapnia w anestezjologii jest dość szerokie. Tutaj przedstawiamy statystyki z Massachusetts General Hospital, gdzie podczas operacji chirurgicznych w ciągu jednego roku zużyto około 7500 ampułek wapnia (mieszaniny chlorku wapnia i glukonianu wapnia), z czego około 2500 podano pacjentom podczas operacji kardiochirurgicznych (z czego około 1200 wykonywanych rocznie) oraz 5000 pacjentów poddawanych innym operacjom (co roku wykonuje się około 20 000).
Chociaż należy wziąć pod uwagę ogólne ograniczenia ekstrapolacji danych eksperymentalnych na ludzi, wywołane wapniem zmiany w hemodynamice i czynności serca u psów są dość dobrze zgodne z tymi uzyskanymi u ludzi.
Od dawna wiadomo, że podaniu wapnia w bolusie towarzyszy wzrost kurczliwości mięśnia sercowego. Jednak kliniczne zastosowanie tego odkrycia jest ograniczone z dwóch powodów: po pierwsze, u ludzi kurczliwości mięśnia sercowego nie można bezpośrednio ocenić metodą bezpośrednią. Natomiast funkcję pompowania serca, czyli ten aspekt czynności serca, który bezpośrednio wiąże się z pojemnością minutową serca, a tym samym z ukrwieniem ważnych dla życia narządów, można ocenić u prawie wszystkich pacjentów za pomocą specjalnego cewnika balonowego umieszczonego w jamie płucnej. tętnica. W sali operacyjnej i na oddziale intensywnej terapii czynność pompowania lewej komory ocenia się wyznaczając pojemność minutową serca w stosunku do ciśnienia końcoworozkurczowego lewej komory. Druga pochodna wartości oscylacji ściany komory jest wskaźnikiem kurczliwości mięśnia sercowego pod względem szybkości skurczu włókien mięśnia sercowego w izowolemicznej fazie skurczu. Zmiany szczytu tej wartości mogą świadczyć o zmianie funkcji pompującej serca, zwłaszcza jeśli ocenia się ją razem z frakcją wyrzutową. Np. przy stosowaniu podpór o działaniu inotropowym (np. katecholamin) oraz w sytuacji, gdy przeważa efekt inotropowy ujemny (np. w zawale mięśnia sercowego) dochodzi do dysproporcji pomiędzy szybkością i siłą skurczu włókien mięśniowych. Taka dysproporcja może wystąpić również przy wprowadzaniu wapnia. Jednak w klinice taki wzrost pracy serca u pacjenta z chorobą wieńcową jest obarczony gwałtownym wzrostem zapotrzebowania mięśnia sercowego na tlen i dekompensacją.
Obecnie jest jasne, że zarówno serce, jak i mięśnie gładkie naczyń obwodowych reagują zmianami hemodynamicznymi zarówno na hiperkalcemię, jak i hipokalcemię. W nienaruszonym układzie krążenia, jeśli podanie wapnia zwiększa pojemność minutową serca, odpowiedź naczyniowa na podanie wapnia może się nie rozwinąć. I odwrotnie, jeśli pojemność minutowa serca nie zmienia się, podawanie wapnia może zwiększyć obwodowy opór naczyniowy. Jest to konieczne, aby wiedzieć, aby zrozumieć sprzeczne skutki hemodynamiczne hipokalcemii i hiperkalcemii.

Hiperkalcemia

Na sali operacyjnej może wystąpić ostra hipokalcemia u pacjentów z nadczynnością przytarczyc i szybkim dożylnym podaniem wapnia. To właśnie ta postać hiperkalcemii jest przedmiotem dalszych dyskusji.

Kinetyka jonów wapnia podczas podawania bolusa roztworów soli wapnia.

Stosowane klinicznie i zalecane dawki chlorku wapnia do wstrzyknięć bolusowych są wyrażane w miligramach soli wapniowej, a nie w czystym wapniu i wynoszą od 3 do 15 mg na kg masy ciała na minutę, co jest dość szerokim zakresem. U osób dorosłych dożylne podanie chlorku wapnia w dawce 5-7 mg/kg zwiększa stężenie wapnia zjonizowanego we krwi o 0,1-0,2 mmol na około 3-15 minut, po czym następuje spadek, ale nie do poziomu początkowego . Fakt, że stężenie wapnia we krwi po dożylnym podaniu bolusa wzrasta tylko na krótki czas, ma duże znaczenie kliniczne, zwłaszcza przy szybkiej wymianie wapnia na błonie elementów kurczliwych komórki, reakcjach serca i naczynia krwionośne w tym przypadku również mają charakter krótkotrwały, co wykazano w eksperymencie iw klinice. Przy dawce chlorku wapnia 15 mg/kg maksymalne stężenie wapnia we krwi obserwuje się po dwóch minutach, ale jego stężenie w tym przypadku również będzie spadać szybciej.
Na tempo wzrostu i spadku stężenia jonów wapnia w osoczu wpływa kilka czynników. Po pierwsze, poziom biodostępności jonów wapnia (a co za tym idzie jonizacja soli wapnia) w preparacie, wraz z dawką i czasem podawania, są najważniejszymi czynnikami determinującymi. Zarówno chlorek, jak i glukonian wapnia to 10% roztwory odpowiednich soli, wytwarzane w ampułkach o pojemności 10 ml. Jednak pomimo tego samego stężenia roztworów soli i tej samej objętości, w chlorku będzie więcej wapnia niż w glukonianie, ponieważ zawartość pierwiastkowego wapnia w chlorku wynosi 27%, aw glukonianie - 9%. Ponadto chlorek wapnia w roztworze jest całkowicie zjonizowany. Tak więc reakcja na wprowadzenie takiej samej ilości takich roztworów będzie inna ze względu na nierówną w nich zawartość wapnia. Z wyjątkiem różnych ilości wapnia w tych solach i lekko kwaśnych właściwości chlorku wapnia, nie odnotowano żadnej przewagi jednej soli nad drugą. Jednak dokładne informacje porównawcze dotyczące tych dwóch soli wapnia nie zostały jeszcze opublikowane.
Drugim wyznacznikiem wzrostu stężenia jonów wapnia w osoczu po dożylnym podaniu preparatów wapnia jest szybkość jego dystrybucji, redystrybucji i pobierania z krwi. Chociaż nie mamy danych dotyczących dystrybucji wapnia w organizmie po jego podaniu dożylnym, uważamy, że przy niskim pojemności minutowej serca (co prowadzi do zmniejszenia szybkości dystrybucji) w praktyce klinicznej należy stosować małe dawki suplementów wapnia w celu unikać zbyt dużego wzrostu stężenia wapnia, aby nie zaburzać rytmu i przewodzenia serca, zwłaszcza w obecności terapeutycznych dawek naparstnicy.

Działanie na serce.

Przy braku niedokrwienia krzywe funkcji lewej komory rejestrowane przy różnych poziomach hiperkalcemii są praktycznie nie do odróżnienia od prawidłowych. Nawet jeśli stężenie jonów wapnia wynosi 1,7 mmol/l, co stanowi górną granicę stężenia wapnia zmierzonego w klinice, nie ma istotnych zmian w funkcji pompowania serca. Tak więc przy powszechnie stosowanych w klinice dawkach wapnia nie dochodzi do istotnych zmian w funkcji pompowania lewej komory.
W przypadku niedokrwienia mięśnia sercowego wzrost stężenia jonów wapnia we krwi do 1,7 mmol poprawia funkcję całego serca, na co wskazuje 20% wzrost pracy wstrząsowej przy danym ciśnieniu końcoworozkurczowym. Chociaż indukowana wapniem poprawa funkcji niedokrwiennej serca wiąże się nie tylko ze wzrostem poziomu samego wapnia, ale także z interakcjami między różnymi częściami serca (tj. ze zmianami geometrii lewej komory), regionalna funkcja mechaniczna poprawia się dokładnie z powodu hiperkalcemii, jak w obszarach prawidłowych i niedokrwiennych. Przy stałej objętości wyrzutowej, częstości akcji serca i średnim ciśnieniu tętniczym hiperkalcemii towarzyszyć będzie zmniejszenie długości końcowo-rozkurczowej i końcowoskurczowej włókna mięśniowego zarówno w strefie kontrolnej, jak i w strefie niedokrwienia oraz dysocjacja skurczowa, która charakteryzuje segmentalna dysfunkcja mięśnia sercowego jest znacznie mniej wyrażona w przypadku hiperkalcemii niż w przypadku normokalcemii. Zwiększa się regionalne skrócenie skurczowe, a zatem zwiększa się praca serca.
Wadą wlewu wapnia jest zwiększenie zapotrzebowania mięśnia sercowego na tlen bez zwiększenia przepływu wieńcowego, pomimo wzrostu kurczliwości. Mimo to poprawa funkcji lewej komory wraz z wprowadzeniem wapnia pozwala na stosowanie preparatów wapnia u pacjentów z chorobą niedokrwienną serca, choć należy liczyć się z brakiem możliwości bezpośredniej ekstrapolacji danych eksperymentalnych na praktykę kliniczną, zwłaszcza gdy Układ krążenia jest nienaruszony, a reakcja ciśnienia krwi i serca na dożylne podanie preparatów wapnia jest bardzo zróżnicowana. Należy pamiętać, że podawanie preparatów wapniowych ma swoje wady, ale w zasadzie te same problemy są nieuniknione przy stosowaniu innych podłoży inotropowych. Przy podejmowaniu decyzji, czy stosować wapń do stymulacji serca, należy wziąć pod uwagę szybkość i charakter rozwoju jego wpływu na serce (szczególnie wyraźnego, gdy wyjściowe stężenie wapnia jest niskie, jak omówiono poniżej), działania pozasercowe, oraz wady podawania wapnia wymienione powyżej. Konieczna jest zatem ocena, co przeważa: korzyść lub szkoda, a także ocena perspektyw zastosowania innych środków o działaniu inotropowym. Na przykład dane porównawcze (chlorek wapnia i katecholaminy) uzyskane w eksperymencie na psach w kontrolowanych warunkach hemodynamicznych wykazały, że przy takim samym wzroście funkcji pompującej lewej komory, wzrost zapotrzebowania mięśnia sercowego na tlen w wyniku zastosowania izoproterenolu przekracza przy użyciu wapnia około trzykrotnie.

hipokalcemia

Chociaż termin „hipokalcemia” jest ogólnie definiowany jako całkowity spadek całkowitego stężenia wapnia we krwi, przy braku poważnych zmian w całkowitym stężeniu wapnia mogą wystąpić poważne zaburzenia homeostazy wapnia zjonizowanego. Świadczy to o potrzebie bezpośredniego pomiaru stężenia jonów wapnia w osoczu w warunkach klinicznych, gdy można spodziewać się hipokalcemii i konieczności stosowania terapii zastępczej. Na sali operacyjnej hipokalcemia może wystąpić po przetoczeniu świeżej krwi z cytrynianem lub po przetoczeniu fabrycznych roztworów albumin po zakończeniu krążenia pozaustrojowego. Na oddziale intensywnej terapii hipokalcemia może wystąpić u pacjentów z zapaleniem trzustki, posocznicą, w stanach z towarzyszącym przedłużającym się niskim rzutem serca, po badaniach rentgenowskich z dożylnym podaniem środków kontrastowych oraz u pacjentów wymagających hemodializy.

Kinetyka jonów wapnia podczas wlewów cytrynianowych.

Gdy pacjentowi przetacza się krew stabilizowaną cytrynianem sodu, zmiany stężenia jonów wapnia we krwi i hemodynamiki są minimalne. Jednak szybkie transfuzje z szybkością 1,5 ml/kg/min mogą powodować już zarejestrowane, ale przejściowe stopnie hipokalcemii i zaburzenia hemodynamiczne.

Działanie na serce.

Wraz ze spadkiem stężenia jonów wapnia w surowicy do 50% pierwotnego, praca wstrząsowa serca gwałtownie się pogarsza przy każdym końcowym ciśnieniu rozkurczowym, przy końcowym ciśnieniu rozkurczowym w lewej komorze wynoszącym 10 mm Hg. Sztuka. ta redukcja wynosi około 55%.
W regionalnym niedokrwieniu wydaje się, że hamowanie wywołane hipokalcemią jest łatwiejsze niż w mięśniu sercowym bez niedokrwienia, podczas gdy w mięśniu sercowym bez niedokrwienia kompensacja jest utrzymywana do momentu, gdy stężenie jonów wapnia we krwi spadnie do 50% poziomu początkowego i w obecności regionalnego niedokrwienia kompensacja utrzymuje się tylko przy spadku stężenia jonów wapnia we krwi do 70% pierwotnego. Krzywe pracy lewej komory są przesunięte w lewo, co charakteryzuje się stopniem ucisku jej pracy. W przypadku hipokalcemii, zarówno w prawidłowym, jak i niedokrwionym mięśniu sercowym, wszystkie funkcje są gwałtownie zahamowane: zwiększa się zarówno końcowoskurczowa, jak i końcoworozkurczowa długość włókien mięśnia sercowego, obserwuje się dysocjację skurczową w lewej komorze, zmniejsza się skrócenie skurczowe, a krzywe funkcji regionalnych mieszaj w prawo iw dół. Hipokalcemii towarzyszy również rozszerzenie tętnic wieńcowych.
Zmiany czynności serca wywołane ciężką hipokalcemią (spadek poziomu wapnia o 30-50% od wartości wyjściowych), jakie wykazano w eksperymencie, potwierdzają potrzebę stosowania preparatów wapnia w leczeniu pacjentów z niedokrwieniem mięśnia sercowego oraz umiarkowaną lub ciężką hipokalcemią . Sytuacja taka może wystąpić bezpośrednio po zakończeniu krążenia pozaustrojowego i zastosowanie wapnia w tych warunkach omówiono poniżej, jednak nie we wszystkich szpitalach stosowana jest ta taktyka.
Należy również wziąć pod uwagę, że wielokrotne stosowanie wapnia rozwija odporność, obserwacje te po raz pierwszy poczyniono 50 lat temu. Jednak prawdziwy mechanizm tego zjawiska nie został jeszcze wyjaśniony.

Kontrowersyjne aspekty reakcji serca na hipokalcemię i hiperkalcemię.

Hiperkalcemia

Było kilka doniesień o infuzjach wapnia w dawkach stosowanych klinicznie, w których dyskutowano o potrzebie stosowania suplementów wapnia, gdy nie można zmierzyć pojemności minutowej serca. Postaramy się wyjaśnić przyczynę ich pojawienia się. Jedno badanie nie dostarczyło porównawczych statystyk funkcji lewej komory w hipokalcemii (tj. przed suplementacją wapnia) i po infuzji wapnia. W innym badaniu pojemność minutowa serca i ciśnienie krwi wzrosły w ciągu jednej minuty od wlewu wapnia, co jest zgodne z przejściowymi efektami wlewu wapnia w bolusie. Jeżeli stężenie jonów wapnia przed wlewem preparatu wapnia było prawidłowe, to zmiany pojemności minutowej serca są mniej wyraźne niż przy początkowo niskim stężeniu wapnia. W wielu badaniach błędnie oceniano stężenie jonów wapnia w osoczu krwi lub niepełną ocenę profilu hemodynamicznego. Wpływ wapnia w obecności silnych anestetyków wziewnych jest uderzająco różny od wyników uzyskanych u pacjentów z neuroleptoanalgezją. Wreszcie dane kliniczne sugerują, że wcześniejsza depresja serca spowodowana patologią tętnicy wieńcowej po podaniu wapnia skutkuje zwiększeniem pojemności minutowej serca, podczas gdy u pacjentów bez patologii serca wlew wapnia wiąże się ze wzrostem obwodowego oporu naczyniowego.

hipokalcemia

Około trzydzieści lat temu rozpoczął się rozwój metod pomiaru pojemności minutowej serca podczas wlewu cytrynianu i ukuto termin „zatrucie cytrynianem”. Przeprowadzono wiele badań eksperymentalnych i klinicznych, które potwierdziły pogląd, że podawanie cytrynianu powoduje hipokalcemię i depresję sercowo-naczyniową. Chociaż omówiono intensywność zatrucia cytrynianami, nigdzie nie omówiono występowania ciężkiej, choć przejściowej hipokalcemii z szybkim wlewem świeżej krwi cytrynianowej.
Niektórzy badacze sugerują, że zmiany ciśnienia krwi i czynności serca spowodowane infuzją krwi z cytrynianem są minimalne i nieistotne klinicznie. Aby wyjaśnić ten punkt widzenia, za czynnik determinujący ten problem należy uznać nie całkowitą ilość przetoczonej krwi, ale szybkość wlewu. Ponadto hipokalcemia hamuje czynność serca, a dzieje się to znacznie szybciej w obecności innych czynników hamujących, na przykład podczas przyjmowania beta-blokerów, niedokrwienia mięśnia sercowego, odnerwienia serca lub w obecności hipowolemii przed podaniem cytrynianu. Nic nie wiadomo na temat anestetyków wziewnych w tym zakresie.
Chociaż hipokalcemii wywołanej cytrynianem zapobiegano kiedyś przez wlew krwi stabilizowanej fosforanem kwasu dekstrozowego, jej efekty hemodynamiczne były negatywne i poważniejsze niż krew stabilizowana cytrynianem sodu.

Wapń i mięśnie gładkie naczyń obwodowych.

Chociaż rola wapnia w regulacji funkcji mięśni gładkich naczyń obwodowych była badana dziesiątki lat temu, nie była omawiana w doniesieniach na temat hemodynamicznego działania wapnia. Jon wapnia jest niezbędny do procesu koniugacji pobudzenia i skurczu w mięśniach gładkich naczyń obwodowych, dlatego obwodowe naczynia krwionośne reagują na zmiany stężenia jonów wapnia we krwi.

Odpowiedź naczyń obwodowych na ostrą hipo- i hiperkalcemię.

Ponieważ wzrost stężenia jonów wapnia we krwi wiąże się ze wzrostem kurczliwości mięśni gładkich, hiperkalcemia prowadzi do wzrostu oporu przepływu krwi w tętnicach obwodowych, naczyniach nerkowych, wieńcowych i mózgowych. Takiej reakcji nie odnotowano w naczyniach małego koła. Hipokalcemia wiąże się ze spadkiem obwodowego oporu naczyniowego, który jest ważnym czynnikiem patogenetycznym rozwoju niedociśnienia w hipokalcemii.
W tworzeniu odpowiedzi naczyniowej na podawanie wapnia zaangażowane są dwa główne mechanizmy. Po pierwsze: jest to bezpośredni wpływ preparatów wapnia na mięśnie gładkie naczyń i ich napięcie. Potwierdza to obserwacja, że ​​napięcie naczyń obwodowych zmniejsza się wraz z blokerami kanału wapniowego.
Po drugie, dochodzi do efektu wytwarzanego przez współczulny układ nerwowy, poprzez uwalnianie katecholamin czy stymulację receptorów adrenergicznych. Uwalnianie katecholamin w związku z wprowadzaniem wapnia następuje, ponieważ jon wapnia jest związany ze sprzężeniem procesów pobudzenia i sekrecji. Hiperkalcemia działa jako bodziec do uwalniania katecholamin zarówno z rdzenia nadnerczy, jak i zakończeń nerwów autonomicznych obwodowych. Na przykład ostatnie eksperymenty na psach wykazały, że wywołany wapniem wzrost obwodowego oporu naczyniowego dramatycznie spada po adrenalektomii. Dane doświadczalne sugerują, że hiperkalcemia może również stymulować receptory adrenergiczne alfa i beta. Po zastosowaniu beta-blokerów wzrost OPSS jest wyraźniejszy niż w normalnych warunkach. W przypadku jednoczesnego stosowania alfa- i beta-adrenolityków zmiany obwodowego oporu naczyniowego podczas hiperkalcemii są różne. Odkrycia te mogą wyjaśniać zróżnicowaną odpowiedź układu sercowo-naczyniowego na hiperkalcemię w różnych okolicznościach.

Kontrowersyjne aspekty odpowiedzi mięśni gładkich naczyń obwodowych na hiper- i hipokalcemię.

Hiperkalcemia

Ponieważ hiperkalcemia może zwiększać kurczliwość serca i mięśni gładkich naczyń obwodowych, po podaniu preparatów wapnia najczęściej obserwuje się wzrost ciśnienia krwi. W tekście jest jednak wzmianka o niepublikowanej obserwacji obniżenia ciśnienia krwi przy suplementacji wapnia. Podczas gdy niektóre dane eksperymentalne i kliniczne wykazały, że TPVR wzrasta wraz z wlewem wapnia, inne wykazały, że wręcz przeciwnie, maleje. Oczywiste jest, że wapń może powodować zmiany zarówno w sercu, jak i naczyniach krwionośnych. To, co dzieje się po podaniu wapnia, zależy od początkowego stężenia jonów wapnia we krwi, kurczliwości mięśnia sercowego i początkowej aktywności współczulnego układu nerwowego. Co więcej, zwracając uwagę na szczegół – rejestrację różnych parametrów hemodynamicznych w różnych badaniach, staje się jasne, dlaczego uzyskuje się tak mieszane wyniki. Wreszcie stan układu adrenergicznego wpływa na odpowiedź hemodynamiczną na wapń, jak omówiono powyżej.

hipokalcemia

Obniżenie ciśnienia krwi odnotowano u pacjentów z hipokalcemią ponad dwadzieścia lat temu. Jednak ważna rola wielkich naczyń w rozwoju niedociśnienia hipokalcemicznego została udokumentowana, ale nie rozpoznana. Badacze ci odnotowali gwałtowny spadek pojemności minutowej i pracy serca, a także spadek ciśnienia krwi, ale nie wskazali, że spadek ogólnoustrojowego ciśnienia tętniczego może być związany ze spadkiem napięcia wielkich naczyń. Ponieważ ciśnienie krwi jest uwzględnione jako jedna ze zmiennych w równaniu do obliczania pracy serca, praca serca zmniejszyła się. Tym samym niemożliwe jest uznanie pracy serca w warunkach hipotensji za dokładny wskaźnik pojemności minutowej serca, ponadto interpretacja roli czynności serca i funkcji naczyń obwodowych w hipotonii hipokalcemii jest niemożliwa, jeżeli pomiary funkcji pompującej lewej komory i jej najważniejszych uwarunkowań nie są wykonane lub jeśli pacjent ma jednocześnie hipowolemię (główne wskazanie do transfuzji krwi) i hipokalcemię.

Lecznicze zastosowanie wapnia.

Na sali operacyjnej i oddziale intensywnej terapii wspomaganie hemodynamiczne realizowane jest za pomocą katecholamin i soli wapnia. Aminy sympatykomimetyczne o bardzo krótkim czasie życia podaje się w długotrwałych infuzjach, to znaczy szybkość ich podawania można dobrać indywidualnie dla każdego pacjenta, aby utrzymać stabilną hemodynamikę. Natomiast sole wapnia są powszechnie stosowane jako zastrzyki bolusowe. Nie podaje się ich w ciągłych infuzjach, gdyż wymagałoby to systemu do oznaczania stężenia jonów wapnia we krwi bezpośrednio przy łóżku pacjenta – tak często trzeba by to robić, bo jeśli szybkość wlewu wapnia jest stała i serce z jakiegoś powodu nie reaguje na wprowadzanie wapnia, może dojść do niebezpiecznie wysokiego stężenia jonów wapnia we krwi, co doprowadzi do poważnych zaburzeń rytmu serca.

Wskazania i dawki

dorośli ludzie

Ponieważ hipokalcemia podczas wlewu krwi cytrynianowej u różnych pacjentów jest różna, zwykle niewielka i szybko ustępuje, nie ma potrzeby podawania wapnia przy konwencjonalnej transfuzji krwi. Jednakże, gdy transfuzja jest szybka przez długi czas (tj. 1,5 ml/kg/min w ciągu 5 minut lub dłużej), należy podać dożylnie wapń. Zahamowanie kurczliwości mięśnia sercowego w połączeniu z hipokalcemią i stosowaniem beta-adrenolityków jest silniejsze niż w przypadku obecności samej hipokalcemii, dlatego stosowanie wapnia jest również uzasadnione w transfuzjach krwi w umiarkowanym tempie u pacjentów przyjmujących beta-adrenolityki. Dawka wapnia uzależniona jest od stopnia hipokalcemii, zazwyczaj dawka początkowa to 5-7 mg/kg chlorku wapnia, którą po kilku minutach powtarza się w razie potrzeby, co potwierdza pomiar stężenia jonów wapnia we krwi.
Jeżeli do napełnienia oksygenatora AIK użyto krwi cytrynianowej, to do roztworu można dodać chlorek wapnia (w dawce ok. 500 mg/l) w celu zmniejszenia zaburzeń hemodynamicznych spowodowanych hipokalcemią na początku krążenia pozaustrojowego. W tym przypadku wymagana jest również heparyna.
W niektórych ośrodkach chlorek wapnia stosuje się u pacjentów po operacjach kardiochirurgicznych po zakończeniu krążenia pozaustrojowego. Przybliżona dawka w tym przypadku waha się od 7 do 15 mg / kg przez 30-60 sekund, a następnie jest powtarzana w razie potrzeby. Uważamy, że w tym przypadku konieczne jest monitorowanie stężenia jonów wapnia we krwi w celu zorganizowania racjonalnego terapeutycznego wykorzystania wapnia. Chlorek wapnia jest również powszechnie stosowany u pacjentów z asystolią lub zatrzymaniem krążenia w dawce od 5 do 12 mg/kg. Chociaż nie mamy danych porównawczych, dawka glukonianu wapnia powinna być 2,5-3 razy większa od dawki chlorku wapnia, aby równomiernie zwiększyć stężenie jonów wapnia we krwi.

Noworodki i dzieci.

Zgodnie z umową międzynarodową w praktyce pediatrycznej stosuje się wyłącznie glukonian wapnia, ponieważ jest on bezpieczniejszy niż chlorek wapnia pod względem wywoływania zaburzeń rytmu serca. Jednak bezpieczeństwo podawania preparatu wapnia zależy od jego ilości i szybkości podawania, biodostępności jonu wapnia w tym preparacie oraz objętości jego początkowej dystrybucji. Drugim powodem stosowania samego glukonianu wapnia w praktyce pediatrycznej jest to, że jego podawanie powoduje mniejsze zaburzenia równowagi kwasowo-zasadowej niż podawanie chlorku wapnia, ale nie stanowi to problemu przy krótkotrwałym stosowaniu preparatów wapnia.
Stosowanie preparatów wapnia jest wskazane w rozległych interwencjach chirurgicznych u dzieci z dużą utratą krwi, gdy u tego dziecka utratę krwi i objętość zastępczą ocenia się jako przybliżony BCC. Dawka glukonianu wapnia wynosi około 100 mg na każde 100 ml przetoczonej krwi, jednak konieczne jest częste oznaczanie stężenia jonów wapnia we krwi, gdyż przy takiej szybkości podawania wapnia możliwa jest hipokalcemia. Tak więc dawka i preferowany czas podawania preparatu wapnia muszą być ściśle określone.
Wapń jest również stosowany w transfuzjach wymiennych u noworodków. Chociaż zalecana dawka to 100 mg glukonianu wapnia na 100-150 ml przetoczonej krwi, może to nie wystarczyć do zapobieżenia hipokalcemii. Dlatego ponownie konieczne jest uważne monitorowanie stężenia jonów wapnia we krwi noworodka. W przypadku hipokalcemii u noworodka glukonian wapnia w dawce 200 mg/kg mc. jest zalecany tylko w przypadku wystąpienia tężyczki lub drgawek z powodu gwałtownego obniżenia poziomu wapnia we krwi. W zatrzymaniu akcji serca u dziecka stosuje się glukonian wapnia w dawce 10 mg / kg.

Powikłania stosowania wapnia

Najbardziej dramatyczny opis powikłań wlewu wapnia został opublikowany 60 lat temu. Autor tego raportu otrzymał bolusową dawkę chlorku wapnia i doświadczył nudności, dyskomfortu, drgawek, omdleń i niewydolności oddechowej. W raporcie nie ma dokładnych szczegółów, ale EKG pokazuje blokadę zatokowo-przedsionkową i wyraźną bradykardię. Masaż serca przez ścianę brzucha był skuteczny (eksperyment przeprowadzono na ochotniku).
Nawet w przypadku ustabilizowania się hipokalcemii podawanie wapnia w dawkach terapeutycznych może prowadzić do poważnych zaburzeń: arytmii zatokowej, bradykardii, dysocjacji AB i pojawienia się ognisk pozamacicznych. Potencjalne ryzyko podania bolusa wapnia występuje również u pacjentów leczonych naparstnicą, jak omówiono powyżej.
Niezagrażającym życiu, ale nieprzyjemnym dla pacjenta powikłaniem podania wapnia jest podrażnienie ściany naczynia i martwica tkanki podskórnej w przypadku przypadkowego podania chlorku wapnia lub glukonianu wapnia poza żyłę. Dlatego preparaty wapnia wstrzykuje się do żył o jak największej średnicy, ostrożnie mocując igłę. Czy wstrzykiwanie wapnia do aorty u noworodków jest bezpieczne? Kwestia ta wymaga dalszej dyskusji.

Znieczulenie i analgezja
1985,64, 432-51
Lambertus J. Drop, MD, PhD