An I Medicină Generală

Dozarea substanţelor ionice din plasmă.Flamfotometria

Determinarea sodiului şi potasiului cu metoda de fotometrie cu flacără

Aparatul cu care se realizează aceste dozări este flamfotometrul. Acesta este destinat determinărilor calitative sau cantitative de rutină ale Na+, K+ şi opţional ale Li+, Ca2+, Ba2+. Principiul de funcţionare a flamfotometrului se bazează pe faptul că compuşi ai metalelor alcaline şi alcalino-pământoase pot fi disociaţi termic în flacără, iar atomii rezultaţi sunt excitaţi şi trec pe un nivel energetic superior. La revenirea în starea fundamentală emit radiaţii, la lungimea de undă caracteristică pentru atomul care a emis-o. Intensitatea luminoasă a radiaţiilor unui spectru de flacără este în funcţie de numărul atomilor excitaţi şi deci de cantitatea elementului respectiv. Până la anumite concentraţii intensitatea radiaţiei emise este direct proporţională cu numărul atomilor emiţători, deci cu concentraţia acestora în flacără. Intensitatea luminoasă emisă poate fi descrisă prin ecuaţia Scheibe-Lomakin:

I = k * cn,Unde: c – concentraţia elementului; k – constanta de proporţionalitate; n ~ 1 (în porţiunea liniară a curbei de calibrare), aşa încât intensitatea luminoasă emisă este direct proporţională cu concentaţia probei.

Serul diluat în apa distilată este fin pulverizat cu ajutorul unui pulverizator de sticlă alimentat cu aer comprimat. Amestecul aerosol-gaz este condus într-un arzător unde amestecul se aprinde. Dacă în aceeaşi flacără se află mai multe specii atomice, radiaţia emisă va fi o rezultantă a tuturor emisiilor spectrale. În vederea dozării unui element apare necesitatea separării radiaţiei sale caracteristice, separare care se realizează cu ajutorul unor filtre optice. Filtrele optice au proprietatea de a lăsa să treacă numai radiaţii de o anumită lungime de undă. Selectând cu ajutorul unui filtru de interferenţă liniile spectrale ale elementului căutat, lumina flăcării cade pe o celulă fotoelectrică al cărei fotocurent se măsoară prin intermediul unui galvanometru.

Flamfotometrul este un instrument relativ simplu.

Nu necesită sursă de lumină, întrucât constituentul probei care urmează a fi măsurat este cel care emite lumină. Energia necesară pentru excitaţie este furnizată de către temperatura flăcării, de 2000 - 3000ºC, temperatură produsă prin arderea acetilenei sau a unui gaz natural, în prezenţa aerului sau a oxigenului. Cele mai sensibile componente ale aparatului sunt aspiratorul şi arzătorul. Gazele joacă un rol important în aspirare şi în timpul producerii aerosolului. Aerul aspiră proba, conform principiului lui Bernoulli, şi îl transportă în aspirator, unde picăturile mai mari condensează şi pot fi eliminate. Monocromatorul selectează lungimea de undă caracteristică a luminii emise. Lumina emisă ajunge la detector. Acesta este un fotomultiplicator, care produce un semnal electric proporţional cu intensitatea luminoasă emisă.

Flamfotometria are o serie de avantaje: este o metodă simplă, relativ ieftină, utilizată pentru analize clinice, biologice. Pe de altă parte, temperatura joasă face această metodă susceptibilă în mod special la interferenţe şi instabilitate ale flăcării şi condiţiilor de aspiraţie. O serie de variabile experimentale, precum fluxul şi puritatea combustibilului şi a oxidantului, rata de aspiraţie, vâscozitatea soluţiei, afectează intensitatea luminoasă emisă de flacără. Astfel, sunt necesare calibrări frecvente şi totdată este foarte importantă măsurarea emisiilor soluţiilor standard şi respectiv a probelor în condiţii cât mai similare.

Rezumând cele expuse până acum:1. Soluţia probă este pulverizată sau aspirată sub formă de mici particule în flacără. 2. Căldura flăcării vaporizează constituenţii probei.3. Prin acţiunea combinată a căldurii şi a gazului reducător (a combustibilului), moleculele

şi ionii conţinute în probă sunt descompuse şi reduse la forma de atomi (ex: Na+ + e- Naº).

4. Căldura emisă de flacără determină excitarea unor atomi la nivele energetice superioare.5. Atomii excitaţi revin la starea de bază prin emiterea unor energii luminoase, cu lungimi

de undă caracteristice, care vor fi măsurate de detector.

Metoda

A. Construirea curbei etalon pentru sodiu şi potasiu

Se folosesc o serie de soluţii standard cu concentraţii de 1, 2, 3, 4 şi respectiv 5mEq/ l sodiu şi potasiu. Curba de calibrare pentru sodiu nu este liniară, pentru potasiu însă este liniară. Curbele etalon se verifică pentru fiecare serie de determinări deoarece temperatura flăcării nu poate fi reprodusă cu exactitate iar fenomenul de emisie depinde de aceasta. Se înregistrează grafic valorile citite la galvanometru în funcţie de concentraţia probelor.

B. Proba de cercetat

Materialul de cercetat se diluează diferit pentru ioni diferiţi pentru a realiza concentraţii ce determină fotocurenţi corespunzători sensibilităţii galvanometrului cu care este dotat aparatul.

Determinarea sodiului

Serul se diluează de 100 de ori – 0,1ml ser + 9,9ml apă distilată. Urina se diluează de 100 de ori – 0,1ml urină + 9,9ml apă distilată.

Determinarea potasiului

Serul se diluează de 10 ori – 1,0ml ser + 9,0ml apă distilată. Urina se diluează de 10 ori – 1,0ml urină + 9,0ml apă distilată. Diluţiile sunt mai mici în cazul potasiului, deoarece acesta emite o lumină cu intensitate mai joasă decât sodiul.

Diluţiile probelor de cercetat sunt puse în vasul Petri pentru a fi pulverizate, iar valorile citite la galvanometru cu filtru respectiv sunt raportate la curba etalon.

C. Interpretarea rezultatelor

Natremia normală variază între 135 – 145mEq/l. În condiţii patologice această valoare poate să scadă sau să crească. Scăderea concentraţiei de sodiu sub limita inferioară a normalului – hiponetremia – se poate instala dacă concentraţia apei în spaţiul extracelular creşte, cum se întâmplă în intoxicaţia cu apă, stările edematoase, sau când cantitatea de sodiu scade în pierderi de sucuri gastrointestinale, în insuficienţa corticosuprarenală.

Intoxicaţia cu apă este o tulburare potenţial fatală datorată consumului excesiv de apă. Indivizii sănătoşi au risc mic de consum excesiv de apă. Aproape toate cazurile de decese legate de intoxicaţia cu apă sunt rezultatul concursurilor de băut apă, în care participanţii consumă mai mult de 10 litrii de apă în doar câteva minute, sau sunt rezultatul unor activităţi fizice extreme, când electroliţii nu sunt înlocuiţi corespunzător, cu toate că sunt consumate mari cantităţi de lichide. În cazul acestei tulburări, celulele menţin gradientul de concentraţie, astfel că excesul de apă extracelulară atrage sodiul din celule în acest compartiment în încercarea de a restabili concentraţiile normale. Pe măsură ce se acumulează apă, concentraţia de sodiu se prăbuşeşte.

În cazul stărilor edematoase mecanismul este similar, doar că de această dată cauza nu este consumul excesiv de fluide ci incapacitatea organismului de a regla echilibrul fluidelor organismului.

În ceea ce priveşte insuficienţa corticosuprarenală, mecanismul este mai complex. Într-adevăr, în mod normal, aldosteronul creşte reabsorbţia de sodiu, dar există şi alţi factori care realizează acest lucru, precum angiotensina II sau noradrenalina, aceştia fiind capabili să compenseze din acest punct de vedere scăderea aldosteronului. Un alt mecanism pare a fi mai

important, şi anume creşterea secreţiei hormonului antidiuretic, efect la care contribuie atât deficienţa aldosteronului, cât şi a cortizolului. Hipersecreţia de ADH observată în deficienţa de cortizol se datorează în parte scăderii presiunii arteriale şi debitului cardiac induse de aceasta. Un mecanism mai important este însă acela că cortizolul exercită un efect de feed-back negativ asupra de secreţiei de CRH, şi deci şi asupra secreţiei de ADH, efect care se pierde în deficienţa de cortizol. Hipersecreţia de ADH indusă de deficienţa de aldosteron este secundară pierderii de sare, ce are ca şi consecinţă depleţia volemică. Hipovolemia stimulează eliberarea de ADH prin intermediul baroreceptorilor de la nivelul sinusului carotidian.

Semnele clinice ale hiponatremiei sunt – dacă volumul extracelular este scăzut - iritabilitate, ameţeală, hipotensiune ortostatică, uscăciunea mucoaselor, tremor; iar dacă volumul extracelular este normal sau crescut - cefalee, apatie, confuzie, slăbiciune, edeme, creştere ponderală, hipertensiune arterială, crampe musculare, convulsii.

Hipernatremia se caracterizează prin creşteri ale concentraţiei plasmatice a sodiului peste 150mEq/l. Aceasta se produce: în urma administrării rapide de săruri de sodiu, în hiperfuncţie corticosuprarenală, după administrare de ACTH, cortizol, dezoxicorticosteron. Cea mai comună cauză a hipernatremiei este pierderea rapidă de apă – diabet insipid, transpiraţie excesivă.

În hiperfuncţia corticosuprarenală mecanismul implicat în hipernatremie este efectul aldosteronului de stimulent al reabsorbţiei de sodiu. Administrarea de ACTH acţionează în producerea hipernatremiei prin stimularea secreţiei de aldosteron, iar dezoxicorticosteronul este un mineralocorticoid cu potenţă apropiată de cea a aldosteronului, în timp ce cortizolul are şi efecte mineralocorticoide.

Pacientul cu hipernatremie se prezintă cu simptome neurologice nespecifice,ca letargie, iritabilitate neuromusculară. Deshidratarea hipernatremică poate cauza tromboze venoase. Pacientul acuză totdată sete şi prezintă semne ale deficitului de apă, ca hipotensiune ortostatică sau tahicardie. Alte simptome pot indica etiologia – poliurie, diaree, febră. Pacientul acuză crampe musculare, oboseală şi confuzie. În cazuri extreme, hipernatremia poate duce la comă şi deces, mai ales la copii mici sau vârstnici.

Potasiul seric normal variază între 3,5 – 5mEq/l.Hipopotasemia survine în: aport insuficient de potasiu – carenţe nutritive prelungite la

bolnavi care nu se pot alimenta şi cărora li se administrează perfuzii fără potasiu; în pierderi la nivelul tractului gastrointestinal, pierderi de potasiu prin rinichi – exces de hormoni mineralocorticoizi în sindromul Cohn, hipopotasemia din stress, exces de hormoni glucocorticoizi în sindromul Cushing, leziuni tubulare renale. Hipopotasemia se dezvoltă în toate formele de alcaloză şi prin migrarea intracelulară a potasiului în cursul sintezei de proteine şi de glicogen.

Hipopotasemia din sindromul Cohn se datorează excesului de mineralocorticoizi, care stimulează eliminarea renală a potasiului. În stress hipopotasemia se datorează creşterii activităţii glandelor suprarenale, cu creşterea consecutivă a secreţiei de aldosteron. Excesul de glucocorticoizi din sindromul Cushing determină hipopotasemie deasemenea datorită efectului mineralocorticoid al acestora, iar în leziunile tubulare hipopotasemia este secundară defectului în

reabsorbţia acestui ion. Alcaloza poate induce hipopotasemie prin două mecanisme. În primul rând, determină trecerea potasiului din plasmă şi din fluidul interstiţial în celule, probabil prin stimularea schimbătorului Na+-H+ şi activarea consecutivă a ATP-azei Na+/K+ dependente. În al doilea rând, creşterea concentraţiei plasmatice a bicarbonatului va depăşi capacitatea de reabsorbţie a acestui anion de către tubul renal proximal, iar potasiul va fi excretat ca şi cation obligatoriu alături de bicarbonat.

Potasiul este de asemenea necesar fiecărei etape a sintezei proteice. De exemplu, în absenţa potasiului, citirea codului genetic necesar producerii de proteine şi enzime este imposibilă. De asemenea, potasiul, în prezenţa insulinei, stimulează încorporarea glucozei în glicogen.

Simptomele deficitului de potasiu includ slăbiciune musculară, mialgii, crampe musculare, constipaţie (prin disfuncţia muşchilor netezi). În caz de hipopotasemie severă pot să apară paralizia flască, hiporeflexie, sau tetanie. Au fost raportate chiar cazuri de rabdomioliză. Nu este neobişnuită disfuncţia respiratorie, prin alterarea severă a funcţiei muşchilor netezi. Ocazional hipopotasemia poate provoca aritmii cardiace.

Hiperpotasemia se caracterizează prin creşterea potasiului seric peste limita superioară a normalului. Are cauze variate: aport crescut de potasiu – perfuzii, transfuzii rapide de sânge; eliminare renală redusă de potasiu – insuficienţă renală acută, insuficienţă renală cronică, insuficienţă corticosuprarenală, apare şi în acidoza respiratorie şi metabolică.

În urma transfuziilor rapide de sânge, hiperpotasemia apare datorită ieşirii potasiului din eritrocite pe parcursul stocării sângelui. Această supraîncărcare cu potasiu este tranzitorie, întrucât, odată perfuzat, potasiul este preluat de eritrocite, sau eliminat pe cale renală. Astfel, hiperpotasemia asociată transfuziilor masive este întâlnită doar la pacienţi cu insuficienţă renală, care prezentau şi anterior concentraţii crescute de potasiu, sau la nou-născuţi, atunci când primesc transfuzii rapide şi cu volume mari.

În insuficienţa corticosuprarenală, la fel ca şi în insuficienţă renală acută şi cronică, hiperpotasemia este secundară scăderii eliminării renale a potasiului.

Altă cauză a hiperpotasemiei este acidoza, indiferent de natura sa, situaţie în care excesul de acid determină muşchii să preia acest exces în schimbul eliberării potasiului.

Simptomele hiperpotasemiei sunt nespecifice şi includ palpitaţii, slăbiciune musculară, o uşoară hiperventilaţie ca răspuns la acidoza metabolică, una dintre cauzele posibile ale hiperpotasemiei. Frecvent este evidenţiată doar după apariţia complicaţiilor cardiace: aritmii cardiace sau moarte subită.