Sól (nie)fizjologiczna

Roztwór 0.9% NaCl, znany nam też jako sól fizjologiczna jest wciąż najpowszechniej używanym płynem w medycynie. Sama nazwa wskazywałaby na to, że możemy po tym roztworze oczekiwać podobieństwa do osocza, ale czy tak rzeczywiście jest?

Swoją wciąż obecną popularność zawdzięcza niskiej cenie, szerokiej dostępności, a także przyzwyczajeniu do stosowania go w polskich szpitalach.

‍

Czemu niefizjologiczna?

0,9% NaCl zawiera 154 mmol/l sodu i 154 mmol/l chloru, a osmolalność wynosi 308 mmol/l.
Tymczasem wartości tych parametrów w osoczu wynoszą:
Na+ 136-145 mmol/l, Cl- 95-105 mmol/l, osmolalność osocza 280-295 mmol/l.

Porównując te wartości od razu możemy zauważyć znaczną różnicę w zawartości chloru w obu płynach - to ona w uproszczeniu odpowiada za niefizjologiczne działanie 0.9% NaCl.
Wzrost stężenia jonów chlorkowych we krwi spowodowany przetoczeniem dużych ilości tego płynu może prowadzić do bardzo niebezpiecznej kwasicy hiperchloremicznej.

‍
Jak hiperchloremia powoduje kwasicę?

Na wstępie należy przypomnieć, że równowaga kwasowo-zasadowa określana jest przez:
• ciśnienie parcjalne dwutlenku węgla (bezwodnik kwasu węglowego)
• słabe kwasy (głównie białka i fosforany)
• i różnicę silnych jonów - tzw. SID (strong ion difference).

‍

Stewart zaprezentował równanie, które wyjaśnia jak zmiany w różnicy silnych jonów bezpośrednio zmieniają pH osocza.
Opiera się ono na zasadzie zachowania ładunku i zachowania masy, a także na teorii kwasowo-zasadowej Brønsteda, gdzie jako kwas definiujemy dawcę protonów (H+), a jako zasadę - biorcę.

Różnica silnych jonów w osoczu wg Stewarta definiowana jest tak:

SID = (suma stężeń silnych kationów) - (suma stężeń silnych anionów)
SID = ([Na+] + [K+] + [Ca2+] + [Mg2+]) - ([Cl-] + [mleczany])

‍

W praktyce jednak największe znaczenie mają jony Na+ i Cl-, gdyż możemy założyć, że stężenia innych jonów w przestrzeni międzykomórkowej są na tyle małe, że nie wpływają znacząco na wartość SID.

Uproszczone równanie prezentuje się tak:

SID = [Na+] - [Cl−]

Fizjologicznie w osoczu SID wynosi około 30-40, - a SID 0.9% NaCl wynosi 0.

Podanie dużej objętości dożylnej 0,9% NaCl powoduje zmniejszenie SID w osoczu poprzez większy względny wzrost stężenia [Cl-] niż [Na+].
Ten wzrost stężenia jonów chlorkowych, zgodnie z prawem elektroobojętności spowoduje zwiększenie dysocjacji wody i pojawienie się większej ilości jonów H+ dla wyrównania zwiększonej ilości jonów ujemnych (Cl-).
Powstałe H+ zwiążą się z obecnym we krwi jonem HCO3- obniżając jego stężenie i napędzając w ten sposób kwasicę metaboliczną.

W wyniku tego mechanizmu podanie 30 ml/kg mc. 0.9%NaCl powoduje niebezpieczną dla organizmu pacjenta kwasicę hiperchloremiczną.
W przypadku szczupłej pacjentki są to trzy kroplówki.
U 6-letniej dziewczynki może wystarczyć jedna.

‍

Szkodliwe działanie soli fizjologicznej

‍

Wpływ na nerki

Dane z badania klinicznego przeprowadzonego u zdrowych, dorosłych ochotników wykazały, że prędkość przepływu w tętnicy nerkowej i perfuzja kory nerki spadły znacząco w stosunku do wartości wyjściowych po wlewie 2 litrów 0,9% soli fizjologicznej, ale nie po wlewie takiej samej ilości zbilansowanego płynu wieloelektrolitowego (PlasmaLyte). Kwasica hiperchloremiczna powodowała skurcz naczyń nerkowych i spadek filtracji kłębuszkowej.
Inne badanie wykazało, że stosowanie zrównoważonych krystaloidów zamiast soli fizjologicznej może uchronić 1 na każdych 94 pacjentów przyjętych do oddziału intensywnej terapii przed koniecznością stosowania nowej terapii nerkozastępczej, trwałą dysfunkcją nerek lub śmiercią.

Koagulopatie

W badaniu wstrząsu krwotocznego na zwierzętach resuscytacja z użyciem 0,9% soli fizjologicznej wiązała się z kwasicą hiperchloremiczną i koagulopatią, których nie obserwowano przy zastosowaniu mleczanu Ringera. U dorosłych pacjentów poddawanych dużym zabiegom chirurgicznym w obrębie jamy brzusznej podawanie płynów bogatych w chlorki wiązało się ze zwiększonym zapotrzebowaniem na preparaty krwiopochodne (choć wciąż nie zostały patofizjologiczne podstawy tego zjawiska).
Najprawdopodobniej główną przyczyną jest upośledzone działanie enzymatycznych białek (jakimi są czynniki krzepnięcia) w nieoptymalnym, niskim pH.

Sepsa

0,9% NaCl porównano w resuscytacji płynowej u pacjentów we wstrząsie septycznym z użyciem mleczanu Ringera. Podaż roztworu mleczanu wiązała się z rzadszą koniecznością transfuzji krwi w pierwszym dniu oraz mniejszą dawką przytoczonego płynu niezbędną do osiągnięcia adekwatnej resuscytacji płynowej przez pierwsze 3 dni terapii.

Zabiegi operacyjne

Takiego samego porównania dokonano w płynoterapii okołooperacyjnej.
Stosowanie 0,9% roztworu NaCl wiązało się z częstszą koniecznością włączania leków wazopresyjnych podczas znieczulenia.

‍

Sól fizjologiczna w hiponatremii

Czy ze względu na wyższą niż w osoczu zawartość sodu 0.9% NaCl jest wskazana w hiponatremii? Możemy założyć, że zazwyczaj tak, chociaż sprawa jest nieco bardziej skomplikowana.
‍
W hiponatremii z hipowolemią sól fizjologiczna pomaga uzupełnić niedobór sodu w dwóch mechanizmach:
• podnosi stężenie sodu w surowicy o około 1 mEq/L na każdy litr wlewanego płynu,
• korygując hipowolemię, usuwa się bodziec do uwalniania hormonu antydiuretycznego (ADH), umożliwiając tym samym wydalanie nadmiaru wody w rozcieńczonym moczu ( tym czasie stężenie sodu w surowicy może szybko powrócić do normy).
‍

Kiedy nie należy stosować 0.9% NaCl do korekcji hiponatremii? U chorych przewodnionych (hipernatremia hiperwolemiczna):
u pacjentów z obrzękami - w przeciwieństwie do pacjentów z prawdziwym zmniejszeniem objętości krwi krążącej przetaczany płyn będzie raczej zatrzymywany, co spowoduje minimalne zwiększenie stężenia sodu w surowicy (1 mEq/L na litr wlewanej soli) i nasilenie obrzęku,
w SIADH (syndrome of inappropriate antidiuretic hormone secretion) - podany sód będzie wydalany z moczem, ponieważ odpowiedź na aldosteron i przedsionkowy peptyd natriuretyczny jest prawidłowa. Woda jest jednak zatrzymywana z powodu ciągłego działania ADH na akwaporynę, pogarszając hiponatremię.

W hiponatremii hiperwolemicznej i izowolemicznej preferujemy sól hipertoniczną (np. 3%, 10% roztwór NaCl), szczególnie jeśli hiponatremia jest ostra lub ciężka i objawowa.
Mniejsza przetaczana objętość sprawia, że ryzyko przeładowania płynami (wywołujące m.in. obrzęk płuc) jest minimalne.
Większe stężenie sodu w płynie dodatkowo powoduje, że organizm “chce rozcieńczyć” hipertoniczne osocze i ściąga nadmiar wody z przestrzeni międzykomórkowej do wnętrza naczyń, przez co podnosi ciśnienie tętnicze i zmniejsza obrzęki tkankowe. W związku z tym, sól hipertoniczna będzie przewidywalnie bardziej skuteczna w szybkim łagodzeniu objawów ciężkiej hiponatremii.

‍

Ważne - zbyt szybka korekta hiponatremii przewlekłej może prowadzić do ciężkich zaburzeń neurologicznych - osmotycznego zespołu demielinizacyjnego (ODS). Objawia się on porażeniem czterokończynowym, oczopląsem, dyzartią, dysfagią i zaburzeniami świadomości. Aby nie dopuścić do ODS należy podnosić stężenie sodu maksymalnie o 10  mmol/l w ciągu doby.

‍

Wskazania do stosowania

Nie znaczy to jednak, że zawsze powinniśmy się soli fizjologicznej wystrzegać - w małych ilościach jest świetnym rozpuszczalnikiem dla większości leków (poza amiodaronem), ponieważ nie ma obawy o wejście w interakcje z lekami.
Możemy na jej podstawie przygotować płyny hipertoniczne, np. 3% roztwór NaCl.
0,9% NaCl jest wskazana w leczeniu hiponatremii hipowolemicznej, ponieważ przy jej stosowaniu możemy jednocześnie wyrównywać niedobory wody i sodu.
Co więcej - wymieniona wyżej właściwość obniżenia pH i podwyższenia stężenia potasu jest sprzyjająca w zasadowicach metabolicznych - np. przy wymiotach, biegunkach, w zatruciu diuretykami pętlowymi czy przy próbach samobójczych z środkami do udrażniania rur.

‍

Przypadek kliniczny

43-letni mężczyzna został przewieziony na Oddział Ratunkowy z zaburzonym stanem psychicznym po utracie świadomości w domu w obecności sąsiadów. Utrata przytomności trwała około 3 minut i nie doszło do urazu głowy.
Przeszła historia medyczna nie jest znana, w domu znaleziono IPP bez recepty i ibuprofen.
Sąsiedzi zgłosili, że pacjent pali znaczną ilość papierosów i w ciągu ostatnich 6 miesięcy stracił widocznie na wadze.

Parametry życiowe:

• Ciśnienie krwi - 90/50 mmHg
• Tętno - 102/min
• Częstość oddechów - 18/min
• Temperatura ciała - 36.8 st C
• Saturacja - 95 %
• Nawrót włośniczkowy - 3.5sek

W badaniu przedmiotowym zauważalna jest znaczna suchość skóry, podkrążone oczy i bladość śluzówek jamy ustnej oraz wyczuwalny zapach wymiocin‍

W badaniach dodatkowych:‍

Na+, 130 mEq/L
K+, 2,9 mEq/L
Cl- 90 mEq/L
HCO3 45 mEq/L
wapń całkowity 9,1 mg/dl
azot mocznikowy w surowicy 38 mg/dl
kreatynina w surowicy 1,7 mg/dl
‍

Badanie gazometryczne krwi tętniczej wykazało:
pH 7,48
PaCO2 52 mm Hg
PaO2 70 mm Hg

‍

Diagnoza i leczenie

U pacjenta na podstawie powyższego opisu z powodzeniem możemy stwierdzić odwodnienie ciężkiego stopnia i zasadowicę metaboliczną.
Tachykardia, hipotensja i wydłużony nawrót kapilarny mogą świadczyć o rozwijającym się wstrząsie hipowolemicznym.

W pierwszej kolejności mężczyznę należy podłączyć do monitorowania, uzyskać dostęp do co najmniej dwóch wkłuć dożylnych, rozpocząć intensywną terapię płynową - np. podając 1 litr 0,9% roztworu NaCl w ciągu pierwszej godziny i wyrównując hipokaliemię.

Następnie warto zająć się poszukiwaniem pierwotnej przyczyny stanu pacjenta. W diagnostyce różnicowej rozważyć - infekcję, zatrucie, OZT, raka żołądka, trzustki, guza mózgu, bulimię.

‍

‍

Bibliografia

1. Polowanie na goryle ...czyli nieoczywista medycyna ratunkowa”  Michał Dudek, Małgorzata Rak, Maciej Bohatyrewicz

2. Khajavi MR, Etezadi F, Moharari RS, et al. Effects of normal saline vs. lactated ringer's during renal transplantation. Ren Fail 2008; 30:535.

3. Semler MW, Self WH, Wanderer JP, et al. Balanced Crystalloids versus Saline in Critically Ill Adults. N Engl J Med 2018; 378:829.

4. Self WH, Semler MW, Wanderer JP, et al. Balanced Crystalloids versus Saline in Noncritically Ill Adults. N Engl J Med 2018; 378:819.

5. Zampieri FG, Machado FR, Biondi RS, et al. Effect of Intravenous Fluid Treatment With a Balanced Solution vs 0.9% Saline Solution on Mortality in Critically Ill Patients: The BaSICS Randomized Clinical Trial. JAMA 2021.

6. Finfer S, Micallef S, Hammond N, et al. Balanced Multielectrolyte Solution versus Saline in Critically Ill Adults. N Engl J Med 2022; 386:815.

7. Hammond N, Zampieri F, Di Tanna G, Garside T et. Balanced Crystalloids versus Saline in Critically Ill Adults — A Systematic Review with Meta-Analysis. NEJM Evidence 2022; https://doi.org 10.1056/EVIDoa2100010

8. Emmett M. Metabolic Alkalosis: A Brief Pathophysiologic Review. Clin J Am Soc Nephrol. 2020 Dec 7;15(12):1848-1856. doi: 10.2215/CJN.16041219. Epub 2020 Jun 25. PMID: 32586924; PMCID: PMC7769018.

9. Do, C., Vasquez, P. C., & Soleimani, M. (2022, May 5). Metabolic alkalosis pathogenesis, diagnosis, and treatment: Core curriculum 2022. American Journal of Kidney Diseases. Retrieved October 14, 2022, from https://www.ajkd.org/article/S0272-6386(22)00516-9/fulltext#secsectitle0115

10. McCallum L, Lip S, Padmanabhan S. The hidden hand of chloride in hypertension. Pflugers Arch. 2015 Mar;467(3):595-603. doi: 10.1007/s00424-015-1690-8. Epub 2015 Jan 27. PMID: 25619794; PMCID: PMC4325190

11. Kamal Maheshwari, Alparslan Turan, Natalya Makarova, Chao Ma, Wael Ali Sakr Esa, Kurt Ruetzler, Sabri Barsoum, Alan G. Kuhel, Michael R. Ritchey, Carlos Higuera-Rueda, Tatyana Kopyeva, Luca Stocchi, Hani Essber, Barak Cohen, Iman Suleiman, Gausan R. Bajracharya, David Chelnick, Edward J. Mascha, Andrea Kurz, Daniel I. Sessler; Saline versus Lactated Ringer’s Solution: The Saline or Lactated Ringer’s (SOLAR) Trial. Anesthesiology 2020; 132:614–624 doi: https://doi.org/10.1097/ALN.0000000000003130

‍