LMP301 2014 Lecture 3.pdf

7 Pages
Unlock Document

University of Toronto St. George
Laboratory Medicine and Pathobiology
Kenneth Yip

  Lecture  3:  Water  and  Electrolytes     Body  Fluid  Compartment   -­‐ intracellular  fluid  (ICF)  =  28  L  –  inside  cells   -­‐ extracellular  fluid  (ECF)  =  14  L  –  inside  circulation  (inside  vessels  going  around)   à  makes  up  thr  plasma  =  3.5  L   à  interstitial  fluid  =  10.5L  –  fluid  between  cells   -­‐ There  is  movement,  fluid  does  not  just  sit  there  but  goes  between  each  of  these   compartments   -­‐ There’s  a  membrane  that  separates  ICF  and  ECF  so  fluid   -­‐ does  go  back  and  forth  there  in  normal  and  disease  state   -­‐ Between  Plasma  and  ISF,  there  is  also  movement  where  water  goes  in  and  out  of   vessels   -­‐ There  is  a  set  point  à  body  tries  to  adjust  water  level  to  some  kind  of  set  point   à  set  point  regulated  by  the  inputs  and  outputs   à  Can  be  deranged  when  disease  take  over   -­‐ Input:  drinking,  food,  IV   -­‐ Output:  water  loss  through  other     Electrolytes   Extracellular  Ions   Concentration  in  Plasma   (most  common)   + Na   135  –  145  mmol/L   Cl   96  –  106  mmol/L   HCO  3 -­‐ 22  –  30  mmol/L   2+ Ca   2.2  –  2.6  mmol/L   Intracellular  Ions   Concentration  in  Plasma   K   3.5  –  5  mmol/L   PO 4  0.7  –  1.1  mmol/L   Anions     -­‐ all  measured  in  plasma/serum   -­‐ when  measuring  intracellular  ions  in  the  plasma   à  trying  to  make  some  guesses  as  to  what  might  be  happening  in   the  tissues  and  cells   -­‐ not  possible  to  do  an  intracellular  measurement  of  K+     Concentration  &  Osmolality   -­‐ Concentration:  amount  of  solute  in  given  volume  of  solvent   à  an  absolute  amount/a  particular  volume   à  e.g.  mmol/L,  g/L,  etc.   -­‐ Osmolality:  amount  of  solute  particles  in  a  given  weight  of  solvent  à   independent  of  size  and  charge   à  e.g.  mmol/kg,  mOsm/kg   à  measurement  of  plasma   –  osmolality   à  plasma  osmolality  is  280-­‐300  mOsm/kg   + à  estimate  osmolality  by  taking  the  most  abundant  solutes   à  2[Na ]  +   [glucose]  +  [urea]   -­‐ Osmolarity:  amount  of  solute  particles  in  1  kg  of  water   à  usually  water  as  solvent   à    dilute  aqueous  solutes  –  e.g.  urine   -­‐ if  you  had  a  semi-­‐permeable  membrane  that  is  blocking  the  movement  of  solutes,  but  allows  for  movement  of   water,  water  will  move  down  its  own  concentration  gradient   à  gives  rise  to  osmotic  pressure   -­‐ can  affect  cell  membranes  and  vesicles   à  water  can  move  across   -­‐ passive  process;  can  cause  cells  to  shrink  and  swell     Oncotic  Pressure   -­‐ pressure  in  vessels  and  capillaries   -­‐ capillary  wall  also  acts  as  a  semi -­‐permeable  membrane  where  water  and  small  solutes  pass  freely  through  pores,   but  not  plasma  proteins  and  lipid s       -­‐ proteins  (especially  albumin  –  huge  molecule)  generate  an  oncotic  pressure  that  draws  water  out  of  the  ISP  and   into  the  plasma   à  when  heart  pumps  and  beats  blood  into  the  system,  there  is  a  pressure  that  pushes  some  of  that  water  and   plasma  out,  at  the  same  time,  because  of  oncotic  pressure,  water  is  drawn  back  into  the  vessels  (so  you  don’t  faint   because  you’re  in  shock)   -­‐ this  acts  to  balance  the  hydrostatic  pressure   à  what  heart  exerts  when  it  pushes  out   à  oncotic  pressure  balances  this  by  pulling  water   back  in   -­‐ normally  the  proteins  stay  within  the  plasma  but  may  leak  following  injury  (e.g.  burns)   à  injury  resulting  in  a  loss  of  cell  wall,  or  a  loss  of  plasma  protein  can   affect  oncotic  pressure     Water  Balance   -­‐ input:  0.5-­‐5L/day   -­‐ body  tries  to  keep  it  at  a  set  point,  so  we  excrete  what  we  don’t  need   à  most  comes  from  kidney,  some  from  stool,  skin  (respiration)   -­‐ loss  of  water  through  respiration  =  insensible  loss     Dehydration  &  Overhydration   -­‐ dehydration:  due  to  decrease  in  intake,  o r  increase  in  output   -­‐ overhydration:  taking  more  in  that  excreting   -­‐ Polydipsia:  many  –  thirst  à  drinking  lots  of  water   -­‐ Oligouria:  little  urine  output   -­‐ Polyuria:  a  lot  of  urination   -­‐ Anuria:  no  urine   à  kidney  cannot  produce  urine     Features  of  Dehydration   -­‐ increased  pulse   à  heart  trying  to  compensate  by  increasing  heart  rate  so  it  can  push   more  blood  through   -­‐ dry  mucous  membranes   -­‐ soft  and  sunken  eyeballs   -­‐ decreased  blood  pressure   -­‐ decreased  urine  output   -­‐ decreased  skin  turgor   à  skin  is  not  as  plumped  à  wrinkly     Chemical  Results:   -­‐ increased  plasma  sodium  à  because  water  is  lower   -­‐ increased  blood  [urea]   -­‐ increased  hematocrit  (measurement  of  red  cell  volume)   à  volume  of  cells  in  blood  would  increase       Edema:  accumulation  of  fluid  in  interstitial  space  of  cells   -­‐ normally  when  you  press  into  skin,  it  bounces  right  back   -­‐ but  with  edema  patients,  there’s  so  much  build  up  of  fluids,  when  you  press  in,  it  squeezes  water  out  to  the  side,   and  stays  there  for  a  wile  until  it  comes  back  to  normal  (clinical  sign  of  overhydration)     Features  of  Overhydration   -­‐ normal  pulse   -­‐ normal  mucous  membranes   -­‐ normal  eyeballs   -­‐ normal  or  increased  blood  pressure   -­‐ normal  or  decreased  urine  output   -­‐ increased  skin  turgor  à  more  fluid  in  interstitial  spaces   Chemical  Results  à  increased  in  water  MAY  lead  to  a  lower  plasma  sodium,  urea,  and  hematocrit   -­‐ plasma  sodium     -­‐ blood  urea       -­‐ hematocrit     Regulation  of  Water   1) control  of  osmolality  (direct  route)   a. anti-­‐diuretic  hormone  (ADH,  or  vasopressin)   –   secreted  from  the  pituitary  gland  and  acts  on  kidney   collecting  tubule   -­‐ in  hypothalamus,  blood  supply  that  passes  through   have  sensors  or  receptors  that  can  detect  change  in   osmolality   -­‐ if  it  senses  a  rise  in  [Na+]  =  osmolality  is  rising   à  as   a  result,  it  will  send  nerve  impulses  to  the  posterior   pituitary,  and  posterior  pituit ary  secrets  ADH     -­‐ ADH  then  travel  through  blood  stream,  reach  the   kidney,  and  in  the  kidney’s  collecting  tubules,   there’s  a  receptor  for  ADH   -­‐ ADH  tells  the  kidney  to  conserve  water  (reabsorb  water  instead  of  secreting  it  in  urine)   b. thirst  à  drink  water   -­‐ hypothalamus  also  controls  through  thirst   -­‐ sense  increase  in  osmolality  à  tells  body  to  drink   -­‐ once  osmolality  gets  back  to  normal  state,  sodium  concentration  will  begin  going  back  to  normal   à  thirst   signal  will  diminish  (slow  down  or  stop  the  secretion  of  ADH)   -­‐ kidney  is  no  longer  reabsorbing  as  much  water,  and  more  will  appear  in  urine   Disease:  SIADH  =  syndrome  of  inappropriate  ADH  secretion   -­‐ when  there  is  an  excess  secretion  of  ADH,  it  will  lead  to  excess  reabsorption  of  water  =  volume  overloaded   Disease:  DI  =  diabetes  insipidus   -­‐ not  able  to  secrete  enough  ADH  (or  its  unable  to  act)   -­‐ a  lot  of  water  ends  up  in  the  urine   -­‐ excess  excretion  of  water  =  dehydrated  result   2) control  of  blood  volume  (indirect  route)   a. renin  is  secreted  from  kidney  in  response  to  decrease  blood  flo w  (volume  or  pressure  sensed  in  renal  artery);   Renin  is  an  enzyme  that  converts  angiotensinogen  to  angiotensin  I   b. angiotensin  converting  enzyme  (ACE)  :  Angiotensin  I  à  Angiotensin  II   c. angiotensin  II  stimulates  vasoconstriction  in  adrenal  gland,  Na+  reabsorption  in  kidney,  and  secretion  of   aldosterone   d. aldosterone  stimulates  Na+  reabsorption  in  kidney  à  because  sodium  is  being  reabsorbed  by  the  body,  water   has  to  go  along  with  it   à  if  kidney  senses  a  decrease  of  blood  flow,  that  signals  to  the  body  to  retain  water   à  indirectly  does  this  by   causing  it  to  reabsorb  sodium  ions   à  restores  blood  volume                 Sodium  Balance  (negative  feedback  process)   -­‐ intake:  diet  has  100-­‐300mmol/day  (mostly  from  diet)   -­‐ body  stores:  3700  mmol   à  25%  in  Bones  and  Tissues   à  75%  in  ECF   -­‐ output:  (body  only  keeps  as  much  as  it  needs)   à  renal  loss  (urine):  ~matches  intake   à  sweat:  5  mmol/day   à  GI  loss:  5  mmol/day   à  disease:  if  you  have  excessive  sweating  or  d iarrhea   (where  you  are  losing  a  lot  of  watery  stool)  =  potential   sources  of  loss   Regulation  of  Sodium       -­‐ aldosterone   à  secreted  by  adrenals  in  response  to  Angiotensin  II   à  stimulates  Na+  reabsorption  in  kidney  tubules  at  the  expense  of  H+,  K+  à  to  maintain  a  balanced  neutral   charge   à  raise  plasma  [Na+],  but  decrease  plasma  [K+]   à  decrease  urine  [Na+],  but  increase  urine  [K+]   -­‐ atrial  naturetic  peptide  (ANP)   à  secreted  by  atria  of  heart  –  in  response  to  the  stretch  of  the  hearts  muscle  tissue     à  lots  of  stretch  =  excess  of  volume  =  secretion  of  ANP,  then  act  on  kidney  tubules  to  excrete  Na+   à  stimulates  Na+  excretion  in  kidney  tubules  –  how  it  gets  rid  of  water  à  get  rid  of  water  and  salt  by  hydration  of   ions     Hypernatremia      Increased  serum  [Na+]  (>145  mmol/L)   1) decrease  in  body  water   a. decrease  in  water  intake  OR   b. increase  in  water  loss  (Diabetes  Insipidus)   2) water  loss  >  Na+  loss  (hypotonic  type  of  urine)  –  water  may  be  lost  from  something  else   a. excessive  sweating,  diarrhea  in  children  OR   b. osmotic  diuresis  (Diabetes  Mellitus  –  excess  glucose  in  blood  and  spilling  into  urine   à  extra  sugar  in  urine   draws  water  with  it)  
More Less

Related notes for LMP299Y1

Log In


Don't have an account?

Join OneClass

Access over 10 million pages of study
documents for 1.3 million courses.

Sign up

Join to view


By registering, I agree to the Terms and Privacy Policies
Already have an account?
Just a few more details

So we can recommend you notes for your school.

Reset Password

Please enter below the email address you registered with and we will send you a link to reset your password.

Add your courses

Get notes from the top students in your class.