Acid-Base Disorders and Their Treatment

Front cover......Page 1
Foreword......Page 6
Preface......Page 8
Contents......Page 10
Contributors......Page 20
INTRODUCTION......Page 24
Units of Measurement......Page 25
Hydrogen Ion Activity in Water: Law of Mass Action......Page 26
The Concept of Acid Strength......Page 28
BUFFERING......Page 29
Quantitation of Buffer Effect on Acidity......Page 30
Complex Solutions Containing Multiple Buffers......Page 31
CO2 Solubility......Page 32
Hydration of Dissolved CO2......Page 33
Equilibrium Relationships for Bicarbonate/Carbonic Acid......Page 34
Role of the CO2/H2CO3/HCO3......Page 35
Proteins......Page 37
Extracellular Nonbicarbonate Buffers......Page 38
THE ROLE OF STRONG IONS......Page 40
Quantitative Analysis of All Plasma Constituents......Page 42
CONCLUSION......Page 43
REFERENCES......Page 44
INTRODUCTION......Page 48
Historical Measurements......Page 49
Table 2......Page 50
NONEQUILIBRIUM DISTRIBUTION OF......Page 51
Hþ Entry into Cells......Page 52
Alkali Exit from Cells......Page 53
Regulatory Control of Cell pH......Page 55
CELL BUFFER PROPERTIES......Page 58
CELL PCO2 AND [HCO3]......Page 59
Mitochondria......Page 60
Acidic Organelles......Page 62
REFERENCES......Page 64
WHY IS PaCO2 40mmHg IN MAN?......Page 70
THE IMIDAZOLE a-STAT HYPOTHESIS......Page 71
Minute Volume......Page 72
Alveolar Ventilation......Page 74
PATHOPHYSIOLOGY OF ALTERATIONS IN PaCO2......Page 76
Overview......Page 77
Pontomedullary Respiratory Centers......Page 79
Efferent Pathways......Page 80
Peripheral Arterial Chemoreceptors (PCR) and PO2 Homeostasis......Page 81
Central Chemoreceptors and PCO2 Homeostasis......Page 83
Table 2......Page 85
Table 3......Page 86
Metabolic Alkalosis......Page 87
Metabolic Acidosis......Page 88
Table 5......Page 89
Decreased PaCO2......Page 90
Increased PaCO2......Page 91
HYPERCAPNIA IN NEUROMUSCULAR DISORDERS......Page 93
OBESITY–HYPOVENTILATION SYNDROME......Page 94
REFERENCES......Page 96
INTRODUCTION AND OVERVIEW......Page 102
CARBONIC ANHYDRASE......Page 103
Proximal Tubule......Page 104
Regulation of Proximal Tubule H......Page 107
Angiotensin II: Angiotensin II at low concentrations increases......Page 109
Loop of Henle......Page 110
Regulation of HCO3 Transport in the TAL......Page 111
Distal Nephron......Page 113
Distinct Features of Distal Tubule Nephron Segments......Page 115
Acid–Base Balance and pH: With the exception of metabolic alkalo-sis,......Page 118
Sodium Delivery, Voltage, and Mineralocorticoids: Sodium deliv-ery,......Page 119
Overview of Renal H......Page 120
NH4 Production and Excretion......Page 121
Proximal Tubule: NH4......Page 122
Collecting Tubules: Ammonia secretion into the collecting tubules......Page 123
REFERENCES......Page 124
INTRODUCTION......Page 142
H+-ATPase......Page 143
Table 1......Page 146
Table 2......Page 148
H+/K+-ATPase......Page 150
Table 3......Page 151
Na+/H+Exchanger......Page 155
Table 4......Page 157
Cl/HCO3......Page 162
Table 5......Page 163
na+-HCO-Cotransporter......Page 168
Table 6......Page 169
Table 7......Page 172
Table 8......Page 173
Table 9......Page 174
Table 10......Page 175
REFERENCES......Page 176
INTRODUCTION......Page 200
BODY BUFFERS......Page 201
Bicarbonate ‘‘Space of Distribution’’......Page 202
Metabolic Regulation of Acid Production......Page 203
Sources of Acid......Page 204
Measurement of Acid Production and Excretion......Page 205
The Role of the Liver in Acid Balance......Page 207
Table 2......Page 209
Titratable Acid Excretion......Page 210
Table 3......Page 211
Systemic pH......Page 212
Acid–Base Disorders......Page 213
Factors Not Related Directly to Acid–Base Homeostasis......Page 215
Other Hormones (Table 4)......Page 218
Body K Stores......Page 219
Body Chloride Stores......Page 221
Overview......Page 222
REFERENCES......Page 224
INTRODUCTION......Page 232
THE INTESTINE IS NOT A KIDNEY......Page 233
BIOAVAILABILITY OF ORAL INTAKE......Page 234
Table 2......Page 235
IMPORTANCE OF DIET......Page 236
Role of Colonic Bacteria......Page 237
Effects of Fasting......Page 238
INTESTINAL TRANSIT TIME......Page 239
Clinical Correlates of Altered Motility......Page 240
CELLULAR TRANSPORT PATHWAYS OF......Page 241
Stomach......Page 242
Pancreas......Page 243
Jejunum and Ileum......Page 244
Colon......Page 246
GASTROINTESTINAL CAUSES OF ACID/BASE DISORDERS......Page 247
Importance of Gastrointestinal......Page 248
Table 5......Page 249
Table 6......Page 250
Metabolic Acidosis......Page 251
Respiratory Alkalosis and Acidosis......Page 253
Diet Modification......Page 254
Absorption of Electrolytes......Page 255
Absorption of Drugs......Page 256
REFERENCES......Page 257
INTRODUCTION......Page 264
Diagnosis of Metabolic Acid–Base Disturbances......Page 266
Metabolic Determinants......Page 267
Healthy Humans......Page 271
The Question of External......Page 274
Do Current Methods of Measuring External H......Page 277
DIET-INDUCED, AGE-AMPLIFIED METABOLIC ACIDOSIS......Page 278
Chronic Metabolic Acidosis and Bone Wasting......Page 279
Chronic Metabolic Acidosis and Muscle Wasting......Page 290
Chronic Metabolic Acidosis and Renal Injury......Page 291
Estimation of the Diet Net Acid Load of the Ancestral......Page 293
Why Do Contemporary Diets Yield Net Acid?......Page 296
Is the Net Base Input of the Ancestral Human Diet Sufficiently......Page 297
Alkalosis in Humans......Page 298
FURTHER RESEARCH......Page 301
REFERENCES......Page 303
SECONDARY RESPIRATORY RESPONSE TO METABOLIC ACIDOSISRESPONSE......Page 316
Normal Response......Page 317
USE OF ANION GAP IN METABOLIC ACIDOSIS......Page 319
Pathophysiology and Anion Gap......Page 320
IN METABOLIC ACIDOSIS......Page 323
Table 1......Page 324
Pulmonary and Cardiovascular Effects......Page 325
Gastrointestinal Effects......Page 326
Muscle Protein Metabolism......Page 327
Hypertrophy......Page 329
SUMMARY......Page 331
REFERENCES......Page 332
PATHOPHYSIOLOGY—GENERAL CONSIDERATIONS......Page 336
Roles of Insulin and Glucagon......Page 337
Pathophysiology......Page 338
Role of Fatty Acid Oxidation: In addition to augmented substrate in......Page 340
The Anion Gap: During the development of DKA, ketoacids released......Page 341
Table 1......Page 342
Renal Response to Ketoacidosis: Diabetic ketoacidosis causes a......Page 346
Table 2 Role of the Kidney in the Acid–Base Defense in Normal Subjects and......Page 347
Table 3......Page 349
Clinical Aspects......Page 350
Therapy......Page 352
Table 4......Page 353
Insulin......Page 354
Alkali......Page 355
Potassium......Page 356
Phosphate......Page 357
Cerebral Edema and Other Complications......Page 358
Table 8......Page 359
Table 9......Page 360
Absence of Ketosis......Page 361
Table 10......Page 362
Therapy......Page 363
STARVATION KETOSIS......Page 364
Clinical Manifestations......Page 365
Diagnosis......Page 366
REFERENCES......Page 367
Normal Lactate Metabolism......Page 374
Table 1......Page 377
pH and Lactate Metabolism......Page 378
Table 2......Page 379
ACID ACCUMULATION......Page 380
CLINICAL MANIFESTATIONS......Page 381
DIAGNOSIS......Page 382
ETIOLOGY......Page 383
Common Disorders with More than One Pathogenic Process......Page 384
Table 4......Page 385
Biguanides: The most notorious group of drugs is the biguanides,......Page 388
Ethylene Glycol, Propylene Glycol: Lactic acid accumulation can be......Page 389
Catecholamines: Epinephrine increases glycolysis and inhibits pyru-vate......Page 390
Table 5......Page 392
Containing the Acidosis......Page 393
Table 7......Page 394
Routes of Bicarbonate Administration: The commonly used method......Page 395
Increasing Lactate Utilization (Table 7)......Page 396
REFERENCES......Page 398
INTRODUCTION......Page 406
Salicylic Acid......Page 407
Uncoupling Oxidative Phosphorylation: Salicylate acts like the well-known......Page 409
Actions on the Krebs Cycle: Salicylate inhibits the Krebs cycle at two......Page 410
Respiratory Alkalosis: Respiratory alkalosis is the most common......Page 411
Metabolic Acidosis: Children have a higher incidence of acidemia......Page 412
Remove Salicylate from the Gut: Gastric lavage along with instilla-tion......Page 413
Ethylene Glycol......Page 414
Ethanol: Maintenance of a plasma ethanol level of about 100 mg=dL......Page 417
Methanol......Page 418
Toluene......Page 421
Acetaminophen (Paracetamol)......Page 424
Isoniazid (INH) Overdose......Page 425
Benzyl Alcohol......Page 427
Isopropyl Alcohol......Page 428
Diethylene and Triethylene Glycol......Page 429
REFERENCES......Page 430
INTRODUCTION......Page 440
Pathophysiology......Page 441
Clinical Features and Causes of Proximal RTA......Page 442
Table 3......Page 443
Table 4......Page 444
Mechanisms of Proximal RTA......Page 445
Diagnosis of Proximal RTA......Page 448
DISTAL RENAL TUBULAR ACIDOSIS (DISTAL RTA)......Page 449
Associated Abnormalities: Patients with type I RTA often present......Page 450
Acquired Distal RTA: The acquired form of classic distal RTA is......Page 451
Table 5......Page 452
Table 6......Page 453
Pathophysiology......Page 454
Table 7......Page 457
Molecular Pathogenesis: The hereditary form of distal RTA,......Page 458
Deafness and the Diagnosis of Hereditary Distal RTA: Deafness is an......Page 461
Pathophysiology......Page 462
Table 8......Page 463
Clinical Features and Causes......Page 464
Table 9......Page 465
Table 10......Page 466
Iatrogenic Causes of Hyperkalemic RTA: Sodium channel inhibitors,......Page 467
Table 11......Page 469
DIAGNOSTIC EVALUATION OF DISTAL RTA......Page 470
Urine Anion Gap......Page 471
Metabolic Acidosis......Page 472
Table 12......Page 473
Furosemide or Bumetanide Test: Loop diuretics increase......Page 474
Urine PCO2 as an Index of Distal Acidification: Sodium bicarbonate......Page 475
THERAPY OF DISTAL RTA......Page 476
REFERENCES......Page 477
NORMAL REGULATION OF ACID–BASE HOMEOSTASIS......Page 492
Table 1......Page 494
Table 2 I......Page 495
Role of Hyperkalemia......Page 496
Effect of Changes in Acid Production......Page 497
Role of Acid Retention......Page 498
Laboratory Findings......Page 500
Table 3......Page 501
Table 4......Page 502
DIAGNOSIS AND MANAGEMENT......Page 503
Table 5......Page 504
REFERENCES......Page 505
INTRODUCTION......Page 510
DIAGNOSIS......Page 511
PATHOPHYSIOLOGY OF METABOLIC ACIDOSIS IN DIARRHEA......Page 512
Table 3......Page 513
Electrolyte Losses (Tables 2 and 3)......Page 514
MANAGEMENT OF HCMA DUE TO DIARRHEA......Page 516
PANCREATIC AND BILIARY LOSSES......Page 517
STRONG ACID INGESTION OR ADMINISTRATION......Page 518
PARENTERAL NUTRITION......Page 519
REFERENCES......Page 520
DEFINITIONS......Page 524
RESPIRATORY ADAPTATION......Page 525
Table 1......Page 526
PATHOPHYSIOLOGY......Page 527
Cardiovascular......Page 530
Metabolic......Page 531
Renal......Page 532
DIAGNOSIS......Page 533
REFERENCES......Page 537
CLASSIFICATION......Page 542
Loss of Gastric Acid......Page 543
Chloruretic Diuretics......Page 544
Villous Adenoma......Page 547
Chloridorrhea......Page 548
General......Page 549
Other Hypotheses......Page 553
Volume Distribution......Page 554
The Role of GFR......Page 555
The Role of Tubule Reabsorption—The Proximal Tubule......Page 556
Distal Convolution......Page 557
MANAGEMENT......Page 560
REFERENCES......Page 564
CLASSIFICATION......Page 576
Table 1......Page 577
General......Page 578
Generation......Page 579
Proximal Tubule......Page 583
Thick Ascending Limb of Henle......Page 585
Cortical Collecting Duct......Page 586
Medullary Collecting Duct......Page 587
The Role of Ammonium......Page 588
Recovery from Metabolic Alkalosis......Page 589
Secondary Mineralocorticoid Excess......Page 590
Apparent Mineralocorticoid Excess......Page 591
Mineralocorticoid Excess Without Hypertension......Page 593
DIAGNOSIS......Page 594
MANAGEMENT......Page 595
REFERENCES......Page 597
Pathogenesis—Effects of Parathyroid Hormone......Page 608
Table 1......Page 609
Treatment......Page 610
Clinical Presentation......Page 611
Pathogenesis......Page 612
Treatment......Page 613
Alkali Intake......Page 614
REFERENCES......Page 615
PATHOPHYSIOLOGY......Page 620
Enhanced CO2 Production......Page 621
Table 1......Page 623
Increased Dead Space Ventilation......Page 624
Abnormal Function of Respiratory Muscles......Page 626
Hypercapnia and Hypoxemia......Page 627
SECONDARY PHYSIOLOGIC ADJUSTMENTS......Page 628
Acute Respiratory Acidosis......Page 629
Chronic Respiratory Acidosis......Page 632
Mechanism of Renal Adaptation......Page 633
Steady-State Relationships in Chronic Hypercapnia......Page 634
Plasma Electrolyte Composition During Respiratory Acidosis......Page 636
Intracellular pH During Respiratory Acidosis......Page 637
Neurologic......Page 638
Cardiovascular......Page 639
Respiratory......Page 640
Acute Respiratory Acidosis......Page 641
DIAGNOSIS......Page 643
Establishing a Patent Airway......Page 644
Administering Oxygen......Page 646
Mechanical Ventilation and Permissive Hypercapnia......Page 647
Improving Pulmonary Function......Page 648
Alkali Therapy......Page 649
Improving Pulmonary Function......Page 650
REFERENCES......Page 652
INTRODUCTION AND DEFINITIONS......Page 664
PATHOPHYSIOLOGY OF RESPIRATORY ALKALOSIS......Page 665
Effect of Hypocapnia on Acid–Base Equilibrium......Page 666
Release of......Page 667
Increased Organic Acid Production......Page 668
Chronic Respiratory Alkalosis......Page 669
Changes in Renal H+ Secretion......Page 672
Nature of the Signal and Potentially Maladaptive Effects of......Page 673
Confidence Limits for Changes in [HCO3......Page 674
Plasma and ECF Volume......Page 675
Plasma Electrolytes......Page 676
Cardiovascular......Page 678
Central Nervous System......Page 680
Blood Cell Counts......Page 681
Hypoxemia......Page 682
Table 1......Page 683
Pulmonary Disease......Page 684
Cardiovascular Diseases......Page 686
Anxiety Hyperventilation......Page 687
Endocrine Causes......Page 688
Drugs......Page 689
Recovery from Chronic Metabolic Acidosis......Page 690
TREATMENT......Page 691
REFERENCES......Page 692
INTRODUCTION......Page 704
APPROACH TO THE PATIENT WITH A MIXED ACID-BASE DISORDER......Page 705
TOOLS FOR DIAGNOSING MIXED ACID–BASE DISORDERS......Page 706
Anion Gap......Page 707
Mixed Metabolic and Respiratory Disorders......Page 708
Common Clinical Presentations: The most dramatic presentation of......Page 710
Treatment: The development of respiratory failure in a patient with......Page 711
Counterbalancing Metabolic=Respiratory Disorders......Page 712
Treatment: Treatment of metabolic acidosis combined with respira-tory......Page 713
Treatment: Management of mixed metabolic alkalosis and respira-tory......Page 714
Multiple Acid–Base Disorders......Page 716
REFERENCES......Page 718
INTRODUCTION......Page 720
General Principles......Page 721
Peritoneal Dialysis......Page 722
Table 1......Page 724
Conventional Hemodialysis......Page 725
Table 2......Page 726
Table 3......Page 732
Table 4......Page 733
SUMMARY......Page 734
REFERENCES......Page 735
IDENTIFYING AN ACID–BASE DISORDER......Page 740
Table 1......Page 742
Metabolic Acidosis......Page 743
Diabetic Ketoacidosis: Diabetic ketoacidosis is the most common......Page 744
Lactic and Other Organic Acidoses: Sepsis, worsening congestive......Page 745
Metabolic Alkalosis......Page 746
Table 3......Page 747
Respiratory Acidosis......Page 748
Respiratory Alkalosis......Page 749
MIXED ACID–BASE DISORDERS......Page 750
SUMMARY......Page 751
REFERENCES......Page 752
INTRODUCTION......Page 754
MATURATION OF ACID–BASE HOMEOSTASIS......Page 755
Net Acid Excretion......Page 756
Proximal Tubule......Page 759
Hþ Secretion......Page 761
Naþ,Kþ-ATPase......Page 762
Carbonic Anhydrase......Page 763
Distal Nephron......Page 764
Neonatal Kidney......Page 766
Loss of HCO3......Page 767
Table 1......Page 768
Excess Production or Ingestion of Acid......Page 769
Neonatal Metabolic Acidosis......Page 770
Perinatal Asphyxia (Hypoxic–Ischemic Encephalopathy): Perinatal......Page 771
Patent Ductus Arteriosus: Metabolic acidosis occurring early in the......Page 772
Diarrheal Dehydration: Diarrhea with dehydration remains an......Page 773
Late Metabolic Acidosis of the Neonate......Page 774
Renal Tubular Acidosis......Page 775
Table 3......Page 776
Diagnosis of RTA......Page 779
Therapy of RTA......Page 781
Metabolic Alkalosis......Page 782
Dietary Chloride Deficiency......Page 783
Bartter Syndrome:......Page 784
Mixed Acid–Base Disturbances......Page 786
Salicylate Intoxication......Page 787
REFERENCES......Page 788
The pH Electrode......Page 798
The PCO2 Electrode......Page 800
Derived Parameters......Page 802
Autoanalyzer and Other Estimates of Plasma [HCO3......Page 807
Blood Sampling and Specimen Handling......Page 808
REFERENCES......Page 810
ION CONCENTRATION......Page 812
Table 1......Page 813
Table 2......Page 814
Interrelationships Between PCO2, [H......Page 815
Table 3......Page 816
Effects of Diet and Age on Normal Values......Page 819
Physiologic Effects on Normal Values......Page 820
REFERENCES......Page 821
DEFINITION OF TERMS......Page 824
SIMPLE ACID–BASE DISORDERS (TABLE 1)......Page 825
MIXED ACID–BASE DISORDERS......Page 826
SYSTEMATIC APPROACH TO ACID–BASE DIAGNOSIS......Page 827
ASSESSMENT OF THE ACCURACY OF THE ACID–BASE......Page 828
Clinical History......Page 829
Physical Examination......Page 830
ASSESS THE EXPECTED SECONDARY RESPONSE TO DETERMINE WHETHER A SIMPLE OR MIXED ACID......Page 831
Calculation of the Serum Anion Gap......Page 832
Excess Anion Gap (Table 5)......Page 833
Table 5......Page 834
Measurement of Other Laboratory Parameters......Page 835
Urine Electrolytes......Page 836
Urine Osmolal Gap......Page 837
REFERENCES......Page 838
CASE 1......Page 840
Answers for Case 1......Page 841
Table 2 Laboratory Measurements (Case 4)......Page 842
Answers for Case 2......Page 843
CASE 3......Page 844
Answers for Case 3......Page 845
Questions for Case 4......Page 846
Answers for Case 4......Page 847
Answers to Additional Questions for Case 4......Page 848
Questions for Case 5......Page 849
Answers for Case 5......Page 850
Answers for Case 6......Page 851
Table 6 Laboratory Measurements (Case 6)......Page 852
Table 7 Laboratory Measurements (Case 7)......Page 853
Questions for Case 8......Page 854
Answers for Case 8......Page 855
Questions for Case 9......Page 856
Answers for Case 9......Page 857
Answers for Case 10......Page 858
Answers to Additional Questions for Case 10......Page 859
Answers for Case 11......Page 860
Table 11 Laboratory Measurements (Case 11)......Page 861
Table 12 Laboratory Measurements (Case 12)......Page 862
Answers for Case 13......Page 863
Table 13 Laboratory Measurements (Case 13)......Page 864
Answers for Case 14......Page 865
CASE 15......Page 866
Answers for Case 15......Page 867
Answers for Case 16......Page 868
Table 16 Laboratory Measurements (Case 16)......Page 869
Table 17 Laboratory Measurements (Case 17)......Page 870
Index......Page 872
Back cover......Page 880