by Elektrolit ölçümleri her sıvıda önemlidir. Ter’de klor analizi kistik fibrozis teşhisinde kullanılır. İdrar ve fekal sıvılarda elektrolit ölçülecekse, bu sıvılar 24 saat boyunca toplanmalı ve 24 saatteki düzeyleri hesaplanmalıdır. Gastrointestinal sıvılarda da elektrolit ölçümleri, organ bozukluklarını tesbit etmek için gerekli olabilir.
Sodyum, Klor ve kalsiyum düzeyleri ortalama % 2.5 oranında, arteryel kanda venöz kana göre daha düşüktür.
Ölçüm öncesi infüzyon kontaminasyonu mutlaka iyi bir araştırma ile ekarte edilmeli, klinik birimler bu konuda uyarılmalıdır. Sitrat, sodyum ile kompleks oluşturacağından, düşük sodyum düzeylerine neden olur. Sodyum heparin veya lityum heparin de sodyumu bağlayacağından, ölçülecek sodyum düzeyi düşük çıkar. Pıhtılaşma olayında trombosit hücreleri dış ortama salgılama yaparlar ve salgılanan maddeler içinde potasyum ve fosfat da vardır. Aynı şey Lökositoz gereken durumlarda da meydana gelir. Buradan hareketle, platelet ( trombosit ) ve lökosit sayısı normal bireylere göre daha yüksek olan hastalarda, özellikle hemolizden kaçınmaya daha çok özen gösterilmelidir. Çünkü bu hastalarda pseudohiperkalemi oluşur ve hemolizden kaçınmak için en önemli yollardan birisi de heparinli tüplere kan almaktır.
Santrifüj esnasında çok yüksek hız kullanılması ayrıca açılır başlıklı olmayıp sabit açılı santrifüj cihazı kullanılması da hücreleri parçalayacağı için, pseudohiperkalemi’ye neden olabilir.
Eğer laboratuvardan potasyum çalışılması istenmişse ve numune hemolizli ise, numune reddedilmelidir. Aslında her laboratuvarın birinci derecede mücadele etmesi gereken tehlike hemoliz’dir. Hemoglobin’in serumda 100 ml’de 100 mg konsantrasyonunda bulunması pseudohiperkalemi’ye neden olabilir. Aslında hemoliz açısından en tehlikeli numuneler, tam kandan ölçüm yapılanlardır. Örneğin kan gazı cihazlarına verilen tam kan numunelerinde hemoliz ölçüm sonrası mutlaka araştırılmalıdır ( santrifüj yapılarak ).
Şekil 1 : Bilinen bazı pseudohiperkalemi nedenleri.
Elektrolitler serumda ölçülmelidir ve asla bir antikoagülan kullanılarak elde edilmiş plazmada ölçülmemelidir. Çünkü antikoagülanlar bu testleri interfere ederler. Yukarıdaki şekilde bilinen bazı pseudohiperkalemi nedenleri resmedilmiştir. Dikkat edilirse aşırı sıcak ortam ile tam tersi olan soğuk ortam’ın her ikisi de pseudohiperkalemi yaparlar. Potasyum ölçülecekse ve en ideal sıcaklıkta kan bekleyecekse, bu sıcaklık oda ısısı 23- 24 santigrad derece olan yerdir. Oda ısısının potasyum ölçümü üzerine pseudo şeklinde olsa da çok hassas bir etkisi vardır. Eğer kan’ın bekleyeceği oda sıcaklığı 25 – 29 santigrad derece olursa, bu takdirde de potasyum hücre içine girmeye çalışır ve bu durum pseudohipokalemi nedeni olabilir.
Şekil 2 : Sodyum için İyon selektif membran tasviri.
Sodyum, potasyum ve klor analizlerinde en çok tercih edilen yöntem : ISE adı ile bilinen İyon Selektif Elektrotları kullanan yöntemdir. İstenirse başka analizler de ISE yöntemiyle yapılabilir. Aslında ISE yönteminin en basit uygulaması proton ( H+) konsantrasyonunu ölçerek pH tayin eden pH metreler’dir. ‘’İyon Selektif’’ demek, ölçmek istediği iyonu geçirip, diğerlerini geçirmeyen membrana sahip bir elketrot demektir. Yukarıdaki şekle dikkat edilirse, iyon sodyuma özgüdür ama, belli bir zaman dilimi içersinde o iyonun ortamdaki çokluğuna göre geçiş sağlanmaktadır. Aşağıdaki şekilde ise İyon Selektif Elketrodlar ( İSE )’ın tipleri 3 ana başlık halinde gösterilmiştir. Bu elektrodlar METAL OLANLAR, İNERT METAL OLANLAR, MEMBRAN OLANLAR olmak üzere 3 tiptir. İnert metal olanlara en iyi örnek AgCl’dür. AgCl, dışarıdan elektron alırsa ayrışır ve Cl açığa çıkar, açığa çıkan klor elektrik potansiyelini göstermektedir. Bu elektrod’da klor sabit ise yani AgCl düzeyi sabit ise bu elektrod, referens elektrod’dur. Bilinmeyen klor miktarı, ölçülecek ise bu da indikatör elektrod’dur.
Şekil 3 : İyon selektif elekrod Tipleri.
Bir önemli İSE elektrod tipi de MEMBRAN elektrodlardır. Membran elektrodlar da 4 tiptir.Cam elektrodlar, iyon exchange elektrodlar, gas-sensing elektrodlar ve enzim elektrodlardır. Cam elektrodlar içinde en bilineni, yukarıdaki şekilde sol tarafta gösterildiği gibi, uçtaki yuvarlak ince cam balon’un yapılma formülasyonuna sodyum katılanlardır. Cam’a sodyum ilavesi, o cam’a iletkenlik katar, sensitiflik katar. Bu amaçla kristal elektrodlar da kullanılmaktadır. Normalde cam, sodyum oksit, kalsiyum oksit ve silisyum oksit’in değişen oranlardaki karışımlarını içerir. Bir camda ne kadar çok silisyum varsa, cam o kadar yalıtkandır. Bu cam’a daha çok sodyum katılınca, silisyumoksit dengesini bozar ( SiO2). Camda artan sodyum yoğunluğu, cam membranı öncesinde olmadığı kadar elektriksel akımın geçirgenliğine maruz bırakır.
Bir elektrot hangi iyon’a spesifik veya selektif ise, onu geçirirken, diğerlerini geçirmez, tutar. Örneğin AgCl içeren kristaller kullanılmış ise, klor’a selektif-spesifik elektrod’dur. AgBr içeren kristaller kullanılmış ise, Brom’a selektif ve spesifik elektrodlar kullanılmıştır.
Şekil 4: Hidrate elektrot yüzey potansiyeli. Asit ve Alkali ortamdaki durum.
Su veya bir solüsyon içine daldırılmadan 2 saat dışarıda bekletilen cam membran yüzeyi DEHİDRATE olur. Ölçüm yapılacaksa su önce distile hatta daha da iyisi deiyonize su içine daldırılır, cam membranda iyon hareketliliği olur, böylece cam membran yüzeyi de hidrate olmaya başlar. Hidrasyon süresinde ilk başlarda elektrot zayıf reaksiyon verirken, zaman ilerledikçe ve daha fazla hidrate oldukça daha kuvvetli reaksiyon verir. Bu hidrasyon sonunda deiyonize su’dan OKSİJEN alınır. Böylece negatif yük alınır. Camın yüzeyine negatif yükler yapışır adeta. Artık cam yüzeyi negatif yükü dışarı vererek, dış ortamdaki katyonu kendi yüzey cidarına alabilir. Böylece iyon-exchange olayı meydana gelir. Dışarıdan alınacak katyon proton’dur ( H+ ).
Oldukça iletken olan bu cam’ın yapısında hareketli olan ve çok olan +1 değerli sodyum, asit ortamlı bir solüsyonda önemli bir cevap verir. Bu elektrot çubuğu asitli bir solüsyona daldırılırsa, solüsyondan gelen + değerler yani protonlar ( H+), cam yapısında bulunan hareketli Na+ ile yer değiştirir, etkileşirler ve bu etkileşimin de yüzey potansiyeli ölçülmüş olur. Tersinde ise ortamda alkali solüsyon varsa, cam membran içindeki protonlar ile sodyum iyon değişimi olur. Bu durum yukarıdaki şekilde gösterilmiştir.
Şekil 5 : Valinomisin
İyon Exchange elektrodlar’da : Kalsiyum ölçen İSE ise, genellikle likit membran elektrod’dur fakat DİOKTİ FENİL FOSFAT gibi iyon selektif bir taşıyıcıya ihtiyaç duyar. Solvent’de çözülen Diokti fenil fosfat, suda çözümez. Solvent’de çözülen Diokti fenil fosfat, diffüzyonla membranı geçer, fakat kalsiyum test numunesi membranı geçemez. Buna rağmen kalsiyum değiş-tokuş ( exchange ) edilir. Bu fark’a göre ölçüm yapılır. Potasyum selektif elektrod da bir likit membran’dır. Valinomisin ( antibiyotik ) gibi bir potasyum selektif taşıyıcı kullanır.
Şekil 6 : Elektrokimyasal hücre olan Clark Elektrodu ( PO2 elektrodu ) çalışma prensibi.
Gas – sensing ( gaz sensitif, gaz’a duyarlı, gaz’a spesifik ) elektrodlar ise aslında yukarıdaki şekilde temel yapısı gösterilen pH metre’nin cam elektroduna benzerler. Bunlar CO2, NH3 gibi spesifik gazları ölçmek için kullanılırlar. Bu membran, gas-permeable hidrofobik bir membran’dır. Amonyak ( NH3 ) gaz elektrod membranı sadece NH3 gazına geçirgendir.
Örneğin PO2 elektrodu aslında yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi bir elektrokimyasal hücre’dir. Diğer adı Clark elektrodu’dur.
pCO2 elektrodunun membranı sadece CO2’yi geçirir, diğer gazları geçirmez, kan gazı ölçümünde kullanılır. PCO2 elektrodu, ince plastik kılıf kaplı bir elektroddur. İnce plastik kılıf içinde tampon solüsyonu olarak sodyum bikarbonat solüsyonu vardır. Membran olan kısımları genelde teflon veya silikon’dur. Böylece bu membran kısımları gaz geçirgen olur. Ölçülecek olan CO2, geçirgen olan teflon membran’dan bikarbonat’ın olduğu tampon bölgesine geçer. Böylece pH azalır ve ölçülür.
Aşağıdaki şekilde bu olay temsilen gösterilmiştir.
Şekil 7 : pCO2 veya pH elektrodu.
Bazı ISE’lerin sabit-durağan enzimlerle kaplanmasıyla enzim elektrotlar oluşur. Bu enzim elektrotlar adından da anlaşılacağı gibi, spesifik reaksiyonları katalize eder. Kulanılan başlıca 2 enzim üreaz ve glukoz oksidaz enzimleridir. Dolayısıyla da ölçülecek parametre ISE yöntemiyle üre ve glukoz’dur.
ISE ölçümünde plazma ve serum farkı önemli olduğundan 1- 2 cümle ile bu konuyu dile getirirsek : Bir çok yabancı kaynakta kan yerine kullanılan plasma ( plazma ) terimi, teknik anlamda kullanılan plasma değildir. Bilindiği gibi serum ve plazma arasındaki fark aşağıdaki şekilde gösterildiği gibidir. Bu bilgiler ışığında serum ile plazma arasındaki fark, plazma’da fibrinojenin olması, serumda fibrinojen’in yokluğudur. Plazma elde edilmek istenirse antikoagülanlı tüpe kan alınmak durumundadır
.
Şekil 8 : Plazma ile serum farkı.
İndirekt ISE ve Direkt ISE ölçümleri :
Eğer serum ISE membranına gelmeden dilüe ediliyor sonra ölçüm yapılıyor ise ve çıkan sonuç dilüsyon faktörü ile çarpılarak nihai sonuç raporlanıyorsa, o takdirde bu çalışmanın ismi İNDİREKT ISE yöntemidir. Genellikle sodyum, klor ve potasyum ölçümlerinde bu yöntem kullanılır fakat hiperproteinemilerde, hipertrigliseridemilerde bu yöntemin mahsurları vardır.
İndirekt ISE yöntemi elektrot yüzeyinin büyük ve geniş olduğu cihazlar için şarttır. Çünkü serumdaki az muhteva, elektrot yüzeyini tamamen kaplayamaz, bu nedenle bir hacim çoğaltıcıya yani dilüsyona ihtiyaç duyulur. Bu dilüsyon da yüksek iyonik güce sahip bir dilüent vasıtasıyla olur.
DİREKT ISE yönteminde ise serum dilüe edilmeden ölçüm yapılır, ölçüm zaten doğal olarak elektrolit çözücüsü olan serumda direkt olarak yapılır. Çünkü buradaki elektrotlar çok daha küçüktür ve az miktardaki serum bile elektrodun her tarafına yetebilir.Genellikle kuru kimya analizörlerinde de direkt ISE yöntemi kullanılır.
Direkt ISE yöntemlerinde tek dikkat edilmesi gereken duyarlılık : Direkt ISE ölçümü yapılan cihazların küçük olan elektrotları, özellikle proteinler tarafından tıkanmaya, protein kirliliğine meyilli cihazlardır ve bu nedenle de sık yıkama ve sık kalibrasyon vermek gereklidir. Glukoz düzeyi aşırı yüksek hastalarda ve kontrolsüz diyabet hastalarında da ciddi oranda pseudohipernatremi paradoksal olarak direkt ölçüm yapan cihazlarda görülebilir, dikkat edilmelidir. Bir sodyum sonucu raporlanırken, hastanın kolesterol değerleri, trigliserid değeri, total protein değeri ve glukoz değeri gözden geçirilmeli, metodun indirekt mi yoksa direkt metod mu olduğu dikkate alınmalıdır.
Kanda sıvı volümde değişiklik yapan durumlarda ( dehidrasyon, sıvı yüklenmesi vs. ) indirekt yöntemdeki dilüsyon, hassasiyeti daha da düşürebilmektedir. Burada dikkat edilmesi gereken bir tabir de ‘’serum veya kan suyu’’ kavramıdır, numune suyu da denebilir. Bu terim birçok yabancı kaynakta ‘’plazma suyu’’ olarak geçmektedir. Bu nedenle Plazma Su Fraksiyonu tabiri yerine daha doğru tabir olacağını düşündüğümüz Serum Su Fraksiyonu tabirini kullanacağız.
Şekil 9 : Serum veya numune suyu.
Yukarıdaki şekle dikkatlice bakılırsa, serum ve numune suyu kavramından ne demek istendiği açıkça anlaşılmaktadır. Bir serum içersindeki su oranı % 93’tür. Serumdaki katı maddelerin oranı yani genellikle protein, lipid gibi moleküllerin hacmi ise % 7’dir. Bu şu demektir : serumda ölçtüğümüz her katı madde’de yani elektrolit’de, % 93 oranında suyu da ölçüyoruz demektir, yani ölçtüğümüz hacmin sadece %7’si elektrolit’e ait geri kalanı da o elektroliti çözen suya aittir. Elektrolit % 7 içersinde belli bir absorbansa sahip iken, olaya geri kalan suyun da % 93’lük elektrolit’e göre daha düşük olan absorbansı ilave edilince, toplam absorbansı % 93 kadar daha düşük hale getirir. Bu fazlalıktan kurtarmak için bu oran ile ölçtüğümüz sonucu çarparak gerçek olması gereken sonucu buluruz. Kanda onkotik basıncı artıran hiperproteinemi durumlarında, hipertrigliseridemi durumlarında, serum’un vizkozitesi artar, hipervizkoz hale gelir. Bu durumdan direkt ISE yöntemi etkilenmezken, indirekt ISE yöntemi etkilenmektedir. Bu duruma ‘’electrolyte exclusion effect, volume displacement effect ‘’ Elektrolit harici volüm değişikliği etkisi denir. Bu durumda düzeltme formülüne ihtiyaç duyulur.
Aşağıdaki formülde önce % Serum Su Fraksiyonu ( % SSF ) hesaplanır. Bu formülde hesaplanan sonuca, trigliserid ve kolesterol düzeyleri ( mg/dl ) ve total protein düzeyleri ( g/dl ) etki etmektedir. Trigliserid, total kolesterol ve total protein düzeyleri ne kadar yüksek ise % SSF değeri o kadar düşüktür. Trigliserid, total kolesterol ve total protein düzeyleri ne kadar düşük ise % SSF değeri o kadar yüksektir. Total protein, trigliserid, total kolesterol düzeyleri ne kadar düşük ise, % SSF o kadar yüksek değerde yani % 99’a en yakın değerdedir. Bu durumda gerçek sodyum düzeyi de, ölçülen sodyum düzeyine o kadar yakındır. Total protein, trigliserid, total kolesterol düzeyleri ne kadar yüksek ise, % SSF o kadar düşük değerde yani % 99’dan çok daha küçük değerdedir. Bu durumda formülle hesaplanan gerçek sodyum düzeyi de, ölçülen sodyum düzeyinden daha büyüktür.
Şekil 10 : Serum Su Fraksiyonu ve Gerçek Sodyum Düzeyi Hesaplaması.
Klinik olarak şuna dikkat etmek gerekir : Eğer bir laboratuarda sodyum düzeyi İndirekt ISE yöntemiyle çalışılmaktaysa ve tahlili yapılan herhangi bir kişide trigliserid, kolesterol ve total protein düzeylerinden bazıları veya hepsi çok yüksek ise, cihazın ölçtüğü sodyum değeri, bulunması gereken gerçek sodyum değerinden daha düşük çıkacaktır. Bu nedenle hesaplama ile düzeltilerek değer yükseltilir. Fakat unutulmaması gereken nokta, total protein düzeyinin bu hesaplamada belirleyici baskınlıkta olacağıdır.Triglisreid ve kolesterol düzeyleri de belirleyicidir fakat, total protein gibi olmayıp, çok etkili değildirler.
Bir vaka :
Bir hastada İndirekt ISE yöntemiyle ölçülen sodyum düzeyi 128 mM, Trigliserid düzeyi 375 mg/dl, Total Kolesterol düzeyi 265 mg/dl ve total protein düzeyi ise 7 g/dl olarak bulunmuştur. Gerçek sodyum düzeyi ne olmalıdır ?
Formülde yerine koyarsak % SSF= 93.3 çıkar, hesaplanan sodyum değeri de yine formülde yerine koyarsak 128 mM çıkar.
Görüldüğü gibi trigliserid ve total kolesterolün yüksek oluşu, total protein düzeyi normalse sonuca etki etmemiştir. Yukarıdaki vakada eğer total protein 8.5 g/dl olsaydı, o zaman sonuç değişecekti ve en az sonuç yaklaşık % 10 artacaktır. Bu durumda sonuç : %SSF 92.2 çıkacak, hesaplanan sodyum değeri de yine formülde yerine koyarsak 129.2 mM çıkacaktır.
Şekil 11 : Pseudo Hipoproteinemi’de ayırıcı tanı için Osmolalite ölçümü.
İndirekt ISE yönteminde dilüsyon yapıldığı için, %7’lik hacmi kimlerin oluşturduğunun bir önemi kalmamaktadır. Bu nedenle pseudohiponatremi, hatta gerçek hipernatremilerin ise pseudonormonatremi şeklinde tablo ortaya konması sık karşılaşılan bir durumdur. Bu yanılgı en çok hiperlipidemi ve hiperproteinemi durumlarında görülmektedir. İndirekt ISE metodunda hem hiperproteinemilerde ( > 8 g/dl ), hem de hipoproteinemilerde ( < 5 g/dl ) sodyum ölçümü interfere olur. Hiperlipidemi ve hiperproteinemilerde direkt ISE yöntemi kullanmak daha doğru olmaktadır.
Şekil 12 : Klor elektrodunun membranıyla etkileşenler.
Yukarıdaki şekilde klor elektrodunun çok özel ve seçici membranı tasvir edilmiştir.Klor elektroduna ulaşabilmek için yukarıdaki şekilde turuncu renkte olan bu membranı geçebilmek şarttır. Bu nedenle bu membran polimerik olduğu kadar yüksek polariteye de sahiptir.Bu nedenle klor dışında başka moleküllerle de etkileşimi de fazladır. Bu membranla sigara’da bulunan, süt ve brokoli’de bulunan tiyosiyanat etkileşerek klor’ün pseudo olarak yüksek çıkmasına neden olur. Yukarıdaki şekilde bu membranla etkileşime girerek klor’ün kanda olduğundan fazla çıkmasına neden olan moleküller tasvir edilmişlerdir. Bunlar bu etkilerini membranla etkileşerek meydana getirirler. Bazı cihazlarda askorbik asidin de klor ölçülecek ortamda bulunması, sodyum azid’in ortamda bulunması, klor düzeyini yalancı olarak yükseltebilmektedir.
Brom intoksikasyonunda da pseudo olarak klor artışı görülebilir. Brom kırmızı-kahverengi renkli, oda ısısında sıvı olan ancak hemen buharlaşan ve keskin kokulu bir elementtir. Tuzlu sulardan elde edilir, yani denizde vardır. Pamuk ürünlerinin tekstil sanayinde üretiminde kullanılır. Brom toksiktir ve en çok ağızda kahverengi lekeler yapar. Ağızda kahverengi lekeler yapan tek etkendir. Brom intoksikasyonu psikoz da yapabilir.
Osmoreseptörler ve Baroreseptörler :
Şekil 13 : Osmoreseptörlerin, Ekstra Sellüler Sıvıdaki Osmolalite artışına verdikleri cevap.
Aldosteron ve AVP her ikisi birlikte, sodyum ve suyu kontrol ederler. Bu şekilde plazma osmolalitesi dar sınırlar içinde tutulabilir (280- 295 mM/kg).
AVP, osmolaliteyi dar sınırlar arasında tutabilmek için daha ziyade su metabolizmasını kontrol altında tutarken, osmolalitenin artışına osmoreseptörlerin verdiği cevap olarak salgılanır. Bu durum yukarıdaki karkatürde tasvir edilmiştir. Osmoreseptörler bir yandan susuzluk uyarısı ile su içmeyi uyarırken, bir yandan da AVP salınımını uyarır.
Diğer yandan Kan volümü ve Böbrek kan akımı azalmasına verilen baroreseptör cevabı RAAS’ın aktive olmasıdır. Distal tübüldeki JGA bölgesindeki Klor’a hassas hücrelerin Klor azalmasına verdikleri cevap da : Sodyumun retensiyonudur. Aşağıdaki karikatürde de bu durum tasvir edilmiştir.
Sonuç itibariyle hem Aldosteron hem de AVP her ikisi de kan volümünün artışına neden olurlar. Dehidrasyon da renal kan akımında azalma yapar ve RAAS aktive olur.
Şekil 14 : Kan volümü ve Böbrek kan akımı azalmasına verilen baroreseptör cevabı.
Aldosteron idrar ile sodyumun dışarı atılmasını inhibe eder. Böylece su kaybı nedeniyle plazma osmolalitesi artar. Artan plazma osmolalitesi, AVP salınımını uyarır ve su reabsorbsiyonu nedeniyle idrar volümü azalır. Böylece su kaybına cevap olarak, sodyum ve su retensiyonu meydana gelir.
Aslında serum sodyum konsantrasyonu, tüm sıvılar ve elektrolitler için bir biyokimyasal marker’dır, çünkü çok nadir olan hiponatremi durumları ESS’nın dilüe olduğunu gösterirken, hipernatremi durumları ise ESS’nın konsantre olduğunu haber verir. Aşağıdaki şekilde karikatür tam da bu durumu anlatmıştır.
Şekil 15 : Sodyum bir ESS marker’ıdır.
Elektrolit olarak sodyum ve potasyum geçmişde laboratuvarlarda Atomik Absorbsiyon Spektrofotometrisi ile veya Flame ( alev ) fotometrisi ile ölçülürdü. Klor ise titrasyonla veya kolorimetre ile ölçülürdü. Bu gün ise en yaygın metod olan İyon selektif Elektrodlarla ölçülmektedir.
