Blodgasser 1966 – 2016: Samme fysiologi – ny teknologi

Blodgasser 1966 - 2016

Bioingeniøren fyller 50 år og i den forbindelse har vi funnet frem de første fagartiklene – fra 1966. Vi publiserer artiklene på nytt, og har bedt fagpersoner med bred erfaring innen sitt felt om å lese de gamle artiklene og trekke linjer fra 1966 og fram til i dag.

Artikkelen «Kampen mellom syrer og baser i menneskeorganismen», av Johan Kofstad (bildet), sto i Fysiokjemikeren nr. 6, 1966. Den originale artikkelen kan du lese her!

Denne gangen er det forfatteren selv som har kommentert sin tidligere artikkel. Johan Kofstad er tidligere overlege ved Avdeling for medisinsk biokjemi ved Rikshospitalet, og regnes som en nestor innen fagfeltet syre-baseforstyrrelser. Kofstad underviste bioingeniører i fysiologi og klinisk biokjemi fra 1964 til 2004.

Artikkelen «Kampen mellom syrer og baser i menneskeorganismen» er skrevet i 1966. Jeg var spesielt interessert i uorganisk kjemi, og min sjef, Lorentz Eldjarn, rådet meg til å spesialisere meg i uorganisk klinisk biokjemi. Det omfattet syre-base, gasser, elektrolytter og sporelementer. Siden syre-basediagnostikk var så aktuelt i begynnelsen av 1960-årene, var det naturlig å skrive om syrer og baser i menneskeorganismen. Artikkelen omhandlet grunnleggende kjemi, syre-basefysiologi og noe om diagnostikk ved syre-baseforstyrrelser.

Astrup-apparatet

Artikkelen ble skrevet et par år etter at det første Astrup-apparatet ble demonstrert på Rikshospitalet. Apparatet betydde et betydelig fremskritt i syre-basediagnostikken. Før denne tid bestemte man total-CO₂ på et van Slyke-apparat, og på universitetssykehusene kunne man også måle pH. I 1959 døde et barn i Norge på grunn av feil tolkning av en syre-baseforstyrrelse. Barnet hadde spist cirka 15 globoidtabletter. En forgiftning med acetylsalicylsyre starter med hyperventilasjon og derved respiratorisk alkalose. Ubehandlet går tilstanden over i metabolsk acidose. Både respiratorisk alkalose og metabolsk acidose gir nedsatt total-CO₂. Man må måle pH for å vite hvor pasienten er syre-basemessig når det settes i gang behandling.

Med Astrup-metoden, eller ekvilibreringsmetoden, fikk man mye bedre diagnostikk med pH som uttrykk for den totale situasjon, pCO₂ som uttrykk for den respiratoriske komponent og standardbikarbonat som den metabolske komponent i syre-basestatus. Det ble tatt tre glasskapillærrør av pasienten. Kjente gassblandinger med CO₂ og O₂ ble ristet i tre minutter med to av prøvene, deretter ble pH målt i disse to. Siden det var en rettlinjet korrelasjon mellom log pCO₂ og pH, kunne titreringslinjen tegnes, og når man så målte pH i den tredje ubehandlete prøven, kunne pCO₂ leses av på titreringslinjen. Nomogrammet som ble brukt for beregningen heter Siggaard-Andersens nomogram. Man kunne lese av pCO₂, standardbikarbonat og aktuell bikarbonat. Professor Poul Astrup var den som fikk ideen til denne ekvilibreringsteknikken, og derav navnet Astrup-apparatet (se bilde).

Base Excess (BE) og videre utvikling

Fra slutten av 1950-årene arbeidet professor Astrups elev, Ole Siggaard-Andersen, med å utvikle en «bedre» parameter som et mål for den metabolske komponent i syre-basediagnostikken, og Base Excess (BE), som denne nye parameter ble kalt, kunne beregnes ved hjelp av Siggaard-Andersen kurvenomogram. Det var nå innarbeidet to kurver på det opprinnelige nomogram. Ved hjelp av disse to kurvene kunne BE og Buffer Base avleses. I den første tiden var det altså bare pH som kunne måles direkte, og de andre parameterne måtte avleses. Det ble utover i 1960-årene satset veldig på å få på plass en elektrometrisk måte for å måle pCO₂ direkte, og parallelt ble det også jobbet med pO₂. Dette lyktes i løpet av få år, slik at i 1974 ble det første treelektrode-blodgassapparat tatt i bruk i Norge på Anestesiavdelingen ved Rikshospitalet. Det besto av en Beckman/Clark pO₂-elektrode, en Stow/Severinghaus pCO₂-elektrode og en McInnes/Belcher pH-elektrode. BE ble nå regnet ut med kompliserte algoritmer. Dermed ble Astrup-apparatet snart historie.

Transatlantisk uenighet

I starten ble BE lansert som BE-blod, siden man da betraktet at all ekvilibrering med CO₂ og O₂ bare skjedde mellom lungene og blodet. Siggaard-Andersen møtte veldig motstand for sin nye parameter, særlig fra laboratorieleger i USA, og det oppstod nå en heftig transatlantisk debatt. Selv etter at Siggaard-Andersen forandret sin BE til det vi bruker i dag i Norge, nemlig BE-ekstracellulær væske (BEecv), kunne ikke amerikanerne godta denne parameteren. I USA i dag bruker de fleste laboratorier ikke BE - den transatlantiske uenighet er ikke løst! De bruker i stor utstrekning aktuell bikarbonat selv om denne parameteren slår ut både ved metabolske og respiratoriske syre-baseforstyrrelser.

Rivende utvikling av teknologi

Det ble en rivende utvikling innen blodgassdiagnostikken, hvor også spektrofotometri ble tatt i bruk. Man kunne nå bestemme eksakte verdier av de fire hemoglobinderivater som særlig har interesse i klinikken, nemlig oksyhemoglobin, deoksyhemoglobin, COhemoglobin og methemoglobin. Totalhemoglobin ble kalkulert som en sum av de fire komponentene. All relevant elektrometri og spektrometri ble nå bygget inn i et kombinert universalinstrument; pO₂ ble bestemt elektrometrisk, O₂-metning spektrofotometrisk og hemoglobinets affinitet for oksygen kunne beregnes (pO₂,50%). Syre-baseundersøkelser ble nå avløst av blodgassbestemmelser. Etter hvert ble det bygget inn elektroder til bestemmelse av elektrolytter og til sist kom også metabolittene, kreatinin, urea og laktat, med i analyseringen.

Nomenklatur og enheter

I 1966 ble ordet «baseose» brukt, men det har nå blitt erstattet med «alkalose», som uttrykker baseoverskudd uansett om det er respiratorisk eller metabolsk forårsaket.

I 1977 ble det det i Norge bestemt at vi skulle gå over til de internasjonale SI måleenheter. Gasstrykk skulle angis i pascal i stedet for mmHg, og kilopascal (kPa) passet best med måltallene for pCO₂ og pO₂ i blodet. Alle konsentrasjoner skulle angis per liter, til og med antall røde og hvite blodlegemer i blod. En forandring som ikke var SI-bestemt, var at alle stoffer man kjente molekylvekten eller ionevekt til, skulle angis i stoffmengde (mol) og ikke i masse (kg). Det er interessant at Norge er det eneste land som bruker enheten g/dL for konsentrasjon av hemoglobin. Noen land bruker g/L, og mange benytter mmol/L, vanligvis med monomeren av hemoglobin som utgangspunkt. Man greide ikke i Norge i 1977 å bestemme seg for mmol/L fordi det var uenighet internasjonalt om man skulle bruke monomeren av hemoglobin (MW=ca. 16000 g/mol) eller tetrameren (MW= ca. 64000 g/mol) for å angi konsentrasjon i mmol/L. I dag ville det blitt ramaskrik i Norge hvis noen foreslo å gå over fra g/dL til mmol/L for hemoglobin!

Kliniske eksempler

De fire kliniske eksemplene i artikkelen fra 1966 er for så vidt greie, men jeg ville ikke i dag brukt natronspisende pasient med ulcus ventriculi som eksempel på metabolsk alkalose. Det er vel i dag få som bruker natron for å dempe dyspeptisk besvær. Jeg ville i dag heller brukt en pasient med brekninger. Eksempelet på respiratorisk alkalose, med acetylsalisylsyreforgiftning, var som tidligere nevnt veldig i fokus i 1960-årene. De to eksemplene på acidoser ville jeg også brukt i dag!

Konklusjon

Alt i alt er mye av det som er skrevet fortsatt gjeldende, kjemien om H+-ioner, buffere og Brønsteds definisjon av syre og base gjelder fortsatt. Fysiologien, med organismens beredskap ved syre-baseforstyrrelser ved hjelp av bufring, nyrefunksjon og lungefunksjon, gjelder fortsatt nærmest uforandret.

Kjemien og fysiologien er altså lite forandret på disse 50 årene. Den teknologiske utviklingen og digitale teknikk har helt revolusjonert dette fagfeltet og gitt oss en utrolig forbedring i forståelsen av syre-baseforstyrrelser.

Lipoproteinenes fysiologi og patofysiologi (1966)