معادله ادلمن که ایزی ادلمن در سال ۱۹۵۸ به آن رسید، اساساً رویکرد تشخیصی و درمانی به دیس‌ناترمی (هایپوناترمی و هایپرناترمی) را برای ما مشخص می‌کند. هم‌چنین این فرمول‌هایی که اگر مثلاً یک لیتر هایپرتونیک سه درصد به کسی بدهیم، چقدر سدیم او تغییر می‌کند، از همین معادله ادلمن به دست آمده است.
Owning Institution: UC San Francisco, Library, University Archives
هر چند معادله ادلمن بی‌ایراد نیست. اما بی‌شک یکی از بهترین رویکردها برای فهمیدن اختلالات سدیم است.
در حال حاضر، با آگاهی از اثرگذاری پتاسیم، برای درک بهتر اختلالات سدیم، فعلاً از معادله‌ی ادلمن به تغییرات سدیم و آب خواهیم پرداخت و از تغییرات پتاسیم به این کفایت می‌کنیم که کاهش پتاسیم بدن نیز، به علت کاهش صورت کسر، یک عامل اثرگذار بر کاهش غلظت سدیم سرم است.
اما، بحث اصلی ما در مورد غلظت سدیم سرم خواهد بود.
علل هایپوناترمی بر اساس معادله ادلمن
برای یادآوری معادله ادلمن را دوباره ببینیم:
از معادله‌ی ادلمن مشخص است که برای ایجاد هایپوناترمی، پنج حالت می‌توانیم متصور شویم:
- افزایش total body water (TBW)
- افزایش سدیم و TBW به طوری که افزایش TBW بیشتر از سدیم باشد و باز هم کل کسر کوچک شود.
- کاهش سدیم و TBW به طوری که کاهش سدیم بیشتر از کاهش TBW باشد و کل کسر کوچک شود.
- کاهش سدیم بدن و افزایش TBW
- کاهش سدیم کل بدن
برای درک حالت‌های فوق، از گمبلوگرام کمک می‌گیریم. جیمز گمبل و نمودارهای او را به یاد داریم که چقدر به درک بهتر مطلب کمک می‌کرد.
مقاله‌ای از Workeneh و همکارانش به کمک گمبلوگرام حالات فوق را نشان داده‌اند. ما حالت پنجمی به آن اضافه کردیم و با کمی تغییر و با الهام از شکل آن‌ها، شکل زیر را طراحی کردیم (+).
حالت اول شکل، افزایش TBW را نشان می‌دهد. در نتیجه کل کسر کم شده و غلظت سدیم نیز کم خواهد شد. این حالت در هنگام بیماری‌هایی هم‌چون primary polydipsia به وجود می‌آید که فرد مصرف بی‌رویه‌ی آب دارد.
در حالت دوم، افزایش سدیم و افزایش آب را نشان می‌دهد که این افزایش، متناسب نیست و آب بدن، افزایش بیشتری نسبت به سدیم بدن داشته است. در نتیجه، غلظت سدیم کم می‌شود. در شرایطی همانند سیروز و نارسایی قلب، این حالت به وجود خواهد آمد.
در این دو حالت، بدن ولع سدیم دارد و حریصانه سدیم را از ادرار بازجذب می‌کند. اما به خاطر افزایش بی‌رویه‌ی ADH، بازجذب اضافی آب خواهیم داشت و این بازجذب آب، در نهایت منجر به کاهش غلظت سدیم سرم می‌شود.
این مفاهیم را کمی جلوتر مفصل و با حوصله‌ی بسیار توضیح می‌دهیم. اگر که الان گیج‌کننده است، نگران نباشید.
در حالت سوم، کاهش آب و سدیم را داریم؛ اما کاهش سدیم، بیشتر از کاهش آب خواهد بود و در نتیجه، باز هم کسر مورد نظر ما و متعاقباً غلظت سدیم کاهش می‌یابد. مثلاً وقتی که فرد اسهال و دفع سدیم و آب دارد و ADH اش به خاطر هایپوولمی بالاست و حالا به جای ORS، آب می‌خورد. این آب خالی در بدن تجمع می‌یابد.
حالت چهارم شکل، یک شرایط خاص را نشان می‌دهد که در آن، صورت کسر (سدیم بدن) کم شده و مخرج کسر (آب بدن) زیاد می‌شود. در این حالت یک عامل باعث دفع سدیم شده و عامل دیگر باعث بازجذب آب می‌شود. این وضعیت در هنگام SIADH اتفاق می‌افتد. هورمون ANP در SIADH منجر به دفع سدیم شده و خود ADH آب را بازجذب می‌کند.
واضح است که این حالت نیز منجر به کاهش کل کسر و در نتیجه کاهش غلظت سدیم خواهد شد.
از پنج حالت معادله ادلمن، کاهش سدیم به تنهایی مانده است که این برای بدن‌مان شرایط نامعمولی است و اختلالات سدیم، معمولاً حاصل تغییرات آب بدن است.
البته که در برخی از رژیم‌ها – چه شرایط فیزیولوژیک همانند قبیله یانونامی و چه شرایط پاتولوژیک همانند افرادی که عمده‌ی کالری خود را صرفاً از آبجو یا رژیم‌هایی مثل tea and toast (نان و چای) دریافت می‌کنند – مقدار سدیم وارد شده به بدن آن‌قدر کم است که فرد به راحتی دچار شرایط هایپوناترمی خواهد شد. در ادامه این شرایط را نیز توضیح می‌دهیم.
اما قبل از هر توضیح دیگری، بهتر است با مفهوم آب فاقد الکترولیت (electrolyte-free water) آشنا شویم که در شکل فوق نیز دیده می‌شود.
مفهوم آب فاقد الکترولیت چیست؟
گمبلوگرام فوق را دوباره نگاه کنید. می‌بینید که نسبت آب و الکترولیت‌های اصلی (سدیم و پتاسیم) تغییر کرده است.
مثلاً در حالت سوم، اگر کم شدن سدیم و آب به یک نسبت بود، از نظر غلظت سدیم مسئله‌ساز نمی‌شد. شبیه به این که از یک ظرف شربت، یک لیوان را جدا بکنی. غلظت شکر باقی‌مانده که تغییری نمی‌کند. مشکل در این است که مقداری آبِ بدون سدیم و پتاسیم به بدن اضافه شده است.
در همه‌ی حالت‌های کاهش سدیم، ما مشکل اضافه شدن آب فاقد الکترولیت را به بدن داریم.
منظور از آب فاقد الکترولیت، قسمتی از محلول بوده که اسمول مؤثر (effective osmole) ندارد.
برای درک بهتر، یک لیتر سدیم کلراید ۰/۴۵ درصد را در نظر بگیرید. می‌توانیم آن را به عنوان پانصد میلی‌لیتر محلول ایزوتونیک ۰/۹ درصد و پانصد میلی‌لیتر آب خالص نیز ببینیم. این آب خالص، همان آب فاقد الکترولیت خواهد بود.
چرا این‌قدر روی آب فاقد الکترولیت (electrolyte-free water) تأکید داریم؟ چرا همیشه نمی‌گوییم آب خالص؟
چون آب می‌تواند حاوی اسمول‌های غیر مؤثر نیز باشد. مثلاً گلوکز در حضور انسولین غیر مؤثر می‌شود.
کاهش غلظت سدیم، همواره با اضافه شدن آب فاقد الکترولیت به بدن همراه است. این اضافه شدن یا از طریق نوشیدن آب فاقد الکترولیت است یا کاهش توانایی بدن برای دفع آب فاقد الکترولیت. گاهی نیز هر دو علت دخیل هستند.
بدن چگونه اجزای معادله ادلمن را کنترل می‌کند؟
تنظیم صورت و مخرج کسر معادله‌ی ادلمن، با دو سیستم تنظیمی مجزا در بدن انجام می‌شود که در نقاط قابل تأملی با یکدیگر برخورد و هم‌پوشانی دارند.
هر سیستم تنظیمی، تعدادی گیرنده دارد که به تغییرات سیگنال خاصی حساس بوده و منجر به آزادسازی یک سری عوامل تنظیم‌کننده شده که اثرات مشخصی دارند.
در ادامه بررسی می‌کنیم که برای تنظیم سدیم و تنظیم آب، هر کدام از این موارد چه چیزی هستند.
از تنظیم صورت کسر شروع کنیم. گیرنده‌ای داریم که مستقیماً غلظت سدیم را اندازه‌گیری کند؟ به نظر می‌رسد که نه. پس این‌جا به یک نشانه‌ی جایگزین (surrogate marker) نیاز داریم. از آن‌جایی که سدیم، کاتیون اصلی خارج سلولی و بیشترین اسمول مؤثر خارج سلولی است، تغییر آن منجر به تغییر آب خارج سلولی و متعاقباً حجم داخل عروق می‌شود.
پس، از نشانه‌های جایگزین برای سدیم خارج سلولی، حجم داخل عروقی (intravascular volume) خواهد بود. حجم داخلی عروقی کافی (نه کم و نه زیاد)، نشانه‌ی جایگزین برای سدیم کافی در خارج سلول است. پس سؤال سنجش مستقیم غلظت سدیم به سؤال سنجش حجم داخل عروقی تغییر پیدا می‌کند.
برای مخرج کسر نیز مشکل مشابهی داریم. گیرنده‌ای برای سنجش میزان آب بدن نداریم. دقیق‌تر بگوییم که برای سنجش آب فاقد الکترولیت، به شکل مستقیم گیرنده‌ای نداریم. اما از آن‌جایی که تغییر آب فاقد الکترولیت، بی‌شک بر روی تونیسیته اثر می‌گذارد، بدن ما میزان تونیسیته را می‌سنجد.
تونیسیته به عنوان یک نشانه‌ی جایگزین برای آب فاقد الکترولیت عمل می‌کند.
در درس‌های بعدی به بررسی این دو سیستم می‌پردازیم.
پیام درس
بر اساس معادله ادلمن مشخص است که برای ایجاد هایپوناترمی، یا صورت کسر کم می‌شود و یا مخرج کسر زیاد می‌شود. کلاً پنج حالت می‌توانیم در نظر بگیریم:
- افزایش کل آب بدن مثل primary polydipsia
- افزایش سدیم و کل آب بدن به شکل نامتناسب (افزایش آب > افزایش سدیم) مثل سیروز و نارسایی قلبی
- کاهش سدیم بدن مثل رژیم غذایی tea and toast
- کاهش سدیم و کل آب بدن به شکل نامتناسب (کاهش سدیم > کاهش آب) مثل هایپوولمی
- کاهش سدیم و افزایش کل آب بدن مثل SIADH
در همه‌ی پنج حالت فوق، اضافه شدن آب فاقد الکترولیت است که مشکل‌ساز می‌شود.
منظور از آب فاقد الکترولیت، قسمتی از محلول بوده که اسمول مؤثر ندارد. کاهش غلظت سدیم، همواره با اضافه شدن آب فاقد الکترولیت به بدن همراه است. این آب فاقد الکترولیت در بدن تجمع پیدا کرده و غلظت سدیم سرم را کم می‌کند.
بدن نمی‌تواند آب بدون الکترولیت را به شکل مستقیم اندازه‌گیری کند. اما به جای آن حواسش به تونیسیته است. وجود آب فاقد الکترولیت، قطعاً باعث کاهش تونیسیته می‌شود.
از طرفی، بدن مستقیماً مقدار – نه غلظت – سدیم را نیز نمی‌فهمد. به جای سنجش مقدار سدیم، از آن‌جایی که سدیم با میزان حجم خارج سلول و در نتیجه حجم داخل عروق ارتباط دارد، به سنجش حجم داخلی عروقی می‌پردازد.
ترتیبی که مدرسه پزشکی برای مطالعه‌ی درس‌های این مجموعه پیشنهاد می‌دهد، به صورت زیر است:
