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Harrison's High-Yield Pathophysiology Animations: Pathophysiology of DKA
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Harrison's High-Yield Pathophysiology Animations: Pathophysiology of DKA
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2023-03-29T00:00:00.0000000
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Language: EN.
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ANNOUNCER: Harrison's: Master Modern Medicine.
DR. STERN: Diabetic ketoacidosis-- or DKA for short-- is one of the most serious complications of diabetes mellitus and results from profound insulin deficiency. The disorder most commonly affects patients with type I diabetes but can also be seen in patients with type II diabetes. DKA is characterized by a blood pH level of less than or equal to 7.3, a serum bicarbonate level of less than 18, positive serum ketones, and hyperglycemia-- defined as a glucose level greater than 250 mg/dL.
DR. STERN: DKA develops when there's profound insulin deficiency, often coupled with an increase in the counter-regulatory hormones-- glucagon, epinephrine, or cortisol. It is usually precipitated by either the omission of insulin, such as when patients with known diabetes fail to take their insulin, or in patients presenting with new onset type I diabetes, or when stressful events raise the level of those counter-regulatory hormones. Examples of such stressors include severe infection, myocardial infarction, pancreatitis, and others.
DR. STERN: The insulin deficiency and increase in counter-regulatory hormones triggers a variety of profound biochemical derangements, including ketogenesis, hyperglycemia, hypovolemia, total body potassium depletion, hyperkalemia-- despite the total body potassium depletion-- and hyponatremia. In this lecture, I will cover the pathogenesis of those abnormalities. Ketogenesis. Insulin deficiency activates lipoprotein lipase within fat cells.
DR. STERN: Lipoprotein lipase hydrolyzes the stored triglycerides, thereby releasing their free fatty acids which are transported to the liver. The concomitant excess of glucagon increases hepatic free fatty acid catabolism, producing acetyl CoA. The acetyl CoA overwhelms the Krebs cycle and leads to ketone production. As a result, ketoacids accumulate, neutralize serum bicarbonate and thereby cause an anion gap metabolic acidosis.
DR. STERN: The resulting metabolic acidosis, in turn, triggers hyperventilation as the body attempts to compensate for the metabolic acidosis. The hyperventilation-- known as Kussmaul breathing-- causes hypocarbia and a compensatory respiratory alkalosis. Hyperglycemia. Another manifestation of DKA is hyperglycemia, which results from several processes. First, insulin deficiency prevents the cellular uptake of glucose, causing it to accumulate in the plasma.
DR. STERN: Second, glucose production is accelerated by the combination of insulin deficiency and increased levels of counter-regulatory hormones. These changes increase the production of glucose from glycogen-- also known as glycogenolysis-- and the production of glucose from proteins, or gluconeogenesis. Hypovolemia. Ketones and glucose are both filtered at the glomerulus and lost through the urine, causing a profound osmotic diuresis. DKA also commonly causes nausea, vomiting, and a decrease in oral intake.
DR. STERN: And taken together, these changes usually cause marked hypovolemia. The hypovolemia may lead to prerenal insufficiency and profound hypotension. Total body potassium deficit. The osmotic diuresis causes urinary potassium wasting. This is further aggravated by the hypovolemia, which triggers secondary hyperaldosteronism. The hyperaldosteronism causes the kidney to actively excrete potassium. Hyperkalemia.
DR. STERN: Paradoxically, despite the previously mentioned decrease in total body potassium, hyperkalemia, an elevation in the serum concentration of potassium, is another common finding associated with DKA. Hyperkalemia occurs primarily because the insulin deficiency prevents the cellular uptake of potassium. As a result, potassium accumulates extracellularly and the plasma potassium increases. This is aggravated by the hyperglycemia, which causes an efflux of water from the cellular compartment, which is accompanied by potassium from within the cells.
DR. STERN: Hyponatremia. As hyperglycemia becomes more pronounced, plasma osmolality increases, causing an osmotic shift of water from the intracellular to the extracellular compartment. This water dilutes the serum sodium, causing hyponatremia. The increased osmolality and marked hypovolemia also trigger ADH release, leading to water retention, which further accentuates the hyponatremia.
Language: ES.
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Harrison —Medicina moderna maestra. La cetoacidosis diabética es una de las complicaciones más graves de la diabetes mellitus, y se produce por deficiencia profunda de insulina. El trastorno afecta más comúnmente a pacientes con diabetes tipo 1, pero también puede observarse en aquellos con diabetes tipo 2. La cetoacidosis diabética se caracteriza por un pH en sangre de 7.3 o menos, una concentración sérica de bicarbonato de menos de 18, cetonas séricas positivas, e hiperglucemia (definida como una concentración de glucosa de más de 250 mg/dl).
La cetoacidosis diabética aparece cuando hay deficiencia profunda de insulina, a menudo junto con un incremento de las hormonas contrarreguladoras, glucagón, epinefrina o cortisol. Por lo general se precipita por la omisión de insulina (como cuando pacientes con diabetes conocida no se administran su insulina, o en pacientes que se presentan con diabetes tipo 1 de nuevo inicio) o cuando eventos estresantes aumentan el nivel de esas hormonas que regulan el conteo.
Los ejemplos de esos factores estresantes son infección grave, infarto de miocardio, pancreatitis, y otros. La deficiencia de insulina y el incremento de hormonas contrarreguladoras desencadena diversas alteraciones bioquímicas profundas, incluso cetogénesis, hiperglucemia, hipovolemia, disminución del potasio corporal total, hiperpotasemia —pese a disminución del potasio total— e hiponatremia. En esta consideración abordaré la patogenia de esas anormalidades.
Cetogénesis La deficiencia de insulina activa la lipoproteína lipasa dentro de las células adiposas. La lipoproteína lipasa hidroliza los triglicéridos almacenados, de modo que se liberan sus ácidos grasos libres, que son transportados al hígado. El exceso concomitante de glucagón aumenta el catabolismo hepático de ácidos grasos libres, lo que produce acetil CoA.
La acetil CoA sobrepasa la capacidad del ciclo de Krebs y lleva a la producción de cetona. Como resultado, se acumulan cetoácidos, neutralizan el bicarbonato sérico y, de este modo causan una acidosis metabólica de hiato aniónico. A su vez, la acidosis metabólica resultante desencadena hiperventilación a medida que el organismo intenta compensar la acidosis metabólica. La hiperventilación —conocida como respiración de Kussmaul— causa hipocapnia y una alcalosis respiratoria compensadora.
Hiperglucemia Otra manifestación de la cetoacidosis diabética es la hiperglucemia, que se produce por varios procesos. En primer lugar, la deficiencia de insulina impide la captación celular de glucosa, lo cual hace que se acumule en el plasma. En segundo lugar, la combinación de deficiencia de insulina y concentraciones aumentadas de hormonas contrarreguladoras acelera la producción de glucosa.
Estos cambios incrementan la producción de glucosa a partir de glucógeno —también conocida como glucogenólisis— y la producción de glucosa a partir de proteínas— o gluconeogénesis. Hipovolemia Tanto las cetonas como la glucosa se filtran en el glomérulo y se pierden por la orina, lo cual causa una profunda diuresis osmótica. La cetoacidosis diabética también causa comúnmente náuseas, vómitos y un decremento de la ingesta oral.
Y, tomados en conjunto, estos cambios por lo general causan hipovolemia notoria. La hipovolemia puede llevar a insuficiencia prerrenal e hipotensión profunda. Déficit de potasio corporal total La diuresis osmótica causa pérdida de potasio en la orina. Esto se agrava más por la hipovolemia, que desencadena hiperaldosteronismo secundario. El hiperaldosteronismo hace que los riñones excreten de manera activa potasio.
Hiperpotasemia Paradójicamente, a pesar del decremento previamente mencionado del potasio corporal total, la hiperpotasemia, un aumento de la concentración sérica de potasio, es otro dato común asociado con cetoacidosis diabética. La hiperpotasemia ocurre principalmente porque la deficiencia de insulina evita la captación celular de potasio. Como resultado, se acumula potasio en el espacio extracelular, y el potasio plasmático aumenta.
Esto se agrava por la hiperglucemia, que causa un flujo de salida de agua desde el compartimiento celular, que se acompaña de potasio proveniente del interior de las células. Hiponatremia A medida que la hiperglucemia se hace más pronunciada, la osmolalidad plasmática aumenta, lo cual causa una desviación osmótica de agua desde el compartimiento intracelular hacia el extracelular. Esta agua diluye el sodio sérico, lo cual causa hiponatremia.
La osmolalidad aumentada y la hipovolemia notoria también desencadenan la liberación de ADH, la cual lleva a retención de agua, que acentúa más la hiponatremia.
Language: PTB.
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Harrison – Domine a Medicina Moderna A cetoacidose diabética (ou CAD) é uma das complicações mais graves do diabetes melito e resulta de deficiência de insulina profunda. O distúrbio afeta mais pacientes com diabetes tipo I, mas também pode ser visto em pacientes com diabetes tipo II. A CAD é caracterizada por um nível de pH sanguíneo menor ou igual a 7,3, um nível sérico de bicarbonato menor que 18, presença de corpos cetônicos no soro e hiperglicemia (definida como glicemia maior que 250 mg/dL). A CAD desenvolve-se quando há deficiência profunda de insulina, em geral associada a um aumento nos hormônios de contrarregulação glucagon, epinefrina ou cortisol.
Costuma ser precipitada pela omissão de insulina (como quando pacientes sabidamente diabéticos não usam a insulina ou em pacientes que se apresentam com diabetes tipo I de início recente) ou quando eventos estressantes aumentam o nível dos hormônios contrarregulatórios. São exemplos desses estressores infecção grave, infarto do miocárdio, pancreatite, entre outros. A deficiência de insulina e o aumento dos hormônios contrarregulatórios desencadeiam uma variedade de desequilíbrios bioquímicos profundos, incluindo cetogênese, hiperglicemia, hipovolemia, depleção de potássio corporal total, hiperpotassemia – apesar da depleção de potássio total – e hiponatremia.
Neste vídeo, abordadei a patogênese dessas anormalidades. Cetogênese A deficiência de isulina ativa a lipoproteína-lipase nos adipócitos. A lipoproteína-lipase hidrolisa os triglicerídeos armazenados, liberando seus ácidos graxos livres que são transportados ao fígado. O excesso concomitante de glucagon aumenta o catabolismo hepático dos ácidos graxos livres, produzindo acetil-CoA. A acetil-CoA sobrecarrega o ciclo de Krebs e leva à produção de cetonas.
Como resultado, os cetoácidos acumulam-se, neutralizam o bicarbonato sérico e, portanto, causam uma acidose metabólica com anion gap. A acidose metabólica resultante, por sua vez, desencadeia hiperventilação, à medida que o corpo tenta compensar pela acidose metabólica. A hiperventilação – conhecida como respiração de Kussmaul – causa hipocarbia e uma alcalose respiratória compensatória. Hiperglicemia Outra manifestação da CAD é a hiperglicemia, que resulta de diversos processos.
Primeiro, a deficiência de insulina impede a captação celular de glicose, fazendo com que se acumule no plasma. Segundo, a produção de glicose é acelerada pela combinação de deficiência de insulina e níveis aumentados de hormônios contrarregulatórios. Essas alterações aumentam a produção de glicose a partir do glicogênio – também conhecida como glicogenólise – e a produção de glicose a partir de proteínas – ou gliconeogênese. Hipovolemia Ambas a cetona e a glicose são filtradas no glomérulo e eliminadas pela urina, causando diurese osmótica profunda.
A CAD também costuma causar náusea, vômitos e uma diminuição da ingesta oral. Consideradas em conjunto, essas alterações geralmente causa hipovolemia acentuada. A hipovolemia pode levar a insuficiência pré-renal e hipotensão profunda. Déficit de potássio corporal total A diurese osmótica causa perda urinária de potássio. Tal perda é agravada pela hipovolemia, que desencadeia hiperaldosteronismo secundário. O hiperaldosteronismo faz o rim excretar potássio ativamente.
Hiperpotassemia De forma paradoxal, apesar da diminuição mencionada no potássio corporal total, a hiperpotassemia, uma elevação na concengtração sérica de potássio, é outro achado comum associado à CAD. A hiperpotassemia ocorre principalmente porque a deficiência de insulina impede a captação celular de potássio. Como resultado, o potássio acumula-se extracelularmente, e o potássio plasmático aumenta. Isso é agravado pela hiperglicemia, que causa um efluxo de água do compartimento celular, que é acompanhada pelo potássio do interior das células.
Hiponatremia À medida que a hiperglicemia se torna mais pronunciada, a osmolalidade plasmática aumenta, causando uma troca osmótica de água do compartimento intracelular ao extracelular. Essa água dilui o sódio sérico, causando hiponatremia. A osmolalidade aumentada e a hipovolemia acentuada também desencadeiam a liberação de ADH, levando a retenção hídrica, que acentua ainda mais a hiponatremia.