Het serum is elektroneutraal: waarom?

[forumaccount]

Hallo,
 
Ik ben momenteel bezig met een wetenschappelijk werk over ethyleenglycol-intoxicatie. Een belangrijk diagnostisch middel daarbij is het bepalen van de zogenaamde "anion gap". Het verschil tussen gemeten kationen en anionen (anion gap = [Na] - ([Cl] + [HCO3])). De metabole acidose die het gevolg is van vorming van zure ethyleenglycolmetabolieten, leidt tot een verlaging van de bicarbonaatconcentraties (bicarbonaat als buffermolecule), wat via de anion gap formule dus gedetecteerd wordt (en het diagnostisch nut van de anion gap formule bestaat erin bij metabole acidose twee groepen oorzaken te onderscheiden: high gap metabole acidose met een toename van de anion gap door daling van bicarbonaat, en non gap metabole acidose, waar er ook een bicarbonaatdaling is, maar tegelijk een etiologisch ongerelateerde chloride-stijging, met dus een kleinere anion gap). De formule voor anion gap is een arbitraire formule, die alleen de belangrijkste ionen in het serum in rekening neemt, en die in fysiologisch omstandigheden ongeveer 12 mEq/l groot is.
 
Dit als inleiding op een misschien domme vraag (die ik echter nergens beantwoord vind): de anion gap gaat uit van gelijke concentraties anionen en kationen in het serum, omdat het serum elektroneutraal is. Waarom is het menselijk serum eigenlijk elektroneutraal? Albumine is een anionisch eiwit, en mocht albumine toegediend worden, krijg je dan netto niet meer negatieve ladingen in het serum? Of is het serum niet 100% elektroneutraal, maar slechts bij benadering, omdat de belangrijkste ionen in het serum opgeloste zouten zijn (die telkens evenveel negatieve als positieve ladingen bevatten)?
 
De anion gap kan ook wijzigen als niet in de formule opgenomen kationen significant in concentratie wijzigen. Bij bijvoorbeeld hypokaliëmie kun je theoretisch een toegenomen anion gap krijgen, omdat, als de kaliumconcentratie daalt, obv het elektroneutraliteitsprincipe, anionen in het serum (chloride en/of bicarbonaat) ook in concentratie moeten afnemen. Ik vraag me af: wat onderligt dit perfecte behoud van elektroneutraliteit? Misschien is dit een soort natuurkundig gegeven waar ik niet in onderlegd ben, en dat ik in deze context ik ook nergens uitgewerkt kan vinden, maar misschien voor mensen met een meer inzicht in die dingen vanzelfsprekend is.
 
Bedankt om dit te verhelderen,
 
Klaas
 
 

[Margriet]

Stoffen en oplossingen van  stoffen zijn altijd elektrisch neutraal. Je krijgt geen schok als je een potje beetpakt in het chemicaliën magazijn. Dit geldt ook voor eiwitten en aminozuren en oplossingen daarvan.

 

Zouten zijn wel opgebouwd uit ionen maar de positieve lading is altijd gelijk aan de negatieve lading. Ook in oplossing.

Je kunt ook geen oplossing maken van enkel HCO₃^- maar wel van bv. NaHCO₃ . Je krijgt dan een oplossing van evenveel Na⁺ deeltjes als van HCO₃^- deeltjes.

 

Als HCO₃^- reageert met een zuur, HZ, dan ontstaat er:  H₂O, CO₂ en Z^-  waarbij dus het aantal negatief geladen deeltjes gelijk blijft. 

 

Aminozuren zijn op zich neutrale moleculen maar bevatten groepen die met water kunnen reageren waardoor een lading op het aminozuur ontstaat. Als voorbeeld de reactie van een zuurgroep  met water waardoor het aminozuur een negatieve lading krijgt:

 

R₁COOH + H₂O → H₃O⁺ + RCOO^-  maar omdat er ook H₃O⁺ ontstaat blijft de oplossing elektrisch neutraal.

 

Overeenkomstig de reactie van een aminogroep met water. 

 

R₂NH₂ + H₂O → R₂NH₃⁺ + OH^-
 
Een stof of een oplossing wordt dus niet zomaar elektrisch geladen ook niet als er een reactie plaatsvindt.
 
Ik ben niet medisch geschoold maar het lijkt mij overigens dat het tekort aan anionen ontstaat doordat men sommige anionen buiten beschouwing laat. Maar deze zijn er wel.

[forumaccount]

Bedankt, ik heb het begrepen. Inderdaad, die "fysiologische" 12 mEq/L representeert anionen in het serum die niet opgenomen zijn in de formule (organische zuren, eiwitten, …).