commentaire La natrémie PNa reflète l’osmolalité en l’absence d’osmoles extra et intracellulaires actives ≠ Na et ≠ K en pratique, l’osmolalité est partout la même dans l’organisme Na = K en terme d’osmolalité

Commentaire capital Na VEC hydratation extracellulaire PNa (si = osmolalité) VIC hydratation intracellulaire

Vignette Patient de 87 ans en bonne santé et sans traitement décès de son épouse, maison de retraite anorexie / amaigrissement, Athymil® 30mg/j SNG Nutrison énergie® 2000/j Plasma : Urée=7 mM, Na=144 mM, K=4,5mM, Glu=6mM, Prot=78g/L, Créat 55µmol/L, Posm=310 mosm/kg/H2O mécanisme possible à l’origine du déficit hydrique ?

Vignette Patient de 87 ans en bonne santé et sans traitement décès de son épouse, maison de retraite anorexie / amaigrissement, Athymil® 30mg/j SNG Nutrison énergie® 2000/j Plasma : Urée=7 mM, Na=144 mM, K=4,5mM, Glu=6mM, Prot=78g/L, Créat 55µmol/L, Posm=310 mosm/kg/H2O Volume urinaire : Diurèse = 1 L Ionogramme urinaire : UNa = 5 mmol/L, UK = 43 mmol/L Uosmol = 620 mmol/L

Clairance de l’eau libre Cosmol = Volume of urine Isotonic to plasma V = urine volume Uosmol osmolurine = Uosmol x V Posmol Cwater = free solute water

Clairance de l’eau libre Cosm correspond volume urinaire nécessaire pour éliminer les osmoles en concentration isotonique au plasma Cw = volume d’eau à ajouter ou à retrancher pour obtenir le volume urinaire réel excrété en sus de Cosm. Cw = 0 : urines isotoniques au plasma Cw >0 : excrétion libre d’eau = urines hypotoniques Cw <0 : réabsorption d’eau = urines hypertoniques

CW = V x (1-Uosm/Posm) excretion of free water in a polyuric patient without water intake:  the patient become hypernatremic failure to ecrete free water in settings of increase water intake:  the patient become hyponatremic Quantification of renal water excretion

Quantification of renal water excretion urea crosses cell membrane readily urea do not influence PNa and vasopressin (AVP) release Uurea is a major component of Uosmol

Posmol = 310 mosmolKg, PNa = 144 mmol/L Uosmol = 620 mosmol, UNa = 5 mmol/L, UK = 43 mmol/L Diurèse = 1 L OsmolU V Cwater = V x (1-Uosm/Posm) = 1 x (1-620/310) = 1 x (1-2) = -1 litre L’hypertonie plasmatique n’est pas liée à une diurèse aqueuse ? = Posmol Cosmol + Cwater Cwater(e)= V x (1-[UNa+UK/PNa]) Cwater(e)= 1 x (1-[5+43/144]) = 1x (1-0.33) = +0.67 litre L’hypertonie urinaire est liée à une perte rénale d’eau libre (diurèse osmotique)

renal water excretion quantification and mechanism CW = V x (1-Uosm / Posm) CW(e)= V x (1-[UNa+UK] / PNa)

pour interpréter la natrémie J’analyse la concentration des urines Commentaire pour interpréter la natrémie J’analyse la concentration des urines

From fish to philosopher: the story of our environment Smith H 1953 The early provertebrates resided in a salt water environement whose composition was similar to that of their own extracellular fluid. Therefore these animals could ingest salt water freely without altering the composition of their milieu interieur

As early vertebrates migrated into freshwater streams the development of a more water impermeable tegument was necessary to avoid fluid dilution by the hypoosmotic fresh water environement

the concentrating capacity of the mammalian kidney contributed to the evolution of various biologic species including man. the glomerulus developed enabling the fish to filtrate excess fluid from the blood the subsequent development of the tubule in vertebrates was seminal for preservation of sodium and excretion af excess solute-free water

Réabsorption tubulaire NaCl apical basal Le mécanisme général de la réabsorption de Na dans le néphron s’appuie sur la création d’un gradient électrochimique liée à la pompe Na-K ATPase basolatérale. Ce gradient autorise le transport de Na de la lumière vers l’espace interstitiel. Au pole apical (urinaire de la cellule) existe des transporteurs de Na couplés à un co-transport (molécules : glu, aa ;..) ou ions (K,Cl,NH4,H). Seul le collecteur exprime des transporteurs apicaux de Na non couplés. Au niveau de la BLA Le transporteur NaKCL2 permet le transport de ces ions. Le Na/K est extrusé au pole basal par Na-K-ATPase. Le Cl est extrusé par 2 transporteurs ClC-Ka et ClC-Kb qui se couplent à une protéine Barterine pour constituer le canal. L’extrusion du K au pole luminale au travers de ROMK permet de créer un gradient électrochimique entre la lumière et l’interstitium pour faciliter la diffusion intercellulaire des cations (Ca2+, Mg, K).

312 425 700 375 513 225 500 175 313 112 300 Thin decending limb permeable for water (AQP1) solute impermeable Thick ascending limb: diluting segment: separation of solutes from water Na+/K+/2Cl- Impermeable for water: osmolality decreases along the lenght

The water permeability of the collecting tubules is extremely low

Knoers NEJM 2005

AVP secretion in response to increases in plasma osmolality versus decreases in blood volume or blood pressure in human subjects Comparative sensitivity of AVP secretion in response to increases in plasma osmolality versus decreases in blood volume or blood pressure in human subjects d’après Robertson GL

Relationship between plasma AVP concentrations and plasma osmolality under conditions of varying blood volume and pressure d’après Robertson GL

Knoers NEJM 2005

medullar interstitial tonicity Thiazide: no impact on concentrating capacity Model of urinary concentration Na+/Cl- change in urinary concentration cotransport Na+ K+ / Cl- AVP H2O medullar interstitial tonicity UUrea Urea réabsorpsion H2O

Mechanisms of urine dilution Thiazide diuretics ⇘ Na+/Cl- reabsorption alter diluting capacity not concentrating capacity Na+/Cl- ⇘ age, volume depletion, CHF, cirrhosis, nephrotic syndrome Glomerular filtration H2O Na+/Cl- delivery of water determined by glomerular filtration rate, proximal tubule H2O reabsorption and Na+/Cl- reabsorption Cl-/Na+ ⇘ Cl-/Na+ reabsorption loop diuretics, osmotic diuretics, interstitial disease Collecting duct impermeable to water in absence of AVPor other antidiuretic substances ⇗ water permeability by AVP, drugs

Suppression of vasopressin Increase Plasmaosmol 280-290 mosmol/KgH2O Decrease Suppression of thirst Suppression of vasopressin Increase Stimulation of thirst Stimulation of vasopressin Dilute urine Concentrated urine Disorder involving urine dilution with water intake Hyponatremia Disorder involving urine concentration without water intake Hypernatremia Parikh C

Case description A 45-year-old male is admitted to ICU for coma

Medical problems active cigarette smoking chronic psychosis with compulsive behavior diagnosed 10 yrs ago, (psychogenic polydipsia 10l/d, medication abuse), non insulin dependent diabetes collagenous colitis treatment: neuroleptic, benzodiazepine, sodium divalproate, diuretic (piretanide), gliclazide

History of case 24hrs prior to admission: the patient developed a confusion at home admission to the emergency department: T: 36.6°C, blood pressure : 160/90mmHg, pulse : 111/min coma (Glasgow coma score = 8) diuresis: 5l in the first hour no other abnormality

Examination upon ICU admission weight: 85.3kg, seize:1.6 m, blood pressure: 160/100 mmHg, pulse: 110/min, fever: 38°C Glasgow coma score = 8 no other abnormality

Biology in ICU PNa 169 mmol/l pH 7.42 UNa 160 mmol/l PK 3.1 mmol/l PaCO2 32 mmHg UK 31 mmol/l PCl 132 mmol/l PaO2 (FiO2 : 45%) 75 mmHg UCl 202 mmol/l PCa 2.2 mmol/l HCO3- 24 mmol/l Ucreat 2230 µmol/l Pphosphorus 0.36 mmol/l Uosmo mes 462 mosm/l PBUN 4 mmol/l Hb 15.1 g/dl Pcreat 88 µmol/l Ht 45% Pglucose 7.1 mmol/l WBCs 15 Giga/l Pprotide 81 g/l Platelets 285 000 G/l Palbumin 48 g/l Prothrombin ratio 80% Posmo calculated /measured 335 / 337

Evolution during ICU stay Treatment: correction of hydro-electrolytic disorders with 2.5% glucose over 60 hours coma: orotracheal intubation + invasive mechanical ventilation during 48h Recovery of neurologic state  Day 4 : ICU discharge with PNa : 142 mmol/l

PNa 169 mmol/l pH 7.42 UNa 160 mmol/l PK 3.1 mmol/l PaCO2 32 mmHg UK PCl 132 mmol/l PaO2 (FiO2 : 45%) 75 mmHg UCl 202 mmol/l PCa 2.2 mmol/l HCO3- 24 mmol/l Ucreat 2230 µmol/l Pphosphorus 0.36 mmol/l TAP=16 Uosmo mes 462 mosm/l PBUN 4 mmol/l Pcreat 88 µmol/l Pglucose 7.1 mmol/l Pprotide 81 g/l Palbumin 48 g/l Posmo calculated /measured 335 / 337

PNa 169 mmol/l pH 7.42 UNa 160 mmol/l PK 3.1 mmol/l PaCO2 32 mmHg UK PCl 132 mmol/l PaO2 (FiO2 : 45%) 75 mmHg UCl 202 mmol/l PCa 2.2 mmol/l HCO3- 24 mmol/l Ucreat 2230 µmol/l Pphosphorus 0.36 mmol/l TAP=16 TAPc = 14 Uosmo mes 462 mosm/l PBUN 4 mmol/l SIDa= 40 SIDe= 39 SIG = 0 Pcreat 88 µmol/l Pglucose 7.1 mmol/l Pprotide 81 g/l Palbumin 48 g/l Posmo calculated /measured 335 / 337

PNa 169 mmol/l pH 7.42 UNa 160 mmol/l PK 3.1 mmol/l PaCO2 32 mmHg UK PCl 132 mmol/l PaO2 (FiO2 : 45%) 75 mmHg UCl 202 mmol/l PCa 2.2 mmol/l HCO3- 24 mmol/l Ucreat 2230 µmol/l Pphosphorus 0.36 mmol/l TAP=16 TAPc = 14 Uosmo mes 462 mosm/l PBUN 4 mmol/l SIDa= 40 SIDe= 39 SIG = 0 Pcreat 88 µmol/l PNa-Cl = 37 Nao/Nath=1.21 DPNa-Cl = 44 PCl = 125 Pglucose 7.1 mmol/l PClcorr(H2O) = 132 x (140/169) 110 Pprotide 81 g/l Palbumin 48 g/l Posmo calculated /measured 335 / 337

Chloride sodium overdose Metabolic diagnosis Chloride sodium overdose PO NaCl medication  after consciousness recovery of the patient, confirmation of the deliberate dose ingestion

no change in total body Na Hypernatremia Assess volume status Euvolemia (no edema) no change in total body Na ⇘ total body water Hypovolemia ⇘ total body Na ⇘ total body water ++ Hypervolemia ⇗ total body Na ++ ⇗ total body water UNa analysis < 20 mmol/L variable > 20 mmol/L

no change in total body Na Hypernatremia Renal losses Osmotic or loop diuretics Postobstruction Intrinsic renal disease Assess volume status Hypovolemia ⇘ total body water ++ ⇘ total body Na UNa analysis > 20 mmol/L Hypervolemia ⇗ total body water ⇗ total body Na ++ > 20 mmol/L Sodium gains Primary hyper- aldosteronism Cushing Hypertonic dialysis fluid infusion Euvolemia (no edema) ⇘ total body water no change in total body Na Renal losses Diabetes insipidus Hypodypsia variable Extra renal losses Respiratory dermal Extra renal losses Vomiting Diarrhea Excess sweating Fistulae < 20 mmol/L Parikh C

hypernatrémie = déficit hydrique / capital sodé ou osmotique l’hypernatrémie ne préjuge en aucun cas de ce capital sodé sauf urgence vitale, la vitesse de correction d’une dysnatrémie est parallèle à sa vitesse d’installation

cas clinique femme 76 ans errant dans la rue confusion désorientation temporo-spatiale + soif TA=100/60mmHg, FC=110/min, SpO2=98%, T=37.1°C, Poids=62Kg pli cutané ordonnance hydrochlorothiazide®: 40mgx2/j.

PBUN 20 mmol/l Hb 17.1 g/dl Pcreat 151 µmol/l Ht 49% PNa 123 mmol/l WBCs 12.5 Giga/l PK 3.2 mmol/l Platelets 325 000 G/l PCl 86 mmol/l Prothrombin ratio 80% CO2T 31 mmol/l Pphosphorus 1.26 mmol/l Pglucose 6.1 mmol/l Pprotide 88 g/l Puric aid 620 mmol/l Hypertension artérielle, poids de base: 68Kg, bilan biologique il y a 1mois: normal. Bandelette urinaire: négatif écho rénale: reins de taille normal, pas de dilatation des cavités pyélocalicielles.

PBUN 20 mmol/l Hb 17.1 g/dl UNa 54 mmol/l Pcreat 151 µmol/l Ht 49% UK PNa 123 mmol/l WBCs 12.5 Giga/l UCl 320 mmol/l PK 3.2 mmol/l Platelets 325 000 G/l Ucreat 5600 µmol/l PCl 86 mmol/l Prothrombin ratio 80% CO2T 31 mmol/l Pphosphorus 1.26 mmol/l Pglucose 6.1 mmol/l Pprotide 88 g/l Puric aid 620 mmol/l Hypertension artérielle, poids de base: 68Kg, bilan biologique il y a 1mois: normal. Bandelette urinaire: négatif écho rénale: reins de taille normal, pas de dilatation des cavités pyélocalicielles.

diagnostic le plus probable ? cas clinique diagnostic le plus probable ?

Commentaire Pour interpréter la natrémie J’évalue le capital sodé J’analyse la concentration des urines

hyponatrémie normovolémique à dilution urinaire optimale hyponatrémie hypovolémique et déperdition sodée urinaire hyponatrémie hypovolémique et déperdition extrarénale hyponatrémie euvolémique par SIADH hyponatrémie par excès mixte Na + H2O excès H2O > excès Na

⇘ total body water [< TBNa] no change in total body Na algorithme d’analyse Hyponatremia Assess volume status Hypovolemia ⇘ total body Na ⇘ total body water [< TBNa] Hypervolemia ⇗ total body Na ⇗ total body water ++ Euvolemia* (no edema) no change in total body Na ⇗ total body water UNa analysis > 20 mmol/L < 20 mmol/L *The presence of normal or low BUN or serum uric acid levels are helpful laboratory correlates of normal ECF volume Parikh C

no change in total body Na algorithme d’analyse Hyponatremia Renal losses Diuretic excess Mineralocorticoid deficiency Salt loss nephropathy Renal tubular acidosis Ketonuria Osmotic diuresis Cerebral salt wasting Assess volume status Hypovolemia ⇘ total body water ⇘ total body Na UNa analysis > 20 mmol/L Hypervolemia ⇗ total body water ++ ⇗ total body Na > 20 mmol/L Acute or Chronique Renal failure Euvolemia (no edema) ⇗ total body water no change in total body Na Glucocorticoid deficiency Hypothyroidism Stress Drugs SIAD > 20 mmol/L < 20 mmol/L Nephrotic syndrome Cirrhosis Cardiac Failure Extra renal losses Vomiting Diarrhea Third spacing of fluids pancreatitis burns Malnutrition < 20 mmol/L Parikh C

no change in total body Na algorithme d’analyse Hyponatremia Assess volume status Hypovolemia ⇘ total body water ⇘ total body Na Euvolemia (no edema) ⇗ total body water no change in total body Na Hypervolemia ⇗ total body water ++ ⇗ total body Na UNa analysis > 20 mmol/L < 20 mmol/L > 20 mmol/L > 20 mmol/L < 20 mmol/L Renal losses Diuretic excess Mineralocorticoid deficiency Salt loss nephropathy Renal tubular acidosis Ketonuria Osmotic diuresis Cerebral salt wasting Extra renal losses Vomiting Diarrhea Third spacing of fluids pancreatitis burns Malnutrition Glucocorticoid deficiency Hypothyroidism Stress Drugs SIADH Acute or Chronique Renal failure Nephrotic syndrome Cirrhosis Cardiac Failure < 20 mmol/L Primary polydipsia Poor dietary intake

Hyponatremia UNa analysis Extra renal losses Vomiting Diarrhea Third spacing of fluids pancreatitis burns < 20 mmol/L Renal losses Diuretic excess Mineralocorticoid deficiency Salt loss nephropathy Renal tubular acidosis Ketonuria Osmotic diuresis Cerebral salt wasting Hypovolemia ⇘ total body Na ⇘ total body water [<TBNa] > 20 mmol/L Hypervolemia ⇗ total body Na ⇗ total body water ++ Nephrotic syndrome Cirrhosis Cardiac Failure AVP release due to «hypovoremia» Hyponatremia Glucocorticoid deficiency Hypothyroidism Stress Drugs SIAD > 20 mmol/L AVP release not related to hypovolemia Assess volume status Absence d’AVP < 20 mmol/L Primary polydipsia Poor dietary intake Euvolemia (no edema) no change in total body Na ⇗ total body water > 20 mmol/L Acute or Chronique Renal failure  GFR

cas clinique homme 52 ans, sans antécédent ni traitement asthénie ++ depuis 2 mois amaigrissement -6kg/3 mois TA=140/80mmHg, FC=85/min, T=37.2°C pas de signe clinique de deshydratation

PBUN 4 mmol/l Hb 13.1 g/dl Pcreat 111 µmol/l Ht 39% PNa 110 mmol/l cas clinique PBUN 4 mmol/l Hb 13.1 g/dl Pcreat 111 µmol/l Ht 39% PNa 110 mmol/l WBCs 10.5 Giga/l PK 2.8 mmol/l Platelets 285 000 G/l PCl 79 mmol/l Prothrombin ratio 80% CO2T 24 mmol/l Pphosphorus 0.86 mmol/l Pglucose 6.1 mmol/l Pprotide 62 g/l Puric aid 320 mmol/l Hypertension artérielle, poids de base: 68Kg, bilan biologique il y a 1mois: normal. Bandelette urinaire: négatif écho rénale: reins de taille normal, pas de dilatation des cavités pyélocalicielles.

PBUN 4 mmol/l Hb 13.1 g/dl UNa 60 mmol/l Pcreat 111 µmol/l Ht 39% UK cas clinique PBUN 4 mmol/l Hb 13.1 g/dl UNa 60 mmol/l Pcreat 111 µmol/l Ht 39% UK 20 mmol/l PNa 110 mmol/l WBCs 10.5 Giga/l UCl 75 mmol/l PK 2.8 mmol/l Platelets 285 000 G/l Uuréet 440 µmol/l PCl 79 mmol/l Prothrombin ratio 80% CO2T 24 mmol/l Pphosphorus 0.86 mmol/l Pglucose 6.1 mmol/l Pprotide 62 g/l Puric aid 320 mmol/l Hypertension artérielle, poids de base: 68Kg, bilan biologique il y a 1mois: normal. Bandelette urinaire: négatif écho rénale: reins de taille normal, pas de dilatation des cavités pyélocalicielles.

diagnostic le plus probable ? cas clinique diagnostic le plus probable ?

TRT : 2 L NaCl 9% / 12 heures PBUN 4 mmol/l Hb 13.1 g/dl UNa 60 mmol/l cas clinique PBUN 4 mmol/l Hb 13.1 g/dl UNa 60 mmol/l Pcreat 111 µmol/l Ht 39% UK 20 mmol/l PNa 110 mmol/l WBCs 10.5 Giga/l UCl 75 mmol/l PK 2.8 mmol/l Platelets 285 000 G/l Uuréet 440 µmol/l PCl 79 mmol/l Prothrombin ratio 80% CO2T 24 mmol/l Pphosphorus 0.86 mmol/l Pglucose 6.1 mmol/l Pprotide 62 g/l Puric aid 320 mmol/l Hypertension artérielle, poids de base: 68Kg, bilan biologique il y a 1mois: normal. Bandelette urinaire: négatif écho rénale: reins de taille normal, pas de dilatation des cavités pyélocalicielles. TRT : 2 L NaCl 9% / 12 heures

évolution biologique attendue ? cas clinique évolution biologique attendue ?

Homme 70 kg, PNa = 110 mmol/L Uurée= 440 mmol/L, UNa = 60 mmol/L, UK = 20 mmol/L Uosmol  [440 + 2x(60+20)] = 600 mmol/L TRT : 2 L NaCl 9% / 12 heures = 600 mmol NaCl SIADH en euvolémie  élimination des 600 mmol [Uosmol=600 mmol/L]  600 mmol = 1 litre de diurèse Apports = 2 L  gain net H2O = (2L - 1L) = 1L T0, H2O = 0,6 x P  42L et PNa = 110 mmol/L TotNa = H2O x PNa = 4400 mmol H12, [H20 = 42L + DH2O (1L)] = 43L Natot = 4400 (euvolémie) PNa= 4400/43 = 102 mmol/L

En cas d’hyponatrémie avec dilution urinaire inadéquate, si l’hypersécrétion d’AVP n’est pas volodépendant, des apports isotoniques au plasma mais hypotoniques aux urines aggravent l’hyponatrémie

Hoorn Nephrol Dial Transplant 2006

cas clinique Enfant 15 ans, Poids 40 kg / 1m70 PNa = 105 mmol/L,  Posmol = 220 milliosmol/KgH2O Uurée= 15 mmol/L, UNa = 10 mmol/L, UK = 10 mmol/L diurèse 1200 mL dès H1

diagnostic le plus probable ? cas clinique diagnostic le plus probable ?

Enfant 15 ans, Poids 40 kg / 1m70 PNa = 105 mmol/L,  Posmol = 220 milliosmol/KgH2O Uurée= 15 mmol/L, UNa = 10 mmol/L, UK = 10 mmol/L diurèse 1200 mL dès H1  Uosmol = [15 + 2x(10+10)] = 55 mmol/L DH2O = 0,6.P.[(140/PNa) – 1] = 11 L CH2O = 1 - 55/220 = +740 mL/L

Si TRT : alimenter Uosmol,(600 mmol) 2 L NaCL 9% : en 12 heures + KCl Furosémide 20 mg  Uosmol = Posmol Inhibition de CH2O positive TRT : « let it be » mais attention à K+ Élimination de la charge hydrique en 9 h

en cas d’hyponatrémie, si la dilution urinaire est adéquate le furosémide inhibe le pouvoir de dilution des urines et s’oppose à l’excrétion d’eau libre

Commentaire intrication des désordres hydro-électrolytiques et acidobasiques +++ Evaluation des compartiments hydriques et de la volémie +++ (impact diagnostique et pronostique) +++ Cl- anion noble (UCl et PCl)

Commentaire Pour interpréter la natrémie J’évalue le capital sodé J’analyse la concentration des urines

hyponatrémie = excès d’eau / capital sodé ou osmotique hypernatrémie = déficit hydrique / capital sodé ou osmotique la natrémie ne préjuge en aucun cas de ce capital sodé

examen clinique = estimation du capital sodé uricémie ou évolution de la FeNa sous perfusion de sérum salé peuvent faciliter cette estimation. traitement de l’hyponatrémie volodépendante = correction du déficit sodé sauf urgence vitale, vitesse de correction d’une dysnatrémie parallèle à vitesse d’installation hypoxie, hypokaliémie : déterminants majeurs des complications neurocérébrales associées aux dysnatrémies et à leur correction