GIỚI THIỆU
Việc xác định khoảng trống anion (anion gap – AG) huyết thanh chủ yếu được sử dụng trong chẩn đoán phân biệt toan chuyển hóa 1-4. (Xem thêm mục “Tiếp cận bệnh nhân toan chuyển hóa ở người lớn”, phần ‘Giải thích khoảng trống anion huyết thanh’.)
Tuy nhiên, AG huyết thanh cũng có thể thay đổi trong các bệnh lý khác, và đây là một phát hiện có giá trị chẩn đoán quan trọng 1-5.
CÁCH TÍNH KHOẢNG TRỐNG ANION VÀ GIÁ TRỊ BÌNH THƯỜNG
AG huyết thanh được tính toán dựa trên nồng độ natri (Na) huyết thanh – cation chủ yếu trong máu, cùng với clorua (Cl) và bicarbonat (HCO3) – các anion chủ yếu (công cụ tính 1):
$$\text{AG huyết thanh} = \text{Na} – (\text{Cl} + \text{HCO}_3)$$
Trước đây, khoảng giá trị bình thường của AG thường được ghi nhận là 12 ± 4 mEq/L. Tuy nhiên, dải giá trị này thay đổi tùy thuộc vào kỹ thuật xét nghiệm của từng phòng thí nghiệm. Ngoài ra, giá trị bình thường của AG đã có xu hướng giảm trong vài thập kỷ gần đây cùng với sự cải tiến của công nghệ, đặc biệt tại các phòng xét nghiệm sử dụng điện cực chọn lọc ion (kỹ thuật cho kết quả nồng độ clorua huyết thanh cao hơn) 6. Trong một số báo cáo, dải giá trị bình thường của AG được ghi nhận là 6 ± 3 mEq/L 7,8. Do đó, mỗi phòng thí nghiệm nên tự thiết lập “khoảng giá trị bình thường” cho AG của riêng mình 3,9,10.
Bên cạnh đó, tại một số quốc gia, nồng độ kali (K) huyết thanh được đưa vào công thức tính AG, dẫn đến kết quả khoảng giá trị bình thường cao hơn khoảng 4 mEq/L so với cách tính thường dùng tại Hoa Kỳ. Nếu đưa kali vào công thức, cách tính AG sẽ trở thành:
$$\text{AG huyết thanh} = (\text{Na} + \text{K}) – (\text{Cl} + \text{HCO}_3)$$
Mối tương quan giữa các anion và cation trong huyết thanh được thể hiện trong hình dưới đây (hình 1). Nếu tất cả các anion và cation đều được đưa vào phân tích (với nồng độ tính theo mEq/L), thì tổng số anion sẽ bằng tổng số cation. Hình này cũng cho thấy AG có thể được xác định bằng công thức sau (hình 1):
$$\text{AG huyết thanh} = \text{Tổng các anion không đo được} – \text{Tổng các cation không đo được}$$
Đối với phân tích này, các ion không đo được được định nghĩa là tất cả các ion trong huyết thanh ngoại trừ natri, clorua hoặc bicarbonat.
Công thức thay thế này cho thấy rằng sự gia tăng AG huyết thanh (xác định bằng hiệu số giữa natri và tổng của clorua và bicarbonat) có thể là do sự gia tăng các anion không đo được hoặc sự sụt giảm các cation không đo được. Ngược lại, AG thấp hoặc âm tính sẽ xuất hiện khi có sự sụt giảm các anion không đo được hoặc sự gia tăng các cation không đo được 2,4,11.
Các phân tử albumin mang nhiều điện tích dương và âm do chuỗi bên của các axit amin có khả năng giải phóng hoặc liên kết với các ion hydro. Tỷ lệ điện tích dương và âm của albumin thay đổi theo pH của dung dịch. Tại pH 7,4, albumin mang nhiều hơn khoảng 16 điện tích âm so với điện tích dương (do đó mỗi phân tử có điện tích thực là -16). Anion không đo được quan trọng nhất trong huyết thanh là albumin. Vì vậy, nồng độ albumin huyết thanh cần được đo và tính đến khi diễn giải AG huyết thanh. Nếu nồng độ albumin giảm, hãy hiệu chỉnh AG theo công thức:
$$\text{AG hiệu chỉnh} = \text{AG} + (2,5 \times [4,5 – \text{Albumin g/dL}])$$
Ví dụ, nếu AG được tính là 15 mEq/L và nồng độ albumin là 2,0 g/dL, thì AG hiệu chỉnh theo albumin sẽ là 21 mEq/L.
Các anion không đo được khác trong huyết thanh bao gồm phosphat, urat và sulfat. Các cation không đo được bao gồm kali (vì kali thường không được đưa vào công thức tính AG), canxi ion hóa, magie và một số protein bất thường (thường là protein đơn dòng).
KHOẢNG TRỐNG ANION (AG) HUYẾT THANH CAO
Tình trạng tăng AG huyết thanh thường do sự gia tăng các anion không đo được, và hầu hết trường hợp đều xuất phát từ các bệnh lý toan chuyển hóa hữu cơ (ví dụ: nhiễm toan lactic, nhiễm toan ceton). (Xem thêm bài “Tiếp cận bệnh nhân toan chuyển hóa ở người lớn”.)
Ít phổ biến hơn, tình trạng tăng AG là do tăng albumin máu rõ rệt, tăng phosphat máu, hoặc do sự hiện diện của các paraprotein mang điện tích âm (thường là globulin miễn dịch đơn dòng IgA) 1-4,12-15. Mặc dù về lý thuyết, sự sụt giảm các cation không đo được cũng có thể làm tăng AG, nhưng điều này hiếm khi xảy ra trên thực tế. Nguyên nhân là do sự thay đổi nồng độ kali, canxi ion hóa hoặc magie thường có tác động định lượng không đáng kể đối với AG 3,4.
Tình trạng tăng nhẹ AG huyết thanh cũng được ghi nhận ở bệnh nhân nhiễm kiềm chuyển hóa 15-18. Một nghiên cứu trên chó cho thấy nhiễm kiềm chuyển hóa nghiêm trọng kéo dài do thuốc lợi tiểu, làm tăng bicarbonat huyết thanh lên 40 mEq/L, đã làm tăng AG thêm 8 mEq/L 18. Có nhiều yếu tố thúc đẩy tăng AG huyết thanh trong nhiễm kiềm chuyển hóa 18:
- pH huyết tương kiềm khiến các phân tử albumin giải phóng ion hydro (hiệu ứng đệm protein), điều này làm tăng điện tích âm thực trên mỗi phân tử albumin và do đó làm tăng đóng góp của chúng vào khoảng trống anion.
- Tình trạng co rút thể tích, vốn thường đi kèm với các dạng nhiễm kiềm chuyển hóa phổ biến nhất, sẽ làm tăng nồng độ albumin và mức đóng góp điện tích âm của nó.
- Tình trạng kiềm máu làm tăng tốc độ tạo thành và tích tụ nhiều loại axit hữu cơ, như axit lactic. Điều này giúp giảm bớt sự gia tăng bicarbonat và giảm mức độ nghiêm trọng của kiềm máu, đồng thời làm tăng AG.
Cuối cùng, bất kỳ sự tăng giả tạo nào của nồng độ natri hoặc sự giảm giả tạo của nồng độ clorua và/hoặc bicarbonat đều sẽ khiến AG tăng lên một cách giả tạo 19-24. Tình trạng giảm giả tạo bicarbonat huyết thanh (giả hạ bicarbonat máu) có thể xảy ra trong bối cảnh tăng triglycerid máu khi bicarbonat được đo bằng phương pháp đo quang phổ (có khả năng do các phân tử triglycerid hấp thụ ánh sáng). Sai số này không xảy ra khi bicarbonat được đo bằng máy phân tích khí máu 25-27.
KHOẢNG TRỐNG ANION (AG) HUYẾT THANH THẤP
Ngưỡng xác định AG huyết thanh “thấp” phải được thiết lập bởi từng phòng thí nghiệm, nhưng thông thường là giá trị dưới 3 mEq/L 3,9. Một số nguyên nhân gây AG huyết thanh thấp cũng có thể dẫn đến tình trạng AG âm tính (ví dụ: bệnh lý tăng globulin miễn dịch G [IgG] đơn dòng nồng độ cao) (bảng 1). (Xem thêm phần ‘Khoảng trống anion huyết thanh âm tính’ dưới đây.)
Một nguyên nhân quan trọng dẫn đến AG thấp hoặc âm tính là sai sót ngẫu nhiên trong phòng thí nghiệm 28-30. Do đó, khi nhận được kết quả này, cần làm lại xét nghiệm điện giải để xác định xem kết quả có thể lặp lại hay không (bảng 1).
Tình trạng AG huyết thanh thấp có thể tái lập xảy ra do 1,3-5,7,31:
- Giảm nồng độ “anion không đo được”: Nguyên nhân phổ biến nhất trong nhóm này là tình trạng giảm albumin máu 1,2,7,32.
- Nhiễm toan chuyển hóa tăng clorua máu nghiêm trọng: Tình trạng này có thể làm giảm AG vì khi pH giảm, các proton gắn vào albumin, làm giảm điện tích âm thực của albumin. Ví dụ, khi gây nhiễm toan chuyển hóa mãn tính ở chó bằng cách truyền axit clohydric (làm giảm bicarbonat huyết thanh xuống 10 mEq/L), AG đã giảm 5 mEq/L 16,17. Tuy nhiên, sự thay đổi điện tích albumin được tính toán chỉ giải thích được một phần của sự thay đổi này 17.
- Tăng nồng độ “cation không đo được” 3,5,7,28: Các ví dụ bao gồm tăng kali máu, tăng canxi máu và/hoặc tăng magie máu 1,3,33. Tuy nhiên, để sự gia tăng các cation này làm giảm AG, sự gia tăng đó không được đi kèm với sự gia tăng tương ứng của một “anion không đo được”. Ví dụ, nếu sử dụng magie sulfat qua đường tiêm, sự gia tăng magie gần như được bù trừ bằng sự gia tăng tương đương của sulfat trong huyết thanh (do đó AG không thay đổi). Ngược lại, nếu dùng magie clorua, nồng độ clorua sẽ tăng mà natri hoặc bicarbonat không đổi, dẫn đến AG giảm.
- Ngộ độc lithi nghiêm trọng: Có thể gây AG huyết thanh thấp hoặc âm tính ở bệnh nhân sử dụng lithi clorua hoặc lithi bicarbonat. Ở những bệnh nhân này, AG thấp có thể là một dấu hiệu chẩn đoán cho thấy nồng độ lithi đang ở mức cao 34,35.
- Protein đơn dòng: Đặc biệt là các protein IgG, thường mang điện tích dương. Do đó, chúng đóng vai trò là các cation không đo được và nồng độ cao của chúng sẽ làm giảm AG 3,15,34,36. Tình trạng giảm AG huyết thanh cũng đã được báo cáo ở một số bệnh nhân mắc bệnh lý tăng globulin miễn dịch IgG đa dòng 15,37,38.
- Các ion halide (clorua, bromua và iodua): Hai ion sau (bromua và iodua) có thể gây nhiễu nhiều thiết bị phân tích clorua và tạo ra “giả tăng clorua máu”, từ đó tạo ra AG thấp hoặc âm tính 3,5,39.
- Nồng độ cao của các anion huyết thanh bất thường khác: Ví dụ như salicylat hoặc thiocyanate cũng có thể tạo ra giả tăng clorua máu và làm giảm AG xuống mức thấp bất thường hoặc âm tính 5,40-45.
- Giả tăng bicarbonat máu: Đôi khi xảy ra khi mẫu huyết thanh hoặc huyết tương chứa nồng độ enzyme LDH cao (enzyme được sử dụng trong một số máy phân tích HCO3) 29. Điều này sẽ làm giảm AG.
KHOẢNG TRỐNG ANION (AG) HUYẾT THANH ÂM TÍNH
Khi AG huyết thanh có giá trị âm, điều quan trọng là phải loại trừ sai sót ngẫu nhiên (không lặp lại được) từ phòng thí nghiệm. Nếu các kết quả xét nghiệm được xác nhận là chính xác, các khả năng sau đây có thể xảy ra:
Giả hạ natri máu hoặc sự giảm giả tạo nồng độ natri có thể xảy ra trong các trường hợp sau (bảng 1):
- “Sai số do chiếm chỗ” (Displacement errors): Gây ra bởi nồng độ lipid và/hoặc protein trong máu cao. Bất cứ khi nào pha nước của huyết tương hoặc huyết thanh (thông thường chiếm khoảng 93% tổng thể tích) bị giảm, trong khi phương pháp xét nghiệm lại dựa trên tỷ lệ pha nước “bình thường”, kết quả sẽ bị giả hạ natri máu. Tình trạng tăng lipid máu hoặc tăng protein máu rõ rệt sẽ làm giảm tỷ lệ pha nước này. Các kỹ thuật xét nghiệm bị ảnh hưởng bởi sai số này bao gồm quang kế ngọn lửa và các kỹ thuật điện cực chọn lọc ion gián tiếp (cần bước pha loãng) 46-50. (Xem thêm bài “Nguyên nhân hạ natri máu không do giảm áp lực thẩm thấu (bao gồm giả hạ natri máu)”.)
- Tăng độ nhớt máu: Bất cứ khi nào một thể tích định lượng của mẫu cần phải được pha loãng (thường bằng thiết bị hút tự động), huyết thanh hoặc huyết tương có độ nhớt cao có thể làm giảm lượng mẫu hút vào, từ đó làm giảm giả tạo kết quả của bất kỳ chất phân tích nào được đo sau đó. Điều này tạo ra giả hạ natri máu 44.
Lưu ý rằng các kỹ thuật đo không phụ thuộc vào tỷ lệ nước bình thường trong huyết thanh/huyết tương và các kỹ thuật không yêu cầu pha loãng mẫu định lượng sẽ không gây ra các sai số này. Các thiết bị sử dụng phương pháp điện cực chọn lọc ion (ISE) trực tiếp (ví dụ: hầu hết các thiết bị tại chỗ “point-of-care” và các phép đo điện giải bằng máy phân tích khí máu) không bị ảnh hưởng bởi sai số này.
- Tăng natri máu nghiêm trọng: (nồng độ natri huyết thanh trên 170 mEq/L). Các máy phân tích điện giải không được hiệu chuẩn cho các dải nồng độ cực đoan này. Do đó, mặc dù kết quả đo natri nằm trong phạm vi cao bất thường, nó vẫn có thể thấp hơn giá trị “thực”.
Giả tăng clorua máu (Pseudohyperschloremia) có thể xảy ra trong các trường hợp sau:
- Tăng lipid máu rõ rệt: Có thể làm tăng giả tạo kết quả đo clorua khi sử dụng một số phương pháp đo màu. Điều này xảy ra khi các hạt lipid đục làm tán xạ ánh sáng, dẫn đến ước tính quá mức nồng độ clorua huyết tương, đôi khi lên đến mức trên 200 mEq/L 51.
- Ngộ độc salicylat: Có thể làm tăng giả tạo clorua khi nồng độ salicylat cao làm thay đổi tính thấm của một số điện cực chọn lọc ion dùng để đo clorua 5,40,41,45. Khi ngộ độc salicylat gây ra nhiễm toan chuyển hóa có tăng AG, tình trạng giả tăng clorua máu sẽ dẫn đến kết quả AG tính toán bị giảm “giả tạo” xuống mức bình thường hoặc âm tính 42,43,45. Bất cứ khi nào nhận được kết quả AG âm tính không rõ nguyên nhân, cần chỉ định xét nghiệm nồng độ salicylat 45.
- Nhiễm bromua: Khi cơ thể hấp thụ bromua dẫn đến nồng độ bromua trong huyết thanh có thể phát hiện được, tình trạng giả tăng clorua máu rõ rệt có thể xảy ra. Các ion bromua được hầu hết các máy phân tích clorua lâm sàng ghi nhận như là clorua; tuy nhiên, bromua phản ứng mạnh hơn clorua. Do đó, mỗi ion bromua được ghi nhận như ba hoặc nhiều hơn ion clorua. Kết quả là, nồng độ bromua huyết thanh 5 mEq/L có thể được đo thành thêm 15 hoặc 20 mEq/L “clorua” 5,52-55.
Hiện tượng này từng khá phổ biến trong quá khứ khi các muối bromua được sử dụng làm thuốc an thần. Chúng bao gồm các loại thuốc không kê đơn như Bromo-Seltzer và Miles Nervine. Bromua vô cơ hiện đã bị loại bỏ khỏi hầu hết các loại thuốc nhưng vẫn có mặt trong pyridostigmine bromide (điều trị nhược cơ), dextromethorphan hydrobromide và một số loại thuốc thảo dược 3,4,52-55. Ví dụ, một nghiên cứu trên những bệnh nhân sử dụng pyridostigmine bromide cho thấy AG của họ thấp hơn 8 mEq/L so với người khỏe mạnh 52. Các muối bromua, như kali bromua, cũng thỉnh thoảng được dùng để điều trị các rối loạn co giật kháng trị 56.
TÓM TẮT
Tăng khoảng trống anion (AG) huyết thanh: AG huyết thanh có thể tăng trong các tình trạng không liên quan đến nhiễm toan chuyển hóa hữu cơ, đây là phát hiện có giá trị chẩn đoán quan trọng (công cụ tính 1). Các tình trạng lâm sàng gây ra hiện tượng này bao gồm tăng albumin máu, tăng phosphat máu, sự hiện diện của các paraprotein mang điện tích âm (thường là globulin miễn dịch đơn dòng IgA), nhiễm kiềm chuyển hóa, sai sót ngẫu nhiên từ phòng thí nghiệm, hoặc sự tăng giả tạo nồng độ natri (hoặc giảm giả tạo nồng độ clorua và/hoặc bicarbonat) có thể lặp lại. (Xem thêm phần ‘Khoảng trống anion huyết thanh cao’ ở trên.)
Giảm AG huyết thanh: Tình trạng AG huyết thanh thấp thường do hạ albumin máu, nhưng cũng có thể do nhiễm toan chuyển hóa tăng clorua máu (AG bình thường) nghiêm trọng hoặc sự gia tăng nồng độ các cation không đo được (ví dụ: tăng kali máu, tăng magie máu, ngộ độc lithi hoặc sự hiện diện của protein đơn dòng IgG ở bệnh nhân đa u tủy xương) (bảng 1). (Xem thêm phần ‘Khoảng trống anion huyết thanh thấp’ ở trên.)
AG huyết thanh âm tính: AG huyết thanh âm tính thường do sai sót ngẫu nhiên của phòng thí nghiệm. Nếu kết quả âm tính có thể lặp lại, nguyên nhân có thể do tăng lipid máu rõ rệt, ngộ độc salicylat hoặc nhiễm độc bromua (bảng 1). (Xem thêm phần ‘Khoảng trống anion huyết thanh âm tính’ ở trên.)