第十五章----酸堿平衡

1、第十五章 酸堿平衡 學(xué)習(xí)目標(biāo)及根本要求1掌握酸堿平衡的概念及血液、肺臟、腎臟、組織細(xì)胞對(duì)酸堿緩沖和平衡調(diào)節(jié) 的作用機(jī)制。2 熟悉體內(nèi)酸堿物質(zhì)的產(chǎn)生、 揮發(fā)性酸及固定酸的概念、 酸堿平衡失調(diào)的類型。 3了解判斷酸堿平衡失調(diào)的生化指標(biāo)及臨床意義。正常人血液，平均值為 7.4。機(jī)體通過物質(zhì)代謝不斷產(chǎn)生內(nèi)源性酸性和少量的堿 性物質(zhì)，也有一定數(shù)量的外源性酸堿物質(zhì)進(jìn)入體內(nèi)，均可影響血液pH 值。機(jī)體通過體液中的緩沖體系的緩沖作用和肺、腎的調(diào)節(jié)作用，排出過多的酸或堿，從而維持機(jī) 體 pH 值內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，稱為酸堿平衡 acid-base balance 。因各種原因致使體液的 pH 值相對(duì)穩(wěn)定性遭到破壞就稱

2、為酸堿平衡紊亂 acid-base imbalance。第一節(jié) 酸堿物質(zhì)的來源 體液中的酸性物質(zhì)和堿性物質(zhì)主要是組織細(xì)胞在物質(zhì)分解代謝過程中產(chǎn)生的，其 中產(chǎn)生最多的是酸性物質(zhì)，僅小局部為堿性物質(zhì)。一、酸性物質(zhì)的來源 體內(nèi)酸性物質(zhì)主要來自糖、脂類、蛋白質(zhì)及核酸的代謝產(chǎn)物，其次是飲食和藥物 中的少量酸性物質(zhì)。體內(nèi)物質(zhì)代謝產(chǎn)生的酸性物質(zhì)可分為兩大類：一、揮發(fā)性酸 volatile acid 成人體內(nèi)每天通過糖、脂肪和蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的分解代謝產(chǎn)生約 300400LC02，可以通過兩種方式與水結(jié)合生成約 15 mol H2CO3。一種是與組織間液 和血漿中的水直接結(jié)合生成 H2CO3,即卩C02溶解于

3、水生成H2CO3；另一種是在紅細(xì)胞、 腎小管上皮細(xì)胞、胃粘膜上皮細(xì)胞和肺泡上皮細(xì)胞內(nèi)經(jīng)碳酸酐酶CA丨的催化與水結(jié)合生成H2CO3。H2CO3是體內(nèi)酸的主要來源，因其分解產(chǎn)生的CO2可由肺呼出而被 稱之為揮發(fā)性酸。通過肺進(jìn)行的 CO2呼出量調(diào)節(jié)也稱之酸堿的呼吸性因素調(diào)節(jié)。二、固定酸 fixed acid 機(jī)體內(nèi)由含硫氨基酸分解代謝產(chǎn)生的硫酸；含磷有機(jī)物磷蛋白、核苷酸、磷脂 等分解代謝產(chǎn)生的磷酸；糖酵解產(chǎn)生的乳酸；脂肪分解產(chǎn)生的乙酰乙酸、禺羥丁酸等酸性物質(zhì)， 因不能由肺呼出而只能通過腎臟由尿液排出， 故稱為固定酸或非揮發(fā)酸 n0n-volatile acid,人體每天生成的固定酸所離解產(chǎn)生的 H+

4、與揮發(fā)酸相比要少得多，約為5090 mmol。通過腎進(jìn)行排酸保堿的調(diào)節(jié)也稱之酸堿的代謝性因素調(diào)節(jié)。二、堿性物質(zhì)的來源 體內(nèi)通過三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的分解代謝產(chǎn)生的堿性物質(zhì)并不多， 但人們攝入的蔬菜和 水果中含有有機(jī)酸鹽 如檸檬酸鹽、 蘋果酸鹽等，在體內(nèi)經(jīng)過生物氧化可分解成 CO2 和H2O，剩下的Na+和K+進(jìn)入體液與HCOJ結(jié)合成具有堿性的碳酸氫鹽，因此蔬菜、 水果是成堿食物。物質(zhì)代謝過程中也有堿性物質(zhì)如NH3的產(chǎn)生，但數(shù)量較少。第二節(jié) 酸堿平衡調(diào)節(jié) 正常情況下，體內(nèi)各種來源的酸性物質(zhì)多于堿性物質(zhì)。因此，機(jī)體對(duì)酸堿平衡的 調(diào)節(jié)主要是針對(duì)酸而進(jìn)行。 機(jī)體對(duì)酸堿平衡的調(diào)節(jié)作用主要是由三大調(diào)節(jié)體系的調(diào)節(jié)

5、作用血液緩沖體系的緩沖作用、 肺對(duì)酸堿平衡的呼吸性因素的調(diào)節(jié)作用和腎對(duì)酸堿 平衡的代謝性因素的調(diào)節(jié)作用來共同完成的。一、血液緩沖體系的緩沖作用 體外進(jìn)入體內(nèi)或體內(nèi)代謝產(chǎn)生的酸、堿性物質(zhì)先后進(jìn)入血液，被血液緩沖體系buffer system作用，轉(zhuǎn)變?yōu)檩^弱的酸或堿，這稱為血液的緩沖作用。雖然整個(gè)體 液對(duì)酸堿的緩沖能力是血液的 6 倍，但血液作為機(jī)體的流動(dòng)組織迅速溝通細(xì)胞間液和 內(nèi)液，從而及時(shí)反映了體內(nèi)的酸堿平衡狀況。一、血液緩沖體系血液緩沖體系包括血漿緩沖體系和紅細(xì)胞緩沖體系， 都是由弱酸和其相對(duì)應(yīng)的弱 酸鹽所組成。血漿緩沖體系由碳酸氫鹽緩沖對(duì)NaHCO3/H2CO3、磷酸氫鹽緩沖對(duì)Na2HPO

6、4/NaH2PO4和血漿蛋白緩沖對(duì)NaPr/HPr組成。紅細(xì)胞緩沖對(duì)那么由復(fù)原 血紅蛋白緩沖對(duì)KHb/HHb、氧合血紅蛋白緩沖對(duì)KHbO2/HHbO2、碳酸氫鹽緩 沖對(duì)KHCO3/H2CO3和磷酸氫鹽緩沖對(duì)K2HPO4/KH2PO4組成。上述七對(duì)緩沖 對(duì)實(shí)際上是由三個(gè)緩沖體系即碳酸氫鹽緩沖體系、磷酸鹽緩沖體系和蛋白質(zhì)包括 HHb、HHbO2緩沖體系所組成。這些緩沖對(duì)中，血漿中以NaHCO3/H2CO3 緩沖體系最為重要，紅細(xì)胞中以KHbO2/HHbO2、 KHb/HHb 緩沖體系最為重要。碳酸氫鹽緩沖對(duì)所以重要，是因?yàn)槠?含量多， 約占血漿緩沖對(duì)含量的 50%以上；緩沖能力大， 血漿中 50%

7、以上的緩沖作用 由它完成，NaHCO3是體內(nèi)緩沖固定性酸的主要物質(zhì)，又稱堿儲(chǔ)。廣破酸氫盤緩沖體系NaHCOR廠血漿緩沖休乘 < 磷酸鹽孃沖體系Na2HPO4NaH2PO4'血漿蛋白煖沖體系r Na-PrlH-Pr血液緩沖體系<嚴(yán)碳酸氫鹽媛沖體系1：HC6MaCO3匕虹£胞緩沖體系 < 磷酸鹽緩沖體系嗎HpqI血紅蛋白緩沖體系"KHb ' 'K HhQg H-Hb |H_HhQ圖15-1全血各緩沖體系表15-1全血各緩沖體系的比擬緩沖體系占全血緩沖能力的百分?jǐn)?shù)%HHbO2 和 HHb35有機(jī)磷酸鹽3無機(jī)磷酸鹽2血漿蛋白質(zhì)7血漿碳酸氫鹽

8、35紅細(xì)胞碳酸氫鹽18二、血液的緩沖機(jī)制血漿緩沖體系中碳酸氫鹽緩沖體系能迅速與進(jìn)入血液的固定酸、堿起反響，以減弱血液pH的急劇變化。碳酸氫鹽緩沖體系可經(jīng)呼吸調(diào)節(jié)CO2分壓以調(diào)節(jié)碳酸濃度，可經(jīng)腎調(diào)節(jié)碳酸氫鈉濃度，因此，也稱碳酸氫鹽緩沖對(duì)為開放性緩沖對(duì)。從而使緩沖 體系不斷得到補(bǔ)充與調(diào)整，保持了持續(xù)的緩沖效應(yīng)。動(dòng)脈血pH值等于時(shí)測(cè)得血漿中的 HCO3-的濃度平均為24mmol/L, H2CO3的濃度 約為1.2 mmol/L，兩者比例為20 : 1。血漿pH值等于時(shí)按亨德森-哈塞巴Henderson-Hasselbach 方程計(jì)算得到NaHCO3/H 2CO3兩者比例也為 20： 1。pH = p

9、ka + lgNaHCO3H2CO3 .pH = 6.1 + Ig =6.1 + 1.3 = 7.4式中：pka是碳酸的一級(jí)解離常數(shù)，在 37C。由上式可見，只要NaHCO3/H2CO3的濃度比為20/1,血漿的pH值即可維持在7.4。也即血漿的pH值是否維持在7.4,可由血漿中NaHCO3/H2CO3的濃度比是否維持在20/1來準(zhǔn)確反映。故體液對(duì)酸堿的緩沖作用及肺、腎對(duì)酸堿平衡的調(diào)節(jié)作用， 可以圍繞維持血漿NaHCO3/H 2CO3的濃度比值為20/1來進(jìn)行。如果任何一方的濃 度發(fā)生改變，只要另一方作相應(yīng)的增減，維持二者20/1的比值，那么血漿的pH值仍為7.4, 這就是代償性調(diào)節(jié)的精髓所在

10、。進(jìn)入血液中的固定酸或堿由血漿緩沖體系主要是NaHCO3/H2CO3緩沖；揮發(fā)性酸H2CO3主要由紅細(xì)胞內(nèi)的復(fù)原血紅蛋白緩沖對(duì) KHb/HHb、氧合血紅蛋白 緩沖對(duì)KHbO2/HHbO2，通過與血紅蛋白運(yùn)O2過程相偶聯(lián)的緩沖機(jī)制進(jìn)行緩沖。 其 中弱酸作為酸性物質(zhì)對(duì)進(jìn)入血液的堿起緩沖作用；弱酸鹽作為堿性物質(zhì)對(duì)進(jìn)入血液的 酸起緩沖作用。1、對(duì)固定酸的緩沖作用代謝中產(chǎn)生的固定酸H3PO4、H2SO4、酮體等，主要由NaHCO3所緩沖，使酸性較強(qiáng)的固定酸轉(zhuǎn)變?yōu)樗嵝暂^弱的 H2CO3。HA + NaHCO3一 Na - A + H2CO固定酸固定酸鈉出0 + CO此外，血漿磷酸鹽緩沖體系及血漿蛋白緩沖體

11、系對(duì)固定酸也具有緩沖作用，均可 使酸性強(qiáng)的固定酸轉(zhuǎn)變?yōu)樗嵝暂^弱的 H2CO3,易于從肺排出。2、對(duì)堿性物質(zhì)的緩沖作用堿性物質(zhì)進(jìn)入血液后，大局部被 NaHCO3/H2CO3緩沖體系中的H2CO3中和，少量堿由血漿中的HPr和H2PO4-所中和，使堿性減弱。Na?CO3 + H2CO32NaHCQ由于不斷產(chǎn)生 H2CO3，因此機(jī)體對(duì)固定堿的緩沖能力很強(qiáng)，其中生成過多的NaHCO3可由腎排出。CO23、對(duì)揮發(fā)性酸的緩沖作用對(duì)揮發(fā)性酸的緩沖最重要的是血紅蛋白緩沖體系的緩沖作用。體內(nèi)產(chǎn)生的 約有10%在血漿中生成H2CO3,另夕卜90%進(jìn)入紅細(xì)胞。組織細(xì)胞不斷產(chǎn)生的大量 CO2擴(kuò)散進(jìn)入紅細(xì)胞內(nèi)，在碳酸酐

12、酶CA催化下迅 速與 出0化合生成 H2CO3，后 者解離生成 呼吸性 H+，主 要由KHb/HHb和 KHbO2/HHbO2對(duì)其進(jìn)行緩沖，少數(shù)由磷酸氫鹽緩沖。與此同時(shí)，HbO2沖的02擴(kuò)散到組織細(xì)胞，用于細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的有氧氧化。HCO3-濃度升高會(huì)彌散進(jìn)入血漿，同時(shí)血 漿中有等量的Cl-從血漿進(jìn)入紅細(xì)胞，以維持體液的pH值中性，此種現(xiàn)象稱為氯離子 轉(zhuǎn)移。這樣就保證了紅細(xì)胞內(nèi)生成的 HCO3-不斷進(jìn)入血漿生成NaHCO3。+ -CO2 + H2O - H2CO3 - H + HCO3H+ + HbO2 HHb + O 2+ H + Hb - HHbH+ + HPO42- - H,PO4-HHb

13、+ CO 2 HHbCO 2在肺部，肺泡內(nèi)PO2高，PCO2低。于是紅細(xì)胞中HCO3 H+結(jié)合生成H2CO3, H2CO3分解為CO2隨呼吸排出體外，血漿 HCO3-向紅細(xì)胞擴(kuò)散，而 Cl-從紅細(xì)胞向血 漿擴(kuò)散。HHbCO2 HHb + CO 2+ -HHb - H + HbHb- + O2 HbO2H2O + CO2 *擴(kuò)散到血漿 肺泡 *呼出+ - - |H + HCO3 H2CO3 一圖15-2血紅蛋白對(duì)揮發(fā)性酸的緩沖作用血液緩沖體系對(duì)酸堿緩沖作用的特點(diǎn)是反響非常迅速，通常在數(shù)秒鐘內(nèi)就開始發(fā)揮作用，但只能起到緩沖體液 pH值劇烈變化的作用，而不能排出多余的酸堿。二、肺對(duì)酸堿平衡的調(diào)節(jié)肺對(duì)

14、酸堿平衡的調(diào)節(jié)作用是由呼吸中樞整合中樞化學(xué)感受器和外周化學(xué)感受器 傳入的刺激信號(hào)， 通過改變呼吸頻率和呼吸幅度的方式來改變肺泡通氣量， 從而調(diào)節(jié) 血中H2CO3的濃度，以維持NaHCO3/H2CO3濃度比為20/1的正常比值來實(shí)現(xiàn)的。延髓呼吸中樞的興奮性受血液中 PCO2及pH的影響，當(dāng)血漿PCO2升高或血漿 pH下降時(shí)可使呼吸中樞興奮，增加肺通氣，從而排出更多的CO2；反之，當(dāng)血漿PCO2 下降或血漿 pH 升高時(shí)，呼吸中樞受抑制，呼吸運(yùn)動(dòng)變得淺而慢，而使血漿保存較多 的 H2CO3。肺調(diào)節(jié)酸堿平衡的特點(diǎn)是反響較快， 調(diào)節(jié)迅速，通常在數(shù)分鐘內(nèi)就開始發(fā)揮作用， 并在很短時(shí)間內(nèi)到達(dá)頂峰，但作用并

15、不持久。三、腎臟對(duì)酸堿平衡的調(diào)節(jié) 在正常代謝過程中，機(jī)體以產(chǎn)酸性物質(zhì)為主，經(jīng)血液緩沖后，消耗了大量碳酸氫鹽，并產(chǎn)生大量碳酸。對(duì)于NaHCO3濃度的變化要依賴腎臟的調(diào)節(jié)，使其恢復(fù)正常濃 度水平，并且要保持血漿中NaHCO3/H2CO3的濃度之比為20/1。所以，在正常情況 下，腎臟對(duì)酸堿平衡的調(diào)節(jié)過程， 實(shí)際上就是一個(gè)排酸保堿的過程。 腎臟通過 H+-Na+ 交換、NH+4-Na+交換及K+-Na+交換回收NaHCO3，從而調(diào)節(jié)酸堿平衡。一、腎小管泌H+及重吸收Na+H+- Na+交換 機(jī)體在代謝過程中，產(chǎn)酸大于產(chǎn)堿。而中和多余的酸需要保存足夠的堿儲(chǔ)藏(NaHCO3)，腎臟通過H+-Na+交換來

16、保存NaHCO3。1、碳酸氫鹽的重吸收：NaHCO3分子量較小，流經(jīng)腎小球時(shí)可被濾入腎小管，腎小球?yàn)V過的NaHCO3在小管液中解離為Na+和HCO3-，其中的Na+與小管上皮細(xì)胞內(nèi)的H+進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)交換，Na+ 進(jìn)入細(xì)胞后即與小管上皮細(xì)胞內(nèi)的 HCO3- 一同轉(zhuǎn)運(yùn)至血液。 H+- Na +交換是一個(gè)繼發(fā) 性耗能過程，所需的能量是由基側(cè)膜上 Na+-K+-ATP酶通過消耗ATP將細(xì)胞內(nèi)Na+的 泵出，使細(xì)胞內(nèi)Na+處于一個(gè)較低的濃度，這樣有利于小管液中 Na+與細(xì)胞內(nèi)H+轉(zhuǎn)運(yùn) 交換。由于小管液中的HCO3-不易透過管腔膜，因而很難進(jìn)入細(xì)胞，于是小管液中的 HCO3-先與小管上皮細(xì)胞分泌的 H+結(jié)合，

17、生成H2CO3，然后H2CO3分解，生成H2O 和CO2。高度脂溶性CO2能迅速通過管腔膜進(jìn)入小管上皮細(xì)胞， 并在細(xì)胞內(nèi)碳酸酐酶CA的催化下與H2O結(jié)合生成H2CO3。H2CO3解離為HCO3和H+，H+由小管上皮 細(xì)胞分泌進(jìn)入小管液中，與小管液中的Na+進(jìn)行交換。然后，小管上皮細(xì)胞內(nèi)的HCO3- 與通過H+- Na+交換進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的Na+起被轉(zhuǎn)運(yùn)到血液內(nèi)，從而完成 NaHCO3的重吸收。此過程并沒有真正的排出 H+，而是將腎小球?yàn)V過的絕大局部 NaHC03進(jìn)行了 重吸收，這對(duì)保持血液pH穩(wěn)定有重要意義。圖15-3 H+- Na+交換與碳酸氫鹽的重吸收2、小管液中磷酸氫鹽的酸化腎小球?yàn)V液中存在

18、兩種形式的磷酸氫鹽，即Na2HPO4和NaH2PO4，是血漿中的緩沖體系，在腎小球?yàn)V液pH為7.4的時(shí)候，兩者的比值為4:1，與正常血液中的比值 相同。當(dāng)腎小管上皮細(xì)胞分泌 H+增加時(shí)，分泌的H+與腎小球?yàn)V液中的Na2HPO4別離 出的Na+進(jìn)行交換，即分泌一個(gè)H+，換回一個(gè)Na+。Na+進(jìn)入腎小管上皮細(xì)胞與 HC03- 一起重吸收回到血漿而形成 NaHC03,從而保證了血漿中正常的NaHC03濃度。而分 泌的H+那么與小管液中NaHP04-的結(jié)合使NaH2PO4的生成增加，這便是磷酸氫鹽的酸 化。通過磷酸氫鹽的酸化加強(qiáng)，可使 H+的排出增加，結(jié)果導(dǎo)致尿液pH降低。當(dāng)尿液 pH時(shí)，使兩者比值變

19、為 1:99，此時(shí)小管液中幾乎所有的Na2HP04都已轉(zhuǎn)變成了NaH2P04o因此，磷酸氫鹽的酸化在促進(jìn)H+的排出過程中起到一定的作用，但作用有 限。圖15-4 H+- Na+交換與磷酸氫鹽的酸化此外，小管液中存在的如B -羥丁酸鈉、乙酰乙酸鈉、檸檬酸鈉、乳酸鈉等少量的有機(jī)酸鈉鹽分子中的Na+，在小管液pH值降至4時(shí)，可通過腎小管細(xì)胞膜上進(jìn)行的H+- Na+交換而得到回收。這一途徑在酸中毒情況下較為重要Na-A + H*HA + Na有機(jī)酸鈉鹽游離有機(jī)酸二、腎小管泌NH3及Na+的重吸收NH4+- Na+交換近曲小管除泌 H+外，還能不斷地分泌NH3。近曲小管細(xì)胞內(nèi)含有谷氨酰胺酶glutami

20、nase, GT，可催化谷氨酰胺glutamine水解而釋放出NH3，谷氨酰胺谷氨酸+ NH3，局部NH3還來自氨基酸的氧化脫氨基作用，谷氨酸 -酮戊二酸+NH3o產(chǎn)生的NH3具有脂溶性，它可以通過非離子擴(kuò)散泌 NH3進(jìn)入小管液中，也可以 與細(xì)胞內(nèi)的H+結(jié)合生成NH4+，然后由細(xì)胞分泌入小管液中，并以 NH4+- Na+交換方 式將小管液中強(qiáng)酸鹽分子內(nèi)的 Na+換回。強(qiáng)酸鹽中的Na+進(jìn)入細(xì)胞，與細(xì)胞內(nèi)的HC03- 一起通過基側(cè)膜的協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入血液，從而保持血漿中正常的 NaHC03濃度。NH4+ 可與強(qiáng)酸鹽中的酸根離子Cl-、SO42+等結(jié)合生成銨鹽，隨尿排出。 GT的活性受 pH值影響，酸中

21、毒越嚴(yán)重，酶的活性也越高，產(chǎn)生 NH3和-酮戊二酸也越多。遠(yuǎn)曲小管和集合管上皮細(xì)胞內(nèi)也有 GT，可使谷氨酰胺分解而釋放 NH3。NH3被 擴(kuò)散泌入小管液中，并與小管液中的 H+結(jié)合生成NH4+，然后與CI-結(jié)合生成NH4CI 從尿中排出。酸中毒時(shí)，GT活性增加，近曲小管的NH4+-Na+交換與遠(yuǎn)曲小管泌NH3 作用加強(qiáng)，從而加速了 H+的排出和HC03-的重吸收。圖15-5 NH4+- Na+交換和銨鹽的排泄三、腎小管泌K+及Na+的重吸收K+-Na+交換由于腎小管管腔側(cè)細(xì)胞膜上存在著主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn) H+和K+的載體，因而遠(yuǎn)曲小管和集 合管既可泌H+進(jìn)行H+-Na+交換；也可泌K+進(jìn)行K+-Na+交

22、換。因?yàn)槟I小管細(xì)胞內(nèi)的 H+和K+是競(jìng)爭(zhēng)性地與管腔側(cè)細(xì)胞膜上的同一載體相結(jié)合，所以泌H+和泌K+是競(jìng)爭(zhēng)性 地進(jìn)行的，H+-Na+交換與K+-Na+交換過程也是相互競(jìng)爭(zhēng)的。當(dāng) H+-Na+交換增加時(shí)， 那么K+-Na+交換減少；而當(dāng)K+-Na+交換增加時(shí)，貝U H+-Na+交換減少。所以，K+-Na+交 換雖然不能直接生成NaHC03,但由于存在上述競(jìng)爭(zhēng)作用，故能間接影響 NaHC03的 生成。例如酸中毒時(shí)，遠(yuǎn)曲小管和集合管上皮細(xì)胞泌 H+增加，使H+-Na+交換過程加強(qiáng)， 結(jié)果導(dǎo)致H坤卡出增多和NaHC03的重吸收增加，使尿液酸化。此時(shí)，遠(yuǎn)曲小管和集 合管泌K+減少，并可因K+的排出減少而導(dǎo)致

23、高鉀血癥。相反，堿中毒時(shí)，遠(yuǎn)曲小管 和集合管上皮細(xì)胞泌H+減少，H+-Na+交換減少，結(jié)果引起H+的排出和NaHC03的重 吸收減少。與此同時(shí)，腎小管泌 K+增加，K+-Na+交換增加，并由于K+的排出增加而 導(dǎo)致低鉀血癥。此外，高鉀血癥時(shí)，K+-Na+交換增加而H+-Na+交換減少，易造成H + 在體內(nèi)潴留而引起酸中毒。而低鉀血癥時(shí)，K+-Na+交換減少而H+-Na+交換增加，易導(dǎo) 致H+從尿中喪失而引起堿中毒。圖 15-6 鉀代謝與酸堿平衡的關(guān)系腎臟通過排出過多的酸和重吸收 NaHC03，恢復(fù)血漿中NaHC03的絕對(duì)含量，其 作用特點(diǎn)是反響較慢，通常要在數(shù)小時(shí)后才開始發(fā)揮作用， 35 天后

24、才到達(dá)頂峰。腎 臟對(duì)酸堿平衡的調(diào)節(jié)作用一旦發(fā)揮，那么作用強(qiáng)且持久。四、其他組織細(xì)胞對(duì)酸堿平衡的調(diào)節(jié)除了血液緩沖體系的緩沖、 肺和腎臟對(duì)酸堿平衡的調(diào)節(jié)以外， 組織細(xì)胞對(duì)酸堿平 衡也起一定的調(diào)節(jié)作用。 組織細(xì)胞對(duì)酸堿平衡的調(diào)節(jié)作用主要是通過細(xì)胞內(nèi)外離子交 換方式進(jìn)行的，如H+-K+交換、K+-Na+交換和H+-Na+交換等。例如：酸中毒時(shí)，細(xì)胞 外液中的H+向細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)移，使細(xì)胞外液中 H+濃度有所減少，為了維持電中性那么細(xì)胞 內(nèi)液中的K+向細(xì)胞外轉(zhuǎn)移，使細(xì)胞外液中 K+濃度升高，故常導(dǎo)致高血鉀。相反，堿 中毒時(shí)，細(xì)胞內(nèi)液中的H+向細(xì)胞外轉(zhuǎn)移，使細(xì)胞外液中 H+濃度有所增加，為了維持 電中性那么細(xì)胞

25、外液中的K+向細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)移，使細(xì)胞外液中 K+濃度降低，故常導(dǎo)致低血 鉀。圖 15-7 酸堿平衡與鉀代謝的關(guān)系此外，肝臟可以通過合成尿素去除 NH3調(diào)節(jié)酸堿平衡，骨骼的鈣鹽分解有利于 H+ 的緩沖。第三節(jié) 酸堿平衡失調(diào) 當(dāng)體內(nèi)酸或堿的產(chǎn)生過多或缺乏，腎和肺的調(diào)節(jié)功能不健全，以致消耗過多的緩 沖體系并得不到及時(shí)的補(bǔ)充和維持時(shí)，就會(huì)發(fā)生酸堿平衡失調(diào)。表現(xiàn)為血漿 NaHC03 與H2CO3的濃度異常。一、酸堿平衡失調(diào)的根本類型 酸堿平衡失調(diào)分為代償型和失代償型， 其根本類型有呼吸性酸中毒、 呼吸性堿中 毒、代謝性酸中毒和代謝性堿中毒。一呼吸性酸中毒呼吸性酸中毒是由于肺的呼吸功能障礙，C02呼出不暢，使

26、血漿H2CO3濃度原發(fā) 性升高。假設(shè)血漿PC02及H2CO3濃度升高時(shí)，腎小管細(xì)胞泌 H+和泌NH3作用增強(qiáng)， NaHC03重吸收增多，血漿NaHC03濃度相應(yīng)繼發(fā)性升高，使血漿NaHC03/ H 2CO3 維持在 20/1，血漿 pH 仍維持在正常值范圍， 稱為代償性呼吸性酸中毒。 當(dāng)血漿 H2CO3 濃度過高，超出機(jī)體的代償能力時(shí)，那么NaHC03/ H2CO3的比值變小，血漿pH隨之 降低至 7.35 以下，稱為失代償性呼吸性酸中毒。二呼吸性堿中毒呼吸性堿中毒是由于肺的呼吸過度，C02呼出過多，使血漿H2CO3濃度原發(fā)性降 低。假設(shè)血漿PC02及H2CO3濃度降低時(shí)，腎小管細(xì)胞泌 H+和

27、泌NH3作用減弱， NaHC03重吸收減少，血漿NaHC03濃度相應(yīng)繼發(fā)性降低，使血漿NaHC03/ H 2CO3 維持在20/1，血漿pH仍維持在正常值范圍，稱為代償性呼吸性堿中毒。當(dāng)血漿H2CO3 濃度過低，超出機(jī)體的代償能力時(shí)，那么NaHC03/ H2CO3的比值增大，血漿pH隨之 升高至 7.45以上，稱為失代償性呼吸性堿中毒。三代謝性酸中毒 代謝性酸中毒是由于固定酸來源過多、堿性消化液?jiǎn)适н^多等原因造成血漿NaHC03濃度原發(fā)性降低。當(dāng)體內(nèi)固定酸增多時(shí)，血漿中的緩沖體系主要由碳酸氫 鹽緩沖體系緩沖，使酸性較強(qiáng)的固定酸轉(zhuǎn)變?yōu)樗嵝暂^弱的 H2CO3。當(dāng)血漿中NaHC03 濃度降低時(shí)，腎那

28、么加強(qiáng)對(duì)酸的排泄及對(duì)NaHC03的重吸收作用，以恢復(fù)血漿中NaHC03 的正常濃度； H2C03 那么進(jìn)一步分解成 H20 及 C02， C02 可經(jīng)肺呼出體外。使血漿 NaHC03/ H2CO3維持在20/1,血漿pH仍維持在正常值范圍，稱為代償性代謝性酸 中毒。當(dāng)超出機(jī)體的代償能力時(shí)，血漿NaHC03/ H 2CO3的比值變小，pH隨之降低 至 7.35以下，稱為失代償性代謝性酸中毒。四代謝性堿中毒 代謝性堿中毒是由于各種原因造成血漿NaHC03 濃度原發(fā)性增高。當(dāng)血漿中NaHC03濃度增高時(shí)，血漿pH值升高，抑制呼吸中樞興奮性，保存較多的C02，腎小管細(xì)胞泌 H +和泌NH3作用減弱，減

29、少了NaHC03的重吸收作用，使血漿NaHC03/H 2CO3維持在20/1，血漿pH仍維持在正常值范圍，稱為代償性代謝性堿 中毒。當(dāng)超出機(jī)體的代償能力時(shí)，血漿NaHC03/ H2CO3的比值增大，血漿pH隨之 升高至 7.45以上，稱為失代償性代謝性堿中毒。二、 酸堿平衡的主要生化診斷指標(biāo)一、血液 pH血液pH是表示血液酸堿度的指標(biāo)。由于 pH是H+濃度的負(fù)對(duì)數(shù)，所以血液 pH 的上下反映的是血液中 H+7.45 之間，其平均值是 7.40。血液pH的上下取決于血漿中NaHC03/H 2CO3的比值，當(dāng)HC03-/H 2CO3的比 值為20:1時(shí)，pH為7.40。當(dāng)HCO3-/H 2CO3的

30、比值大于20:alkalosis，但不能區(qū) 分是代謝性堿中毒還是呼吸性堿中毒。當(dāng)HCO3-/H2CO3的比值小于20:acidosis， 但不能區(qū)分是代謝性酸中毒還是呼吸性酸中毒。 pH 正常并不能說明機(jī)體沒有酸堿平 衡紊亂，因?yàn)?pH 正常也存在于完全代償性酸堿平衡紊亂。二、動(dòng)脈血二氧化碳分壓 PCO2PCO2是指物理溶解于血漿中的 CO2分子所產(chǎn)生的張力。由于 CO2通過肺泡膜的 彌散能力很強(qiáng)，因而動(dòng)脈血PCO2 與肺泡氣 PCO2 幾乎相同。 PCO2 40mmHg 3347mmHg之間。PCO2是反映呼吸因素的可靠指標(biāo)。PCO2升高46mmHg表示肺泡通氣缺乏， CO2在體內(nèi)潴留，血漿

31、中H2CO3濃度升高，pH降低，為呼吸性酸中毒。PCO2降低 33mmHg那么表示肺泡通氣過度，CO2排出過多，血漿中H2CO3濃度下降，pH升 高，為呼吸性堿中毒。代謝性酸堿平衡紊亂時(shí)PCO2也可以發(fā)生代償性改變，在代謝性酸中毒時(shí)下降，而代謝性堿中毒時(shí)上升。三、標(biāo)準(zhǔn)碳酸氫鹽和實(shí)際碳酸氫鹽標(biāo)準(zhǔn)碳酸氫鹽standard bicarbonate SB是指血液標(biāo)本在標(biāo)準(zhǔn)條件下，即在38°C 和血紅蛋白完全氧合的條件下，用PCO23-濃度。因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)化后排除了呼吸因素的影響， 所以SB是判斷代謝因素的指標(biāo)，正常值為2227mmol/L，平均為24mmol/L。代謝性 酸中毒時(shí)SB下降，代謝性堿

32、中毒時(shí)SB升高。呼吸性酸中毒經(jīng)腎臟代償后 SB增高； 呼吸性堿中毒經(jīng)腎臟代償后 SB降低。實(shí)際碳酸氫鹽actual bicarbonate AB丨是指隔絕空氣的血液標(biāo)本，在實(shí)際 PCO2 和實(shí)際血氧飽和度條件下測(cè)得的血漿碳酸氫鹽濃度。 AB 受呼吸和代謝兩個(gè)因素影響。 正常情況下AB=SB，ABSB說明有CO2蓄積，見于呼吸性酸中毒或代償后的代謝性 堿中毒；ABvSB說明CO2呼出過多，見于呼吸性堿中毒或代償后的代謝性酸中毒。 假設(shè)兩者數(shù)值均低于正常說明有代謝性酸中毒或代償后的呼吸性堿中毒； 而兩者數(shù)值 均高于正常那么說明有代謝性堿中毒或代償后的呼吸性酸中毒。四、緩沖堿緩沖堿buffer ba

33、se, BB是指血液中一切具有緩沖作用的堿性物質(zhì)的總和，即人體血液中具有緩沖作用的陰離子的總和。這些陰離子包括HC03-、Pr-、HPO42-、Hb- 和HbO2-等。BB通常以氧飽和的全血測(cè)定，正常值為 4555mmol/L50i5mmol/L。BB是反映代謝因素的指標(biāo)，BB減少說明代謝性酸中毒或代償后的呼吸性堿中毒；BB增高說明代謝性堿中毒抑或是代償后的呼吸性酸中毒。五、堿剩余堿剩余base excess BE指在標(biāo)準(zhǔn)條件下，即在 38 C, PC02為5.32kPa, Hb 為15g/dL, 100%氧飽和的情況下，用酸或堿將 1升全血滴定至pH=7.40時(shí)所用的酸 或堿的mmol/L數(shù)

34、。假設(shè)需用酸滴定就表示血液中堿剩余，BE用正值BE+表示；假設(shè)需用堿滴定那么表示血液中堿缺失，BE用負(fù)值BE-表示。BE是反映代謝因素的指標(biāo)，BE正常范圍為0±3mmol/L。BE正值增大見于代謝性堿中毒，也見于經(jīng)腎代 償后的呼吸性酸中毒；BE負(fù)值增大見于代謝性酸中毒，也見于經(jīng)腎代償后的呼吸性 堿中毒。六陰離子間隙陰離子間隙anion gap, AG丨指血漿中未測(cè)定的陰離子undetermined anion， UA量減去未測(cè)定的陽離子 undetermined cation, UC量的差值，即AG=UA UC。 UA 包括蛋白質(zhì)陰離子 Pr- 15mEg/L、HPO42-2mEg/

35、L、SO42- 1mEg/L和有機(jī) 酸根陰離子5mEg/L； UC包括K+、Ca2+ :5mEg/L和Mg2+。血漿中的陽離 子總量=Na+UC，陰離子總量=Cl +HCO3 +UA。血漿中的陽離子和陰離子的總當(dāng)量數(shù) 相等，均約為 151mEg/L。即 AG=Na+ Cl-+HCO3-, AG 的正常值為 1014mEg/L 12± mEg/L。AG對(duì)于區(qū)分不同類型的代謝性酸中毒具有重要意義。根據(jù)AG變化，代謝性酸中毒可分為AG增高型代謝性酸中毒和 AG正常型代謝性酸中毒兩類。表15-2酸堿平衡失調(diào)的類型及某些生化指標(biāo)的改變指標(biāo)酸中毒堿 中 毒呼吸性代謝性呼吸性代謝性代償失代償代償失

36、代償代償失代償代償失代償原發(fā)性改變H2CO3HNaHCO3 JH2CO3 JNaHCO 3 TpH正常J正常正常T正常Pco2JC02-CPffJJJJJfffSB 與 ABSB<ABSB=AB 均 JSB>ABSB=AB 均 fBE 與 BDBD負(fù)值fBE正值f小結(jié)正常人血液pH值為，平均值為，它是體內(nèi)酸堿代謝平衡的結(jié)果。正常機(jī)體不斷產(chǎn)生酸性物質(zhì)和少量堿性物質(zhì)， 來源最多的酸性物質(zhì)是由糖、脂肪、 蛋白質(zhì)等分解產(chǎn)生的CO2o CO2與H2O在碳酸酐酶作用下結(jié)合成 H2CO3，后者又可解 離成CO2從肺排出，故稱揮發(fā)性酸。代謝產(chǎn)生的乳酸、丙酮酸、酮體、硫酸、尿酸、 磷酸等稱固定酸或不

37、揮發(fā)性酸。 機(jī)體代謝產(chǎn)生的堿性物質(zhì)少于酸性物質(zhì)，有氨基酸分解產(chǎn)生的NH3，水果蔬菜中的草酸鉀、檸檬酸鉀代謝產(chǎn)生的碳酸氫鹽等。也有一定數(shù) 量的外源酸堿物質(zhì)進(jìn)入體內(nèi)，均可影響血液pHo機(jī)體通過體液中的緩沖體系的緩沖作用和肺、腎的調(diào)節(jié)作用排出過多的酸或堿， 從而維持機(jī)體pH值內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，稱為酸堿平衡acid-base balancd。血液緩沖體 系包括碳酸氫鹽緩沖體系、磷酸鹽緩沖體系和蛋白質(zhì)包括HHb、HHbO2三個(gè)緩沖體系。血漿中以 NaHCO3/H2CO3緩沖體系最為重要，紅細(xì)胞中以KHb/HHb和KHbO2/HHbO2緩沖體系最為重要。NaHCO3是體內(nèi)緩沖固定酸的主要物質(zhì)，緩沖結(jié)果 使酸性

38、較強(qiáng)的固定性酸轉(zhuǎn)變成酸性較弱的揮發(fā)性H2CO3而從肺排出，當(dāng)pH值維持時(shí)NaHCO3/H2CO3的比值維持20/1的關(guān)系，當(dāng)NaHCO3/H2CO3比值改變時(shí)，pH值隨之 發(fā)生變化。緩沖對(duì)發(fā)揮調(diào)節(jié)作用后 NaHCO3/H2CO3比值改變，肺對(duì)酸堿平衡的調(diào)節(jié)作用主 要是通過呼吸頻率和深淺的改變調(diào)節(jié) H2CO3的濃度，以維持NaHCO3/H2CO3的正常 比值。腎臟主要通過 H+-Na+交換、NH+4-Na+交換及K+-Na+交換，回收NaHCO3，以維 持NaHCO3/H2CO3的正常比值，從而調(diào)節(jié)酸堿平衡。機(jī)體產(chǎn)酸大于產(chǎn)堿，而中和多余 的酸需要保存足夠的堿儲(chǔ)藏NaHCO3。腎小球?yàn)V過的NaHC

39、O3在小管液中解離為Na+ 和HCO3-，其中的Na+與小管上皮細(xì)胞內(nèi)的H+進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)交換，Na+進(jìn)入細(xì)胞后即與小 管上皮細(xì)胞內(nèi)的 HCO3- 同轉(zhuǎn)運(yùn)至血液而重新回收 NaHCO3，從而保證了血漿中正 常的NaHCO3濃度。腎小球?yàn)V液中存在 Na2HPO4和NaH2PO4，在腎小球?yàn)V液pH為 7.4的時(shí)候，兩者的比值為4:1。當(dāng)腎小管上皮細(xì)胞分泌 H+增加時(shí)，分泌的H+與腎小 球?yàn)V液中的N&HP04別離出的Na+進(jìn)行交換。Na+進(jìn)入腎小管上皮細(xì)胞與 HC03一起 重吸收回到血漿而形成 NaHC03。當(dāng)尿液pH時(shí)，使兩者比值變?yōu)?:99。近、遠(yuǎn)曲小 管能不斷地產(chǎn)生具有脂溶性的 NH3,它可

40、以通過擴(kuò)散進(jìn)入小管液中， 也可以與細(xì)胞內(nèi) 的H+結(jié)合生成NH4+，然后由細(xì)胞分泌入小管液中，并以 NH4+- Na+交換方式將小管 液中強(qiáng)酸鹽分子內(nèi)的Na+換回。強(qiáng)酸鹽中的Na+進(jìn)入細(xì)胞，與細(xì)胞內(nèi)的HC03-起通 過基側(cè)膜的協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入血液。NH4+可與強(qiáng)酸鹽中的酸根離子Cl-、SO42+等結(jié)合 生成銨鹽，隨尿排出。遠(yuǎn)曲小管和集合管既可泌 H+進(jìn)行H+-Na+交換；也可泌K+進(jìn)行 K+-Na+交換，H+-Na+交換與K+-Na+交換過程是相互競(jìng)爭(zhēng)的。K+-Na+交換雖然不能直接 生成NaHC03，但由于存在上述競(jìng)爭(zhēng)作用，故能間接影響 NaHC03的生成。當(dāng)體內(nèi)酸或堿的產(chǎn)生過多或缺乏，腎和肺的調(diào)節(jié)功能不健全，以致消耗過多的緩 沖體系并得不到及時(shí)的補(bǔ)充和維持時(shí)，