病理生理學(xué) 第四章酸堿平衡紊亂

(Acid-basedisturbances)第三章酸堿平衡紊亂病理生理教研室曲振運(yùn)

因酸或堿負(fù)荷過(guò)度、嚴(yán)重不足或機(jī)體調(diào)節(jié)機(jī)制障礙而導(dǎo)致機(jī)體內(nèi)環(huán)境酸堿度穩(wěn)定性被破壞的病理過(guò)程。

酸堿平衡紊亂(Acid-basedisturbance)

第一節(jié)

酸堿的概念及酸堿物質(zhì)來(lái)源和調(diào)節(jié)一、酸堿的概念在化學(xué)反應(yīng)中，凡能釋放的化學(xué)物質(zhì)稱為酸，凡能接受的化學(xué)物質(zhì)稱為堿。

H2CO3H＋

＋HCO3—H2PO4—H＋

＋HPO32—二、酸堿物質(zhì)的來(lái)源

1.酸性物質(zhì)的來(lái)源揮發(fā)酸(volatileacid)

固定酸(fixedacid)(Sourceofacid)H＋約15mol經(jīng)肺呼出(1)揮發(fā)酸（Volatileacid）CO2＋H2OH2CO3CAH+＋HCO3-H2CO3CA

(2)固定酸

（Fixedacid）H2SO4HCl有機(jī)酸

H＋約50～100mmol經(jīng)腎排出H3PO4

(Sourcesofbase)2、堿性物質(zhì)的來(lái)源堿性氨基酸分解有機(jī)酸鹽轉(zhuǎn)變3CO2+2H2O+NaHCO3COOH

CHOH

CH2

COONa3O2蘋果酸鈉氨基酸→NH3+H＋→NH3＋←(Regulationofacid-basebalance)三、酸堿平衡的調(diào)節(jié)血液緩沖作用肺在酸堿平衡調(diào)節(jié)的作用細(xì)胞在酸堿平衡調(diào)節(jié)的作用腎在酸堿平衡調(diào)節(jié)的作用(一)體液緩沖系統(tǒng)(Buffersystemsinbodyfluid)

弱酸及其共軛堿構(gòu)成的具有緩沖酸或堿能力的緩沖對(duì)。Buffersystem

(bicarbonate/carbon

dioxidebuffersystem)1.碳酸氫鹽緩沖系統(tǒng)HCO3-∕H2CO3

緩沖能力強(qiáng)

緩沖特點(diǎn)只緩沖固定酸和堿

不能緩沖揮發(fā)酸HCO3-與H2CO3的濃

度比決定血pH高低

2.磷酸鹽緩沖系統(tǒng)

(phosphatebuffersystem)

Na2HPO4/NaH2PO4特點(diǎn):主要在腎和細(xì)

胞內(nèi)發(fā)揮作用特點(diǎn):主要在細(xì)胞內(nèi)緩沖

3.蛋白質(zhì)緩沖系統(tǒng)(proteinbuffersystem)

Pr－/HPrHb-/HHb、HbO2-/HHbO24.血紅蛋白緩沖對(duì)(hemoglobinbuffersystem)特點(diǎn):RBC特有緩沖揮發(fā)酸緩沖機(jī)制

(Mechanismofbuffer)

HCl+NaHCO3→NaCl+H2CO3→CO2+H2O

NaOH+H2CO3→NaHCO3+H2O接受H+或釋放H+，減輕pH變動(dòng)的程度。

(Mechanismsofrespiratorycontrol)（二）呼吸的調(diào)節(jié)機(jī)制

改變CO2的排出量調(diào)節(jié)血漿碳酸濃度(centralcontrol)1.中樞調(diào)節(jié)PaCO2二氧化碳麻醉

（carbondioxide

narcosis）

高濃度CO2對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生的抑制作用2.外周調(diào)節(jié)PaO2、pH、PaCO2(peripheralregulation)

（三）細(xì)胞調(diào)節(jié)作用Na+—K+ATPCl-—HCO3-交換體H+—K+

H+ATPH+—Na+

(四)腎的調(diào)節(jié)機(jī)制(Mechanismsof

renalregulation)

排泄固定酸維持血漿HCO3-濃度腎血管近曲小管上皮細(xì)胞管腔1.近曲小管泌H+和NaHCO3重吸收

Na++HCO3-Na+HCO3-

↓H2CO3

↓CA

CO2+H2OH2CO3↑CA

H2O+CO2

HCO3-+H+

↑CAH+Na+集合管閏細(xì)胞腎血管Cl-HCO3-H2CO3↑CA

H2O+CO2

H++HCO3-

↑K+Na+H+重吸收的NaHCO3不

是濾過(guò)的NaHCO3

近曲小管尿液酸化不明顯

遠(yuǎn)曲小管調(diào)節(jié)性泌H＋集合管腎血管管腔2.遠(yuǎn)曲小管泌H+和NaHCO3重吸收Na2HPO4

↓NaH2PO4H2CO3↑CA

H2O+CO2HCO3-+H+

↑CAH+HCO3-Cl-腎血管近曲小管集合管腎血管管腔3.氨的排泄

(

ammoniaexcretion)Na++Cl

-Na+HCO3-NH4+

↓

NH4Cl

-酮戊二酸↑

谷氨酰胺H＋＋NH3→NH4+

↑H2CO3↑CA

H2O+CO2

H++HCO3-

↑CACl-HCO3-Na+NH3Na+K+遠(yuǎn)曲小管調(diào)節(jié)性泌H+,

尿液酸化明顯

通過(guò)NaHCO3重吸收，防止NaHCO3丟失通過(guò)磷酸鹽酸化和泌氨補(bǔ)充NaHCO3的消耗(Classificationofacid-basedisturbancesand

laboratorytests)

第二節(jié)

酸堿平衡紊亂的類型

及常用檢測(cè)指標(biāo)(Classificationofacid-

basedisturbances)pH酸中毒堿中毒一、酸堿平衡紊亂的分類代謝性呼吸性

原因pH酸中毒堿中毒呼吸性[HCO3-]↓[HCO3-]↑PaCO2↑PaCO2↓代謝性代謝性呼吸性(Laboratorytests)二、常用檢測(cè)指標(biāo)概念:溶液中H+濃度的負(fù)對(duì)數(shù)。H2CO3HCO3－＋H＋K［H2CO3］＝［HCO3－］×［H＋］1．pHHenderson-Hasselbalch方程pH=pKa+lg[HCO3－][H2CO3]=pKa+lg240.03×40=6.1+1.3=7.4=pKa+lg201正常值:動(dòng)脈血pH7.35～7.45意義:

pH↓:失代償性酸中毒

pH↑:失代償性堿中毒※正?！鷥斝运嶂卸净驂A中毒※混合性酸堿紊亂2.動(dòng)脈血二氧化碳分壓(PaCO2)partialpressureofcarbondioxide

意義:原發(fā)性↑—呼酸

原發(fā)性↓—呼堿概念:溶解在動(dòng)脈血漿中的

CO2分子所產(chǎn)生的張力正常值:5.32kPa（40mmHg）[H2CO3]:40X0.03=1.2mmol/L3.標(biāo)準(zhǔn)碳酸氫鹽(standardbicarbonateSB)意義:原發(fā)性

…代堿

原發(fā)性

…代酸正常值:22～27mmol/L

24mmol/L概念:標(biāo)準(zhǔn)條件下測(cè)得的血漿HCO3-

濃度。

38℃

Hb完全氧合100%

PCO240mmHg4.實(shí)際碳酸氫鹽

(actualbicarbomateAB)意義：原發(fā)性

…代堿

原發(fā)性

…代酸概念：實(shí)際條件下測(cè)得的血漿HCO3-濃度。隔絕空氣實(shí)際血氧飽和度

PCO2正常值:22～27mmol/L

24mmol/LAB-SB:呼吸因素SB:代謝性因素AB:呼吸因素＋代謝性因素AB＞SBCO2蓄積AB＜SBCO2排出過(guò)多AB=SB正常5.緩沖堿

(bufferbaseBB)意義:原發(fā)性

－代酸

原發(fā)性－代堿概念:血液中一切具有緩沖

作用的陰離子堿的總和。正常值:45～52mmol/L

48mmol/L6.堿剩余(baseexcessBE)意義:BE正值增大－代堿

BE負(fù)值增大－代酸正常值:0±3mmol/L概念:標(biāo)準(zhǔn)條件下，將1升全血

或血漿滴定到pH7.4所

需的酸或堿的量。7.陰離子間隙

(aniongapAG)血Na+濃度減去血Cl－和HCO3－的濃度。血漿中未測(cè)定陰離子(UA)與未測(cè)定陽(yáng)離子(UC)的差值。概念（concept)AG=UA-UCNa++UC=Cl-+HCO3-+UAAG=Na+-Cl--HCO3-

=140-104-24

=12(mmol/L)正常范圍10～14mmol/L意義:反映血漿固定酸含量

區(qū)分代酸的類型和混

合型酸堿平衡紊亂(Simpleacid-basedisturbance)

第三節(jié)

單純性酸堿平衡紊亂

(Metabolicacidosis)一、代謝性酸中毒

以血漿[HCO3-]原發(fā)性減少而導(dǎo)致pH

降低為特征的酸堿平衡紊亂類型。CharacterizedbyaprimarilydecreaseinplasmaHCO3-concentrationandalowpH.概念(concept)

（二）分型

AG增大型代謝性酸中毒

AG正常型代謝性酸中毒

（一）原因與機(jī)制

1.腎臟排酸保堿功能障礙①腎衰竭②腎小管功能障礙③碳酸酐酶抑制劑（乙酰唑胺）2.HCO3－直接丟失3.代謝功能障礙①乳酸中毒②酮癥酸中毒：酮體（B-羥基丁酸、乙酰乙酸）4.其他原因：①外源性固定酸攝入過(guò)多；②高K+血癥；③血液稀釋；(metabolicacidosiswith

increasedaniongap)1．AG增大型代酸特點(diǎn)：

血漿HCO3－減少

AG增大(固定酸增加)

血Cl－含量正常Na+UCCl-

UAHCO3-AG正常Na+UCCl-

UAAGAG增大

型代酸HCO3-入酸增多(excessintake)

攝入水楊酸類藥(固定酸)過(guò)多產(chǎn)酸增多(excessproductionofmetabolicacids)

乳酸酸中毒(lacticacidosis)

酮癥酸中毒(ketoacidosis)

排酸減少(impairedexcretion)

急、慢性腎衰排泄固定酸減少原因(causes)2．AG正常型代酸

(metabolicacidosiswith

normalaniongap)特點(diǎn)：

血漿HCO3－減少

AG正常

血Cl－含量增加Na+UCCl-

UAHCO3-AG正常Na+UCCl-

UAAGAG正常

型代酸HCO3-HCO3－丟失(lossbicarbonate)

嚴(yán)重腹瀉、小腸及膽道瘺管、腸吸引術(shù)等

原因(causes)入酸增多(excessintake)

攝入含氯酸性藥過(guò)多排酸減少(impairedexcretion)

急、慢性腎衰泌H＋減少在代謝中產(chǎn)生H＋和Cl-攝入含氯藥物過(guò)多腎小管重吸收Cl-

，

重吸收HCO3-

生理鹽水高Cl-GFR尚可，腎小管泌H＋障礙腎小管泌H+減少Ⅰ型腎小管性酸中毒

(renaltubularacidosis,RTA)Ⅱ型腎小管性酸中毒碳酸酐酶抑制劑(二)機(jī)體的代償調(diào)節(jié)

1.血漿的緩沖及細(xì)胞內(nèi)外離子交換的緩沖代償調(diào)節(jié)作用：H++HCO3-

H2CO3

細(xì)胞內(nèi)緩沖(intracellularbuffering)細(xì)胞外液腎小管腔[H＋]

H＋+Pr-→HPr血[K＋]

K＋H＋Na＋交換

K＋

Na＋交換

酸中毒

→高鉀血癥高鉀血癥→酸中毒ECF

[K＋]

K＋H＋[H＋]腎小管K＋－Na＋交換

H＋－Na＋交換

泌[H＋]

反常性堿性尿:

(paradoxicalbaseuria)高血鉀性酸中毒時(shí):腎小管K+-Na+交換增加

H+-Na+交換減少，泌H+減少

酸中毒病人排出堿性尿血pH7.2serum[K＋]5.6mmol/L

糾正酸中毒后

血pH7.4serum[K＋]2.5mmol/L

2.呼吸調(diào)節(jié)：[H＋]

肺通氣量,CO2排出

HCO3-∕H2CO3（10mmHg↓PaCO2）3.腎的代償

泌H＋

泌氨

重吸收HCO3-

尿呈酸性(renalcompensation)

機(jī)體對(duì)代謝性酸中毒的代償反應(yīng)細(xì)胞外緩沖即刻反應(yīng)中和H+PaCO2

細(xì)胞內(nèi)緩沖腎代償胞外H+與細(xì)胞內(nèi)K+交換排H+↑

保堿幾分鐘2~4小時(shí)3~5天代酸呼吸代償實(shí)驗(yàn)室常用指標(biāo)的變化(changesoflaboratorytest)

原發(fā)性:pHSBAB

AB

＜

SBBBBE

繼發(fā)性:PaCO2血[K＋]負(fù)值(四)對(duì)機(jī)體的影響(Effects)

抑制心肌收縮力

心律失常

血管對(duì)兒茶酚胺的反應(yīng)性降低1.心血管系統(tǒng)(cardiovascularsystem)

2.中樞神經(jīng)系統(tǒng)

腦能量生成

γ-氨基丁酸

谷氨酸谷氨酸脫羧酶(+)

γ-氨基丁酸

(centralnervoussystem)3.骨骼系統(tǒng)的改變兩例代謝性酸中毒的化驗(yàn)結(jié)果：

pHHCO3－Na＋Cl-PaCO2K＋

AG正常型7.2010140118256.5AG增大型7.2010140100255.5

(四)防治的病理生理基礎(chǔ)治療原發(fā)病

(treatmentofprimarydisease)應(yīng)用堿性藥物

(supplementofbase)(Pathophysiologicalbasisof

preventionandtreatment)

病例女性，46歲，因頭暈、尿痛三個(gè)月入院。

體檢:除腎區(qū)叩痛無(wú)特殊發(fā)現(xiàn)?；?yàn)：尿：蛋白（＋）WBC3－4/高倍

RBC8－10/高倍，尿pH5.25尿細(xì)菌培養(yǎng)有大腸桿菌，血pH：7.32PaCO218mmHg，BE－15.3mmol/LSB10.2mmol/L診斷為慢性腎盂腎炎，代謝性酸中毒。乳酸鈉治療7天，復(fù)查結(jié)果：血pH：7.36PaCO220mmHg

BE－8.3mmol/L，SB19.9mmol/L

尿pH7.0二、呼吸性酸中毒

(Respiratoryacidosis)

以血漿PaCO2原發(fā)性增高而導(dǎo)致

pH降低為特征的酸堿平衡紊亂類型。Characterizedbyaprimarilyincrease

inthePaCO2andalowpH.概念(concept)

（一）原因與機(jī)制

(Causesandmechanisms)

CO2排出減少

CO2吸入過(guò)多（二）呼吸性酸中毒分類

1.急性呼吸性酸中毒

2.慢性呼吸性酸中毒（持續(xù)24h以上）（三）呼吸性酸中毒的代償調(diào)節(jié)(Compensationof

respiratoryacidosis)ECF緩沖：H++Pr-→HPr呼吸:不能代償1．細(xì)胞內(nèi)外離子交換和

細(xì)胞內(nèi)緩沖RBCCO2+H2O→H2CO3plasmaCO2+H2O→H2CO3[HCO3-]↑K+

[K+]↑CO2↑H+HCO3-H++Hb-HHbCl-Cl-2．腎的代償

(renalcompensation)

慢性呼酸:持續(xù)24h以上的CO2潴留泌H+

泌氨

HCO3-重吸收

尿pH↓

細(xì)胞內(nèi)緩沖腎代償排H＋保HCO3-10～30min3～5d

機(jī)體對(duì)呼吸性酸中毒的代償反應(yīng)呼酸胞外H+與細(xì)胞內(nèi)K+交換實(shí)驗(yàn)室常用指標(biāo)的變化

(changesoflaboratorytest)

急性:pHPaCO2

AB>SB

PaCO210mmHg

HCO3－代償性1mmol/L

慢性:pHPaCO2

AB>SB

PaCO210mmHg

HCO3－代償性3.5mmol/L

pHPaCO2HCO3－Na＋K＋Cl-急性呼酸7.2055271405.0101慢性呼酸7.3055331405.097急、慢性呼吸性酸中毒患者檢查結(jié)果（三）對(duì)機(jī)體的影響

(Effectofrespiratoryacidosis)與代酸相同，但CNS癥狀更明顯中樞酸中毒明顯腦血流量增加缺氧

肺性腦病

(pumonaryencephalopathy)慢性呼吸衰竭時(shí)，由于二氧化碳潴留和缺氧引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)障礙。

Dysfunctionofcentralnervoussystemcausedbyhypoxiaandhypercapnia.

（四）防治的病理生理基礎(chǔ)增加肺泡通氣量

(Increaseinalveolarventilation)應(yīng)用堿性藥物

(supplementofbase)給氧(Pathophysiologicalbasisof

preventionandtreatment)

(Metabolicalkalosis)三、代謝性堿中毒

以血漿[HCO3-]原發(fā)性增加而導(dǎo)致

pH升高為特征的酸堿平衡紊亂類型。Characterizedbyaprimarilyelevation

inplasmaHCO3-concentrationand

ahighpH.概念(concept)

（一）原因與機(jī)制

(Causesandmechanisms)1.酸性物質(zhì)丟失過(guò)（1）多經(jīng)胃丟失H＋①胃中H+↓;②CI-↓;③K+↓;④有效循環(huán)血量↓，醛固酮↑；（2）腎失H＋

(H＋LossfromtheKidney)1）利尿劑（低氯性堿中）

◆嘔吐髓袢Cl-、Na＋、H2O重吸收↓：

遠(yuǎn)曲小管尿流速↑→排H+↑

K＋-Na＋交換↑，[HCO3-]重吸收↑

血K＋↓Cl-↓：HCO3-重吸收↑2）鹽皮質(zhì)激素增多

(mineralocorticoidexcess)

原發(fā)性、繼發(fā)性（循環(huán)血量減少）

Na＋重吸收↑排K＋

↑，排H＋↑

HCO3-重吸收↑2．碳酸氫鈉攝入過(guò)多(excessbicarbonateintake)1)醫(yī)源性2)脫水3.H+向細(xì)胞內(nèi)移動(dòng)（缺鉀性堿中毒）細(xì)胞血[K＋]↓H+H+K＋K＋腎小管H+Na＋交換↑K＋Na＋交換↓堿中毒低鉀血癥（二）分類

1)鹽水反應(yīng)性堿中毒2)鹽水抵抗性堿中毒

（三）機(jī)體的代償調(diào)節(jié)及

內(nèi)外離子交換

1.血漿的緩沖：

HCO3-+HPrH2CO3+Pr-