酸碱平衡紊乱

酸碱平衡紊乱 第三章 酸碱平衡紊乱 维持体液内环境酸碱度的适宜和相对恒定，是确保机体新陈代谢和功能活动正常进行的基本条件。生理状态下，体液适宜的酸碱度用动脉血pH表示为7.35,7.45，平均值为7.40，其变动范围十分狭窄。尽管从体外经常摄入的和体内代谢活动不断产生的酸性或碱性物质，无时不在影响着这个酸碱度。但机体依靠自身复杂、精细的缓冲调节功能，始终将其稳定在正常的范围内。因此，这种在生理条件下维持体液酸碱度相对稳定的过程，称为酸碱平衡(acid-base balance)。而对病理情况所致的酸碱超负荷、严重不足或调节机制障碍等造成的体液内环境酸碱度稳态的破坏，则称酸碱平衡紊乱(acid-base disturbance)。临床上对这种紊乱的及时发现和正确处理，常常是治疗成败的关键。为此，本章将通过对各型酸碱失衡 常见原因、发病机制及其对机体影响的叙述，为临床防治提供必要的理论知识。 第一节 酸碱平衡的调节 一、体液酸碱物质的来源 体液中的酸碱物质主要来源于细胞内的物质代谢活动，少部分从食物中获得。在普通膳食条件下，机体所产生的酸性物质远比碱性物质多。 (一)酸性物质的来源 1(挥发酸(volatile acid) 即碳酸，是机体代谢活动产生最多的酸性物质。由糖、脂肪和蛋白质氧化分解的终产物CO与HO，经碳酸酐酶(carbonic 22 anhydrase，CA)的催化而生成，由于碳酸既可释出H+，又可转变为CO 气体经2肺排出体外，故被称为挥发酸。在安静状态下，正常成人每天可生成的CO 约2 +300,400L，若全部与水生成HCO，则可释放H约15mol，成为体液酸性物质的23 最主要来源。 2(固定酸 (fixed acid) 是指一类只能经肾随尿排出而不能经肺呼出的酸性物质，亦被称为非挥发酸(unvolatile acid)。主要包括分别来源于蛋白质分解代谢产生的磷酸、硫酸与尿酸;糖酵解产生的甘油酸、丙酮酸及乳酸;脂肪代 1 谢产生的β-羟丁酸、乙酰乙酸等。其中蛋白质分解代谢生成的酸性物质是固定酸的主要来源。通常，正常成人每日从固定酸释放的H+约50,100mmol，远比挥发酸的释H+量少。此外，机体时常摄入的一些酸性食物或药物(如水杨酸、氯化铵)是体液酸性物质的一个次要来源。 (二)碱性物质的来源 主要来源于所摄入食物(如蔬菜、瓜果)中含有的柠檬酸钠、苹果酸钠和草酸钠等有机酸盐。其次来源于体内物质代谢产生的碱性物质，如氨基酸脱氨基所生成的NH3，但这种氨经肝脏代谢后生成尿素，正常时对体液酸碱度影响不大 。 二、酸碱平衡的调节 (一)体液缓冲系统及其调节作用 1.基本组成 由一种弱酸(缓冲酸)及其相对应的共轭碱(缓冲碱)组成的混合溶液，称为缓冲系统，它以其中的酸与碱构成缓冲对，具有缓冲酸和碱的能力。 (1)碳酸氢盐缓冲系统:按其分布可分为两种，即ECF中的由NaHCO/HCO323构成，ICF中的由KHCO/HCO组成。它们在体液缓冲系统中最为重要，其作用特323 点为:?缓冲能力强。在ECF含量最高，对固定酸的缓冲能力，达全血缓冲总量的53%。?进行开放性缓冲，缓冲潜力大。对固定酸缓冲后所生成的HCO，可转23 -化为CO经肺排出，所消耗的HCO通过肾的调节来补充。所以，这些缓冲物质的,3 增减容易依靠肺和肾的调节来实现。?只能缓冲固定酸和碱，不能缓冲挥发酸。?对血液pH具有决定作用。根据Henderson-Hasselbalch方程式: pH,pka+lg[HCO-]/[HCO] 323 式中pKa为HCO电离常数的负对数值，38?时为6.1，血浆中的[NaHCO]233为24mmol/L，[HCO]为1.2mmol/L，代入上式可得 23 pH=6.1+lg 24/1.2 = 6.1+lg 20/1 = 6.1+1.3+7.4 -显而易见，血浆pH主要取决于血浆[HCO]与[HCO]的比值，无论两者的绝323 对浓度如何变化，只要该比例维持20/1左右，血浆pH均可保持在正常范围。 (2)非碳酸氢盐缓冲系统:是指除碳酸氢盐缓冲对以外的各缓冲对，主要缓 2--冲挥发酸。具体包括:?磷酸盐缓冲系统:基本组成为HPO/HPO，在细胞内、424外均有分布，主要在细胞内发挥缓冲作用。?蛋白质缓冲系统:基本组成为 2 -Pr/HPr，存在于血浆及细胞内。?血红蛋白缓冲系统:为红细胞独有的缓冲对， -基本组成包括Hb-/HHb和HbO/HHbO等。 22 +此外，骨细胞可作为酸碱平衡调节的缓冲部位，在酸中毒时接受H，并释放骨盐(如CaCO、CaHPO等)参与体液的缓冲。 34 +2. 缓冲系统的作用 酸碱平衡紊乱时，体液缓冲系统以接受H+或释放H的方式，化强酸为弱酸，变强碱为弱碱，以反应迅速、维时短暂的特点，减轻血浆pH的变动程度。现以碳酸氢盐缓冲系统为例来说明它们的调节作用。如HCl作为一种强酸入血后，先受碳酸氢盐缓冲系统中的NaHCO的作用，生成氯化钠3 和碳酸，使强酸变为弱酸(H2CO)，后者可转化为CO 经肺排出，结果血浆pH32 的变化不明显。 同样，NaOH作为一种强碱入血后，则受该缓冲系统中的HCO缓冲，生成23NaHCO和HO，化强碱为弱碱，并经肾排出，以维持血浆pH在正常范围波动。 32 ++除此之外，分布于ICF的缓冲系统可通过细胞内外的离子交换(如H-K交换、 --HCO-Cl交换等)进行缓冲，共同使血浆pH的变动减少。 3 (二)肺的调节作用 肺以控制CO 排出量的方式调节血浆HCO浓度，使血液pH处于相对稳定状223 态。这种调节的特点是作用快(数分钟即可启动)，效能最大，约30分钟达到高峰。 1. 呼吸运动的中枢调节 延髓呼吸中枢通过接受中枢和外周化学感受器的刺激来控制肺泡通气量，它之所以对PaCO 的变动非常敏感，是因为位于延髓2 腹外侧表面的中枢化学感受器，极易感受PaCO 增高所致的脑脊液[H+]增加的变2 化，结果兴奋呼吸中枢，明显增加肺泡通气量(如PaCO从正常的40mmHg上升2 至60mmHg时，肺泡通气量可增加10倍)，使CO呼出量显著增多，血浆[HCO] 223相应降低，pH值变化不大。但PaCO 超过80mmHg时，呼吸中枢因受到抑制产生2 CO 麻醉(CO narcosis)，上述调节功能丧失。 22 2. 外周化学感受器的调节 对PaO、血浆pH及PaCO 的变化，颈动脉体 22 和主动脉体感受器较为迟钝。只有当PaO 2低于60mmHg时才能受到刺激，反射性兴奋呼吸中枢，增加肺泡通气量，使CO呼出量增加，血浆HCO下降，血浆223pH保持正常。 3 (三)肾的调节作用 肾主要通过排酸保碱作用来排泄固定酸，维持血浆[NaHCO]和正常的pH值。3 其作用特点为:反应较慢，数小时后发挥作用，3-5天达到高峰，有很强的排酸保碱效能。 1. NaHCO的重吸收 生理状态下，能自由通过肾小管滤液中的NaHCO，在33原尿中的含量与血浆相同。其中在近端肾小管被重吸收的占85%,90%，在远端肾单位(包括远曲小管、连结段和集合管等)被重吸收的约为10%,15%，随终尿排出体外的仅为0.1%，几乎无NaHCO的丢失。 3 (1)近端肾小管的泌H+保碱 通常，近曲小管细胞内的CO和H O，在CA的催22 -化下可结合生成HCO，HCO可部分解离出H+和HCO，其中H+可通过管腔膜上23233 +++的Na-H反向转运体与管腔滤液中的Na相互交换，因两者交换转运的方向相反， ++++故称H-Na反向转运(或H-Na交换)，它是一种继发性主动转运。此时，进入细 +--胞的Na+与HCO解离出的HCO结合为NaHCO，由基侧膜Na-HCO载体同向重吸23333收入血，其结果是小管细胞向管腔每分泌1mol H+，则在血浆内同时增加1mol -+-HCO。被泌入小管腔的 H和滤液中的HCO结合生成HCO，随之经CA的催化生3323 ++成CO和H O，CO再弥散入小管细胞，HO随尿排出体外。一般，Na-H反向转222 2 ++运体的泌H量最大，约占近端肾小管总泌H量的2/3。 ++同时，近端肾小管还以主动泌H方式，通过管腔膜H+-ATP酶主动耗能将H泌至 +++肾小管腔，其泌H量约占总泌H量的1/3。酸中毒时，这种泌H功能可随病情的加重而不断增强。 肾小管腔集合管上皮细胞管周近曲小管上皮细胞管周毛细血管毛细血管 , ++ClNaNa++,+Na-KHCOH泵3 泵 ++,+++KHCOHHH3 +HCO 23HNaHOOCA22 CA ,,CO+HO,HCO+OH2232COHO+ CO2 CA 基侧膜基侧膜管腔膜管腔膜 4 + 图3-1 近曲肾小管和集合管的泌H和NaHCO的重吸收3 主动转运 继发性主动转运 +- 近曲小管泌H、重吸收HCO过程示意图 3 +-(2)远端肾单位泌H和HCO重吸收:与近曲小管比较，集合管上皮细胞是3 +--以同样方式生成H和HCO的。所不同的是对HCO的重吸收，需通过位于基侧膜33 -++-上的Cl-HCO载体转运入血，H则由管腔膜上H-ATP酶主动分泌入小管腔。这里3 -应强调的是:肾小管重吸收的HCO，是小管上皮细胞内生成的，而不是滤液中3 +-现有的。同时，泌入管腔的H，须与HCO结合最终生成HO排出体外，而不是32 +H的净排泄。 +2. 磷酸盐的酸化 是肾小管排H的另一种重要方式。通常，初经肾小球滤出进入近曲小管的磷酸盐主要是碱性磷酸盐，当其随滤液流经远曲小管和集合管 ++时，所解离的Na可与上皮细胞主动泌入管腔的H交换，使碱性的NaHPO转变为24 +-酸性的NaHPO，随尿排出体外。重吸收的Na与上皮细胞内的HCO则生成NaHCO2433回流入血。实际上，在促使磷酸盐酸化过程中，集合管的闰细胞发挥了重要作用， +++这种非Na依赖性泌氢细胞，依靠管腔膜H-ATP酶泵向管腔泌H，引起磷酸盐酸 ---化，同时在基侧膜以Cl-HCO交换方式重吸收HCO。当尿液pH降至4.8时，滤33 液中的磷酸盐已全部酸化，因此其缓冲作用是较为有限的。 ++3. NH的排泄 NH的生成与排出具有pH依赖性，它的排出量是随着酸中毒44 +的加重而增多的。通常，近曲小管上皮细胞是产NH的主要场所，在线粒体内由4 谷氨酰胺酶水解谷氨酰胺最终生成NH。 3 由于谷氨酰胺酶的活性受血浆pH的影响。 酸中毒越严重，该酶的活性就越高，所催化生成的NH和α-酮戊二酸就越多。这时，α-酮戊二酸可进一步生成3 -+-2HCO, 经基侧膜的Na - HCO同向转运体同向转运入血。NH可与细胞内HCO33323 +++++离解的 H结合生成NH，并经管腔膜的NH - Na载体与Na交换进入小管腔，44 +-由尿排出体外，进入细胞的Na又可与HCO同向进入血循环(图2-3-3)。重度酸3 中毒时，磷酸盐缓冲系统不能发挥缓冲作用，故可明显增强近、远端肾单位泌 ++NH泌NH 保碱功能，使之成为肾小管排H的又一重要形式。 34 5 肾小管腔集合管上皮细胞管周近曲小管上皮细胞管周 毛细血管毛细血管 NH3NHNH33,++ClNaNa++ +Na-KH泵泵 +,+++ KHCONHHNH344 +Na谷氨酰胺HOCA2 , ,HCO,-酮戊二酸3HO+ CO2 基侧膜基侧膜管腔膜管腔膜 +-图肾小管泌胺示意图 3-3 近曲小管泌NH重吸收HCO 示意图 43 (四)组织细胞的调节作用: 主动转运 继发性主动转运 +++++ + 组织细胞调节酸碱平衡主要以离子交换方式(H-K 、H -Na 、Na -K等)进 +++行。如[H ]e增高时，H 入细胞，K 出细胞以维持电中性，于是酸中毒往往继 ----发高钾血症。当HCO升高时，机体通过加强Cl-HCO交换，促使HCO排出。肝333 +脏借助尿素的合成，消除NH，骨骼可经钙盐分解来缓冲H，它们均有助于酸碱3 平衡的调节。 上述四大机制以各自的特点和方式，在神经-体液的整体调节下，紧密联系，彼此配合，互为补充，从不同途径调节酸碱平衡，维持血浆pH的相对恒定，成为保持机体内环境稳态的重要组成部分。 第二节 反映酸碱平衡的常用指标及意义 +一、pH与H浓度 + +pH与H 浓度均是溶液酸碱度的常用指标，由于血液H 浓度很低直接表示 +甚为不便。因此广泛使用[H]的负对数pH来表示。它是表示溶液酸碱度的一个简明指标。 +血浆pH是指动脉血中[H]负对数。正常值为7.35,7.45, 平均为7.4，相 +当于[H]45,35nmol/L。血浆pH可反映酸碱平衡紊乱的性质、程度与代偿状况。 6 其值若低于7.35为失代偿性酸中毒;若高于7.45为失代偿性碱中毒。若为正常，则有三种可能性: ?酸碱平衡正常。 ?存在代偿性酸中毒或碱中毒，此时经机 ,体代偿调节，使血浆[HCO]/[HCO]比值仍维持20/1左右，则pH为正常范围。323 ?并存有酸、碱中毒相互抵消的混合型酸、碱平衡紊乱，因pH变化趋向彼此相反，故暂时正常。 二、动脉血CO分压 2 动脉血CO分压(PaCO)是指物理溶解于血浆中的CO分子所产生的张力，222 正常值为4.39,6.25kPa(33,46mmHg)，平均值为5.32kPa(40mmHg)。由于测定PaCO可了解肺泡通气量的情况，故PaCO是反映呼吸性酸碱平衡紊乱的重要指22 标。通常,肺泡通气量决定血浆PaCO水平，两者呈反比关系。通气过度，PaCO22降低，[HCO]相应下降 。反之，通气不足，PaCO升高，[HCO]相应增高。临床23223 上，PaCO>46mmHg时，表示CO潴留，见于呼吸性酸中毒或代偿后的代谢性碱中22 毒;而PaCO<33mmHg，表示CO排出过多，见于呼吸性碱中毒或代偿后的代谢性22 酸中毒。 三、标准碳酸氢盐和实际碳酸氢盐 标准碳酸氢盐(standard bicarbonate, SB)是指全血标本在标准条件下(温度38?、血红蛋白氧饱和度100%、用PaCO 40mmHg的气体平衡)所测得的血浆2 -HCO含量。正常值为22,27mmol/L，平均为24mmol/L。由于PaCO的变化可直32接影响血浆HCO-的含量，全血标本经上述标准化条件处理后，实际上已消除了3 呼吸因素的影响。故SB是判断代谢性因素的指标。SB降低，见于代谢性酸中毒或代偿后的呼吸性碱中毒;SB增高，见于代谢性碱中毒或代偿后的呼吸性酸中毒。 实际碳酸氢盐(actual bicarbonate , AB)是指隔绝空气的血液标本，在 -实际条件下(即实际的体温、PaCO 与血氧饱和度)所测得的血浆HCO浓度。受23呼吸和代谢双重因素的影响，正常人AB=SB，均为22,27mmol/L，平均为24mmol/L。代谢性酸中毒时，两者均降低;代谢性碱中毒时，两者均升高。若AB>SB，表明PaCO>40mmHg，有CO潴留，见于呼吸性酸中毒或代偿后的代谢性22 碱中毒;若AB16mmol/L时，可形成AG增高型代谢性酸中毒，它常起因于乳酸堆积，磷酸盐潴留，酮体过多，水杨酸中毒等情况。AG的测定对区分不同类型的代谢性酸中毒和诊断某些混合型酸碱平衡紊乱有重要价值。但AG降低在酸碱失衡诊断方面价值不大。 第三节 单纯型酸碱平衡紊乱 根据原发改变的成分和酸碱平衡并存状况，酸碱平衡紊乱可分为单纯型和混合型两大类别。本节将叙述单纯型酸碱平衡紊乱的四种基本类型。 一、代谢性酸中毒 -代谢性酸中毒(metabolic acidosis)是指血浆HCO浓度原发性减少，以致血浆3 pH下降的一种酸碱平衡紊乱。按AG值的变化情况，可将代谢性酸中毒分为AG增高型和AG正常型两类。 (一)原因与发病机制 1.AG增高型代谢性酸中毒 亦称正常血氯性代谢性酸中毒，是指除含氯以 9 外的任何一种固定酸血浆浓度增高时的代谢性酸中毒。因固定酸经碳酸氢盐缓冲 -后，使[HCO]减少，未测定阴离子增多，AG增多。故其特点有:血浆固定酸增3 多，AG增高，血氯含量正常等。常见原因为: (1)固定酸摄入过多:如大量服用阿司匹林，使血浆中有机酸阴离子增多而引起本型酸中毒。 (2)固定酸生成过多:?乳酸酸中毒(lactic acidosis):如休克、心力衰竭、低氧血症、严重贫血、肺水肿等，均可导致组织细胞缺血缺氧，产生大量乳酸，造成乳酸酸中毒。?酮症酸中毒(keto-acidosis):常见于糖尿病、严重饥饿、酒精中毒等。如严重饥饿时，机体动用大量脂肪供能，可引发酮症酸中毒。糖尿病时，因胰岛素不足使葡萄糖利用减少，脂肪加速分解，可生成大量酮体(β-羟丁酸、乙酰乙酸等)，当超过外周组织氧化利用和肾脏排出能力时，可造成酮症酸中毒。 (3)固定酸排出减少:严重肾功能障碍时，GFR明显减少，细胞物质代谢过多生成的固定酸(特别是硫酸、磷酸)经肾排泄障碍而在体内蓄积，加上肾小 +4+-，-管泌H产NH和重吸收HCO能力减弱，使血浆中的[H]增高，HCO明显降低，33 2-2+,SO]、,HPO]等相应增多。 44 -2.AG正常型代谢性酸中毒 又称高血氯型代谢性酸中毒。此时，HCO丢失3 - - -过多由重吸收的Cl替补。或含Cl药物摄入过多直接升高血浆[Cl]和降低 -[HCO]，使AG保持不变，故其具有AG正常，血氯升高等特点，常见原因有: 3 (1)摄入含氯酸性药物过多:见于长期或大量服用氯化铵、盐酸精氨酸等药物， -这些药物易在体内代谢活动中生成HCl，消耗血浆中HCO，导致AG正常代谢性3 酸中毒。 -(2)经消化道丢失HCO过多:多见于严重腹泻、小肠、胆囊或胰引流等情3 -况。大量NaHCO3随肠液丢失，使血浆和原尿[HCO]下降，从而抑制近曲小管泌3 ++---H和重吸收HCO，增强对Na和Cl的重吸收，以致血浆[Cl]增高。 3 ++-(3)肾脏泌H功能障碍:?肾功能不全时，可使肾小管泌H和重吸收HCO3减少而致本病。?肾小管性酸中毒(renal tubular acidosis, RTA)，由于受重金属(汞、铅)、药物(磺胺类)及遗传性缺陷等致病因素的影响，肾小管排++H功能障碍，血浆[H]增高。?长期或大量应用碳酸酐酶抑制剂。如过多服用乙 10 酰唑胺，可抑制CA活性，造成肾小管上皮细胞生成H2CO3减少，肾小管泌H+和 -重吸收HCO明显障碍产生本型酸中毒。 3 (二)机体的代偿调节 +1. 血液与细胞内的缓冲作用 代谢性酸中毒时，血液中增加的H可立即受 -到血浆缓冲系统的缓冲，血浆HCO及缓冲碱消耗性减少，所生成的弱酸HCO，323可解离成CO经肺排出。2,4小时后，细胞内缓冲系统发挥作用，将大约50%的2 ++以离子交换方式进入细胞的H加以缓冲，此时，K从细胞内逸出，造成继发性高钾血症。 +2. 肺的代偿作用 血液[H]增加，直接使颈动脉体和主动脉体化学感受器受到刺激，反射性地引起呼吸中枢兴奋，呼吸运动增强，肺泡通气量明显增加(如血液pH由7.4降到7.0时，肺泡通气量从4L/min增加到30L/min以上)，CO2 -排出增多，PaCO(或血浆[HCO])继发性降低，以维持[HCO] / [HCO]的浓度223323比值接近正常。酸中毒时肺的代偿反应十分迅速，发病后10分钟即可启动，12,24小时达到代偿高峰，代偿最大极限为PaCO降到10mmHg。在这个可代偿的范2 围内 (PaCO 40mmHg,10mmHg)，肺的代偿作用随着酸中毒的加重而增强，2 其原发性HCO-降低与继发性PaCO代偿性降低之间呈一定的比例关系，可用于32 预测、诊断混合型酸、碱中毒。 3. 肾的代偿作用 除肾性原因外，其他任何原因所致的代谢性酸中毒，肾 +脏均可发挥其排酸保碱的重要调节作用，当血液[H]升高时，肾小管上皮细胞中 ++-CA和谷氨酰胺酶活性增高，肾小管泌H、泌NH和重吸收HCO增多，从尿中加43 --速固定酸的排出和HCO重吸收，使[HCO] / [HCO]比值有所恢复。肾脏的这种3323 调节作用较为缓慢，常需在酸中毒发生数小时后启动，3,5天才能达到最高峰。 4. 血气参数的变化状况 代谢性酸中毒经上述代偿调节后，若 -[HCO]/[HCO]比值接近20/1，血液pH正常，称代偿性代谢性酸中毒;若该比323 值减小，血液pH下降，则称失代偿性代谢性酸中毒。它们的血气参数变化为: -HCO原发性降低，AB、SB、BB均降低，BE负值加大，通过呼吸代偿后，PaCO32继发性下降。 (三)对机体的影响 1. 心血管系统 ?心肌收缩力减弱:血液[H+]增高，不仅使心肌代谢障 11 2+2+2+碍，而且可妨碍心肌细胞Ca内流和肌浆网的Ca释放，竞争性抑制Ca与肌钙蛋白钙结合亚单位的结合，从不同环节引起心肌收缩力减弱，心输出量减少。?室性心律失常:与血清钾升高密切相关。由于血液[H+]升高，一方面促使细胞内 +++++外H-K交换，H入细胞，K出细胞。另一方面致使肾小管上皮细胞增加泌H、减 +少排K。于是，形成继发性高钾血症，引起各种心律失常。尤其是重度传导阻滞、 +心室纤颤,甚至心跳停搏等。?血管对儿茶酚胺的反应性降低。受血液[H]增高的影响，毛细血管前括约肌及微动脉平滑肌对儿茶酚胺丧失正常的反应性，以致血管容量逐步扩大，回心血量减少，血压下降。因此，休克时及早纠正酸中毒，对减轻或消除血流动力学障碍，阻断休克病情恶化具有重要的临床意义。 2. 中枢神经系统 酸中毒时既可妨碍氧化磷酸化，使脑组织所需的能量因ATP生成减少而供应不足，又可提高谷氨酸脱羧酶活性，使抑制性介质r-氨基丁酸生成增多，从而引起中枢神经系统代谢障碍，产生意识障碍、嗜睡、昏迷，甚至因呼吸中枢和血管运动中枢麻痹而致死等临床表现。 (四)防治的病理生理基础 1. 治疗原发病 及时去除发病原因，同时注意采取适量输液措施纠正水、电解质紊乱，恢复有效循环血量和改善肾功能。 2. 合理应用碱性药物 是纠正代谢性酸中毒的主要措施，首选碳酸氢钠。应根据酸中毒程度，在血气监护下分次补碱，其量一般按每负一个BE，每公斤体重需补NaHCO 0.3mmol/L来计，使用时宜小不宜大。此外，也可选用作用较3 慢的乳酸钠，但乳酸酸中毒及肝病患者应当慎用或不用。 二、呼吸性酸中毒 呼吸性酸中毒(respiratory acidosis)是指PaCO(或血浆HCO)原发性223升高，以致血浆pH下降的一种酸碱平衡紊乱。依据病程可将其分为急性呼吸性酸中毒和慢性呼吸性酸中毒两类。 (一)原因与发病机制 1. CO排出减少 以外呼吸通气障碍所致的CO排出受阻最为常见。具体包22 括: (1)呼吸中枢抑制 见于颅脑损伤、脑炎、脑血管意外、呼吸中枢抑制剂(吗啡、巴比妥类)应用过量、酒精中毒等，主要通过抑制呼吸中枢，造成体内急性 12 CO潴留。 2 (2)呼吸肌麻痹: 如急性脊髓灰质炎、脊神经根炎、重症肌无力、有机磷中毒及重度低钾血症等，可使呼吸运动动力不足，肺泡扩张受限，以致CO排出2障碍。 (3)呼吸道阻塞:可因喉头痉挛、水肿、溺水、异物堵塞气管等引起急性呼吸性酸中毒，也可因支气管哮喘、慢性阻塞性肺部疾患导致慢性呼吸性酸中毒。 (4)胸廓病变:如胸部创伤、严重气胸或大量胸腔积水、胸廓畸形等，可使胸廓活动受限，肺泡通气障碍，CO排出减少。 2 (5)肺部疾患:如呼吸窘迫综合征、急性心源性肺水肿、重度肺气肿、肺组织广泛纤维化等，均可因严重通气障碍和肺泡通气锐减而引起CO排出减少。 2 (6)呼吸机使用不当:如通气量设置过少，使CO排出减少。 2 2. CO吸入过多 少见。如矿井塌陷、被阻区通气不良，空气中CO增多，22机体吸入过量CO而发病。 2 (二)机体的代偿调节 呼吸性酸中毒由于起源于肺通气功能障碍，故碳酸氢盐缓冲系统与肺均不能进行缓冲和代偿调节，只能靠血液非碳酸氢盐缓冲系统和肾脏发挥调节作用。 1. 细胞内外离子交换和细胞内缓冲 是急性呼吸性酸中毒的主要代偿方式，其代偿调节能力十分有限，往往表现为失代偿状态。具体反应过程为:?CO2 -在血浆中转化为HCO。 由于CO潴留， 血浆[HCO]不断升高，HCO离解成322323 ---H+和HCO，使血浆[HCO]相应增多，有利于维持[HCO] / [HCO]比值，具有一33323 +-+定的代偿作用。H与细胞内K+交换，进入细胞的H+被Pr缓冲，K外逸则继发高钾血症。?CO弥散入红细胞。PaCO不断升高时，血浆中潴留的CO可迅速弥散222 +-入RBC，在CA的催化下，与胞质中的H2O结合生成HCO， 并解离为H和HCO，233 ----H+主要被Hb-和HbO缓冲，HCO与血浆中的Cl交换释放入血，使血浆[HCO]有233 --所增高，[Cl]相应下降。但上述代偿调节难以维持[HCO] / [HCO] 的正常比323值，血浆pH常常低于正常。 +2. 肾的调节作用 是慢性呼吸性酸中毒的主要代偿方式，由于PaCO和[H]2 ++升高，肾小管上皮细胞中的CA和谷氨酰胺酶活性增强，肾小管泌H、泌NH和4 --重吸收HCO明显增多。结果，酸性物质随尿排出体外，血浆HCO继发性增高，33 13 有时可使[HCO-]/[HCO]比值接近20/1，形成代偿性呼吸性酸中毒。 323 3. 血气参数变化状况 (1)急性呼吸性酸中毒:CO急剧潴留，肾来不及发挥代偿作用，2 -[HCO]/[HCO]比值减少，血浆pH下降，为失代偿性呼吸性酸中毒。其血气参数323 变化为:PaCO原发生增高，AB>SB，BB、BE变化不大。 2 (2)慢性呼吸性酸中毒:虽有CO潴留，但已经肾充分代偿，可使2 -[HCO]/[HCO]比值接近或达到20/1，血浆pH略低或正常，形成代偿性或失代323 偿性呼吸性酸中毒。其血气参数变化为:PaCO原发性增高，AB、SB、BB均升高，2 AB>SB，BE正值增大。 (三)对机体的影响 本型酸中毒对心脏的影响与代谢性酸中毒时相似。所不同的是因PCO升高2可引起一系列血管运动和神经精神障碍。 1. CO对血管的直接舒张作用 由于脑血管壁无α-受体，体内的CO可直接22扩张脑血管，使脑血流量增加，颅内压及脑脊液压增高，引起持续性头痛，尤以夜间和晨起为甚。 2. 中枢神经系统功能障碍 主要起因于高碳酸血症。常见于PaCO>80mmHg2时，早期症状为头痛、不安、焦虑等，晚期可见震颤、精神错乱、嗜睡、昏迷等“CO麻醉”表现, 严重时可产生肺性脑病。 2 四、防治的病理生理基础 1. 改善肺泡通气功能 是防治本型酸中毒的关键性措施。应针对病因处理，保持呼吸道畅通。如对慢性阻塞性肺疾患病人，要及时控制感染、强心、解痉和祛痰。对呼吸道梗阻者，应尽早排除气道异物或解除支气管平滑肌痉挛。对呼吸中枢抑制者，须果断应用呼吸中枢兴奋药或人工呼吸机。 2. 正确使用碱性药物 呼吸性酸中毒时应慎用碱性药物，尤其是在通气尚未改善前要严加控制。一般在通气改善后可慎重应用三羟甲基氨基甲烷(THAM，一种不含钠的有机碱)。一般不用碳酸氢钠，以免加重高碳酸血症和并发代谢性碱中毒。 三、代谢性碱中毒 -代谢性碱中毒(metabolic alkalosis) 是指血浆[HCO]原发性增高，以致3 14 血浆pH升高的一种酸碱平衡紊乱。目前根据应用盐水后的疗效可分为盐水反应性碱中毒和盐水抵抗性碱中毒两类。 (一)原因与发病机制 +1. H丢失过多: (1)经胃丢失:正常情况下，富含在胃粘膜壁细胞中的CA，能将胞质中的 --CO和HO催化生成HCO，后者解离为H+和HCO。H+与来自血浆的Cl生成HCl，22233 -进食时分泌到胃腔内，成为胃液的主要成分。HCO则返回血流，一过性地使血浆3 +-[HCO]升高，称“餐后碱潮”。这种状况直到酸性食糜进入十二指肠，其内的H3 +-刺激肠上皮细胞和胰腺分泌大量HCO，并与H中和。显然，剧烈呕吐时，大量3 --HCl随胃液丢失，难以足量中和血浆中的HCO，使血浆[HCO]原发性升高，产生33 代谢性碱中毒 (2)经肾丢失: 1)应用利尿药: 长期应用某些利尿剂(依他尼酸、呋塞米)能抑制肾小管 -，，-+髓袢升支重吸收Cl、Na和HO, 使远曲小管滤液[Na]和[Cl]增高，[H]锐降，2 ++并伴流量增大，流速加快，从而导致远曲小管和集合管泌H、泌K增加，重吸收 --HCO增多，Cl随尿液大量排出，引起低氯性碱中毒。 3 2)盐皮质激素增多:原发性或继发性醛固酮增多症时，体内增多的醛固酮 ++++除可促使集合管保Na排K、泌H外，还可刺激其泌氢细胞排泌H，结果，血浆+[H]降低，造成低钾性碱中毒。 2. 碱性物质负荷过量 常为医源性因素所致。如给肾功能受损的病人输入 -过多碳酸氢钠，或大量输入库存血(含柠檬酸盐)，均加上因肾小管对HCO的排3 -泌障碍而使血浆[HCO]原发性增高。 3 ++++3. H向细胞内转移 低钾血症时，[K]e降低， 引起细胞内、外K-H交换， ++K+出细胞，H入细胞，血浆[H]下降，引起代谢性碱中毒。此时，由于肾小管上皮细胞内H+增多，肾小管泌H+相应增加，尿液因呈酸性称反常性酸性尿。 (二)机体的代偿调节 1. 体液的缓冲作用和细胞内外离子交换 代谢性碱中毒时，体液缓冲系统 ---中的弱酸(HCO、HHb、HHbO、Hpr、HPO)可直接缓冲增多的OH;使血浆[HCO]23243 -++++及[Buf]升高。同时，[H]e下降，细胞内、外H-K交换增强，H+出细胞，K入 15 细胞，于是，继发低钾血症。 2. 肺的代偿调节 为代谢性碱中毒的主要调节方式。具有代偿反应快(发病 +后数分钟启动)，12,24小时可达到代偿高峰的特点。其调节过程为，当血浆[H]降低时，可抑制呼吸中枢，使呼吸运动减弱，肺泡通气量减少, PaCO(或[HCO])223 -继发性升高, 以维持HCO/HCO比值接近20/1。但由于受到呼吸抑制所致的323 PaO降低和PaCO升高反向调节的影响，又可反射性地兴奋呼吸中枢使呼吸运动22 增强，肺泡通气量增大，结果肺的上述调节作用往往有限，难以达到完全代偿。故本型碱中毒时PaCO继发性上升的代偿极限是55mmHg，其变化状况可用预测公2 式来测算，作为是否合并呼吸性酸碱中毒的判断依据。 3. 肾的调节作用 作用缓慢，3,5天方可达到代偿高峰。碱中毒时，血浆++[H]下降，使肾小管上细胞中的CA和谷氨酰胺酶活性降低，肾小管泌H+、泌NH4 ---和重吸收HCO减少，血浆[HCO]继发性下降，尿液因HCO排出增多，而呈碱性333 (低钾性碱中毒除外)。 -4. 血气参数变化状况 经过上述代偿调节，血浆[HCO] / [HCO]比值可正323常或升高，血浆pH相应正常或增大，可出现代偿性或失代偿性代谢性碱中毒。 -其血气参数变化为:HCO原发性升高，AB、SB、BB均增高，AB>SB，BE正值加大。 3 (三)对机体的影响 1. 中枢神经系统功能障碍 重度代谢性碱中毒时常见烦燥不安，精神错乱、 +谵妄、意识障碍等临床表现，其发生机制与血浆[H]下降时，脑组织内r-氨基丁酸转氨酶活性增高，谷氨酸脱羧酶活性降低，以致r-氨基丁酸生成减少，对中枢神经系统抑制减弱和血红蛋白氧离曲线左移所致的脑组织缺氧等有关。 2. 血红蛋白氧离曲线左移 受血浆pH升高的影响所致。此时，Hb与O的亲2和力增强，引起血红蛋白氧离曲线左移，使流经组织血液中的Hb不易释放O，2而引发组织缺氧 2++3. 血浆游离Ca降低 常见于急性代谢性碱中毒，因血浆[H]骤降，血浆游离钙转化为结合钙，使血浆游离钙浓度降低，造成神经肌肉应激性增高，出现面部和肢体肌肉抽动、手足搐搦、惊厥等症状。 +4. 低钾血症 为代谢性碱中毒所致。其发生机制在于:血浆[H]降低时, 细 +++++胞内外H-K交换, H出细胞，K入细胞，可直接降低血K。同时，肾小管上皮细 16 +++++胞泌H减少，出现H-Na交换减弱和K-Na交换增强，尿K+排出增多，以致低钾血症。 (四)防治的病理生理基础 1. 治疗原发病，积极去除代谢性碱中毒的病因与维持因素。 2. 针对病情，依型施治 (1)盐水反应性碱中毒:以胃液丢失和长期应用利尿药多见， 常伴随有效循环血量减少，缺钾、缺氯等。治疗措施为:?口服或静脉滴注等张(0.9%)或 -半张(0.45%)盐水，定期检测尿pH和尿[Cl]，以判断疗效。?应用KCl，适用于伴有高度缺钾者。?补充CaCl，适用于因游离钙减少所致的手足搐搦者。?2 稀盐酸治疗。可用于重度代谢性碱中毒患者，为尽快去除碱中毒所产生的危害，可静脉缓慢滴注0.1mmol/L的HCl。 (2)盐水抵抗性碱中毒:以醛固酮增多症、全身性水肿患者及重度低钾血症者多见，主要维持因素为醛固酮增多和低钾。可应用乙酰唑胺(CA抑制剂)促使肾小管排钠排水。并慎用噻嗪类利尿剂，以免诱发碱中毒，这种碱中毒对盐水治疗没有效果。 四、呼吸性碱中毒 呼吸性碱中毒(respiratory alkalosis)是指血浆HCO原发性减少，以致血23 浆pH升高的一种酸碱平衡紊乱。根据其发病时间可分为急性呼吸性碱中毒和慢性呼吸性碱中毒两种类型。 (一)原因与发病与机制 1. 低氧血症 如肺炎、间质性肺疾患、肺水肿等外呼吸障碍，或吸入气PaO2过低，均可造成PaO降低，肺通气过度，以致CO排出过多。 22 2. 肺疾患 实验研究表明，急性呼吸窘迫综合征(ARDS)、肺梗塞、肺炎等所致的呼吸性碱中毒，其发生机制除低氧血症作用外，还与肺牵张感受器和肺毛细血管旁感受器受刺激，以致肺过度通气有关。 3. 呼吸中枢受到直接刺激 通常可直接刺激呼吸中枢，导致过度通气的常见疾患有:?中枢神经系统疾病:如脑炎、脑外伤、脑肿瘤等。?精神障碍:如癔病发作。?某些药物:水杨酸、氨等。?机体代谢过高:如甲状腺功能亢进、高热等。 17 4. 人工呼吸机使用不当 如通气量设置过大，使用时病人CO排出过多。 2 (二)机体的代偿调节 1. 急性呼吸性碱中毒 主要代偿调节方式是细胞内外离子交换和细胞内缓 +冲。这种代偿调节的过程为:?细胞内H外逸。 受血浆[HCO]迅速下降的影响，23 +-由细胞内非碳酸氢盐缓冲系统(血红蛋白、磷酸、蛋白质等,即:HBuf—H+Buf) +++和细胞代谢产物乳酸提供的H，可迅速通过细胞内外H-K交换而逸出细胞，与 --HCO结合生成HCO，使血浆[HCO]有所回升，HCO浓度相应下降。同时，细胞323233 --外K+进入细胞，继发低钾血症。?血浆HCO进入红细胞。部分血浆HCO3通过与3 -Cl互相交换而进入RBC，与胞质中的H+生成HCO，并解离为CO和HO，CO从23222BRC中逸出可提高血浆[HCO]。由于上述代偿能力相当有限，故本型碱中毒往往23 失代偿。 2. 慢性呼吸性碱中毒 主要靠肾脏充分代偿调节。由于这种代偿作用缓 +慢，难以在急性呼吸性碱中毒时奏效。通常，经它可使肾小管上皮细胞泌H、泌 +--NH和重吸收HCO 均减少，血浆[HCO]下降，尿液呈碱性。 433 3. 血气参数变化状况: (1)急性呼吸性碱中毒大多为失代偿性的，故PaCO原发性降低，血浆pH2 升高，ABSB、AG增大，血清K+浓度升高，伴有低钾血症，后果严重。 (二)代谢性碱中毒合并呼吸性碱中毒 1. 原因 以各种危重病人多见。机械通气过度、低氧血症、败血症、颅脑外伤、妊娠中毒症等是导致呼吸性碱中毒的病因;而剧烈呕吐、胃肠引流、大量输入库存血或频繁应用利尿药等是引起合并代谢性碱中毒的病因。 2. 特点 呼吸性与代谢性双重因素均朝碱性方面发展，两者之间不能相互代偿，而呈严重失代偿状态。故血浆pH明显升高，SB、AB、BB均升高，AB16mmol/L，HCO一般升高， Cl显著下降。 23 (二)呼吸性碱中毒合并AG增高性代谢性酸中毒和代谢性碱中毒。其特点 --在于PaCO降低，AG<16mmol/L，HCO升高或降低，Cl一般降低。 23 总之，酸碱平衡紊乱复杂多变，应在充分掌握原发病情的基础上，及时结合实验室检查结果，通过综合分析，合理判断，以便作出正确结论。 20 21