酸堿平衡紊亂病理生理學(xué)

1、,,,酸堿平衡紊亂,病理生理學(xué)教研室上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院,酸堿平衡紊亂的定義反映酸堿平衡狀態(tài)的指標(biāo)（動脈血氣分析）酸堿平衡紊亂的基本類型酸堿平衡紊亂的發(fā)生機制酸堿平衡紊亂時功能、代謝的改變及表現(xiàn)混合型酸堿平衡紊亂,主要內(nèi)容,一、酸堿平衡的概念,酸堿平衡,在機體產(chǎn)生或攝入一定量的酸性或堿性物質(zhì)后，通過調(diào)節(jié)使體液pH相對穩(wěn)定的過程，稱為機體的酸堿平衡（acid?base balance）。正常人動脈血血漿pH范圍為7.35~7.

2、45。,,,,,什么是酸？ 什么是堿？,在一個化學(xué)反應(yīng)中，凡能釋放出H+的物質(zhì)，稱為酸。強酸：HCl、H2SO4、H3PO4等。弱酸：H2CO3、CH3COOH（乳酸）等。,在一個化學(xué)反應(yīng)中，凡能接受H+的物質(zhì)，稱為堿。強堿：NaOH、KOH等。弱堿：NaHCO3、NH3、CH3COONa等。,二、酸堿平衡的維持與調(diào)節(jié),糖酵解產(chǎn)生乳酸脂肪分解可產(chǎn)生酮酸含硫氨基酸代謝可產(chǎn)生硫酸嘌呤化合物經(jīng)代謝可產(chǎn)生尿酸核酸代謝可

3、產(chǎn)生磷酸,各種高分子物質(zhì)經(jīng)代謝產(chǎn)生大量CO2，它與水生成H2 CO3； 可經(jīng)肺呼吸排出。,Volatile acids,每天可產(chǎn)生300~400L CO2，相當(dāng)于15mol的H+。,各種高分子物質(zhì)含有氮、硫、磷等元素，經(jīng)代謝可產(chǎn)生尿酸、硫酸和磷酸等。 不能經(jīng)肺排出。 可通過腎臟排出。,Fixed acids,每天產(chǎn)生的固定酸所含H+約為50~100 mmol。,體內(nèi)氨基酸脫氨基產(chǎn)生NH3；蔬菜、瓜果中的檸檬酸鹽、蘋果酸

4、鹽經(jīng)三羧酸循環(huán)可生成NaHCO3、KHCO3。,正常機體酸性物質(zhì)的來源,多,正常機體堿的來源,少,,,例：,*注：血漿pH為7.40時，其[H +]僅為 40 n mol/L。,由于正常人體每日酸的來源遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于堿的來源，因此機體對酸堿平衡的調(diào)節(jié)主要是對體內(nèi)產(chǎn)生的大量H+負(fù)荷的代償和調(diào)節(jié)。,,緩沖系統(tǒng)的組成,體液緩沖系統(tǒng)是指由各種弱酸及其共軛的堿構(gòu)成的不同緩沖對所形成的對H＋負(fù)荷能起緩沖作用的系統(tǒng)。細(xì)胞內(nèi)、外液中均有碳酸氫鹽（HCO3－

5、）及非碳酸氫鹽（Buf－）兩種緩沖系統(tǒng)。弱酸鹽的主要陽離子在細(xì)胞外液是Na＋，在細(xì)胞內(nèi)液是K＋。,細(xì)胞內(nèi)外液的主要緩沖對構(gòu)成,細(xì)胞外液 血 漿 NaHCO3/ H2CO3 NaPr/HPr* Na2HPO4/NaH2PO4 細(xì)胞間液 NaHCO3/ H2CO3 Na2HPO4/NaH2PO4細(xì)胞內(nèi)液** KPr/HPr K2HPO4/K

6、H2PO4 KHCO3 /H2CO3 有機磷酸鹽紅 細(xì) 胞 KHb/HHb KHbO2/HHbO2 K2HPO4/KH2PO4 KHCO3/ H2CO3* HPr：蛋白質(zhì)； **主要指肌細(xì)胞。,緩沖作用？,例：緩沖溶液含 10mmol/L Na

7、2HPO4 10mmol/L Na H2PO4 Na H2PO4的Ka為160因此可計算出該溶液的pH是6.80。如在此溶液中加入2 mmol/L HCl，則溶液pH降至6.62。如單獨將HCl加入不含緩沖對的水溶液，使其濃度達(dá)到2 mmol/L，則溶液的pH為2.70 。,碳酸氫鹽緩沖系統(tǒng),血漿中NaHCO3/H2CO3緩沖系統(tǒng)是體內(nèi)最重要的、對固定酸具有強大緩沖作用的緩沖系統(tǒng)。根據(jù)Hen

8、derson-Hasselbalch方程式，血漿pH 明顯與 ? HCO3－? /? H2CO3?比值有關(guān)： pH ? pKa ＋ log（? HCO3－? /? H2CO3?） pH ? pKa ＋ log（? HCO3－? / ?·PaCO2）pH ? 6.1 ＋ log（ 24 /0.226·5.32）pH ? 6.1 ＋ log（ 24 / 1.2）pH ? 6.1 ＋ 1.3

9、 pH ? 7.4 （? 為CO2的溶解系數(shù)）,,,,,,,血漿,紅細(xì)胞,,氯轉(zhuǎn)移,原發(fā)改變,被紅細(xì)胞內(nèi)的緩沖系統(tǒng)緩沖（Hb緩沖對最主要）。,CO2?,CO2 + H2O,H2CO3,H+,C l?,注：CA為碳酸酐酶,CA,CA,C l?,HCO3?,HCO3?,紅細(xì)胞對揮發(fā)酸的緩沖,? 近端小管Na+-H+交換（Na+-H+ exchange of proxim

10、al tubule） 使原尿中90%NaHCO3重吸收。? 遠(yuǎn)端小管泌H+與HCO3-重吸收（Regulation of distal tubule） 集合管的閏細(xì)胞泌H+，但不重吸收Na+，進(jìn)入原尿中H+與HPO42-結(jié)合形成H2PO4-，使尿液酸化。閏細(xì)胞內(nèi)HCO3-與Cl-交換，HCO3- 進(jìn)入血液內(nèi)。,? NH4+排出（NH4+ excretion） 腎臟對NH4+排出是pH依賴性（酸中毒越嚴(yán)重

11、，排NH4+量越多）。 ● 近曲小管上皮細(xì)胞是產(chǎn)NH4+的主要場所，通過Na+-NH4+交換，以NH4Cl形式排出。 ● 集合管分泌NH3 進(jìn)入原尿與H+結(jié)合生成NH4Cl 被排出體外。,,緩 沖,2．把酸（堿）排出體外,肺：快，排出揮發(fā)酸。腎：較慢，但作用強大，排出固定酸。,調(diào)節(jié)主要包括二大環(huán)節(jié),血漿：快，以 [HCO3— ]/[H2CO3] 最重要，但不能緩沖揮發(fā)酸。紅細(xì)胞：快

12、，能夠快速緩沖揮發(fā)酸。細(xì)胞內(nèi)液：略慢，先進(jìn)行胞內(nèi)外的 H+ —K+交換，然后緩沖。骨骼：極慢，主要對代謝性酸中毒。,1．把強酸（強堿）轉(zhuǎn)變?yōu)槿跛幔ㄈ鯄A）,三、酸堿平衡紊亂,在許多病理情況下，當(dāng)機體酸性或堿性物質(zhì)的量發(fā)生變化（過多或過少），超過機體的調(diào)節(jié)能力，使血漿pH超越正常范圍；或者由于肺、腎對酸堿平衡的調(diào)節(jié)功能發(fā)生障礙，以及因水、電解質(zhì)紊亂，使NaHCO3和H2CO3的含量，甚至[NaHCO

13、3]/[H2CO3]的濃度比發(fā)生改變（正常為20/1），稱為酸堿平衡紊亂（acid?base disturbance）。,或,酸堿平衡紊亂的基本概念,酸堿平衡紊亂的分類,因代謝性因素引起HCO3?改變，進(jìn)而導(dǎo)致血漿pH發(fā)生變化，稱為代謝性酸中毒（HCO3 ?減少）或堿中毒（HCO3 ?增多） 。因呼吸性因素引起血液中CO2（H2CO3）含量改變，進(jìn)而導(dǎo)致血漿pH發(fā)生變化，稱為呼吸性酸中毒（ H2CO3增多）或堿中毒（H2CO3減少）

14、。,指能夠影響肺泡通氣量，從而改變血液中CO2含量的因素。,指除呼吸性因素以外的、能夠引起血漿HCO3—改變的因素。,代謝性因素,呼吸性因素,血漿pH=6.1+lg [HCO3— ] / [H2CO3],,,四、酸堿平衡的評判指標(biāo)（動脈血氣分析）,Arterial Blood Gas Sampling 動脈血氣測定的樣本采集,pH,血液pH通常是指動脈血中H＋濃度的負(fù)對數(shù)。正常值為7.35～7.45，平均為7.4。pH?7.45

15、：失代償性堿中毒pH?7.35：失代償性酸中毒pH在正常范圍： 正常人，無酸堿平衡紊亂存在 存在代償性酸或堿中毒由于機體的代償，血漿 ? HCO3－? /? H2CO3? 比值仍維持在20/1左右，故pH在正常范圍內(nèi)。 混合性酸堿平衡紊亂同時存在使pH變化趨向相反的不同類型的酸堿平衡紊亂，由

16、于pH變化暫時相互抵消，使所測pH尚在正常范圍。,動脈血CO2分壓（PaCO2）,PaCO2是動脈血血漿中以物理狀態(tài)溶解的CO2分子所產(chǎn)生的張力。 正常值：4.39 ～ 6.25kPa（33 ～ 46 mmHg） 平均為 5.32 kPa（40 mmHg）血漿PaCO2的高低直接取決于肺泡通氣量，兩者呈反相關(guān)的關(guān)系。PaCO2是反映酸堿平衡呼吸性因素的指標(biāo)。,標(biāo)準(zhǔn)碳酸氫鹽 standard bic

17、arbonate，SB,指全血標(biāo)本在38℃、血紅蛋白氧飽和度100%、以PaCO2為5.32kPa的氣體平衡的條件（即標(biāo)準(zhǔn)條件）下，測得的血漿HCO3－濃度。正常范圍：22～27mmol/L，平均 24 mmol/L。測定NaHCO3的含量除了受代謝性因素的影響外，PaCO2增高，測得的NaHCO3也增高，反之亦然。標(biāo)本用PaCO2為5.32 kPa的氣體平衡后，消除了個體實際呼吸功能狀況對PaCO2變動并進(jìn)而引起NaHCO3變動

18、的影響，故測得的NaHCO3（SB）值僅受機體固定酸負(fù)荷、堿性物質(zhì)的攝入、排出及腎臟的排酸、保堿功能狀態(tài)（代謝性因素）的影響。,實際碳酸氫鹽actual bicarbonate，AB,指血標(biāo)本在取得至測定HCO3－濃度時，始終處于隔絕空氣的條件下，即是在被檢者實際的PaCO2和血紅蛋白飽和度條件下，測得的血漿NaHCO3濃度。測定的NaHCO3高低不僅受上述代謝性因素的影響，而且受被檢者肺通氣狀況（呼吸性因素）的影響，過度通氣使Pa

19、CO2降低，NaHCO3測定值減少；肺通氣不足，NaHCO3值增高。對同一被檢者來說，如果不存在外呼吸功能障礙，所測AB和SB應(yīng)當(dāng)相同，兩者只隨代謝性因素變化而變化。,AB與SB值的比較,如果存在外呼吸功能障礙，則測得的SB和AB便有所不同，故AB與SB值的比較，可用來作為酸堿平衡中受呼吸性因素影響的指標(biāo)。.AB ? SB，表明有CO2潴留；AB ? SB，表明被檢者有過度通氣；AB ? SB，說明被檢者肺通氣無異常。,緩沖堿

20、buffer base，BB,是指血漿中具有緩沖作用的負(fù)離子的總和。這些負(fù)離子包括HCO3－（22～27 mmol/L）、Hb－（6.3 mmol/L）和蛋白質(zhì)陰離子（Pr－，16～18 mmol/L）等。正常值：45～55 mmol/L，平均為 50?5 mmol/L。BB是反映代謝性因素的指標(biāo)，與PaCO2變化無關(guān)。,堿剩余base excess，BE,是指全血在38℃、PaCO2為5.32 kPa、血紅蛋白濃度校正為150

21、g/L、且氧飽和度為 100%的條件下，把1 L全血或血漿用酸或堿滴定至pH為7.40時，所用酸或堿的量。以酸滴定時，所用酸的濃度值以“正值”表示；以堿滴定時，則以負(fù)值表示。BE的意義與BB相同 。正常值： 0?3 mmol/LBE?＋3 mmol/L，見于代謝性堿中毒BE?－3 mmol/L，見于代謝性酸中毒,陰離子間隙anion gap，AG,是指血漿中未測定的陰離子（undetermined anion，UA）和未測定陽

22、離子（undetermined cation，UC）的濃度差。正常值： 12 ? 2 mmol/L該值可以根據(jù)已測定的陽離子濃度（?Na＋?）與已測定的陰離子濃度（?Cl－?＋?HCO3－?）間的差值計算獲得。即：AG = ?Na＋?－（?Cl－?＋?HCO3－?）對正常人則為：AG=140－（104＋24）；AG=12 mmol/L。AG的測定對區(qū)分不同類型代謝性酸中毒和分析某些混合性酸堿平衡紊亂有重要意義。,pH——反映血

23、漿中游離H+的濃度，是評判酸堿平衡的綜合指標(biāo)。,代謝性指標(biāo)——反映血漿[HCO3—]的指標(biāo)。且排除了呼吸性因素的影響。SB（標(biāo)準(zhǔn)碳酸氫鹽）BB（緩沖堿）BE（堿剩余）,呼吸性指標(biāo)——反映血漿CO2含量的指標(biāo)。PaCO2AB與SB的差值（AB>SB，表示有CO2潴留）（AB<SB，表示CO2減少）,AB ——受代謝性因素和呼吸性因素的雙重影響。,AG ——用于確定和區(qū)分代謝性酸中毒及其類型；有助于分析某些混合

24、型酸堿平衡紊亂。,? 當(dāng)機體針對某種酸堿紊亂進(jìn)行代償時，因代償引起的指標(biāo)變化與原發(fā)病因引起的指標(biāo)變化同向改變。例如： 單純型代謝性酸中毒時，代謝性指標(biāo)SB?，BB?，BE負(fù)值?；此時機體可通過呼吸加深加快排出CO2進(jìn)行代償，因此代償后引起呼吸性指標(biāo)PaCO2?，AB<SB。,五、酸堿平衡紊亂的發(fā)生機制,代謝性酸中毒,體內(nèi)產(chǎn)生,體外攝入,AG增大型,AG正常型,酸多,因為是代謝性的所以是固定酸多,固定酸

25、的來源增多,固定酸的排出減少,乳酸酸中毒,酮癥酸中毒,水楊酸中毒,：腎功能衰竭少尿、無尿階段,堿少,堿的來源減少,?,——由于正常人體每日堿的來源就很少，所以不成立。,堿的丟失過多,經(jīng)消化道丟失：小腸液、胰液,經(jīng)腎臟丟失：腎小管排酸保堿功能障礙,堿的消耗過多,,,,,,,,,：使用含氯成酸性藥物,原發(fā)性[HCO3?]?,代謝性堿中毒,固定酸少,固定酸的來源減少,固定酸的丟失過多,?,——由于正常人體每日酸的來源遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于堿的來源，所以不

26、成立。,經(jīng)消化道丟失,：胃液大量丟失,經(jīng)腎臟丟失,低鉀或低氯血癥,鹽皮質(zhì)激素過多,應(yīng)用某些利尿劑,堿多,堿的來源多,——主要見于堿性物質(zhì)輸入過多：如NaHCO3、乳酸鈉、庫血。,堿的排出減少,?,——由于正常機體對酸堿平衡的調(diào)節(jié)主要為排酸保堿，所以不成立。,,,,,原發(fā)性[HCO3?]?,胃液大量丟失,H+丟失,Cl?丟失,K+丟失,體液丟失,,醛固酮 ?,,,,,?,,呼吸性堿中毒,呼吸性酸中毒,揮發(fā)酸過多,揮發(fā)酸產(chǎn)生增多,?,——正

27、常人體每日產(chǎn)生大量的CO2，但是只要外呼吸功能良好，則不會引起CO2潴留。,揮發(fā)酸排出減少,：由外呼吸功能障礙引起,揮發(fā)酸攝入增多,：見于吸入氣CO2濃度過高,揮發(fā)酸來源減少,?,——不成立，原因見前。,揮發(fā)酸過少,：低氧血癥、CNS疾病、精神因素、水楊酸中毒,揮發(fā)酸排出過多,,,原發(fā)性[H2CO3 ] ?,原發(fā)性[H2CO3 ] ?,,,,酸中毒時機體的代償機制,代謝性酸中毒

28、 呼吸性酸中毒原發(fā)特點 ?HCO3-??，BB?,SB?,AB?,BE(－)? ?H2CO3 ??，PaCO2? AB>SB血 液 HA + HCO3-?A-+ H2CO3 嚴(yán)重急性發(fā)病者可無代償；緩沖作用

29、 ? 血漿蛋白緩沖;紅細(xì)胞內(nèi)Hb CO2 + H2O 緩沖及紅細(xì)胞內(nèi)外的Cl-轉(zhuǎn)移肺呼吸調(diào)節(jié) 呼吸加深加快，CO2 排出增加 不能代償細(xì)胞內(nèi)外離 H+ + KPr?K

30、++ HPr；子的交換及 H+ + K2HPO4?K++ KH2PO4 ；細(xì)胞內(nèi)緩沖 K+ 外移，血K+濃度?，細(xì)胞外H+腎 臟 腎性原因發(fā)病者無代償；代償 調(diào)節(jié) 腎能代償時：※CA活性增高，H+排出增加，分泌NH3及排出NH4

31、+ 增多，HCO3-重吸收增多骨骼 代償 Ca3(PO4)2 + 4H+?3Ca2+ + 2H2PO4-代償 結(jié)果 PaCO2?, ?HCO3-?逐漸恢復(fù) BB?,SB?,AB?,BE(+)?,,,,,,,,,,代謝性酸中毒,肺炎休克患者：

32、pH 7.26，HCO3-16 mmol/L，PaCO2 41mmHg；       預(yù)測PaCO2 = 1.5×16 + 8±2=32±2 = 30～34       實際PaCO2 = 41,糖尿病患者： pH 7.32, HCO3- 15mm

33、ol/L, PaCO2 30mmHg； 預(yù)測PaCO2 = 1.5×15+8±2=30.5±2=28.5～32.5 ； 實際PaCO2 = 30,,堿中毒時機體的代償機制,代謝性堿中毒 呼吸性堿中毒原發(fā)特點 ?HCO3-??，BB?,SB?,AB?,BE(＋)? ?H2CO3 ??，PaCO2?， AB&

34、lt;SB血液緩沖 對堿中毒作用?。?HCO3-進(jìn)入紅細(xì)胞；CO2彌散進(jìn)入血漿作 用 OH-+ H2CO3(HPr)?HCO3-(Pr-)+ H2O HCO3-＋HBuf ? H2CO3＋Buf－肺部代償 血液PH?（?H+??） ? 呼吸變淺變慢調(diào) 節(jié) CO2排出減少? PaCO2?.

35、 代償作用弱或無 細(xì)胞內(nèi)外 細(xì)胞內(nèi)H+外移，K+轉(zhuǎn)移進(jìn)入細(xì)胞，血K+降低，離子交換 氧離曲線左移，細(xì)胞糖酵解增強，乳酸增多，提供H+。腎 臟 CA、 谷氨酰胺酶、氨基酸轉(zhuǎn)氨酶活性降低：產(chǎn)H+ 泌NH3減少；腎調(diào) 節(jié) 排HCO3-?，尿滴定酸(H2PO4-)及NH4+減少；代償結(jié)果 血 ?H2CO3??，?HCO3-?有所恢復(fù)

36、 慢性呼堿：BB、SB?、 BE(-)?,,,,,,,,,代謝性堿中毒,敗血癥休克過度糾酸，并使用人工通氣后： pH 7.65，HCO3- 32 mmol/L，PaCO2 30 mmHg；        預(yù)測PaCO2 = 40+0.7(32-24)±5 = 40.6～50.6      &

37、#160; 實際PaCO2 = 30,幽門梗阻患者： pH 7.49，HCO3- 36 mmol/L，PaCO2 48mmHg；    預(yù)測PaCO2 = 40+0.7(36-24)±5 = 43.4～53.4     實際PaCO2 = 48,六、酸堿平衡紊亂對機體的影響,,酸中毒對機體的影響,代謝性酸中毒

38、 呼吸性酸中毒中樞神經(jīng) 乏力、知覺遲鈍、嗜睡、昏迷 急性呼酸，CO2進(jìn)入中樞?，中樞系統(tǒng)功能 PH ?，引起肺性腦病，腦血管擴張

39、 腦血流增加，易引起腦壓?，頭疼， 精神癥狀， PaCO2?10.7KPa?呼吸抑制。 中樞PH ?： 生物氧化酶活力?， A

40、TP合成?， 腦組織供能?， 谷氨酸脫羧酶（PH6.5）活力?， γ氨基丁酸生成?。水電解質(zhì) 易 引 起 血 [K+]?平 衡心 血 管 嚴(yán)重酸中毒引起心律失常、心收縮力?，周圍血管擴張/低血壓系 統(tǒng) * 高K+血癥：易致心律失常；

41、 * 心肌內(nèi)H+?使Ca2+內(nèi)流、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放及與鈣結(jié)合亞單位結(jié)合障礙； * 血管平滑肌對兒茶酚胺反應(yīng)性降低，血管擴張，毛細(xì)血管床開放增多;骨骼系統(tǒng) 慢性腎功不全?慢性代謝性酸中毒： 小兒：佝僂??；大人：骨軟化癥,,,,,,,Increased rate and depth of breathing ("Kussmaul breathing&quo

42、t;),Decreased heart rate (bradycardia),,堿中毒對機體的影響,代謝性堿中毒 呼吸性堿中毒中樞神經(jīng) 躁動不安，神經(jīng)錯亂，譫妄 急性呼堿PaCO2??，腦血管收縮，系統(tǒng)功能 致頭痛、眩暈、意識障礙等 氧離曲線左移、KHbO2不易釋放O2,中樞對O2敏感，缺O(jiān)2癥狀明顯；

43、 γ氨基丁酸轉(zhuǎn)氨酶活力?(PH8.2)，谷氨酸脫羧酶活性?， γ氨基丁酸含量減少，抑制作用減弱神經(jīng)肌肉 PH?，血漿游離?Ca2+? ?，且中樞γ氨基丁酸?，使N-M應(yīng)激性?，系 統(tǒng) 有手足搐搦或驚厥，且多見于呼吸性堿中毒。水 電 解 低K+血癥（可引起肌無力、麻痹；糾正血K+，癥狀可改變）質(zhì) 平 衡 心 血 管 低鉀血

44、癥：心肌興奮性?；自率性?；傳導(dǎo)性?；收縮性先增高后系 統(tǒng) 降低易致心律失常,,,,,,,混合型酸堿平衡紊亂,對同一患者，除不可能同時存在呼吸性酸中毒和呼吸性堿中毒之外，往往在不同病理過程中同時出現(xiàn)兩或三種酸堿平衡紊亂類型，即存在混合型酸堿平衡異常（mixed acid-base disorders）。二重性酸堿平衡紊亂又有相加性（酸堿一致的混合型）和相消性（酸堿混合型）兩種類型。,防治原則,治療原發(fā)病因 糾