第十五章 酸堿平衡

1、第十五章 酸堿平衡【授課時間】2學(xué)時【目的要求】1掌握血液的緩沖作用，腎對酸堿平衡的調(diào)節(jié)作用 2熟悉肺對酸堿平衡的調(diào)節(jié)作用3了解酸堿平衡的主要生化振動指標(biāo)【教學(xué)內(nèi)容】1一般介紹：體內(nèi)酸堿物質(zhì)的來源 2詳細(xì)介紹：酸堿平衡的調(diào)節(jié)3一般介紹：酸堿平衡失調(diào)【授課學(xué)時】2學(xué)時第十五章 酸堿平衡第一節(jié) 體內(nèi)酸堿物質(zhì)的來源第二節(jié) 酸堿平衡的調(diào)節(jié)第三節(jié) 酸堿平衡失調(diào)第一節(jié) 體內(nèi)酸堿物質(zhì)的來源時間30 教 學(xué) 內(nèi) 容 一、酸性物質(zhì)的來源 體內(nèi)的酸性物質(zhì)主要來源于糖、脂類及蛋白質(zhì)等的分解代謝，另外少量來自于某些食物及藥物。酸性物質(zhì)可分為揮發(fā)性酸和非揮發(fā)性酸兩大類。 （一）揮發(fā)性酸（碳酸） 揮發(fā)性酸即碳酸。正常成人

2、每日由糖、脂類和蛋白質(zhì)分解代謝產(chǎn)生約350L（15mol）的CO2，所生成的CO2主要在紅細(xì)胞內(nèi)碳酸酐酶（carbonic anhydrase，CA）的催化下與水結(jié)合生成碳酸。碳酸隨血液循環(huán)運至肺部后重新分解成CO2并呼出體外，故稱碳酸為揮發(fā)性酸，是體內(nèi)酸的主要來源。 （二）非揮發(fā)性酸（固定酸） 體內(nèi)代謝過程中還可產(chǎn)生一些有機酸及無機酸，如核酸、磷脂和磷蛋白分解產(chǎn)生的磷酸；糖代謝產(chǎn)生的丙酮酸和乳酸；脂肪酸產(chǎn)生的酮體；含硫氨基酸產(chǎn)生的硫酸等。這些酸性物質(zhì)不能由肺呼出，必須經(jīng)腎隨尿排出體外，所以稱之為非揮發(fā)性酸或固定酸。正常人每天產(chǎn)生的固定酸僅為5010Ommol左右。固定酸還可來自某些食物，如醋

3、酸、檸檬酸等。此外某些藥物，如阿司匹林、水楊酸等也呈酸性。二、堿性物質(zhì)的來源堿性物質(zhì)主要來源于食物，如蔬菜和水果。蔬菜和水果中含有較多的有機酸鹽，如檸檬酸鉀鹽或鈉鹽、蘋果酸鉀鹽或鈉鹽等。這些有機酸根在體內(nèi)氧化生成CO2和H2O，剩下的Na+、K+則與HCO3-結(jié)合生成碳酸氫鹽。此外，來源某些藥物，如碳酸氫鈉等。正常情況下，體內(nèi)產(chǎn)生的酸性物質(zhì)多于堿性物質(zhì)，故機體對酸堿平衡的調(diào)節(jié)作用以對酸的調(diào)節(jié)為主。備 注 第二節(jié) 酸堿平衡的調(diào)節(jié)時間35 教 學(xué) 內(nèi) 容 一、血液的緩沖作用 無論是體內(nèi)代謝產(chǎn)生的還是由體外進入的酸性或堿性物質(zhì)，都要進入血液并被血液緩沖體系(buffer system)緩沖;另外血液

4、的緩沖作用和肺、腎對酸堿平衡的調(diào)節(jié)直接相關(guān)，因此在體液的多種緩沖體系中，以血液緩沖體系最為重要。 （一）血液的緩沖體系血漿的緩沖體系有：紅細(xì)胞內(nèi)的緩沖體系有： 血漿緩沖體系中以碳酸氫鹽緩沖體系最重要，紅細(xì)胞緩沖體系中以血紅蛋白及氧合血紅蛋白緩沖體系最為重要。血漿NaHCO3H2CO3緩沖體系之所以重要，不僅是因為該體系緩沖能力強，還在于該體系易于調(diào)節(jié)：其H2CO3濃度，可通過體液中物理溶解的CO2取得平衡而受肺的呼吸調(diào)節(jié)；而NaHCO3濃度則可通過腎的調(diào)節(jié)作用維持相對恒定。 （二）血液的緩沖機制血漿pH值主要取決于血漿NaHCO3/H2CO3濃度的比值。正常條件下，血漿NaHCO3濃度為24m

5、molL，H2CO3為1.2mmolL，兩者比值為241.2201。亨-哈二氏方程式：血漿NaHCO3/H2CO3=2O/1時，血漿pH=7.4不變。當(dāng)其中任何一濃度發(fā)生變化時，只要另一濃度隨之變化，兩者比值=2O/1，血漿pH值=7.4。由此可見，酸堿平衡調(diào)節(jié)的實質(zhì)就是調(diào)節(jié)NaHC03與H2CO3 =20/1。NaHC03濃度可反映體內(nèi)的代謝狀況，受腎的調(diào)節(jié)，稱為代謝性因素；H2CO3濃度可反映肺的通氣狀況，受呼吸作用的調(diào)節(jié)，稱為呼吸性因素。 進入血液的固定酸或堿性物質(zhì)，主要由碳酸氫鹽緩沖體系緩沖；揮發(fā)性酸主要由血紅蛋白緩沖體系緩沖。1對固定酸的緩沖作用 代謝過程中產(chǎn)生的磷酸、硫酸、乳酸、酮

6、體等固定酸（H-A）進入血漿時，主要由NaHC03中和，使酸性較強的固定酸轉(zhuǎn)變?yōu)樗嵝暂^弱的H2CO3。H2CO3則進一步分解成H2O及CO2，CO2可經(jīng)肺呼出體外從而不致使血漿pH值有較大波動。2對堿性物質(zhì)的緩沖作用 堿性物質(zhì)進入血液后，可被血漿中的H2CO3、NaH2PO4及H-Pr所緩沖，使堿性變?nèi)酢?對揮發(fā)性酸的緩沖作用 體內(nèi)各組織細(xì)胞在代謝過程中不斷產(chǎn)生的CO2主要經(jīng)紅細(xì)胞中的血紅蛋白緩沖體系緩沖，此緩沖作用與血紅蛋白的運氧過程相偶聯(lián)。由于組織細(xì)胞與血液之間存在PCO2差，當(dāng)動脈血流經(jīng)組織時，組織中的CO2可向血漿擴散，大部分?jǐn)U散進入紅細(xì)胞，在紅細(xì)胞中CA作用下生成H2CO3，后者解離

7、成HCO3-和H+。其中的H+與HbO2釋放出02后轉(zhuǎn)變而成的Hb-和H+結(jié)合生成HHb而被緩沖（HbO2 Hb-+ O2 ，H+ + Hb- HHb），紅細(xì)胞內(nèi)HCO3-因濃度增高而向血漿擴散。此時紅細(xì)胞內(nèi)K+不能隨HCO3-逸出，血漿中等量的Cl-進入紅細(xì)胞以維持電荷平衡。在肺部，由于肺泡中PO2高、PCO2低，當(dāng)血液流經(jīng)肺部時，HHb解離成H+和Hb-，Hb-和02結(jié)合形成HbO2，H+與HCO3-結(jié)合生成H2CO3，經(jīng)CA催化分解成CO2和H2O，CO2從紅細(xì)胞擴散入血漿后，再擴散入肺泡而呼出體外。此時，紅細(xì)胞中的HCO3-很快減少，繼而血漿中的HCO3-進入紅細(xì)胞，與紅細(xì)胞內(nèi)的Cl-

8、進行又一次等量交換。在嚴(yán)重嘔吐丟失大量胃液時，損失較多的H+和Cl-，血漿Cl-濃度降低，HCO3-從紅細(xì)胞進入血漿，血漿HCO3-濃度代償性增加，從而導(dǎo)致低氯性堿中毒。二、肺對酸堿平衡的調(diào)節(jié)作用肺主要以呼出CO2來調(diào)節(jié)血漿中H2CO3的濃度。肺呼出CO2的作用受呼吸中樞的調(diào)節(jié)，而呼吸中樞的興奮性又受血液中PCO2及pH值的影響。當(dāng)體內(nèi)產(chǎn)酸增多時，NaHCO3減少而H2CO3增多，使血漿中NaHCO3/H2CO3比值變小。血中的H2CO3經(jīng)CA催化分解為CO2及H2O，使血漿PCO2增高，刺激呼吸中樞，呼吸加深加快，呼出CO2，降低血中H2CO3濃度，使pH值恢復(fù)正常。血PCO2增高或pH值及

9、PO2降低時，呼吸中樞興奮，呼吸加深加快，CO2呼出增多；反之，當(dāng)動脈血PCO2降低或pH值升高時則呼吸中樞受抑制，呼吸變淺變慢，CO2呼出減少。肺呼出CO2來調(diào)節(jié)血中H2CO3的濃度，以維持NaHCO3/H2CO3的正常比值。三、腎對酸堿平衡的調(diào)節(jié)作用 腎對酸堿平衡的調(diào)節(jié)作用，主要是通過排出機體在代謝過程中產(chǎn)生的過多的酸或堿，調(diào)節(jié)血漿中NaHCO3濃度，以維持血漿pH值的恒定。腎的這種作用主要是通過腎小管細(xì)胞的泌氫、泌氨及泌鉀作用，排出多余的酸性物質(zhì)來實現(xiàn)的。 （一）腎小管泌H+及重吸收Na+（H+-Na+交換）1NaHCO3的重吸收 在腎小管上皮細(xì)胞內(nèi)含有CA，CA催化C02與H20生成H

10、2CO3，H2CO3又解離為H+和HCO3-。解離出的H+從腎小管上皮細(xì)胞主動分泌到小管液中，而HCO3-則保留在細(xì)胞內(nèi)。分泌到小管液中的H+與其中的Na+進行交換，稱為H+-Na+交換。進入腎小管上皮細(xì)胞中的Na+可通過鈉泵主動轉(zhuǎn)運回血漿，腎小管細(xì)胞中HCO3-則被動吸收入血，二者重新結(jié)合生成NaHCO3，以補充緩沖固定酸所消耗的NaHCO3。此過程沒有H+的真正排出，只是管腔中的NaHCO3全部重吸收回血液，故稱為NaHCO3的重吸收。2尿液的酸化 在正常pH條件下，Na2HPO4/NaH2PO4=4:1。在近曲小管管腔中，這一緩沖對仍保持原來的比值，但終尿中這一比值變小，尿中排出NaH2

11、PO4增加，尿液pH值降低，這一過程稱為尿液的酸化。當(dāng)原尿流經(jīng)腎遠(yuǎn)曲小管時，其中的Na2HPO4解離成Na+和HPO42-，Na+與腎小管上皮細(xì)胞分泌的H+交換，Na+進入腎小管上皮細(xì)胞并與HCO3-重吸收進入血液結(jié)合形成NaHCO3，而管腔中的H+和Na+與HPO42-結(jié)合形成NaH2PO4隨尿排出，使尿液的pH值降低。當(dāng)小管液的pH值由原尿中的7.4下降到4.8時，Na2HPO4/NaH2PO4比值下降，Na2HPO4幾乎全部轉(zhuǎn)變?yōu)镹aH2PO4。（二）腎小管泌NH3及Na+的重吸收（NH4+-Na+交換）腎遠(yuǎn)曲小管和集合管上皮細(xì)胞有泌NH3作用。NH3主要來源于血液轉(zhuǎn)運的谷氨酰胺（占60

12、%）的分解和氨基酸的脫氨基作用（占40）。NH3生成后與小管液中的H+結(jié)合生成NH4+，并與強酸鹽（如NaCl、Na2SO4等）的負(fù)離子結(jié)合生成酸性的銨鹽隨尿排出。同時，小管液中解離出的Na+重吸收入細(xì)胞與HCO3-進入血液生成NaHCO3而維持血漿中NaHCO3的正常濃度。NH3的分泌量隨尿液的pH值而變化，尿液酸性愈強，NH3的分泌愈多；如尿液呈堿性，NH3的分泌減少甚至停止。（三）腎小管泌K+及Na+的重吸收（K+-Na+交換）腎遠(yuǎn)曲小管上皮細(xì)胞有主動排鉀而換回鈉的作用，從而使血液中K+與腎小管液中的部分Na+進行交換，Na+吸收入血，K+隨終尿排出體外。K+-Na+交換雖不能直接生成N

13、aHCO3，但與H+-Na+交換有競爭性抑制作用，故間接影響NaHCO3的生成。血鉀濃度增高時，腎小管泌K+作用加強，即K+-Na+交換加強，而H+-Ha+交換受抑制，結(jié)果使細(xì)胞外液中H+濃度升高，高血鉀時常伴有酸中毒； 四、其它組織細(xì)胞對酸堿平衡的調(diào)節(jié) （一）細(xì)胞內(nèi)外的離子交換Na+、K+和H+的交換，也見于肌肉、骨骼等細(xì)胞。通過細(xì)胞內(nèi)外離子的交換起到調(diào)節(jié)酸堿平衡的作用。如當(dāng)細(xì)胞外液H+濃度增加時，一部分H+在細(xì)胞外液被緩沖，另一部分H+則進入細(xì)胞內(nèi)液與K+或Na+相互交換，使細(xì)胞外K+濃度增加，這是酸中毒時引起高血鉀的原因之一。相反，當(dāng)細(xì)胞外液H+濃度降低時，H+由細(xì)胞內(nèi)外移，而K+則進入

14、細(xì)胞內(nèi)，使血K+降低，這是堿中毒引起低血鉀的原因之一。 （二）骨骼組織對酸堿平衡的調(diào)節(jié)作用骨細(xì)胞中的無機鹽隨體液中pH值的變化而變化，起到調(diào)節(jié)骨代謝和酸堿平衡的雙重作用。備 注 第三節(jié) 酸堿平衡失調(diào)時間30 教 學(xué) 內(nèi) 容 一、相關(guān)概念呼吸性酸中毒(respiratory acidosis)：因CO2呼出過少以致血漿H2CO3濃度原發(fā)性升高，使正常血漿NaHCO3H2CO3的比值變小，pH值降低。呼吸性堿中毒(respiratory alkalosis)：血漿H2CO3濃度原發(fā)性降低，使正常血漿NaHCO3/H2CO3的比值增大，pH值升高。代謝性酸中毒(metabolic acidosis)

15、：血漿NaHCO3濃度原發(fā)性降低，使正常血漿NaHCO3/H2CO3的比值變小，pH值降低。代謝性堿中毒(metabolic alkalosis)：血漿NaHCO3濃度原發(fā)性升高，使正常血漿NaHCO3/H2CO3的比值增大，pH值升高。無論呼吸性或代謝性酸堿中毒，又都可分為代償性或失代償性兩種。二、酸堿平衡失調(diào)的基本類型 （一）呼吸性酸中毒 呼吸性酸中毒是由于呼吸道及肺部疾病、呼吸中樞抑制、心疾病、呼吸肌麻痹等原因引起肺的呼吸功能障礙，CO2呼出不暢，使血漿H2C03濃度原發(fā)性升高。 當(dāng)血漿PCO2及H2CO3濃度升高時，腎小管細(xì)胞泌H+、泌NH3作用增強，NaHCO3重吸收增多，導(dǎo)致血漿N

16、aHCO3相應(yīng)升高，如果NaHCO3/H2CO3=20/1，pH=7.4，稱為代償性呼吸性酸中毒(compensatory respiratory acidosis)。 當(dāng)血漿H2CO3濃度過高，超出機體的代償能力時，則NaHCO3/H2CO320/1，血漿pH7.35，稱為失代償性呼吸性酸中毒(non-compensatory respiratory acidosis)。 呼吸性酸中毒的特點是：血漿PCO2、H2CO3濃度升高，血漿NaHCO3濃度也相應(yīng)升高。 （二）呼吸性堿中毒 呼吸性堿中毒是由于肺的呼吸過度（換氣過度），CO2呼出過多，使血漿H2CO3濃度原發(fā)性降低。可見于癔病、發(fā)燒等，

17、臨床較少見。 血漿PCO2及H2CO3降低時，腎小管細(xì)胞泌H+、泌NH3作用減弱，NaHCO3重吸收減少，血漿中NaHCO3濃度相應(yīng)降低，使NaHCO3/H2CO3=20/1，pH=7.4，稱為代償性呼吸性堿中毒(compensatory respiratory alkalosis)。 當(dāng)血漿H2CO3濃度過低，超出機體的代償能力時，則NaHC03/H2CO320/1，pH7.45，稱為失代償性呼吸性堿中毒(non-compensatory respiratory alkalosis)。 呼吸性堿中毒的特點是：血漿PCO2、H2CO3濃度降低，血漿NaHCO3濃度也相應(yīng)降低。 （三）代謝性酸中

18、毒 代謝性酸中毒是由于固定酸來源過多，如糖尿病或服用過多的酸性藥物；固定酸排出障礙，如腎功能不全；腎排酸和重吸收NaHC03障礙；堿性消化液丟失過多等原因造成血漿NaHCO3濃度原發(fā)性降低。固定酸產(chǎn)生過多引起代謝性酸中毒時，固定酸經(jīng)NaHCO3緩沖，生成固定酸的鈉鹽和H2CO3，結(jié)果導(dǎo)致血漿NaHCO3濃度降低，H2CO3濃度升高，pH值降低。代償過程：血漿H2CO3濃度升高和pH值降低，刺激呼吸中樞引起呼吸加深加快，CO2排出增多，H2CO3濃度降低；腎小管細(xì)胞泌H+和泌NH3作用增強，增加NaHCO3的重吸收和固定酸的排出。通過代償，血漿NaHCO3/H2CO3=20/1，血漿pH=7.4

19、，稱代償性代謝性酸中毒(compensatory metabolic acidosis)。 超出代償能力，血漿NaHC03/H2CO320/1，血漿pH7.35，稱為失代償性代謝性酸中毒(non-compensatory metabolic acidosis)。 代謝性酸中毒的特點是：血漿NaHCO3濃度降低，血漿H2CO3濃度也相應(yīng)降低。 （四）代謝性堿中毒 代謝性堿中毒是由于各種原因?qū)е卵獫{NaHCO3原發(fā)性增多。如嚴(yán)重嘔吐時酸性物質(zhì)丟失過多，堿性藥物攝入過多或低血鉀等。 血漿NaHCO3濃度升高時，血漿pH值升高，呼吸中樞興奮性降低，呼吸變淺變慢，CO2增多，血漿H2CO3濃度升高；腎小

20、管細(xì)胞泌H+和泌NH3作用減弱，減少NaHCO3的重吸收。使NaHC03/H2CO3=20/1，血漿pH=7.4,稱為代償性代謝性堿中毒(compensatory metabolic alkalosis)。 超出代償能力，血漿NaHC03/H2CO320/1，血漿pH7.45，稱為失代償性代謝性堿中毒(non-compensatory metabolic alkalosis)。代謝性堿中毒的特點是：血漿NaHCO3濃度升高，血漿H2CO3濃度也相應(yīng)升高。三、酸堿平衡的主要生化診斷指標(biāo) （一）血漿pH值 血漿pH值是表示血漿中H+濃度的指標(biāo)。正常人動脈血pH值變動范圍為7.357.45，平均為7.40。pH值7.45為失代償性堿中毒；pH值7.35為失代償性酸中毒。 （二）血漿二氧化碳分壓（PCO2） 血漿PCO2是指物理溶解于血漿中的CO2所產(chǎn)生的張力。動脈血漿PCO2的正常范圍為4.56.0kPa，平均為5.3kPa。血漿PCO2是呼吸性酸堿平衡失調(diào)的重要診斷指標(biāo)。PCO2降低提示肺通氣過度，CO2排出過多，為呼吸性堿中毒；PCO2升高提示肺通氣不足，有CO2蓄積，為呼吸性酸中毒。 （三）血漿二氧化碳結(jié)合力（