病理生理学概述第四章酸碱平衡紊乱

1、病理生理学概述第四章酸碱平衡紊乱Acid-Base Disturbance1.掌握单纯性酸碱平衡紊乱的类型、概念、原因和机制、代偿调节和对机体的影响。2.熟悉酸碱平衡、酸碱平衡紊乱的概念、酸碱平衡紊乱的分类；酸碱平衡的调节、反映酸碱平衡的常用检测指标及其意义。3.了解混合性酸碱平衡紊乱的概念、分类、原因、特点及酸碱平衡紊乱的防治。教学大纲 体液酸碱度相对恒定是维持内环境稳定的重要组成部分之一。 机体自动维持体内酸碱相对稳定的过程，称为酸碱平衡（acid-base balance）。 因机体出现酸碱超负荷、严重不足或调节机制障碍，导致体内酸碱稳态破坏，称为酸碱平衡紊乱（acid-base dis

2、turbance）或酸碱失衡（acid-base inbalance）。Acid-Base Disturbance第一节 酸碱的概念、来源及调节酸碱的概念、来源酸碱平衡的调节 一、酸碱的概念 能释放H+的化学物质称为酸，能接受H+的物质称为碱。酸总是与相应的碱形成一个共轭体。H2CO3 H+HCO3-NH4+ H+NH3H2PO4- H+HPO42-HPr H+Pr-Acid-Base Disturbance二、体液酸碱物质的来源 体内酸碱可以来自代谢、摄食。普通膳食条件下，体内酸生成量远超过碱。 （一）酸的来源：主要由体内代谢产生 1. 碳酸（代谢过程产生最多的酸） Acid-Base Di

3、sturbanceH2CO3CO2H2OCO2CO2CO2 2. 固定酸（fixed acid） 只能通过肾由尿排出的酸性物质，如蛋白、糖、脂肪分解产生的H3PO4、H2SO4、尿酸、乳酸、丙酮酸、乙酰乙酸、-羟丁酸等。 另外：食物或药物是固定酸的另一来源 食物和饮料中含有的乙酸及酸性药物(氯化铵、水杨酸)等。Acid-Base Disturbance（二）碱主要来自食物 特别是蔬菜和水果中所含的有机酸盐（柠檬酸盐、苹果酸盐和草酸盐）多为碱性盐。 体内代谢过程可生成少量的碱性物质，如NH3。Acid-Base Disturbance三、酸碱平衡的调节血液的缓冲作用肺的调节肾的调节组织细胞的调节

4、作用血液缓冲系统的调节缓冲系统：由弱酸和其弱酸盐（缓冲碱）构成。H2CO3 H HCO3弱酸弱酸盐A- + H+HA 表7-1 全血的五种缓冲系统 Acid-Base Disturbance表7-2 全血中各缓冲系统的含量与分布 缓冲系统占全血缓冲系统%血浆HCO3- 35细胞内HCO3- 18Hb-及HbO2-35Pr -7HPO4 -553%Acid-Base Disturbance（1）HCO3-/H2CO3是血液中最重要的缓冲系统 含量占体液总缓冲量一半以上； 与呼吸和泌尿功能紧密相联（HCO3-可由肾脏调节，H2CO3 可由呼吸调节）； 仅缓冲体内的固定酸。 （2）Hb缓冲对作用占第

5、二位，主要缓冲挥发酸 碳酸酐酶（CO2进入Rbc HCO3- 和H+， H+与Hb 氨基结合氨基甲酸血红蛋白），该反应较快。Acid-Base DisturbanceH2CO3HCO3pH 肺的调节肺通过改变CO2的排出量来调节血浆H2CO3浓度，维持血浆HCO3-/H2CO3 接近正常，保持pH相对恒定 PaCO2脑脊液H+ PaO2 , PaCO2 , H+e 中枢化学感受器 外周化学感受器 呼吸中枢兴奋性 呼吸深快 呼出CO2,降低体内H2CO3Acid-Base Disturbance通过调节排出酸或保留碱的量，调节血浆HCO3-，维持pH相对恒定。 排酸：通过泌H+、排NH4+及酸性

6、磷酸盐 排出固定酸。 保碱：重吸收原尿中HCO3- ，在肾小管上皮中新生成HCO3-防止丢失、补充消耗。肾脏对酸碱平衡的调节方式主要有四种: Acid-Base Disturbance（三）肾的调节作用1.H+Na+交换: 主要在近端小管进行，占其泌H+的2/3 Acid-Base Disturbance2.主动泌H+：主要在远端小管和集合管的闰细胞进行，也占近曲小管泌H+的 1/3。Acid-Base Disturbance3.产NH3、排泌 NH4+：近端小管（产NHNH4+的主要场所）的NH4+-Na+交换与远端小管泌NH3Acid-Base Disturbance1.肾小管上皮细胞酸化

7、时，碳酸酐酶、谷氨酰胺酶活性排酸保碱；肾小管上皮细胞变碱时，酶活性抑制直接排碱。 2.肾调节作用强大而持久，但启动慢，数小时后方开始发挥作用，35天可达最大代偿。 肾调节酸碱紊乱的特点： 通过细胞膜内外的离子交换和细胞内液的缓冲系统（磷酸盐和蛋白）完成，发挥作用需24 h。 （四）组织细胞的作用NaKHHHHNaKKNaHCO3-Cl-酸碱平衡紊乱与钾代谢之间有密切联系Ca3(PO4)2+4H+ 3Ca2+2H2PO4-慢性酸中毒时，骨骼的缓冲作用： 血液缓冲系统：反应最迅速，但总体能力有限（缓冲对总量有限； 要靠肺、肾协助）；肺：效能大而快，但仅对挥发性酸 有调节作用； 组织细胞的缓冲：作用

8、较快，需24 h发挥作用，易造成钾代谢紊乱；肾：调节作用强而持久，但启动慢。数小时后方开始发挥作用，35天可达最大代偿。 四种调节方式比较：第二节 酸碱失衡的类型及常用指标机体通过多种调节途径维持酸碱平衡： 当体内酸碱变化程度超过机体最大代偿能力时，或调节酸碱平衡的器官功能障碍时 体内酸碱量发生明显变化；或同时酸碱比值（pH）发生明显改变酸碱平衡紊乱 Acid-Base Disturbance根据血液PH的高低分 血液pH酸中毒 血液pH碱中毒根据HCO3- 和H2CO3含量变化分 HCO3- 代谢性 H2CO3- 呼吸性根据酸碱失衡时PH是否正常分 代偿性 失代偿性临床分类 单纯性 混合性p

9、H 一、分 类 二、常用检测指标pH值动脉血CO2分压（PaCO2）标准碳酸氢盐和实际碳酸氢盐(SB/AB)缓冲碱(BB)碱剩余(BE)阴离子间隙(AG)（一） 酸碱度（pH） 概念：溶液中H+浓度的负对数 正常值：动脉血意义：区分酸碱中毒酸中毒碱中毒deathdeathpH16 nmol/L40160【H+】 判断酸碱平衡紊乱的性质及程度 不能确定酸碱平衡紊乱的类型PH值正常是不是说明体内酸碱是平衡的呢？（一） 酸碱度（pH） PH正常?无紊乱代偿性相消性的混合型 H2CO3 HCO3 pH = pKa + lg= 6.1 + lg24 1.2 (mmol/L)= 6.1 + lg20 1

10、= 6.1+1.3 = 7.4 H2CO3HCO3pH Henderson-Hasselbalch方程HCO3-/H2CO3决定血pH高低二、PaCO2 是物理溶解在动脉血中的CO2产生的张力。 正常值：33 46 mmHg1. 若33 mmHg（过度通气）可能为： 呼碱 (原发性变化) 代偿后代酸 (继发性变化)Acid-Base Disturbance2. 若46 mmHg（CO2潴留）可能为： 呼酸 (原发性变化) 代偿后代碱 (继发性变化)意义：反映呼吸性因素三. SB(标准碳酸氢盐)与AB(实际碳酸氢盐) SB: 标准条件下动脉血浆 HCO3 AB: 实际条件下动脉血浆 HCO3 S

11、B: 排除呼吸性 因素影响，反映代谢性因素AB: 未排除PCO2因素，受呼吸+代谢影响 血液中CO2含量的变化会影响HCO3-的量 CO2+H2O H2CO3 HCO3-+H+AB与SB的关系：两者为不同条件下测得的同一物质（HCO3-）的量.正常时因PaCO2为40 mmHg，故ABSB （22 27 mmol/L ）；若ABSB 反映PaCO2 40 mmHg，CO2潴留若AB SB 反映PaCO216 mEq/L 示AG增高型代谢性酸中毒 常用指标小结 1 区分酸硷中毒：pH2 反映代谢因素指标：SB、BB、BE、AG（区分代酸） 3 反映呼吸因素指标：PaCO2 、 AB与SB差值第三

12、节 单纯性酸碱平衡紊乱 代谢性酸中毒 呼吸性酸中毒 代谢性碱中毒 呼吸性碱中毒H2CO3 HCO3 pH 代谢性代谢性碱中毒代谢性酸中毒一、代谢性酸中毒（metabolic acidosis）概念： 细胞外液H+增加和（或）HCO3- 丢失而引起的以血浆HCO3- 原发性，PH呈降低趋势为特征的酸碱平衡紊乱。 依AG值将代酸分为两类： （1）AG增高血氯正常型代酸（固定酸增多）（2）AG正常血氯增多型代酸（碱丢失过多）正常情况 AG增高血氯正常型代酸AG正常血氯增多型代酸 （一）代酸的分类Acid-Base DisturbanceCl-AGHCO3-Cl-AGHCO3-Cl-AGHCO3- （

13、二）代酸的病因与机制1.AG增高血氯正常型代酸 固定酸增多消耗HCO3- Acid-Base Disturbance 乳酸：产生或利用障碍 酮体：-羟丁酸和乙酰乙酸 水杨酸中毒：经HCO3-缓冲后水杨酸根潴留固定酸来源严重急、慢性肾功能衰竭固定酸排除消化道肾小管性酸中毒（RTA) RTA-(远端): HCO3 生成 RTA-(近端): HCO3 丢失HCO3 碳酸酐酶抑制剂 抑制小管细胞CA活性, 泌H、重吸收 HCO3- 血液稀释高钾血症正常血氯增高型代酸腹泻、肠瘘、肠引流大量输入生理盐水肾脏轻、中度肾功衰HCO3 - 丢失或被稀释 血HCO3 - Cl- 。血浆上皮管腔K+K+H+K+ H

14、+高血钾K+H+碱性尿K+尿Na+Na+高钾血症和反常性碱性尿反常性碱性尿酸中毒患者排碱性尿称为反常性碱性尿。 Acid-Base Disturbance（三）代酸时机体的代偿调节1.血液的缓冲及细胞内外离子交换的缓冲代偿调节 接着H+入胞(24 h后) H+i，ICF缓冲调节，引起 K+e。Acid-Base DisturbanceH+H HCO3-H2CO3CO2 H2OH Buffer- HBufferH+K+外周化学感受器2、肺的代偿调节H呼吸中枢兴奋呼吸频率幅度CO2排出Pa CO2H2CO3HCO3-pH（-）H2CO3 PaCO2 =HCO3- 1.22Kussmal大呼吸3.

15、肾代偿调节H+i碳酸酐酶和谷氨酰胺酶活性 肾小管排泌H+、NH4+，重吸收和生成HCO3-补充体液中减少的碱, 排酸性尿。4. 慢性代酸骨盐溶解 有一定的代偿作用，但使骨质疏松、软化。 Acid-Base Disturbance常用指标的变化趋势原发性变化：SB, AB, BB ，BE负值 pH 正常（代偿性）或（失代偿）继发性变化：Pa CO2 血K ABSB代酸对机体的影响心血管系统 心律失常 (H+-K+交换血钾传导阻滞/室颤) 心肌收缩力 (H+ Ca2+与肌钙蛋白结合/ Ca2+内流/肌浆网释放Ca2+ ) 血管系统对儿茶酚胺的反应性血管扩张、 血压休克心血管系统 心律失常代酸高钾血

16、症心律失常 心收缩力H+阻断Ad的作用心缩力抑制兴奋收缩偶联H可与Ca2竞争肌钙蛋白H影响Ca2内流H影响肌浆网释放Ca2动作电位-120-60-90-30+300mVEtEm正常K+eK+eEmEK+59.5 lg K+e / K+i细胞外液钾浓度对静息膜电位的影响Nernst方程：低钾血症高钾血症心血管系统 血压代酸毛细血管前括约肌对儿茶酚胺反应性血管扩张中枢神经系统中枢抑制/呼吸、血管运动中枢麻痹死亡 pH生物氧化酶活性 氧化磷酸化 ATP 脑供能 pH谷氨酸脱羧酶活性-氨基丁酸中枢抑制谷氨酸-GABA脱羧酶转氨酶骨骼系统 慢性酸中毒/骨骼钙盐释放小儿生长迟缓、纤维性骨炎、佝偻病/ 成人

17、骨软化症Ca3(PO4)2+4H+ 3Ca2+2H2PO4-（五）代酸的防治原则1.防治原发病。2.补充碱性物质:首选NaHCO3，无缺氧及肝功损害时可用乳酸钠。3.纠正水、电能质代谢紊乱，改善血液循环。Acid-Base Disturbance 补碱时特别注意防止纠酸后发生: 低血钾与低血钙Ca2+ + 血浆蛋白 结合钙OH-H+Acid-Base Disturbance二、呼吸性酸中毒（respiratory acidosis） 以血浆PaCO2（H2CO3）原发性增高为特征的。（一）呼酸的病因与机制 通气障碍使CO2呼出受阻，或吸入气中CO2过多。 1通气障碍 呼吸中枢抑制、呼吸运动、胸

18、内压、气道阻塞狭窄、肺部疾患等 致通气量，体内CO2潴留；2吸入气CO2过高 外环境通风不良，或呼吸机使用不当。Acid-Base Disturbance(1) ECF非碳酸盐缓冲对缓冲HCO3-e轻度 ；(2) ICE的缓冲 H+-K+交换 高钾血症； CO2弥散入Rbc生成HCO3- 和H+ Rbc 膜Cl-HCO3-交换 HCO3-e轻度 ，Cl-e轻度。（二）呼酸时机体的代偿调节 呼吸系统不能发挥代偿作用。1.急性期主要靠缓冲系统代偿，作用有限酸碱指标变化：PaCO2原发性；AB继发性轻度 ，SB、BE维持正常，ABSB ； pH7.35。Acid-Base Disturbance 2

19、.慢性期（24 h以上） 除缓冲调节外，肾持续排酸保碱（泌H+、NH4+，重吸收和生成HCO3-），使HCO3-e继发性明显 。 酸碱指标变化： PaCO2原发性；碱性指标（AB、SB、BE等）继发性明显 ，ABSB；pH可在间或。 高浓度刺激血管运动中枢使血管收缩（作用强于直接扩血管效应，而脑血管无受体） 综合效应为脑血管扩张（三）呼酸对机体的影响 1.CO2直接作用使血管扩张Acid-Base Disturbance 2.同代酸（使心血管系统和CNS功能抑制），但对CNS的抑制更为严重（CO2麻醉）。 CO2使脑血管扩张脑灌流量，脑间质水肿 颅内压 持续性头痛 ； 酸中毒使CNS能代障碍、

20、抑制性递质生成 CNS功能障碍，出现多种精神与神经症状(震颤、嗜睡、精神错乱、昏迷)。 呼吸功能降低使CO2大量潴留所致的脑功能障碍称肺性脑病或CO2麻醉。Acid-Base DisturbanceAcid-Base Disturbance（四）呼酸的防治原则 1. 治疗原发病 2. 改善通气功能。 3. 谨慎补碱: 最好选用不含钠的有机碱 （三羟甲基氨基甲烷， THAM）三、代谢性碱中毒（metabolic alkalosis） 以HCO3-原发性增多为特征的 。（一）代碱的病因与机制 1. H+、Cl-丢失过多 （1）胃液丢失过多 血HCO3-、Cl- 、K+ （2）经肾失H+、 Cl-

21、长期应用袢利尿剂（抑制髓袢升支对Cl-、Na+和H2O的重吸收）远端肾小管 H+-Na+交换排H+ 、排Cl- ，HCO3-重吸收 血HCO3-、Cl- ； 醛固酮增多或糖皮质激素使用过多 肾排H+、K+ 。Acid-Base Disturbance 2.补碱过多（使用过量NaHCO3；输柠檬酸钠抗凝库存血过多，柠檬酸钠在肝内代谢生成NaHCO3）。 3.低钾血症时（非碱中毒低钾）K+ 向胞外移、H+向胞内移 H+i，H+e(胞内外酸碱度变化不一致，出现反常性酸性尿) 。 4.肝功能衰竭 尿素合成障碍 血氨增高 （NH3可中和H+，属碱性）。Acid-Base Disturbance（二）代碱

22、的分类 肾能迅速排出血浆中过多的HCO3-，只有在肾排出HCO3-能力降低时方易发生代谢性碱中毒。 有效循环血量、低钾血症及ALD增多等 肾小管重吸收显著、滤过率肾排HCO3-功能,称为代谢性碱中毒的维持因素。Acid-Base Disturbance2.盐水抵抗性碱中毒：因ALD原发性和K+e引起的代碱（排碱障碍型代碱）, ALD原发和K+ e是主要维持因素，也是限制肾排HCO3-的主要因素，单纯补充生理盐水治疗无效，需补K+。Acid-Base Disturbance1.盐水反应性碱中毒：因H+、Cl-丢失过多引起的代碱（酸丢失过多型代碱），有效循环血量是主要维持因素， Cl-e 是限制肾

23、排出HCO3-的主要因素，补充循环血量及Cl-有治疗作用。（三）代碱时机体的代偿调节1. 缓冲调节 随着血浆碱性物质 首先血浆缓冲对的弱酸与碱反应，生成HCO3-及其它缓冲碱 AB、SB； 接着细胞内H+外移、胞外K+内移 H+i启动ICF缓冲调节，引起K+e。Acid-Base Disturbance2. 呼吸调节 H+e 呼吸中枢抑制 呼吸浅慢，排出CO2 PaCO2继发性 。 3.肾调节 肾排H+、NH4+、重吸收HCO3-减少碱性尿。 若伴有：血Cl-（原尿中Cl-，小管上皮与管腔液Cl- - HCO3-交换）； 血K+（肾小管重吸收K+，泌H+，对原尿中HCO3-重吸收）； 低血容量

24、（肾灌流，HCO3- 滤出）； 限制HCO3-的排出，成为代碱的维持因素。Acid-Base Disturbance 4.代碱时酸碱指标的变化： 碱性指标原发性；PaCO2继发性 ，ABSB ；pH7.45 或在7.47.45间。 （四）代碱对机体的影响1.CNS功能紊乱兴奋性（烦燥、精神错乱、谵妄、意识障碍）。 pH使-氨基丁酸合成酶活性、分解酶活性 CNS抑制性神经递质-氨基丁酸； pH使Hb与O2亲和力（氧离曲线左上移） HbO2 中O2释放 组织缺氧、脑缺氧。3.易发生低钾血症。2.pH使血浆游离Ca2+阈电位，致神经肌肉兴奋性, 肌肉抽动、手足搐搦、惊厥等。 pH Ca2+ +血浆蛋

25、白 Ca2+-结合蛋白 pH Acid-Base Disturbance四、呼吸性碱中毒（respiratory alkalosis） 以PaCO2（H2CO3）原发性减少为特征的。（一）呼碱的病因与机制 各种原发病因所致的过度通气，使CO2排出过多。 缺氧、败血症、肝硬化、精神因素 呼吸中枢兴奋性 CO2呼出，使PaCO2原发性。 Acid-Base Disturbance（二）呼碱时机体的代偿调节 1.缓冲调节 ECF首先发挥缓冲，能力较弱，使AB轻度 ； H+外移、K+内移 ICF缓冲，低钾血症； 红细胞内CO2外移引起HCO3- 内移 可致高氯血症。Acid-Base Disturba

26、nce 2.呼吸调节 因PaCO2、H+使呼吸中枢抑制的效应病因引起的呼吸中枢兴奋效应 呼吸调节不能发挥代偿效应。3. 肾调节 急性阶段无明显作用； 慢性阶段排H+、NH4+，重吸收HCO3- 排出HCO3-，致HCO3-继发性明显 。Acid-Base Disturbance4. 呼碱时酸碱指标的变化 急呼碱：PaCO2；AB ，SB、BE正常，AB SB ； pH7.45； 慢呼碱：PaCO2；AB、SB、BE均 ，仍保持 ABSB ； pH在7.47.45 间或7.45。 (三)呼碱对机体的影响1. CNS兴奋性，脑缺氧 PaCO2中枢抑制性神经递质，伴有病因对中枢的兴奋效应 易激动，烦

27、燥不安； PaCO2脑血管收缩及氧离曲线左移脑缺血缺氧 脑皮层功能抑制，皮层下兴奋（惊厥、抽搐），严重时CNS抑制。 2.PaCO2致H+e 血浆游离Ca2+，神经肌肉应激性，易抽搐。 （四）呼碱的防治原则 防治原发病; 镇静; 可考虑吸入含高浓度CO2的气。 Acid-Base Disturbance第四节 混合型酸碱平衡紊乱 两种或叁种单纯性同时发生，为混合型。一、混合性酸中毒（呼酸合并代酸）1.病因通气障碍（CO2潴留）伴有产酸（固定酸潴留）。 （1）严重肺部疾病（慢性阻塞性肺疾患、肺水肿、呼吸运动）并发休克、心衰时缺氧伴CO2潴留； （2）心跳、呼吸骤停。2.酸碱指标变化 碱性指标原发，同时呼吸指标原发， 致HCO3-/ PaCO2值显著，pH明显。Acid-Base Disturbance二、混合性碱中毒（呼碱合并代碱） 1.病因：通气过度伴有碱潴留。 高烧、低氧血症、肝功严重障碍、机械通气过度等