酸鹼代謝

肺和腎兩者保持pH在這一範圍。呼吸對酸-鹼紊亂反應是迅速改變分鐘通氣量。通過血液PCO2 變化改變碳酸濃度而迅速改變動脈血pH.腎臟改變酸或鹼當量排泄，最後改變HCO- 3 濃度而改變動脈血pH.腎臟適應酸-鹼平衡改變需要若干天，而呼吸驅動改變一般發生在數分鐘至若干小時。肺和腎臟功能運轉代償了酸-鹼平衡紊亂，維持血pH在正常範圍.

H 濃度寬的波動同樣由於若干種pH緩衝劑而受到阻止。這些緩衝劑是弱酸，在生理pH時與相應鹼呈平衡。緩衝劑對H 改變反應通過轉移緩衝劑相對濃度和相應鹼抑制pH改變。磷酸鹽，氨，蛋白質包括血紅蛋白以及骨，所有這些均提供緩衝能力，但血液中主要pH緩衝劑和臨床酸-鹼紊亂最有關的是重碳酸鹽/碳酸系統.

血液中碳酸酐酶迅速分解碳酸成CO2 和水，CO2 氣體分壓在血標本中很易測定；和血CO2 含量直接呈正比，因此，PCO2 用作代表全身酸的濃度。全身鹼濃度可直接測定HCO- 3 濃度決定。血漿重碳酸鹽和CO2 濃度以及pH化學上彼此關係以Henderson-Hasselbalch方程式表示：

pH=6.1 logHCO- /3 0.03XPCO2

⒍1是對碳酸pKa（酸離解常數的負對數）和0.03與CO2 溶解在血漿中的量PCO2 相關。雖然床邊應用有些困難和麻煩，但該方程式代表非常重要的相互關係。據推測HCO- 3 與溶解CO2 比而非它們實際濃度決定血pH.該緩衝系統具有生理學重要性，因為肺和腎兩者通過矯正這一比率調節pH.PCO2 可以通過呼吸分鐘通氣量改變而迅速改變，而血漿HCO- 3 可以經腎臟調節其排泄而改變.

臨床酸-鹼代謝紊亂經典上依據HCO- 3 /CO2 緩衝系統區分.HCO- 3 升高或下降分別稱為代謝性鹼中毒或酸中毒.PCO2 升高或下降分別稱為呼吸性酸中毒或鹼中毒。單純性酸-鹼紊亂包括原發性改變和預期代償。例如，代謝性酸中毒，原發性下降在血漿HCO- 3 濃度，繼發性下降（由於呼吸性代償)是PCO2 濃度。表12-8示4種單純性酸-鹼中毒的原發改變和預期代償.

混合性酸鹼紊亂是一複雜疾病，有兩種或較多原發性病變同時存在，代償機制同樣存在混合酸-鹼紊亂。當對某一原發性酸-鹼紊亂多於或少於預期代償出現，混合性紊亂一般被識別。列線圖使得同時畫出pH,HCO- 3 和PCO2 .並且大大簡化了混合性紊亂的認識。治療必須針對每一原發性紊亂。測定動脈pH,PCO2 和HCO- 3 與原發病過程識別一起通常足以正確解決大多數臨床酸-鹼紊亂.

酸-鹼紊亂可大大影響O2 運轉和組織氧合作用.H 濃度急性改變立即影響氧合血紅蛋白離解曲線（Bohr效應）；酸血症曲線的右移位(降低Hb對氧親和力，促使釋放O2 進入組織）；鹼血症，曲線向左移（增加Hb對O2 親和力，減少O2 釋放進入組織.).然而，當酸中毒或鹼中毒是慢性時，這些對Hb-O2 結合急性效應由於紅細胞2.3-DPG濃度緩慢發生變化而改變。因此，緩慢提高H 濃 度抑制2,3-DPG形成（導致增加Hb對O2 的親和力），緩慢減低H 濃度增加2,3-DPG（導致減少Hb對O2 的親和力）.這種急性改變在O2 運輸和組織氧合作用對產生急性鹼血症的CNS表現起重要作用，但在酸中毒中臨床意義不肯定.

腎臟在調節ECFHCO- 3 濃度起重要作用。實際上，所有血漿HCO- 3 都經過腎小球濾過，大量H 泌入近端腎小管腔與鈉交換。每分泌一個H，就有一個HCO- 3 回吸收進入ECF.因此發生濾過HCO- 3 凈回吸收。因為離開近端小管液體pH約6.5，濾過HCO- 3 大部分在近端小管回吸收。遠端小管H 分泌部分依賴於醛固酮介導鈉回吸收。遠端腎單位HCO- 3 回吸收可以繼續升高陡梯度，由於這一段腎單位尿pH可降至4.5~5.0.在整個腎單位分泌H 被尿緩衝劑緩衝，如PO4 （可滴定酸）和氨。濾過HCO- 3 這一方式回吸收，新的HCO- 3 可以產生，以補充緩衝反應的丟失。因為濾過鈉與氯一起重吸收或與H 或較小程度鉀交換重吸收，總鈉重吸收接近氯重吸收和H 分泌總和。因此氯的重吸收和分泌H 之間有反比關係，高度取決於鈉重吸收水平.

腎HCO- 3 重吸收同樣受體鉀貯備影響。細胞內鉀含量和H 分泌之間有一定互相關係。因此鉀丟失伴有H 分泌增加和隨至HCO- 3 產生，導致ECFHCO- 3 增加和代謝性鹼中毒。最後，腎HCO- 3 重吸收受PCO2 和氯平衡狀態影響。增加PCO2 導致HCO- 3 回吸收增加。氯丟失導致近端腎小管鈉回吸收和HCO- 3 產生增加。雖然氯丟失實驗上可以產生無ECF容量丟失，但氯丟失一般講是臨床上ECF容量丟失的同義詞.

酸-鹼代謝障礙

代謝性酸中毒

低動脈pH，減少血漿HCO- 3 濃度，通常有代償性肺換氣過度導致低PCO2 .

當存在一代謝程序導致體內酸當量積貯，結果是代謝性酸中毒。如酸負荷超過了呼吸容量，結果是酸血症（動脈血pH<7.35）.代謝性酸中毒可以由於增加了酸的產生或給予過多外源性酸.

計算陰離子間隙常有助於代謝性酸中毒的鑒別診斷（表12-9）.估計陰離子間隙=血漿Na (mEq/L)-(Cl- HCO- 3）.帶負電血漿蛋白占陰離子間隙大部分。其他血漿陽離子電荷（K,Ca,Mg）和陰離子電荷（PO4,SO4 和有機陰離子）接近平衡。可接受陰離子間隙範圍介於12 4mEq/L.然而，這一範圍是根據70年代方法測定正常電解質濃度。目前大多數臨床實驗室用不同技術，因而陰離子間隙正常範圍減少，可低至5~11mEq/L.當估計陰離子間隙時，臨床醫生應該考慮到特定實驗室參數範圍.

當酸進入ECF，根據以下反應迅速由HCO- 3 緩衝：

HA HCO- 3 H 2 CO3 A- CO2 H2 O A-

當代謝性酸中毒是由於積貯不能測出的陰離子，如在腎衰時的硫酸鹽，糖尿病或酒精酮症酸中毒中的酮體或乳酸鹽或外源性毒性製劑，如乙烯二醇或水楊酸鹽，陰離子間隙可以增高。假如酸性陰離子是氯，結果是高氯性酸中毒。因為氯是公式中陰離子部分，因此高氯性酸中毒不會致使陰離子間隙增加。腎或腎外HCO- 3 丟 失產生高氯性（無陰離子間隙）代謝性酸中毒，因為腎臟保留氯試圖保持ECF容量.

當發生陰離子間隙增加，推測可能存在一個或更多導致酸中毒物質存在。最常見增加陰離子間隙酸中毒原因列在表12-9.糖尿病酮酸中毒，缺乏胰島素（過多高血糖素）導致肝臟產生代謝性酮酸---乙烯乙酸，β-羥丁酸和醋酸。這些酮酸是酸中毒及不能測出陰離子間隙的原因。酮酸中毒也常發生在長期飲酒和碳水化合物攝入不足，由於酒精抑制葡萄糖異生。酮酸中毒肯定診斷依靠血漿酮酸存在。一般通過硝普鈉反應探及酮酸。硝普鈉與乙烯乙酸和醋酸反應而非β-羥丁酸。嗜酒者，酮酸中毒主要由β-羥丁酸引起。偶爾，由於NADH/NAD比例增加，糖尿病酮酸中毒同樣增加β-羥丁酸比例。因普通測定酮體方法不能測定β-羥丁酸，所以標準硝普鈉試驗在這些病人可低估酮病程度.

另外一個增加陰離子間隙代謝性酸中毒的常見原因是乳酸酸中毒，後者由丙酮酸無氧代謝產生。正常低水平乳酸產自葡萄糖正常糖酵解道路。假如增加了乳酸產生或減少了乳酸利用，乳酸即可積貯。當休克發生組織低灌注可導致乳酸產生增加和利用降低，這是最通常原因的乳酸酸中毒。由於肝臟灌注欠佳或肝細胞損傷的肝功能障礙同樣可引起乳酸酸中毒，因為減少了乳酸向葡萄糖轉變。嗜酒者通過類似機理同樣可以引起乳酸堆積。乳酸酸中毒可發生在有些惡性腫瘤，糖尿病和AIDS以及特發性所致.

腎衰同樣可引起陰離子間隙增加的代謝性酸中毒。不同物質堆積在腎功能降低的血漿中，包括PO4，硫酸鹽，尿酸鹽，馬尿酸鹽。因為不同程度尿毒症偶爾可以出現伴其他形式的增加陰離子間隙代謝性酸中毒，因此增加陰離子間隙歸因於腎衰只有經過尋找並排除其他原因以後.

各種超劑量藥物同樣可引起增加陰離子間隙代謝性酸中毒。在水楊酸，甲醇或乙烯二醇中毒，干擾正常中間代謝和積累外原性有機陰離子引起代謝性酸中毒。對這些病人進行迅速診斷對減少器官損傷極其重要。當有正常陰離子間隙酸中毒時，應懷疑腎H 排泄損害。損害腎臟酸排泄可能由於因有腎臟病變，如腎小管酸中毒（RTA）或間質性腎病，或對腎外容量或HCO- 3 喪失的反應。在RTA，若干特殊腎小管缺陷的一種發生在HCO- 3 重吸收或H 排泄缺陷或兩者兼有，GFR一般不受影響。近端RTA（2型，HCO- 3 丟失RTA）是由於近端腎小管HCO- 3 回吸收缺陷。近端RTA伴有糖尿，磷尿，氨基酸尿見於兒童范康尼綜合征。范康尼綜合征亦可罕見於成人多發性骨髓瘤和服用過期四環素。矯正這些病人酸血症需要大劑量HCO- 3，但因為遠端腎小管有適當功能，所以近端RTA病人能夠酸化尿液。遠端RTA（1型，經典型）由於遠端腎單位酸化機制缺陷。原發性類型存在，但獲得性常見。遠端RTA可發生繼發於鐮狀細胞貧血，高鈣血症，兩性黴素B中毒，甲苯中毒（膠水和顏料吸入）或鋰中毒。相當多的RTA發生在成人是低腎素-低醛固酮綜合征（4型RTA).4型RTA常伴隨糖尿病和間質性腎病.RTA同樣發生是由於止痛劑腎病，慢性腎盂腎炎和阻塞性尿路病變引起小管間質損害。損害腎臟酸排泄同樣發生在急性或晚期慢性腎衰，因此，正常陰離子間隙酸中毒偶爾同樣發生於單純腎功能不足.