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酸碱平衡

第十五章. 酸碱平衡. acid-base balance. 酸碱平衡定义. 机体通过 各种 调节机制 处理 酸性 和 碱性 物质 的 含量与比例 ，使体液的 pH 值恒定在 一定范围 内的过程，称为 酸碱平衡. 该定义基本概括了本章全部内容. -. H + ＋ HCO 3. 第一节 体内酸碱性物质的来源. 一、体内酸性物质的来源 : 主要来自代谢. ( 一 ) 、 碳酸 ----- 挥发性酸. 碳酸酐酶. H 2 CO 3. CO 2 ＋ H 2 O. 碳酸酐酶 (CA) 存在于：红细胞、肾小管上皮细胞、肺泡上皮细胞和胃粘膜细胞. 碳酸：体内产量最多的酸，

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酸碱平衡

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  1. 第十五章 酸碱平衡 acid-base balance

  2. 酸碱平衡定义 机体通过各种调节机制处理酸性和碱性物质的含量与比例，使体液的pH值恒定在一定范围内的过程，称为酸碱平衡 该定义基本概括了本章全部内容

  3. - H+＋HCO3 第一节体内酸碱性物质的来源 一、体内酸性物质的来源:主要来自代谢 (一)、碳酸-----挥发性酸 碳酸酐酶 H2CO3 CO2＋H2O 碳酸酐酶(CA)存在于：红细胞、肾小管上皮细胞、肺泡上皮细胞和胃粘膜细胞 碳酸：体内产量最多的酸， 产生的H+为呼吸性H+

  4. 第一节 体内酸碱性物质的来源 一、体内酸性物质的来源:主要来自代谢 （一）、碳酸------挥发性酸 （二）、固定酸-----非挥发性酸 • 一般认为：糖类、脂类和蛋白质都是“成酸食物”。 • Why？ • 产生的H+为代谢性H+

  5. Na2HPO4 KHCO3 KHbO2 NaHCO3 KHb NaPr , H2CO3 NaH2PO4 HPr H2CO3 HHbO2 HHb KH2PO4 , , , K2HPO4 , 第二节 酸碱平衡的调节机制 一、血液对酸碱性物质的缓冲机制 （一）、血液的缓冲系统 占体液总缓冲能力的1/6 血浆: 红细胞:

  6. 血浆[HCO3_]/H2CO3]缓冲对 最为重要的原因 一、血液对酸碱性物质的缓冲机制 （1）抗酸能力强 一定程度上[HCO3_]可代表血浆对固定酸的缓冲能力，故称碱储。 （2）血浆pH主要取决于此缓冲对比值 （3）易受肺与肾的调节

  7. 血浆pH的确定： 根据Henderson-Haselbach方程式 [HCO3_] pH = pKa + lg [ H2CO3 ] 24 = 6.1 + lg 0.226×5.32 20 = 6.1 + lg 1 － HCO3 pH ∝ H2CO3 = 6.1+1.3 = 7.4

  8. （二）血液缓冲系统对酸碱性物质的缓冲机制 HA+Na2HPO4NaH2PO4+ NaA HA+NaHCO3H2CO3+ NaA HA+ NaPrHPr + NaA 1.对固定酸的缓冲作用 缓冲的结果: 强酸→弱酸，pH无剧烈变 化，但缓冲碱↓，缓冲酸↑→比值↓ →pH↓，且无酸排出。 说明：仅靠血液的缓冲不够，还须依赖其他调节机制。

  9. 碳酸酐酶 CO2运输 H++ Hb-HHb H++ Pr-HPr - H+＋HCO3 H++ HbO2-HHbO2 H++ HPO42-H2PO4_ 2.对挥发性酸的缓冲作用 当血液流经组织时： CO2扩散入血,大部分进入红细胞 H2CO3 CO2＋H2O HHb+O2 缓冲H+的结果：消耗了上述4种缓冲碱，但有等量HCO3-生成，缓冲碱总量无改变。（不同点）

  10. HHb+O2HHbO2 HHb H++Hb- HPrH++Pr- H2PO4_H++HPO42_ 2.对挥发性酸的缓冲作用 当血液流经肺部时： H++HbO2_ H+则发生下列反应： 碳酸酐酶 H2O+CO2↑ H2CO3 H++HCO3- 总之，通过血红蛋白缓冲作用和肺的呼吸作用可最终完成对挥发性酸的缓冲。

  11. 静脉 动脉 血液循环 肺外毛细血管 肺毛细血管 大气 供组织利用 O2 HHb HHb O2 H+ H+ HbO2- HbO2- HCO3- HCO3- CO2+H2O CO2+H2O 组织代谢产生 呼出 血液缓冲系统对挥发性酸的缓冲作用

  12. BOH+H2CO3BHCO3+ H2O BOH+ HPrBPr+ H2O BNaHPO4+ H2O BOH+NaH2PO4 (二)血液缓冲系统对酸碱性物质的缓冲机制 3.对碱性物质的缓冲作用(非体内主要作用) 缓冲的结果: 强碱→ 弱碱，pH 无剧烈变化, 但缓冲酸↓, 缓冲碱↑ →比值↑→pH↑ 说明：仅靠血液的缓冲不够，还须依赖其他调节机制。

  13. 二、肺调节酸碱平衡的机制 肺主要通过调节CO2排出来控制血中[H2CO3], 以调节[HCO3_ ] /H2CO3比值, 而达到调节机体酸碱平衡的作用 PCO2 延髓呼吸中枢 的兴奋性 肺排出CO2量 pH 呼吸中枢可调节呼吸频率和深浅度，控制肺的通气率

  14. 缓冲 （+） 二、肺调节酸碱平衡的机制 当血液中H+增多时： H+↑ H2CO3生成↑ pH↓ CO2↑ PCO2↑ 呼吸中枢 呼吸加深加快 CO2排出↑

  15. 缓冲 （—） 二、肺调节酸碱平衡的机制 当血液中碱增多时： OH_↑ pH↑ HCO3_生成↑ H2CO3消耗↑ H2CO3↓ PCO2↓ 呼吸中枢 呼吸变浅变慢 CO2排出↓

  16. 二、肺调节酸碱平衡的机制 • 肺调节CO2有一定的限度 • 正常情况：肺泡气中CO2浓度约5.5%; • 肺泡CO2升高0.2%, 肺通气量增加1倍; • 肺泡CO2升高到9%, 呼吸中枢受抑制; • 肺泡CO2升高到35~40%, 呼吸中枢完全麻痹, 呼吸停止; • 肺泡CO2较正常下降0.2%, 呼吸暂停 • 临床上输O2不宜输纯O2, 观察病人也要注意呼吸的频率和深浅度

  17. 二、肺调节酸碱平衡的机制 血液缓冲 [HCO3_] ↓ [H2CO3] ↑ 有赖于肾调节 肺调节 [HCO3_] ↓ [H2CO3] ↓ 缺陷 总之, 固定酸↑ 缓冲碱↓ 比值↓ pH↓ [H2CO3]↓ 比值和pH恢复或接近正常 但肺不能直接 调节[HCO3_] 血浆[HCO3_]绝对量仍有改变

  18. 二、肺调节酸碱平衡的机制 血液缓冲 [HCO3_] ↑ [H2CO3] ↓ 有赖于肾调节 肺调节 [HCO3_] ↑ [H2CO3] ↑ 缺陷 相反, 固定碱↑ 缓冲酸↓ 比值↑ pH↑ [H2CO3]↑ 比值和pH恢复或接近正常 但肺不能直接 调节[HCO3_] 血浆[HCO3_]绝对量仍有改变

  19. 三、肾调节酸碱平衡的机制 肾脏维持酸碱平衡的主要方式： • 泌H+ • 泌NH3 • 重吸收NaHCO3 • 再生NaHCO3 • K+-Na+交换 • 排出过多的碱性物质 肾脏的作用是调节和恢复血浆[NaHCO3]

  20. 三、肾调节酸碱平衡的机制 Na+HCO3_ CO2 （一）、NaHCO3的重吸收 血液 肾小管细胞 肾小管腔 Na+HCO3_ H2O CA H2CO3 CO2 HCO3_ H+ 钠泵 Na+ H2CO3 CA H2O

  21. 三、肾调节酸碱平衡的机制 重吸收NaHCO3作用： 重吸收NaHCO3 保证NaHCO3不再丢失 稳定其血浆[NaHCO3] 如没有NaHCO3重吸收 “雪上加霜” 重吸收NaHCO3缺陷： 未直接排酸 未补充缓冲所消耗的NaHCO3 因此，需通过NaHCO3再生

  22. 三、肾调节酸碱平衡的机制 Na+HCO3_ 排酸 (二)、NaHCO3的再生 1.尿液的酸化 血液 肾小管细胞 肾小管腔 Na+NaHPO4_ H2O CA H2CO3 CO2 HCO3_ H+ 钠泵 Na+ NaH2PO4

  23. 三、肾调节酸碱平衡的机制 NaHCO3 Na2HPO4 H2CO3 NaH2PO4 NaHCO3再生作用： 可直接排酸（以NaH2PO4形式） 补充了缓冲所消耗的NaHCO3 肾小管尿液的酸化作用 可滴定酸 尿的可滴定酸度 原尿 20/1 4/1 ? 终尿 1/99 1/20

  24. 血液缓冲 肾调节 三、肾调节酸碱平衡的机制 除NaH2PO4外，其他固定酸 ： 乙酰乙酸 β-羟基丁酸 NaA 乳酸 尿液酸化 硫酸 意义 严重糖尿病等疾病时这种尿液酸化作用对于维持酸碱平衡起重要作用

  25. 三、肾调节酸碱平衡的机制 Na+HCO3_ 排酸 (二)、NaHCO3的再生 1.尿液的酸化 血液 肾小管细胞 肾小管腔 Na+A_ H2O CA H2CO3 CO2 HCO3_ H+ 钠泵 Na+ HA

  26. 三、肾调节酸碱平衡的机制 正常情况下，每天产生的代谢性H+约总量的40%是通过尿液的酸化作用来排出的： 尿液的酸化作用： 可直接排出过多的酸性物质 可再生NaHCO3补充其消耗 尿液的酸化作用缺陷： 尿液pH降至4.5左右时, 泌H+困难,甚至停止。 因此，要靠肾小管细胞泌NH3

  27. 三、肾调节酸碱平衡的机制 Na+HCO3_ (二)、NaHCO3的再生 2.NH3的分泌 血液 肾小管细胞 肾小管腔 Na+Cl_ H2O CA H2CO3 CO2 HCO3_ H+ 钠泵 Na+ 谷氨酰胺 一般氨基酸 NH3 NH4Cl

  28. 正常 + + 三、肾调节酸碱平衡的机制 (二)、NaHCO3的再生 2.NH3的分泌 肾小管细胞 肾小管腔 血液 高 低 pH NH3的 透出方向 pH高 pH低 NH3 (脂溶性) 泌H+ 肝昏迷使用碱性利尿药

  29. 三、肾调节酸碱平衡的机制 正常情况下，每天产生的代谢性H+约总量的60%是通过泌NH3,, 以NH4+形式排出。 严重酸中毒时,每天以NH4+排出的代谢性H+为正常情况下的10倍。

  30. 三、肾调节酸碱平衡的机制 （三） K+-Na+交换 原尿中的K+在近曲肾小管几乎全部重吸收 终尿中的K+几乎全部是由远曲肾小管排泌 原则：每排出一个K+，要同时从管腔中回收一个Na+，这过程称K+-Na+交换。 -------机体保存血浆Na+的另一重要方式

  31. 三、肾调节酸碱平衡的机制 （三） K+-Na+交换 K+-Na+交换与H+-Na+交换是相互竞争的 高血钾 酸中毒 K+-Na+交换↑ 细胞外液K+↑ H+-Na+交换↓ 泌H+↓ 泌NH3↓ 高钾性酸中毒 出现反常性碱性尿

  32. 三、肾调节酸碱平衡的机制 （三） K+-Na+交换 相反， 低血钾 碱中毒 K+-Na+交换↓ 细胞外液K+↓ H+-Na+交换↑ 泌H+↑ 泌NH3↑ 低钾性碱中毒 出现反常性酸性尿

  33. 三、肾调节酸碱平衡的机制 （三） K+-Na+交换 K+-Na+交换↑ 排钾保钠 排酸保钠 醛固酮 H+-Na+交换↑ 肾上腺皮质功能↓ 醛固酮分泌↓ 高血钾 K+-Na+交换↓ 血浆NaHCO3 ↓ H+-Na+交换↓ 酸中毒

  34. 三、肾调节酸碱平衡的机制 （三） K+-Na+交换 K+-Na+交换↑ 排钾保钠 排酸保钠 醛固酮 H+-Na+交换↑ 肾上腺皮质功能↑ 醛固酮分泌↑ 低血钾 K+-Na+交换↑ 血浆NaHCO3 ↑ H+-Na+交换↑ 碱中毒

  35. 部分H+ 三、肾调节酸碱平衡的机制 （三） K+-Na+交换 高血钾 酸中毒 互为因果 低血钾 碱中毒 [H+]细胞外液＞[H+]细胞内液 细胞 酸中毒 H+与K+交换 K+进入细胞外液↑ 排K↓ K+-Na+交换↓ 肾小管中 H+-Na+交换↑ 排H+↑ 即一般酸中毒时尿呈酸性 高血钾

  36. 部分H+ 三、肾调节酸碱平衡的机制 （三） K+-Na+交换 高血钾 酸中毒 互为因果 低血钾 碱中毒 移出细胞 碱中毒 [H+]细胞外液＜[H+]细胞内液 K+进入细胞内液↑ H+与K+交换 K+-Na+交换↑ 排K↑ 肾小管中 H+-Na+交换↓ 排H+↓ 即一般碱中毒时尿呈碱性 低血钾

  37. 三、肾调节酸碱平衡的机制 （四）排出过多的碱性物质 肾对NaHCO3排出的阈值(肾阈)----28mmol/L 血[NaHCO3]＞肾阈 (体内碱性物质↑) 肾小管对 NaHCO3重吸收↓ 尿排出NaHCO3↑ 血[NaHCO3]＜23mmol/L (体内碱性物质↓) 原尿中NaHCO3几乎全部重吸收

  38. 二、肺调节酸碱平衡的机制 血液缓冲 [HCO3_] ↓ [H2CO3] ↑ 有赖于肾调节 肺调节 [HCO3_] ↓ [H2CO3] ↓ 缺陷 总之, 固定酸↑ 缓冲碱↓ 比值↓ pH↓ [H2CO3] ↓ 比值和pH恢复或接近正常 但肺不能直接 调节[HCO3_] 血浆[HCO3_]绝对量仍有改变

  39. 总结 第二节 酸碱平衡的调节机制 血液、肺和肾调节酸碱平衡机制，是相辅相成的。 血液的缓冲系统首当其冲，作用最快，数分钟内就可实现缓冲。缺点：缓冲能力有限 肺的调节在15～30min才发挥作用。 缺点：只能对碳酸进行缓冲。 肾脏作用迟，需数小时才见效。优点：持续时间长，作用彻底，故需保护肾脏。

  40. [ HCO3-] pH = pKa + lg [ H2CO3 ] [HCO3_] pH = 6.1 + lg α×PCO2 第三节 检验酸碱平衡的常用生化指标 主要为亨-哈方程式的3个参数： pH、[HCO3-]、PCO2

  41. 第三节 检验酸碱平衡的常用生化指标 • 血液pH • PCO2 • SB、AB • BB • BE • CO2CP • AG

  42. 第三节 检验酸碱平衡的常用生化指标 (一) pH 定义:未分离血细胞的血浆pH 正常人动脉血参考值: 7.35～7.45 失代偿性酸中毒 < 7.35 意义: > 7.45 失代偿性碱中毒 正常 参考范围内 失调的代偿期 酸中毒+碱中毒

  43. (二) 二氧化碳分压（PCO2） 原发性 继发性 原发性 继发性 定义:血浆中呈物理溶解状态的CO2分子所产生的张力 意义：反映呼吸性因素的重要指标 正常人动脉血参考值: 4.65～5.98 (kPa)，即35～45mmHg 呼吸性酸中毒 >5.98kPa: CO2 潴留 代偿性代谢 性碱中毒 呼吸性碱中毒 <4.65kPa:CO2 不足 代偿性代谢 性酸中毒

  44. (三) 标准碳酸氢盐和实际碳酸氢盐 SB(standard bicarbonate), AB (actual bicarbonate) SB:标准条件下测得的动脉血浆[HCO3_] AB:实际条件下测得的动脉血浆[HCO3_] 38℃, Hb的氧饱和度: 100%, PCO2: 5.32kPa 标准条件 SB:排除呼吸性 因素影响，反映代谢性因素 AB:未排除呼吸性因素，受呼吸+代谢影响 AB－SB:反映呼吸因素影响 正常人 AB=SB

  45. 意义 (三) SB、AB AB=SB=24～27mmol/L 正常人 AB＞SB CO2潴留 呼吸性酸中毒 呼吸性碱中毒 AB＜SB CO2排出过多 失代偿性代谢酸中毒 AB=SB ＜24mmol/L AB=SB ＞27mmol/L 失代偿性代谢碱中毒

  46. (四) 缓冲碱 (Buffer Base, BB) 定义 血液中具有缓冲作用的碱性物质的总和, 即血液中具有缓冲作用的负离子总和 全血BB= [HCO3_] +[Pr-]+[HPO42-]+[Hb-]+[HbO2- ] 血浆BB= [HCO3_] +[Pr-]＋[HPO42-] 参考值 全血BB 45～52mmol/L 不受PCO2影响Why? 血浆BB 42 mmol/L 反映代谢性因素的指标 意义 BB↓ 代谢性酸中毒 BB↑ 代谢性碱中毒

  47. (五) 碱剩余 (Base Excess, BE) 定义 在标准条件下将1 升的全血或血浆滴定至pH7.40时所用的酸或碱的量 BE=实际BB(实际条件) －正常BB(标准条件) 参考值 0±3mmol/L 反映代谢性因素的指标 意义 用酸滴定 ＋表示 代谢性碱中毒 碱剩余 用碱滴定 碱欠缺 －表示 代谢性酸中毒

  48. (六) 二氧化碳结合力 (CO2combining power, CO2CP) 定义在25℃，PCO2为5.32kPa时100ml血浆中以HCO3_形式存在的CO2量. 参考值 23～31mmol/L,平均27mmol/L 意义 反映血浆中HCO3_的含量 ↑: 代谢性碱中毒或代偿性呼吸性酸中毒 ↓:代谢性酸中毒或代偿性呼吸性碱中毒 一般医院仍使用此指标, 大医院不用.

  49. (七) 阴离子隙 (anion gap, AG) 血浆中未测定阴离子与未测定阳离子之差即 Y为阴或阳离子总数; TC: 可测定阳离子, TA: 可测定阴离子 AG=UA-UC=(Y-TA)-(Y-TC)=TC-TA =(Na++K+)-(HCO3_ + Cl_) ≈Na+—(HCO3_ + Cl_) 参考值 12±2mmol/L 意义 用于代谢性酸中毒的诊断 AG＞30mmol/L有肯定的诊断意义 高氯性酸中毒则可出现AG正常

  50. 总结 反映呼吸性因素的指标：PCO2 反映代谢性因素的指标： 即反映[HCO3_] • SB • AB • BB • BE • CO2CP • AG 反映综合性因素的指标：pH

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