一、代谢性酸中毒

一、代谢性酸中毒

代谢性酸中毒（metabolic acidosis）是指细胞外液H+增加和（或）丢失而引起以血浆原发性减少、pH呈降低趋势为特征的病理生理过程，是临床上最常见的酸碱平衡紊乱。

根据Henderson-Hasselbalch公式，各种原发疾病导致浓度降低，血浆/H2CO3比值＜20∶1，从而导致pH降低。

（一）分类、原因及机制

根据AG的变化，可将代谢性酸中毒分为两型：AG增高型代谢性酸中毒和AG正常型代谢性酸中毒。而AG也成为判断代谢性酸中毒病因的重要指标。

1.AG增高型代谢性酸中毒　AG增高型代谢性酸中毒又称正常血氯型代谢性酸中毒，其主要原因和机制为体内固定酸蓄积增多因中和H+而被消耗，如乳酸酸中毒、酮症酸中毒、水杨酸中毒、磷酸和硫酸排泄障碍等。这些固定酸的H+被缓冲，其酸根（乳酸根、β-羟丁酸根、乙酰乙酸根、H2、、水杨酸根）浓度增高，这部分酸根均属没有测定的阴离子，所以AG值增大，而Cl-值正常（图5-5）。该型酸中毒的发生常见于以下几种原因。

图5-5　两种类型的代谢性酸中毒AG及Cl-的变化特点

（1）乳酸酸中毒：可分为组织缺氧和无组织缺氧两种类型。

1）组织缺氧：任何原因引起的缺氧或组织低灌流时，都可以使细胞内糖的无氧酵解增强而引起乳酸增加，产生乳酸酸中毒（lactic acidosis）。常见于休克、心搏骤停、低氧血症、严重贫血、肺水肿、一氧化碳中毒和心力衰竭等。

2）无组织缺氧：糖尿病、恶性肿瘤、严重肝疾患、严重感染等系统性疾病引起机体肝肾功能异常导致乳酸堆积，一些药物应用（如双胍类）影响乳酸代谢，先天性葡萄糖-6-磷酸酶缺陷、丙酮酸脱氢酶及羧化酶缺陷等先天性代谢异常也可致致乳酸代谢异常，以上病因虽不致组织缺氧，但仍可导致乳酸性酸中毒。

（2）酮症酸中毒（keto-acidosis）：常见于体内脂肪被大量动员的情况下，多发生于糖尿病、严重饥饿和酒精中毒等。糖尿病时由于胰岛素不足，使葡萄糖利用减少，脂肪分解加速，大量脂肪酸进入肝，产生过多的酮体（其中β-羟丁酸和乙酰乙酸为酸性物质），超过了外周组织的氧化能力及肾排出能力时可发生酮症酸中毒。在饥饿或禁食情况下，当体内糖原消耗后，大量动用脂肪供能，也可出现酮症酸中毒。

（3）肾小球滤过固定酸障碍：严重肾衰竭患者肾小球滤过率（GFR）极度降低，体内固定酸不能由尿中充分排泄，致使硫酸根和磷酸根浓度在血中增加，导致被消耗而浓度降低。

2.AG正常型代谢性酸中毒　AG正常型代谢性酸中毒又称高血氯型代谢性酸中毒，直接丢失过多或肾脏不能保留，为其发生的主要原因和机制。如图5-5所示，AG正常型代谢性酸中毒的特点为AG正常，血氯升高。血氯升高的原因在于肾小管上皮细胞重吸收Na+，主要是以NaCl和NaHCO3的形式，AG正常型代谢性酸中毒时，由于肾脏保留功能降低或血浓度降低致肾小球滤过液中的浓度也降低，Na+更易以NaCl而非NaHCO3的形式被肾小管重吸收，导致代偿性高氯血症的发生。该型酸中毒的发生常见于以下几种原因。

（1）直接丢失过多：胰液、肠液和胆液中碳酸氢盐含量均高于血浆，在严重腹泻、肠道瘘管或肠道引流等均可引起NaHCO3大量丢失；大面积烧伤时大量血浆渗出，也伴有丢失。

（2）肾小管泌H+功能障碍

1）轻、中毒肾衰竭：累及肾小管，受损的肾小管上皮细胞的碳酸酐酶和谷氨酰胺酶活性降低，泌H+排的功能降低，H+在体内蓄积，导致血浆浓度降低。重金属（汞、铅等）及药物（磺胺类）的影响，使肾小管排酸障碍，而肾小球功能一般正常。

2）肾小管酸中毒：是肾小管排酸障碍而肾小球功能正常的一类疾病。Ⅰ型肾小管性酸中毒（renal tubular acidosis，RTA）的发病环节是由于远曲小管和集合管的泌H+功能障碍，尿液不能被酸化，H+在体内蓄积，导致血浆浓度进行性下降；Ⅱ型肾小管性酸中毒（RTA-Ⅱ）由于Na+-H+转运体功能障碍，碳酸酐酶活性降低在近曲小管重吸收减少，尿中排出增多导致血浆浓度降低。肾小管酸中毒可引起“反常性碱性尿”。

3）应用碳酸酶抑制剂：大量使用碳酸酐酶抑制剂如乙酰唑胺可抑制肾小管上皮细胞内碳酸酐酶活性，使H2CO3生成减少，泌H+和重吸收减少。

（3）含氯的成酸性药物摄入过多：长期或大量服用含氯的盐类药物，如氯化铵、盐酸精氨酸或盐酸赖氨酸，在体内代谢过程中可以产生HCl。如氯化铵，经肝合成尿素，并释放出

（4）高钾血症：各种原因引起的高钾血症时，一方面，细胞外液增多的K+与细胞内H+交换，引起细胞外H+增加；另一方面，由于肾远曲小管和集合管上皮细胞中K+和H+的排泌具有竞争性，高K+血症时，肾远曲小管和集合管上皮细胞排K+增高，K+-Na+交换增加导致H+-Na+交换减少，泌H+减少，可以引起“反常性碱性尿”。高K+血症可通过以上两方面原因导致代谢性酸中毒。

（5）稀释性代谢性酸中毒：见于快速输入大量无的液体或生理盐水，使血液中稀释，造成稀释性代谢性酸中毒。

（二）机体的代偿调节（图5-6）(https://www.daowen.com)

1.血液的缓冲及细胞内外离子交换的缓冲代偿调节作用　代谢性酸中毒时，血液中增多的H+立即被血浆缓冲系统进行缓冲及其他缓冲碱不断被消耗，生成的H2CO3可转变为CO2由肺排出。细胞内的缓冲多在酸中毒2～4h后，约1/2的H+通过离子交换方式进入细胞内被细胞内缓冲系统缓冲，而K+从细胞内向细胞外转移，以维持细胞内外电荷平衡，故酸中毒易引起高血钾。

2.肺的代偿调节作用　血液H+浓度增加可通过刺激颈动脉体和主动脉体化学感受器，反射性引起呼吸中枢兴奋，使呼吸加深、加快，明显地改变肺的通气量，使CO2排出增多，PaCO2代偿性下降。代谢性酸中毒当pH由7.4降到7.0时，肺泡通气量由正常4L/min增加到30L/min以上，呼吸加深加快（也称为酸中毒Kussmal深大呼吸）是代谢性酸中毒的主要临床表现之一，其代偿意义是使血液中H2CO3浓度（或PaCO2）继发性降低，维持［］/［H2CO3］的比值接近正常（20∶1），使血液pH趋向正常。呼吸的代偿反应是非常迅速的，一般在酸中毒10min后就出现呼吸增强，30min后即达代偿，12～24h达代偿高峰，代偿最大极限时，PaCO2可降到10mmHg。

图5-6　代谢性酸中毒的病理生理学机制

3.肾的代偿调节作用　除肾功能异常引起的代谢性酸中毒外，其他原因引起的代谢性酸中毒均可通过加强肾的排酸保碱能力来发挥代偿作用。在代谢性酸中毒时，肾小管上皮细胞中的碳酸酐酶和谷氨酰胺酶活性增强，使尿液中可滴定酸和排出增加，并重新生成。肾小管泌增加是最主要的代偿机制，因为H+-Na+交换增加，肾小管腔内H+浓度增加，降低了肾小管细胞与管腔液H+的浓度差，使肾小管上皮细胞继续排H+受限。但管腔内H+浓度越高的生成与排出越快，产生的越多。可见，肾通过加强泌H+、泌、重吸收及再生，使在细胞外液的浓度有所恢复，由于从尿中排出的H+增多，尿液呈酸性。肾的代偿作用较慢，一般要3～5天才能达高峰。在肾功能障碍引起的代谢性酸中毒时，肾的纠酸作用几乎不能发挥。

代谢性酸中毒的血气分析参数如下：由于降低，所以AB、SB、BB值均降低，BE负值加大，pH下降，通过呼吸代偿，PaCO2继发性下降，AB＜SB

（三）对机体的影响

代谢性酸中毒对机体的影响可分为3个部分：①引起酸中毒的原发疾病的症状和体征；②机体代偿机制引起的机体功能状态的改变，如肺代偿导致的呼吸加深、加快，糖尿病酮症酸中毒时，呼出气可带有烂苹果味（酮体味），肾脏代偿导致的酸性尿、高血钾及尿胺增高等；③pH降低引起的各系统功能障碍。除了原发疾病的临床表现及机体的代偿症状，代谢性酸中毒可引起一些不依赖于病因的一致性的临床表现，主要体现在心血管系统、中枢神经系统和骨骼系统等的功能障碍。当浓度≤20mmol/L时，代谢性酸中毒的临床表现开始呈现。当pH≤7.0～7.1时，机体的心脏收缩功能降低，容易出现致死性心律失常。

1.对心血管系统的影响　严重的代谢性酸中毒能产生致死性室性心律失常，心肌收缩力降低及血管对儿茶酚胺的反应性降低。

（1）室性心律失常：代谢性酸中毒时出现的室性心律失常与血钾升高密切相关。高血钾的发生除与细胞外H+进入细胞内与K+交换，K+逸出外，还与酸中毒对肾小管上皮细胞泌H+增加，而排K+减少有关。重度高血钾由于严重的传导阻滞和心室纤维性颤动，心肌兴奋性消失，可造成致死性心律失常和心跳停搏于舒张期。

（2）心肌收缩力降低：酸中毒时引起心肌收缩力减弱的机制可能是由于：①H+增多可竞争性抑制Ca2+与心肌肌钙蛋白亚单位结合，从而抑制心肌的兴奋-收缩耦联，降低心肌收缩性，使心输出量减少；②H+影响Ca2+内流；③H+影响心肌细胞肌浆网释放Ca2+；④生物氧化酶活性受抑制，ATP生成减少，心肌能量代谢障碍。

酸中毒还可引起肾上腺髓质释放肾上腺素，从而发挥其对心脏的正性肌力作用，但酸中毒严重时又可阻断肾上腺素对心脏作用，而引起心肌收缩力减弱，心肌弛缓，心输出量减少。一般而言，pH降至7.2时，上述两种相反的作用几乎相等，心肌收缩力变化不大，pH＜7.2时，则因肾上腺素的作用被阻断而使心肌收缩力减弱。中度酸中毒时，由于儿茶酚胺的释放常引起心动过速。但当pH降至≤7.1时，则可出现心动过缓，这是因为酸中毒可抑制乙酰胆碱酯酶而使乙酰胆碱堆积所致。但是心肌的上述变化可因同时出现的其他电解质变化而变化。

（3）血管系统对儿茶酚胺的反应性降低：H+增多时，也可降低心肌和外周血管对儿茶酚胺的反应性，使血管扩张，血压下降，尤其是毛细血管前括约肌最为明显，使血管容量不断扩大，回心血量减少，血压下降。所以休克时，首先要纠正酸中毒，才能减轻血流动力学的障碍，不然会导致休克加重。代谢性酸中毒患者的皮肤温度高、发红也与皮肤血管对儿茶酚胺反应性降低，血管张力下降有关。

2.对呼吸系统的影响　可出现呼吸加深加快，严重者称为kussmaul呼吸。

3.对胃肠系统的影响　可出现轻微腹痛、腹泻、恶心、呕吐、胃纳下降等，这些症状可能与酸中毒引起的自主神经功能紊乱有关，也与代谢性酸中毒的病因及合并其他水、电解质、酸碱失衡等有关。

4.对中枢神经系统的影响　代谢性酸中毒可引起中枢神经系统的代谢障碍，主要表现为意识障碍，乏力，头痛，知觉迟钝，甚至嗜睡或昏迷，最后可因呼吸中枢和血管运动中枢麻痹而死亡，其发生机制有：①酸中毒时生物氧化酶类的活性受到抑制，氧化磷酸化过程减弱，致使ATP生成减少，因而脑组织能量供应不足；②pH降低时，脑组织内谷氨酸脱羧酶活性增强，使γ-氨基丁酸增多，后者对中枢神经系统具有抑制作用。

5.对骨骼系统改变　慢性肾衰竭伴酸中毒时，由于不断从骨骼释放钙盐以进行缓冲，故不仅影响骨骼的发育，延迟小儿的生长，而且还可以引起纤维性骨炎和肾性佝偻病。在成人则可导致骨软化症。

（四）防治的病理生理基础

1.预防和治疗原发病　治疗原发病、去除引起代谢性酸中毒的发病原因，是治疗代谢性酸中毒的基本原则和主要措施。同时纠正水、电解质紊乱，如严重腹泻造成的酸中毒时由于细胞内K+外流，往往掩盖了低血钾，补碱纠正酸中毒后，K+又返回细胞内，可明显地出现低血钾。因为Ca2+与血浆蛋白在碱性条件下可生成结合钙，使游离钙减少，而在酸性条件下，结合钙又可离解为Ca2+与血浆蛋白，使游离钙增多。因此酸中毒时游离钙增多；酸中毒纠正后，游离钙明显减少，有时可出现手足抽搐。治疗代谢性酸中毒过程中，也要注意恢复有效循环血量及改善肾功能。

2.碱性药物的应用　对于某些正常AG型代谢性酸中毒，由于其原发病因是的丢失，可予以补充碳酸氢钠。补碱一般主张在血气监护下分次补碱，补碱量宜小不宜大，以防造成碱中毒。然而，对于高AG型代谢性酸中毒，尤其是组织灌流不足，如休克、心脏停搏、败血症等引起组织缺氧而导致的乳酸酸中毒，大量使用NaHCO3并不能提高氧供，相反可以导致高钠血症、血液高渗状态，并使氧离曲线左移，降低血红蛋白释放氧到组织。