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自定义视频标签：病史摘要：某患者,男，33岁，因气短入院。体检：体温 36.5℃，心率 104次/分，呼吸60次/分。呼吸急促，紫绀，两肺底有细湿罗音。肺活量 1000ml(正常成年男性3500ml,)。血气分析：PaO2
58mmHg，PaCO2
32.5mmHg（正常40mmHg），pH 7.49(正常7.35-7.45)。
预设问题及答案：
1. 该病人发生了哪型呼吸衰竭，机制如何？
答：该病人发生了I型(因呼吸加快)。主要机制是部分肺泡限制性通气不足，弥散障碍和通气血流比例失调。
2. 病人为什么发生呼吸困难？
答：肺顺应性降低，牵张感受器或肺泡毛细血管旁感受器受刺激而反射性引起呼吸运动变浅变快。
3. 该病人发生了哪种类型的酸碱平衡紊乱。
答：呼吸性碱中毒。
引申：何谓呼吸衰竭？有何后果？
三、呼吸衰竭的概念
由于外呼吸功能严重障碍，以致在静息状态下PaO2低于60mmHg,伴有或不伴有PaCO2高于50mmHg的病理过程。
四、呼吸衰竭的原因和发病机制
一、肺通气功能障碍
1.限制性通气不足
概念： 吸气时肺泡的扩张受限制所引起的肺泡通气不足称为限制性通气不足 。
(1)呼吸肌活动受限
(2)胸廓和肺顺应性下降
(3)气胸、胸腔积液
2.阻塞性通气不足
由气道狭窄或阻塞所致的通气障碍，常见的有异物阻塞、肿瘤、慢支等。
二、 弥散障碍
弥散障碍是由于肺泡膜面积减少或肺泡膜异常增厚和弥散时间缩短所引起的气体交换障碍。
1、弥散障碍的原因
（1）肺泡膜面积↓
（2）肺泡膜厚度↑
2、血气变化
PaO2↓，PaCO2视代偿性通气的程度可正常或↓
三、 肺泡通气-血流比例失调
1. 部分肺泡通气不足
功能性分流：肺通气障碍的分布不均使病变重的部分肺泡通气明显减少，而血流无相应减少甚至还因炎性充血使血流增多，使VA/Q显著降低，则流经这部分肺泡的静脉血未经充分氧合便掺入动脉血内。这种情况类似肺动-静脉短路，故称功能性分流。
2. 部分肺泡血流不足
死腔样通气：某些肺部疾患，如肺动脉压降低、肺动脉栓塞、肺血管受压扭曲和肺壁毛细血管床减少等时，患部肺泡血流少而通气多，肺泡通气不能被充分利用，称为死腔样通气。
五、呼吸衰竭时机体的功能、代谢的变化
一、酸碱平衡及电解质紊乱
1、Ⅰ型呼衰：代谢性酸中毒和呼吸性碱中毒
2、Ⅱ型呼衰：代谢性酸中毒和呼吸性酸中毒
3、酸中毒引起高钾血症
二、呼吸系统变化
1、原发病变作用
2、PaO2↓和PaCO2↑ 的作用
三、循环系统变化
肺源性心脏病
四、中枢神经系统变化
肺性脑病的概念 ： 由呼衰引起的脑功能障碍。
二氧化碳潴留发生迅速而严重时（PaCO2＞80LHg）也能引起严重的中枢神经系统功能障碍，称为二氧化碳麻醉。
五、肾功能变化
缺氧和二氧化碳潴留反射性引起肾血管收缩，肾血流量严重减少，轻者尿中出现蛋白、红细胞及管型，重者发生急性肾衰竭。
六、胃肠变化
严重缺氧和二氧化碳潴留，使胃肠血管收缩、胃酸分泌增多，可出现胃肠黏膜糜烂、坏死、出血和溃疡形成。
六、病例回顾与小结
一、呼吸衰竭的概念
二、呼吸衰竭的原因和发病机制
三、呼吸衰竭时机体的功能、代谢的变化
四、回顾病例彻底解决问题
1、呼吸衰竭通常是
A.外呼吸功能严重障碍的后果　　　 B.内呼吸功能严重障碍的后果
C.内、外呼吸功能严重障碍的后果 　D.血液不能携氧的后果
2、功能性分流是指
A　部分肺泡通气不足而血流正常 B　部分肺泡血流不足而通气正常
C　肺内动－静脉短路开放 D　部分肺泡通气与血流均不足
3、血中二氧化碳过多可引起
A.肾小动脉收缩 B.皮肤血管收缩 C.脑血管收缩 D.肺小动脉扩张 E.脑脊液压力降低
1.为使抽象内容直观化，应制作精细的模拟动画和图片，如：肺泡通气与血流关系
2.病例讨论是本次课的关键，主要让学生进行自主的病例讨论并提出问题、分析和解决问题，增强学生解决问题的能力和培养学生的团队意识。细胞库/细胞培养
ELISA试剂盒
实验室仪器/设备
原辅料包材
体外检测试剂
呼吸衰竭时机体的主要机能代谢变化
呼吸衰竭时机体的主要机能代谢变化
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　　外呼吸功能障碍引起的直接效应是血液气体的变化，即PaO
降低或同时伴有PaCO
增高或降低。呼吸衰竭时机体各系统的机能变化的最重要的原因就是低氧血症，高碳酸血症和酸碱平衡紊乱。低氧血症和高碳酸血症对机体的影响取决于其发生的急缓、程度、持续的时间以及机体原有的机能代谢状况等。在发病过程中，尤其是在病程迁延的慢性呼吸衰竭病人，常出现一系列代偿适应反应，可改善组织的供氧，并调节酸碱平衡，或改变组织器官的机能代谢以适应新的环境。严重时，呼吸系统以外的器官也可发生功能紊乱，甚至成为死亡的直接原因。
一、气体代谢变化
呼吸衰竭时必定有血液气体的变化，有时因原发疾病的掩盖，呼吸衰竭本身引起的临床表现可不明显，但根据血液气体的变化可判断是否发生了呼吸衰竭。由于病变部位、性质与程度以及机体反应性和代偿功能的不同，呼吸衰竭时的血液气体变化也可不全相同，大致有下列四种类型：
　　（一）PaO
上升，二者成一定比例关系
　　各种原因只要引起总肺泡通气量不足，就会使肺泡气氧分压（P
）下降和肺泡气二者氧化碳分压（P
））增高，流经肺泡毛细血管的血液不能充分动脉化，因而必然导致（Pao
取决于每分肺泡通气量（V
）与体内每分钟产生的二氧化碳量（Vco
）,可以下式表示之，P
＝0.86×Vco
不变，只要通气减少，P
必增，而肺泡毛细血管末端血液的二氧化碳分压几乎和P
相等，故Paco
增高是全肺通气不足的特征。根据肺泡气体公式(Pao
/R,如吸入气氧分压(Pio
）为150mmHg，当通气减少一半时，P
即由正常的5.33kPa（40mmHg）增至10.7kPa（80mmHg）。在R（即RQ，呼吸商）为0.8时，P
就由15.3kPa（100mmHg）降至6.67kPa（50mmHg）。这种变化反映在动脉血液气体分压也有相似的变化，即Pao
下降和Paco
上升，二者呈一定比例地加重（图13－4A）。通常见于呼吸中枢抑制与中央气道狭窄阻塞等所引起的通气不足时。
　　（二）PaO
下降而Paco
这种血液气体的变化可见于下列情况：
　　1.肺泡通气血流比例失调肺功能分流增加时，流经此处的静脉血不能充分动脉化，因此氧分压降低二氧化碳分压增高。由于Paco
升高剌激中枢化学感受器以及PaO
降低剌激主动脉体，颈动脉体化学感受器，故呼吸快速，每分通气量增加，代偿性过度通气的肺泡的P
降低，血液流经这些肺泡，其氧分压也会有所增高，二氧化碳分压也必然降低。混合的肺静脉血最终往往是氧分压低于正常，而二氧化碳分压正常或略有降低。死腔样通气增多时，病变区域的血液固然可以充分氧合，但浪费了通气，其余肺泡就会相对通气不足，因而也出现功能分流增加，其血液气体变化也是PaO
降低而PaCO
变动较小（图13－4C）。
图13－4 呼吸衰竭时不同类型的血气变化
↑，二者变动值呈一定比例
↑，二者变动值不呈一定比例
，不变E. D用氧后
明显降低　F. B用氧后
　　部分肺泡通气血流比例失调时，往往只引起低氧血症而无高碳酸血症，主要是由血液二氧化碳解离曲线和氧离曲线的特性所决定。在PaCO
相当于5.00-8.00kPa(40-60mmHg)时，血液二氧化碳分压改变与二氧化碳的含量改变几乎呈直线关系（图13－5），在代偿性过度通气的肺泡，只要P
降低，血液中二氧化碳就可得到更多的排除，因此可以代偿那些通气不足的肺泡所造成的二氧化碳潴留。而氧离曲线的特点则与此不同。当氧分压为13.3kPa(100mmHg)时，血氧饱和度已达95～98％，过度通气的肺泡即使提高了氧分压，流经的血液氧饱和度和氧含量的增加也是极微少的，因此不能代偿通气不足的肺泡所造成的低氧血症（图13－6）。
图13－5 血液二氧化碳解离曲线
图中kPa相当于mmHg的数值
　　肺顺应性降低引起的限制性通气障碍的患者，呼吸常加快，总通气量可增加。同时因其病变常不是均匀一致的，还有肺泡通气血流比例失调，故体内二氧化碳可化偿性地排出增多，其血液气体变化亦常为Pao
下降，而Paco
不变或略低。
功能性分流增加和死腔样通气增多引起的缺氧，都可用吸入高浓度氧治疗得到缓解。肺内短路也可引起类似功能分流的血气变化，唯吸入高浓度氧不能改变缺氧。
　　2.弥散障碍肺泡膜面积减少、厚度增加或通透性降低时，除因同时存在的肺泡通气血流比例失调可引起低氧血症外，严重时本身也可因氧从肺泡弥散到血液的过程受阻而使PaO
下降。但因二氧化碳的弥散能力很强（约比氧大20倍）其排出受影响较小，故PaCO
多正常，甚至因为代偿性通气过度而有所下降。这类病人吸入高浓度氧也可解除低氧血压。
　　弥散障碍与肺泡通气血流比例失调都使换气不能有效地进行，因此Pao
的差值增大是它们的共同特征。
　　（三）PaO
下降，Paco
升高，二者变化不成一定比例关系
这种血液气体变化可见于下列情况：
　　1.胸廓顺应性降低引起的限制性通气不足 由于胸廓的病变常不对称均匀，故此时呼吸衰竭的发病机制，不仅是肺泡通气不足，还有肺泡通气血流比例失调。此时，胸廓的的病变又限制了通气反应，使之不能充分加强，二氧化碳虽可代偿性排出一部分，但又排出不足，故血液气体变化为Pao
降低，PaCO
上升，但二者的变化不是一致的比例关系，其中以Pao
下降程度较为严重（图13－4B）。
图13－6 肺泡通气与肺泡PO
动脉血氧饱和度和动脉血pH的关系
　　2.慢性阻塞性肺疾患由于此时外周小气道阻塞等病变也不均匀一致，故肺泡通气血流比例明显失调。这是导致血液气体异常的重要机制。血液气体变化除可表现为Pao
不变外，在有些患者可能因中枢神经系统反应性不同而使增强通气的反应有所减弱，故不仅有Pao
降低，而且早期就有Paco
升高，只是Paco
变动程度小于Pao
变动的程度，二者不呈固定的比例关系。这些慢性呼吸衰竭患者因肺泡通气血流比例失调而CO
增强呼吸的作用又减弱，故Paco
升高，直到每分钟产生的CO
全由通气良好的肺泡排出，则又可使二氧化碳的生成和排出在高Paco
水平上达到新的平衡，因此Paco
可较长期维持于较高水平，患者尚能继续生存。
　　（四）Pao
下降，Paco
也明显下降
　　在肺泡通气血流比例失调引起呼吸衰竭的患者中，有些在Pao
下降的同时Paco
也明显降低（图13－4D）。这种情况可见于成人呼吸窘迫综合征和肺广泛纤维性变等。血液气体的这种变化，可能是由于此时肺间质中感受器受到强烈刺激而反射性引起通气极度加强所致，故即使纠正缺氧，通气过度仍可持续存在。
二、酸碱平衡及电解质紊乱
呼吸衰竭时，不仅因外呼吸障碍可引起酸碱平衡紊乱，而且还可因并发肾功能障碍、感染、休克以及某些治疗措施不当等因素而出现不同类型的酸碱平衡紊乱。因此患者的表现可能是多样的。由于外呼吸功能严重障碍本身引起的有呼吸性酸中毒、呼吸性碱中毒、代谢性酸中毒或呼吸性酸中毒合并代谢性酸中毒。
（一）呼吸性酸中毒 Ⅱ型呼吸衰竭时，大量二氧化碳潴留，可造成原发性血浆碳酸过多。发病急骤者，往往代偿不全而出现失代偿性呼吸性酸中毒，如发病较缓慢，则可出现代偿性呼吸性酸中毒。此时血液电解质主要有如下的变化。①血清钾浓度增高：急性呼吸性酸中毒时，主要是由于细胞内外离子分布改变，细胞内钾外移而引起血清钾浓度增高；慢性呼吸性酸中毒时，则是由于肾小管上皮细胞泌氢和重吸收碳酸氢钠增多而排钾减少，故也可导致血清钾浓度增高。②血清氯浓度降低，碳酸氢根增多；当血液中二氧化碳潴留时，在碳酸酐酶及缓冲系统作用下，红细胞中生成碳酸氢根增多，因而进入血浆的碳酸氢根也增多，同时发生氯转移，血浆中氯离子进入红细胞增多，因此血清氯离子减少而碳酸氢根增加。另一方面，由于肾小管泌氢增加，碳酸氢钠重吸收和再生增多，而较多氯离子则以氯化钠和氯化铵的形式随尿排出，因而也可引起血清氯离子减少和碳酸氢根增多。
（二）代谢性酸中毒或呼吸性酸中毒合并代谢性酸中毒 由于严重缺氧，无氧代谢加强，酸性代谢产物增多，可引起代谢性酸中毒，或呼吸性酸中毒合并代谢性酸中毒。如患者合并肾功能不全或感染、休克等、则因肾脏排酸保碱功能障碍或体内固定酸产生增多，将更加重代谢性酸中毒。此时血清钾浓度增高可更明显。
　　（三）呼吸性碱中毒　Paco
明显下降的患者，可因原发性碳酸过低而发生呼吸性碱中毒，由于发病急骤，故多为失代偿性呼吸性碱中毒。此时因细胞外钾离子进入细胞内，可发生血清钾浓度降低。由于二氧化碳排出过多，血浆中碳酸氢根移入红细胞增多，氯离子则转移至红细胞外，加之肾排出氯也减少，故血清氯浓度增高。血浆碳酸氢根则因移入红细胞以及肾小管重吸收和再生碳酸氢钠减少而浓度降低。
此外，某些呼吸衰竭患者可以发生代谢性碱中毒，多属医源性，发生于治疗过程中或治疗后。如使用人工呼吸机，过快排出大量二氧化碳，而原来代偿性增加的碳酸氢根又不能迅速排出，因此发生代谢性碱中毒；由于钾摄入不足、应用排钾利尿剂和肾上腺皮质激素等可导致低钾症性碱中毒等。
三、呼吸系统变化
呼吸衰竭病人的呼吸功能变化，很多是由原发疾病引起的。如阻塞性通气障碍时，由于气流受阻，呼吸可减慢。随着阻塞部位的不同，以及阻塞是可变还是固定，呼气与吸气困难的程度亦可不一。在肺顺应性降低的疾病，则因牵张感受器或肺-毛细血管旁感受器（juxtapulmonary-capillary receptor, J感受器）兴奋而反射地引起呼吸浅快。中枢性呼吸衰竭可出现呼吸浅慢，或出现潮式呼吸、间歇呼吸、抽泣样呼吸、吸气样呼吸、下颌呼吸等呼吸节律紊乱。
　　外呼吸功能障碍造成的低氧或高碳酸血症可进一步影响呼吸功能。Pao
降低作用于颈动脉体与主动脉体化学感受器（其中主要是颈动脉体化学感受器），反射性增加通气，但此反应要Pao
低于8.0kPa(60mmHg)时才明显。二氧化碳潴留主要作用于中枢化学感受器，使呼吸中枢兴奋，从而引起呼吸加深加快，增加肺泡通气量。但Pao
低于4.0kPa(30mmHg)时或Paco
超过12.0kPa(90mmHg)时，将损害或抑制呼吸中枢。
　　在慢性Ⅱ型呼吸衰竭病人，随着低氧血症和高碳酸血症发展的逐渐严重，其呼吸调节也将发生变化：此类病人的中枢化学感受器常被抑制而对二氧化碳的敏感性降低，此时引起通气的冲动大部来自缺氧对外周化学感受器的剌激。如果给予高浓度的氧吸入，则虽可缓解低氧血症，但却因此解除了缺氧反射性兴奋呼吸中枢的作用，故易招致呼吸进一步的抑制，使通气更减弱而二氧化碳的潴留更加重。此外，吸入高浓度氧使血氧饱和度回升后，由于霍尔登（Haldane）效应使二氧化碳解离曲线向右下移动（图13－5），也可引起Paco
进一步增高。
四、中枢神经系统变化
呼吸衰竭时，由于低氧血症与高碳酸血症的作用，中枢神经系统的功能可发生明显变化，轻度时可使兴奋性升高，严重时将发生一系列中枢神经系统的功能障碍，直接威胁生命。低氧血症和高碳酸血症的作用很难截然分开。
　　中枢神经对缺氧很敏感，故最易受损。Pao
为8.0kPa(60mmHg)时可出现智力和视力轻度减退。如Pao
迅速降至5.33～6.66kPa(40～50mmHg)以下时，就会引起一系列神经精神症状，如头痛、不安、定向与记忆障碍、精神错乱、嗜睡，以致惊厥和昏迷，Pao
低于2.67kPa(20mmHg)时,只需几分钟就可造成神经细胞的不可逆性损害。
　　二氧化碳潴留发生迅速而严重时，也能引起严重的中枢神经系统功能障碍，称为二氧化碳麻醉。一般认为，当Paco
超过10.7kPa(80mmHg)时，可引起头痛，头晕、烦躁不安、言语不清、扑翼样震颤、精神错乱、嗜睡、昏迷、抽搐等。其可能的作用机制如下：
　　（一）二氧化碳直接作用于脑血管，使之扩张。一般认为Paco
升高1.33kPa(10mmHg)，脑血流量约可增50％；由此可以影响脑循环，并引起毛细血管通透性增高，其结果是脑血管充血、间质水肿、颅内压升高和视神经乳头水肿。严重时还可导致脑疝形成。
　　（二）正常脑脊液的缓冲作用较血液为弱，其pH也较低（7.33～7.40），而Pco
却比动脉血的高，血液中的碳酸氢离子及氢离子又不易进出脑脊液，故后者的酸碱调节需时较长。Ⅱ型呼吸衰竭病人的脑脊液中二氧化碳也增多，但因脑脊液缓冲能力差，故氢离子浓度增高的程度大于血液，继而又可加重细胞内酸中毒，使神经细胞的功能发生障碍，细胞膜结构受损，通透性增高。这些变化一方面改变神经细胞内外离子分布，另一方面使溶酶体膜稳定性降低，释出的各种水解酶，能促使蛋白分解与细胞死亡。细胞内外离子分布的改变和细胞内蛋白分解又可使细胞内渗透压升高，促使脑细胞肿胀，颅内压升高。
目前国内已普遍地将呼吸衰竭时由于中枢神经功能障碍而出现一系列神经精神症状的病理过程称为肺性脑病。
五、循环系统变化
一定程度的缺氧可反射性兴奋心血管运动中枢，从而使心率加快，心输出量增加，皮肤及腹腔内脏血管收缩，因而发生血液重分布和血压轻度升高。此外，缺氧时也可间接地因通气加强，胸腔负压增大，回心血量增加而影响循环功能。这种变化在急性呼吸衰竭时较为明显，且有代偿意义。严重低氧血症时，因循环中枢与心血管受损，可发生低血压，心收缩力降低，心律失常等后果。缺氧尤其是肺泡气氧分压降低可使肺小动脉收缩，这是呼吸衰竭时引起肺动脉高压与右心衰竭的主要原因。
一定程度的二氧化碳潴留可与缺氧协同作用，反射性地引起循环功能的代偿性变化。二氧化碳可反射性地引起外周血管收缩，但其直接作用，则除肺动脉外多为引起血管扩张，故二氧化碳潴留的最终效应通常为：①皮肤血管扩张，因而肢体皮肤温暖红润，常伴大量出汗；②睑结膜血管扩张充血；③脑血管扩张，脑血流量增加；④广泛的外周血管扩张，可引起低血压；⑤肾与肺小动脉收缩。
呼吸衰竭可伴发心力衰竭，尤其是右心衰竭，其发生原因为肺动脉高压和心肌受损。目前认为，不论是急性或慢性呼吸衰竭，肺血管功能性改变在肺动脉高压的发病中都具有极重要意义。缺氧（主要是肺泡气氧分压降低）可引起肺血管收缩，若合并二氧化碳潴留，血液氢离子浓度增高，就更可增加肺血管对缺氧的敏感性，使肺血管收缩进一步加重，从而大大增加肺循环的阻力。如原发肺部疾病引起肺小动脉壁增厚、管腔狭窄或纤维化、肺毛细血管网受压破坏与减少、毛细血管内皮细胞肿胀或微血栓阻塞等变化，则亦可增加肺循环阻力而导致肺动脉高压。有的慢性呼吸衰竭患者血液中的红细胞增多，因而血液粘滞性增高，而后者又可因合并酸中毒而加重，这也是肺动脉高压发病的一个因素。某些患者可因血量增多，或因呼吸深快以致胸腔负压增大，或因体循环外周血管扩张，阻力降低，以致静脉回流增加而加重右心负荷。呼吸衰竭引起右心衰竭的另一发病因素是心肌受损。缺氧，高碳酸血症、酸中毒和电解质代谢紊乱均可损害心肌。长期持续缺氧还可引起心肌变性、坏死、纤维化等病变。心肌受损加上负荷过重，就可导致右心衰竭。
六、肾功能变化
呼吸衰竭时肾功能也可遭到损害，轻者尿中出现蛋白、红细胞、白细胞及管型等。严重时可发生急性肾功能衰竭，出现少尿、氮质血症和代谢性酸中毒等变化。此时肾脏结构往往无明显变化，故常为功能性肾功能衰竭。只要外呼吸功能好转，肾功能就可较快恢复。肾功能衰竭的基本发病机制在于缺氧与高碳酸血症反射性引起肾血管收缩，从而使肾血流量严重减少。若患者并发心力衰竭、播散性血管内凝血或休克，则肾脏的血液循环障碍将更严重而肾功能障碍也将加重。
七、胃肠道变化
严重缺氧可使胃壁血管收缩，因而能降低胃粘膜的屏障作用。二氧化碳潴留可增强胃壁细胞碳酸酐酶活性，使胃酸分泌增多，而且有的患者还可合并播散性血管内凝血、休克等，故呼吸衰竭时可出现胃肠道粘膜糜烂、坏死、出血与溃疡形成等变化。
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第五章 酸碱平衡和酸碱平衡紊乱
因各种原因使细胞外液酸碱度的相对稳定性遭到破坏就称为酸碱平衡紊乱（ acid-base disturbance ）。
第一节 酸碱物质来源和酸碱平衡调节
一、体液酸碱物质的来源
体液中的酸性物质和碱性物质主要是组织细胞在物质分解代谢过程中产生的，其中产生最多的是酸性物质，仅小部分为碱性物质。
（一）、酸性物质的来源
1 ．挥发酸（ volatile acid ） 碳酸（ H 2 CO 3 ）是体内唯一的挥发酸，是机体在代谢过程中产生最多的酸性物质，因其分解产生的 CO 2 可由肺呼出而被称之挥发酸。通过肺进行的 CO 2 呼出量调节也称之酸碱的呼吸性调节。糖、脂肪和蛋白质等物质在代谢过程中产生大量的 CO 2 ，在安静状态下，成人每天产生的 CO 2 约 300~ 400L 。机体在代谢过程中所产生的 CO 2 ，可以通过两种方式与水结合生成碳酸。一种方式是： CO 2 与组织间液和血浆中的水直接结合生成 H 2 CO 3 ，即 CO 2 溶解于水生成 H 2 CO 3 。该反应过程不需要碳酸酐酶（ carbonic anhydrase, CA ）参与：
CO 2 +H 2 O H 2 CO 3 H + + HCO 3 -
另一种方式是： CO 2 在红细胞、肾小管上皮细胞、胃粘膜上皮细胞和肺泡上皮细胞内经碳酸酐酶（ CA ）的催化与水结合生成 H 2 CO 3 。其反应过程如下：
CO 2 +H 2 O H 2 CO 3 H + +HCO 3 -
2 ．固定酸（ fixed acid ） 固定酸是体内除碳酸外所有酸性物质的总称，因不能由肺呼出，而只能通过肾脏由尿液排出故又称非挥发酸（ unvolatile acid ），也称之酸碱的肾性调节。机体产生的固定酸有：含硫氨基酸分解代谢产生的硫酸；含磷有机物（磷蛋白、核苷酸、磷脂等）分解代谢产生的磷酸；糖酵解产生的乳酸；脂肪分解产生的乙酰乙酸、 β- 羟丁酸等。但是，人体每天生成的固定酸所离解产生的 H + 与挥发酸相比要少得多。
（二）、碱性物质的来源
体内通过三大营养物质的分解代谢产生的碱性物质并不多。但人们摄入的蔬菜和水果中含有有机酸盐（如柠檬酸盐、苹果酸盐等），在体内经过生物氧化可生成碱性物质。
二、酸碱平衡调节机制
机体对酸碱平衡的调节主要是由三大调节体系共同作用来完成的，即血液缓冲系统的缓冲，肺对酸碱平衡的调节和肾对酸碱平衡的调节。
（一）、血液缓冲系统的缓冲作用
血液缓冲系统包括血浆缓冲系统和红细胞缓冲系统，都是由弱酸和其相对应的弱酸盐所组成。其中弱酸为酸性物质，对进入血液的碱起缓冲作用；弱酸盐为碱性物质，对进入血液的酸起缓冲作用。血浆缓冲系统由碳酸氢盐缓冲对（ NaHCO 3 /H 2 CO 3 ）、磷酸氢盐缓冲对（ Na 2 HPO 4 /NaH 2 PO 4 ）和血浆蛋白缓冲对（ NaPr/HPr ）组成。红细胞缓冲对则由还原血红蛋白缓冲对（ KHb/HHb ）、氧合血红蛋白缓冲对（ KHbO 2 /HHbO 2 ）、碳酸氢盐缓冲对（ KHCO 3 /H 2 CO 3 ）和磷酸氢盐缓冲对（ K 2 HPO 4 /KH 2 PO 4 ）等组成。碳酸氢盐缓冲对占血浆缓冲对含量的 50% 以上，血浆中 50% 以上的缓冲作用由它完成；当血浆中的酸性物质（如盐酸）过多时，由碳酸氢盐缓冲对中的碳酸氢钠对其缓冲。经过缓冲系统缓冲后，强酸（盐酸）变成了弱酸（碳酸），固定酸变成了挥发酸，挥发酸分解成 H 2 O 和 CO 2 ， CO 2 由肺呼出体外。因此，也有人称碳酸氢盐缓冲对为开放性缓冲对。其缓冲目的是使血液酸碱度维持稳定，减小 pH 变动。
（二）、肺对酸碱平衡的调节
肺对酸碱平衡的调节是通过改变肺泡通气量来改变 CO 2 的排出量，并以此调节体内挥发酸 H 2 CO 3 的浓度。这种调节受延髓呼吸中枢的控制。呼吸中枢通过整合中枢化学感受器和外周化学感受器传入的刺激信号，以改变呼吸频率和呼吸幅度的方式来改变肺泡通气量。肺对酸碱平衡的调节是非常迅速的，通常在数分钟内就开始发挥作用，并在很短时间内达到高峰。
（三）、肾脏对酸碱平衡的调节
肾脏对酸碱平衡的调节过程，实际上就是一个排酸保碱的过程。肾脏对酸碱平衡的调节方式主要有以下四种：
1 ．近曲小管泌 H + 、进行 H + -Na + 交换，对 NaHCO 3 进行重吸收 肾小球滤过的 NaHCO 3 约有 80%~85% 被近曲小管重吸收，主要是由近曲小管上皮细胞主动分泌 H + ，并通过 H + -Na + 交换实现的。肾小球滤过的 NaHCO 3 在小管液中解离为 Na + 和 HCO 3 - ，其中的 Na + 与近曲小管上皮细胞内 H + 进行转运交换， Na + 进入细胞后即与近曲小管上皮细胞内的 HCO 3 - 一同转运至血液。 H + -Na + 交换是一个继发性耗能过程，所需的能量是由基侧膜上 Na + -K + -ATP 酶通过消耗 ATP 将细胞内 Na + 的泵出，并多于 K + 泵入，使细胞内 Na + 处于一个较低的浓度，这样有利于小管液中 Na + 与细胞内 H + 转运交换。
由于小管液中的 HCO 3 - 不易透过管腔膜，因而很难进入细胞，于是小管液中的 HCO 3 - 先与近曲小管上皮细胞分泌的 H + 结合，生成 H 2 CO 3 ，然后 H 2 CO 3 分解，生成 H 2 O 和 CO 2 。高度脂溶性 CO 2 能迅速通过管腔膜进入近曲小管上皮细胞，并在细胞内 CA 的催化下与 H 2 O 结合生成 H 2 CO 3 。 H 2 CO 3 解离为 HCO 3 - 和 H + ， H + 由近曲小管上皮细胞分泌进入小管液中，与小管液中的 Na + 进行交换。然后，近小管上皮细胞内的 HCO 3 - 与通过 H + -Na + 交换进入细胞内的 Na + 一起被转运到血液内，从而完成 NaHCO 3 的重吸收。
2 ．远曲小管和集合管泌 H + 、泌 K + 进行 H + -Na + 交换和 K + -Na + 交换 由于肾小管管腔侧细胞膜上存在着主动转运 H + 和 K + 的载体，因而远曲小管和集合管既可泌 H + ，进行 H + -Na + 交换；也可泌 K + ，进行 K + -Na + 交换。因为肾小管细胞内的 H + 和 K + 是竞争性地与管腔侧细胞膜上的同一载体相结合，所以泌 H + 和泌 K + 是竞争性进行的， H + -Na + 交换与 K + -Na + 交换过程也是相互竞争的。当 H + -Na + 交换增加时，则 K + -Na + 交换减少；而当 K + -Na + 交换增加时，则 H + -Na + 交换减少。例如酸中毒时，远曲小管和集合管上皮细胞泌 H + 增加，使 H + -Na + 交换过程加强，结果导致 H + 排出增多和 NaHCO 3 的重吸收增加，使尿液酸化。此时，远曲小管和集合管泌 K + 减少，并可因 K + 的排出减少而导致高钾血症。相反，碱中毒时，远曲小管和集合管上皮细胞泌 H + 减少， H + -Na + 交换减少，结果引起 H + 的排出和 NaHCO 3 的重吸收减少。与此同时，肾小管泌 K + 增加， K + -Na + 交换增加，并由于 K + 的排出增加而导致血清钾浓度降低。此外，高钾血症时， K + -Na + 交换增加而 H + -Na + 交换减少，易造成 H + 在体内潴留而引起酸中毒。而低钾血症时， K + -Na + 交换减少而 H + -Na + 交换增加，易导致 H + 从尿中丢失而引起碱中毒。
3 ．近曲小管的 NH 4 + -Na + 交换与远曲小管泌 NH 3 近曲小管上皮细胞是产的主要场所，细胞内含有谷氨酰胺酶（ glutaminase, GT ），可催化谷氨酰胺（ glutamine ）水解而释放出 NH 3 ，谷氨酰胺 → 谷氨酸 + NH 3 、谷氨酸 → a - 酮戊二酸 + NH 3 。产生 NH 3 具有脂溶性，它可以通过非离子扩散泌 NH 3 进入小管液中；也可以与细胞内的 H + 结合生成 NH 4 + ，然后由近曲小管分泌入小管液中，并以 NH 4 + -Na + 交换方式将小管液中的 Na + 换回。进入近曲小管细胞内的 Na + 与细胞内的 HCO 3 - 一起通过基侧膜的协同转运进入血液。 GT 的活性受 pH 值影响，酸中毒越严重，酶的活性也越高，产生 NH 3 和 a - 酮戊二酸也越多。
远曲小管和集合管上皮细胞内也有 GT ，可使谷氨酰胺分解而释放 NH 3 ， NH 3 被扩散泌入小管液中，并与小管液中的 H + 结合生成 NH 4 + ，然后与 CI - 结合生成 NH 4 CI 从尿中排出。酸中毒时， GT 活性增加，近曲小管的 NH 4 + -Na + 交换与远曲小管泌 NH 3 作用加强，从而加速了 H + 的排出和 HCO 3 - 的重吸收。
4 ．小管液中磷酸盐的酸化 肾小球滤液中存在两种形式的磷酸盐，即 Na 2 HPO 4 和 NaH 2 PO 4 ，在肾小球滤液 pH 为 7.4 的时候，两者的比值为 4 : 1 。当肾小管上皮细胞分泌 H + 增加时，分泌的 H + 与肾小球滤液中的 Na 2 HPO 4 分离出的 Na + 进行交换，结果使 NaH 2 PO 4 产生增加，这便是磷酸盐的酸化。通过磷酸盐的酸化加强，可使 H + 的排出增加，结果导致尿液 pH 降低。当尿液 pH 为 5.5 时，小管液中几乎所有的 Na 2 HPO 4 都已转变成了 NaH 2 PO 4 。因此，磷酸盐的酸化在促进 H + 的排出过程中起一定作用，但作用有限。
肾脏对酸碱平衡的调节较之血液缓冲系统和肺的调节来说是一个比较缓慢的过程，通常要在数小时后才开始发挥作用， 3~5 天后才达到高峰。肾脏对酸碱平衡的调节作用一旦发挥，其作用强大且持久。
除了血液缓冲系统，肺和肾脏对酸碱平衡的调节以外，组织细胞对酸碱平衡也起一定的调节作用。组织细胞对酸碱平衡的调节作用主要是通过细胞内外离子交换方式进行的，如 H + -K + 交换、 K + -Na + 交换和 H + -Na + 交换等。例如：酸中毒时，细胞外液中的 H + 向细胞内转移，使细胞外液中 H + 浓度有所减少，为了维持电中性则细胞内液中的 K + 向细胞外转移，使细胞外液中 K + 浓度升高，故常导致高钾血症。此外，肝脏可以通过合成尿素清除 NH3 调节酸碱平衡，骨骼的钙盐分解有利于 H + 的缓冲。
第二节 评价酸碱平衡状况的常用这指标
•& 血液 pH
血液 pH 是表示血液酸碱度的指标。由于 pH 是 H + 浓度的负对数，所以血液 pH 的高低反映的是血液中 H + 浓度的状况。正常人动脉血 pH 在 7.35~7.45 之间，其平均值是 7.40 。
血液 pH 的高低取决于血浆中 [NaHCO 3 ]/[H 2 CO 3 ] 的比值，这可用 Henderson-Hasselbach 方程式表示：
pH= pKa + 1g [HCO 3 - ]/[H 2 CO 3 ]
[H 2 CO 3 ] = 40×0.03=1.2mmo1/L （代入上式）
pH=6.1+1og[24/1.2] =6.1+1og20 =6.1+1.3 =7.4
从式中可知，当 [HCO 3 - ]/[H 2 CO 3 ] 的比值为 20:1 时， pH 为 7.40 。当 [HCO 3 - ]/[H 2 CO 3 ] 的比值大于 20:1 时， pH 升高。 pH 大于 7.45 为碱中毒（ alkalosis ），但不能区分是代谢性碱中毒还是呼吸性碱中毒。当 [HCO 3 -]/[H 2 CO 3 ] 的比值小于 20:1 时， pH 下降。 pH 低于 7.35 为酸中毒（ acidosis ），但不能区分是代谢性酸中毒还是呼吸性酸中毒。 pH 正常并不能表明机体没有酸碱平衡紊乱。因为 pH 正常的情况有三种：一是机体没有酸碱平衡紊乱；二是机体有酸碱平衡紊乱但代偿良好，为完全代偿性酸碱平衡紊乱；三是机体可能存在相抵消型的酸碱平衡紊乱，正好相抵消时 pH 正常。
二、动脉血二氧化碳分压（ Pa CO 2 ）
P CO 2 是指物理溶解于血浆中的 CO 2 分子所产生的张力。由于 CO 2 通过肺泡膜的弥散能力很强，因而动脉血 P CO 2 与肺泡气 P CO 2 几乎相同。 PaCO 2 正常值为 5.32kPa （ 40mmHg ），波动范围在 4.39~6.25kPa （ 33~47mmHg ）之间。 Pa CO 2 是反映呼吸因素的可靠指标。 Pa CO 2 升 高 （ &46mmHg ）表示肺泡通气不足， CO 2 在体内潴留，血浆中 H 2 CO 3 浓度升高， pH 降低，为呼吸性酸中毒。 Pa CO 2 降低（ &33mmHg ）则表示肺泡通气过度， CO 2 排出过多，血浆中 H 2 CO 3 浓度下降， pH 升高，为呼吸性碱中毒。代谢性酸碱平衡紊乱时 Pa CO 2 也可以发生代偿性改变，在代谢性酸中毒时下降，而代谢性碱中毒时上升。单纯代谢性酸碱平衡紊乱经肺代偿所造成的 Pa CO 2 下降或上升，其值一般不会低于 2kPa （ 15mmHg ）或高于 8kPa （ 60mmHg ）。超出该范围时，常提示有原发性呼吸性酸碱平衡紊乱存在。
三、标准碳酸氢盐和实际碳酸氢盐
标准碳酸氢盐（ standard bicarbonate, SB ）是指血液标本在标准条件下，即在 38℃ 和血红蛋白完全氧合的条件下，用 PCO 2 为 5.32kPa 的气体平衡后所测得的血浆 HCO 3 - 浓度。因为标准化后排除了呼吸因素的影响，所以 SB 是判断代谢因素的指标，正常值为 22~27mmol/L ，平均为 24mmol/L 。代谢性酸中毒时 SB 下降，代谢性碱中毒时 SB 升高。呼吸性酸中毒经肾脏代偿后 SB 增高；呼吸性碱中毒经肾脏代偿后 SB 降低。
实际碳酸氢盐（ actual bicarbonate, AB ）是指隔绝空气的血液标本，在实际 PCO 2 和实际血氧饱和度条件下测得的血浆碳酸氢盐浓度。 AB 受呼吸和代谢两个因素影响。正常情况下 AB=SB ， AB&SB 表明有 CO 2 蓄积，见于呼吸性酸中毒或代偿后的代谢性碱中毒； AB&SB 表明 CO 2 呼出过多，见于呼吸性碱中毒或代偿后的代谢性酸中毒。若两者数值均低于正常表明有代谢性酸中毒或代偿后的呼吸性碱中毒；而两者数值均高于正常则表明有代谢性碱中毒或代偿后的呼吸性酸中毒。
四、缓冲碱
缓冲碱（ buffer base ， BB ）是指血液中一切具有缓冲作用的碱性物质的总和，即人体血液中具有缓冲作用的阴离子的总和。这些阴离子包括 HCO 3 - 、 Pr - 、 HPO 4 2- 、 Hb - 和 HbO 2 - 等。 BB 通常以氧饱和的全血测定，正常值为 45~55mmol/L （ 50±5mmol/L ）。 BB 是反映代谢因素的指标， BB 减少表明代谢性酸中毒或代偿后的呼吸性碱中毒； BB 增高表明代谢性碱中毒抑或是代偿后的呼吸性酸中毒。
五、碱剩余
碱剩余（ base excess, BE ）指在标准条件下，即在 38℃ ， PCO 2 为 5.32kPa ， Hb 为 15g /dL ， 100% 氧饱和的情况下，用酸或碱将 1 升 全血滴定至 pH=7.40 时所用的酸或碱的 mmol/L 数。若需用酸滴定就表示血液中碱剩余， BE 用正值（ BE+ ）表示；若需用碱滴定则表示血液中碱缺失， BE 用负值（ BE- ）表示。 BE 是反映代谢因素的指标， BE 正常范围为 0±3mmol/L 。 BE 正值增大见于代谢性碱中毒，亦见于经肾代偿后的呼吸性酸中毒； BE 负值增大见于代谢性酸中毒，亦见于经肾代偿后的呼吸性碱中毒。
六、阴离子间隙
阴离子间隙（ anion gap, AG ）指血浆中未测定的阴离子（ undetermined anion, UA ）量减去未测定的阳离子（ undetermined cation, UC ）量的差值，即 AG=UA － UC 。 UA 包括蛋白质阴离子 Pr - （ 15mEg/L ）、 HPO 4 2- （ 2mEg/L ）、 SO 4 2- （ 1mEg/L ）和有机酸根阴离子（ 5mEg/L ）； UC 包括 K + （ 4.5mEg/L ）、 Ca 2+ （ 5mEg/L ）和 Mg 2+ （ 1.5mEg/L ）。血浆中的阳离子总量 =Na + +UC ，阴离子总量 =Cl - +HCO 3 - +UA 。血浆中的阳离子和阴离子的总当量数相等，均约为 151mEg/L 。即 AG=Na + －（ Cl - +HCO 3 - ）
AG 的正常值为 10~14mEg/L （ 12±2 mEg/L ）。
AG 对于区分不同类型的代谢性酸中毒具有重要意义。根据 AG 变化，代谢性酸中毒可分为 AG 增高型代谢性酸中毒和 AG 正常型代谢性酸中毒两类。
第三节 单纯型酸碱平衡紊乱
酸碱平衡紊乱可分为单纯型酸碱平衡紊乱（ simple acid-base disturbance ）和混合型酸碱平衡紊乱（ mixed acid-base disturbance ）。单纯型酸碱平衡紊乱就分为四种类型，即代谢性酸中毒，呼吸性酸中毒，代谢性碱中毒和呼吸性碱中毒。
一、代谢性酸中毒
代谢性酸中毒（ metabolic acidosis ）是指由于体内固定酸生成过多，或肾脏排酸减少，以及 HCO 3 - 大量丢失，导致血浆 HCO 3 - 浓度原发性降低。
（一）、原因和机制
1 ． AG 增高型代谢性酸中毒
(1) 乳酸酸中毒（ lactic acidosis ）：正常人血浆乳酸浓度约为 0.5~1.5mmol/L ，当血浆乳酸浓度超过 5mmol/L 时，称为乳酸酸中毒。造成乳酸酸中毒的原因包括乳酸产生过多和乳酸利用障碍。乳酸产生过多主要是由于组织绝对或相对缺氧，导致细胞内糖无氧酵解增强使乳酸生成增加。休克、心力衰竭、呼吸衰竭、严重贫血、 CO 中毒、急性肺水肿等造成组织供氧严重不足，或者癫痫发作，抽搐，剧烈运动等导致高代谢状态，使氧消耗过多而造成组织相对缺氧，这些情况均可引起糖无氧酵解过程增强而产生大量乳酸，导致乳酸酸中毒。乳酸利用障碍主要见于严重肝脏疾病，尤其是严重肝硬化。严重肝脏疾病时，由于肝功能障碍导致乳酸转变为丙酮酸减少，乳酸的利用发生障碍而引起血浆乳酸浓度过高，产生乳酸酸中毒。
(2) 酮症酸中毒（ ketoacidosis ）：酮症酸中毒常见于糖尿病和饥饿时。糖尿病人由于糖代谢严重紊乱，导致脂肪分解加速，结果产生大量酮体（乙酰乙酸、 β- 羟丁酸和丙酮）。由于血清酮体积聚而引起的代谢性酸中毒称酮症酸中毒。糖尿病酮症酸中毒是糖尿病的一种十分常见的严重急性并发症。饥饿性酮症是指由于各种原因不能进食或消化吸收不良，使糖类摄入严重不足而肝糖原又消耗殆尽，以至脂肪分解加速导致酮体生成增加，产生酮症酸中毒。
(3) 肾功能衰竭：各种原因引起的肾功能衰竭，可因肾小球滤过率严重下降使硫酸、磷酸及其它固定酸等酸性代谢产物在体内蓄积，造成 AG 增高型代谢性酸中毒。
(4) 可产生固定酸（盐酸除外）的物质进入体内过多：水杨酸制剂（如阿司匹林）在胃和小肠吸收过程中和吸收后，迅速被胃粘膜、血浆、红细胞及肝细胞中的酯酶水解为水杨酸。因此，大量服用水杨酸类药物，可引起 AG 增高的代谢性酸中毒。
2 ． AG 正常型代谢性酸中毒
HCO 3 - 经肠液以及经肾脏大量丢失，引起血浆 HCO 3 - 浓度原发性下降，通常血浆中不伴有其它酸根阴离子异常积聚，但血清 Cl - 水平升高，这种酸中毒称为 AG 正常型高血氯性代谢性酸中毒。
(1) 肾小管性酸中毒（ renal tubular acidosis ， RTA ）：肾小管性酸中毒分为远端肾小管性酸中毒（ renal tublar acidosis-I, I 型 RTA ）和近端肾小管性酸中毒（ renal tublar acidosis-II, II 型 RTA ）。远端肾小管性酸中毒（ I 型 RTA ）通常是由于远端肾小管泌 H + 障碍所致，常常伴有低钾血症。近端肾小管性酸中毒（ II 型 RTA ）通常是由于近曲小管病变，泌 H + 及 HCO 3 - 重吸收发生障碍所致。
(2) 从肠道丢 HCO 3 - 过多：肠液中含有丰富的 HCO 3 - ，在严重腹泻，肠瘘以及肠引流等可造成 HCO 3 - 大量丢失而引起 AG 正常型高血氯性代谢性酸中毒。
(3) 可产生盐酸的药物摄入过多：临床上大量使用氯化铵，盐酸精氨酸或盐酸赖氨酸等药物时，常常引起体内 HCl 浓度升高，这是因为这些药物在体内代谢过程中可产生大量 HCl ，导致 AG 正常型高血氯性代谢性酸中毒。
(4) 高钾血症：血清 K + 浓度增加可通过两条途径使血浆中 H + 浓度升高，产生 AG 正常型代谢性酸中毒。一是细胞外液 K + 浓度增高促使 K + 进入细胞内，并以 H + -K + 交换方式将细胞内的 H + 移出：细胞内 H + 下降，细胞内碱中毒；细胞外液中 H + 增加，细胞外液酸中毒。二是肾小管上皮细胞泌 K + 功能增强，通过 K + -Na + 交换的增强而抑制 H + -Na + 交换，使远曲小管上皮细胞泌 H + 减少，致使血液中 H + 浓度升高，而尿液呈碱性，引起反常性碱性尿。
(5) 低醛固酮血症：醛固酮具有促进远端肾小管重吸收钠，排泌钾及排泌 H + 的作用。无论是原发性低醛固酮血症，还是继发性低醛固酮血症，均可导致远端肾小管分泌 H + 及排泌 K + 减少，从而使血浆中 H + 及 K + 增高，引起 AG 正常型代谢性酸中毒和高钾血症。
在临床上往往可见到一些混合型代谢性酸中毒，例如严重腹泻病人合并休克，患者可出现 AG 增高型合并高血氯性代谢性酸中毒。
（二）、代偿调节机制
1 ．缓冲体系的缓冲调节 细胞外液中固定酸增加后，血浆缓冲体系中的各种缓冲碱立即对其进行缓冲，造成 HCO 3 - 和其它缓冲碱被不断消耗而减少。在缓冲过程中 H + 与 HCO 3 - 作用所形成的 H 2 CO 3 ，可分解为 H 2 O 和 CO 2 ， CO 2 可由肺呼出体外。缓冲体系的缓冲调节作用不但非常迅速，而且十分有效。但是，如果因为缓冲调节而被消耗的缓冲碱不能迅速地得到补充，就可能使持续增加的 H + 不能被充分中和而引起血液 pH 降低，反映酸碱平衡的代谢性指标： AB 、 SB 、 BB 均降低， BE 负值增大。
2 ．肺的代偿调节 肺的代偿调节就是通过改变呼吸的频率和幅度来改变肺泡通气量，从而改变 CO 2 的排出量，并以此调节血浆中 H 2 CO 3 的浓度。经过肺的调节后，若 [HCO 3 - ]/[H 2 CO 3 ] 的比值接近于 20 : 1 ，则 pH 进入正常范围， AB 和 SB 在原发性降低的基础上呈现 AB=SB ，为代偿性代谢性酸中毒（ compensated metabolic acidosis ）；若 [HCO 3 - ]/[H 2 CO 3 ] 的比值仍明显低于 20:1 ，则 pH 仍低于正常，为失代偿性代谢性酸中毒（ decompensated metabolic acidosis ）。 AB 和 SB 在原发性降低的基础上呈现 AB&SB 。呼吸的代偿反应比较迅速，在代谢性酸中毒发生后几分钟内即可出现呼吸运动的明显增加，并能在数小时内达到代偿高峰。但是肺的代偿调节是有限度的，主要原因是 H + 浓度增加引起肺的呼吸运动加深加快，使 CO 2 排出增加的同时也降低了 Pa CO 2 ，而 Pa CO 2 下降则会反射性引起肺的呼吸运动减慢变浅，这部分抵消掉因血液 H + 浓度增加对呼吸中枢的兴奋作用。
3 ．肾脏的代偿调节 酸中毒发生数小时后肾脏便开始进行代偿调节，通常在 3~5 天内达到代偿高峰。肾脏的代偿机制如下：
(1)NaHCO 3 的重吸收增加：酸中毒时，肾小管上皮细胞内 CA 活性增加，使肾小管上皮细胞内 H 2 O 与 CO 2 结合生成 H 2 CO 3 增加， H 2 CO 3 分解为 H + 和 HCO3 - 后， H + 由肾小管上皮细胞分泌进入小管液中，或经 H + -Na + 运转交换机制将小管中的 Na + 换回，换回的 Na + 与留在肾小管上皮细胞内的 HCO 3 - 一起经基侧膜转运进入血液。代谢性酸中毒时肾脏以这种代偿方式使 NaHCO 3 重吸收增加。
(2)NH 4 + 排出增加：肾小管上皮细胞内有 GT ，酸中毒时该酶活性增加，促使谷氨酰胺释放 NH 3 增加。在近曲小管上皮细胞内 NH 3 与 H + 结合生成 NH 4 + ，并以 NH 4 + -Na + 交换方式进入小管液中；在远曲小管上皮细胞内产生的 NH 3 则直接弥散进入小管液中与小管液中的 H + 结合生成 NH 4 + ，接着小管液中的 NH 4 + 与 Cl - 结合形成 NH 4 Cl 并从尿中排出。铵盐随尿排出增加，实际上增加了 H + 的排出。近曲小管 NH 4 + -Na + 交换所换回的 Na + 与肾小管上皮细胞内的 HCO 3 - 一起转运入血液，使血液 NaHCO 3 有所增加。
(3) 磷酸盐的酸化加强：酸中毒时肾小管上皮细胞分泌到小管液中的 H + 增加，与肾小球滤过的 Na 2 HPO 4 中的一个 Na + 进行交换，结果导致小管液中 NaH 2 PO 4 生成增加， NaH 2 PO 4 最终随尿排出从而加速了 H + 的清除。
总之，除了肾功能衰竭引起的代谢性酸中毒和肾小管性酸中毒外，其它各种原因引起的代谢性酸中毒，肾脏都能充分发挥其排酸保碱的代偿调节作用。肾脏的这种代偿调节作用是强大而持久的，但也是有限度的。
（三）、对机体的影响
代谢性酸中毒对机体的影响是多方面的，对机体影响的严重程度与代谢性酸中毒的严重程度密切相关，主要表现在如下几个方面：
1 ．对心血管系统的影响
(1) 心律失常：代谢性酸中毒时心率的变化为双向性，即轻度酸中毒时心率加快，严重酸中毒时心率减慢。心率加快可能是因为血浆 H + 增加，对外周化学感受器的刺激作用加强，反射性引起交感 - 肾上腺髓质系统兴奋，使儿茶酚胺分泌增加所致。另外，心率加快还可能与酸中毒引起的轻度高钾血症有关，因为轻度高钾血症使心肌兴奋性增加。心率减慢可能是由于严重酸中毒使乙酰胆碱脂酶活性降低，引起乙酰胆碱积聚所致。此外，心率减慢也可能与酸中毒导致的重度高钾血症有关，因为严重高钾血症时心肌兴奋性降低，可造成心率减慢甚至心跳停止。
(2) 心肌收缩力减弱：酸中毒时心肌收缩力减弱的可能机制如下：①酸中毒时生物氧化酶受到抑制， ATP 生成减少导致肌质网钙泵功能障碍，因而使肌质网对 Ca 2+ 的摄取、储存和释放发生障碍，最终导致心肌兴奋 - 收缩偶联障碍而使心肌收缩力减弱；②酸中毒时血浆 H + 浓度增加，抑制细胞外 Ca 2+ 内流，造成心肌细胞除极化时胞浆中 Ca 2+ 浓度降低，发生兴奋 - 收缩偶联障碍使心肌收缩力减弱；③酸中毒时心肌细胞内 H + 增加， H + 与 Ca 2+ 竞争肌钙蛋白上的钙结合位点，从而阻碍 Ca 2+ 与肌钙蛋白的结合，造成兴奋收缩偶联障碍也使心肌收缩力减弱；④酸中毒时生物氧化酶活性降低， ATP 生成减少，可因能量生成障碍导致心肌收缩力减弱。
(3) 小血管舒张：酸中毒时 H + 的显著增加可使血管平滑肌对儿茶酚胺的反应性下降而发生松弛，引起小血管舒张，这在毛细血管前括约肌最为明显。阻力血管舒张使外周阻力降低，动脉血压下降，严重者可导致休克。毛细血管前括约肌松弛引起真毛细血管网大量开放，使血管容量增加，造成微循环淤血，可导致或加重休克。
2 ．对呼吸系统的影响 代谢性酸中毒时，由于 H + 对中枢化学感受器及外周化学感受器的刺激作用增强，从而引起呼吸中枢兴奋，导致呼吸运动加深加快。
3 ．对中枢神经系统的影响 代谢性酸中毒时，中枢神经系统主要表现为中枢抑制，轻者意识障碍，重者嗜睡、昏迷。这可能与下列因素有关：① γ- 氨基丁酸增加：代谢性酸中毒时脑组织中谷氨酸脱羧酶活性增强，使 γ- 氨基丁酸生成增加， γ- 氨基丁酸为抑制性神经递质对中枢神经系统具有抑制作用；② ATP 生成减少：酸中毒时生物氧化酶的活性受抑制，使 ATP 生成减少，导致脑组织能量缺乏而出现抑制状态。
4 ．对钾代谢的影响 一般来说，酸中毒与高钾血症互为因果关系，即酸中毒引起高钾血症，高钾血症引起酸中毒。酸中毒时细胞外液 H + 增加并向细胞内转移，为了维持电荷平衡细胞内的 K + 以 H + -K + 交换方式向细胞外转移，引起血清钾增高；此外，酸中毒时肾泌 H + 增加，泌 K + 减少导致钾在体内潴留，也引起高钾血症。但也有酸中毒与低钾血症同时并存的情况存在，如肾小管性酸中毒因肾排泌 K + 较多，可出现低钾血症；又如严重腹泻导致酸中毒时，既有 HCO 3 随肠液的大量丢失，也有 K + 随肠液的大量丢失，故可出现低钾血症。
5 ．代谢性酸中毒时，酸碱平衡主要指标的改变见表 5-2
二、呼吸性酸中毒
呼吸性酸中毒（ respiratory acidosis ）是指因 CO 2 呼出减少或 CO 2 吸入过多，导致血浆 H 2 CO 3 浓度原发性增高。根据其发生速度的快慢可分为急性呼吸性酸中毒和慢性呼吸性酸中毒两大类。
•& 病因和机制
1 ．呼吸中枢抑制、 2 ．神经病变、 3 ．呼吸肌活动障、 4 ．胸廓异常、 5 ．气道阻塞、 6 ．肺部疾病、 7 ． CO 2 吸入过多。
（二）、代偿调节机制
因为呼吸性酸中毒主要由呼吸障碍引起，所以呼吸系统不能对其发挥代偿调节作用。又由于血浆碳酸氢盐缓冲对不能缓冲血浆中增加的 H 2 CO 3 ，故当血浆碳酸浓度增加时，只能通过血浆非碳酸氢盐缓冲对进行缓冲调节，但是血浆非碳酸氢盐缓冲对的缓冲调节能力十分有限，故所起的代偿作用不大。
呼吸性酸中毒时，机体的主要代偿调节机制为：
1 ．细胞内外离子交换和细胞内缓冲 这是急性呼吸性酸中毒的主要代偿方式。急性呼吸性酸中毒时， CO 2 大量潴留使血浆 H 2 CO 3 浓度升高， H 2 CO 3 分解为 H + 和 HCO 3 - ，导致血浆内的 H + 和 HCO 3 - 增加。然后 H + 迅速进入细胞并与细胞内的 K + 进行交换（这可导致高钾血症）， H + 进入细胞后由细胞内的蛋白质缓冲对缓冲。留在血浆中的 HCO 3 - 使血浆 HCO 3 - 浓度有所增加，具有一定的代偿作用。此外，急性呼吸性酸中毒时，由于血浆 CO 2 潴留使 CO 2 迅速弥散进入红细胞，并在红细胞内的 CA 催化下生成 H 2 CO 3 ， H 2 CO 3 进而解离为 H + 和 HCO 3 - 。红细胞内增加的 H + 不断被血红蛋白缓冲对缓冲；红细胞内增加的 HCO 3 - 则不断从红细胞进入血浆与血浆中的 Cl - 进行交换，结果导致血浆 HCO 3 - 浓度有所增加，而血浆 Cl - 浓度有所降低。急性呼吸性酸中毒时，经以上代偿方式可使血浆 HCO 3 - 浓度继发性增加，但增加的量非常有限，反映酸碱的代谢性指标增加不明显，而呼吸性指标： PaCO 2 降低、 AB&SB ；血浆 [HCO 3 - ]/[H 2 CO 3 ] 的比值仍然处于低于 20:1 的状态， pH 仍低于正常，因而急性呼吸性酸中毒通常是失代偿的。
2 ．肾脏代偿调节 这是慢性呼吸性酸中毒时的主要代偿方式。慢性呼吸性酸中毒时，肾脏的代偿调节与代谢性酸中毒时相似，肾小管上皮细胞内 CA 和谷氨酰胺酶活性均增加，肾脏泌 H + ，排 NH 4 + 和重吸收 NaHCO 3 的作用显著增强。通过肾脏等代偿后，反映酸碱的代谢性指标： AB 、 SB 、 BB 值均升高， BE 正值加大， AB&SB 。
（三）、对机体的影响
1 ．对心血管系统的影响 呼吸性酸中毒对心血管系统的影响与代谢性酸中毒时相似。
2 ．对中枢神经系统功能的影响 急性呼吸性酸中毒通常有明显的神经系统症状。早期症状为头痛、视觉模糊、烦躁不安、疲乏无力等；进一步发展则出现震颤、精神错乱、神志模糊、谵妄、嗜睡，甚至昏迷。呼吸性酸中毒时，高浓度的 CO 2 引起脑血管扩张和脑血流增加，可导致颅内压和脑脊液压力明显升高。眼底检查可见视神经乳头水肿。此外， CO 2 分子为脂溶性，能迅速透过血脑屏障并引起脑脊液中 H 2 CO 3 增加；而 HCO 3 - 为水溶性很难透过血脑屏障进入到脑脊液内，结果造成脑脊液内 [HCO 3 - ]/[H 2 CO 3 ] 的比值显著降低，导致脑脊液 pH 比血浆 pH 更低，这可能是呼吸性酸中毒时神经系统功能紊乱比代谢性酸中毒时更为显著的原因之一。
3 ．对呼吸系统的影响 临床表现主要是呼吸困难，呼吸急促或呼吸抑制。
4 ．对电解质代谢的影响 呼吸性酸中毒往往伴有高钾血症和低氯血症。
5 ．呼吸性酸中毒时，酸碱平衡主要指标的改变见表 5-3
三、代谢性碱中毒
代谢性碱中毒（ metabolic alkalosis ）指由于 H + 丢失过多， H + 转入细胞内过多，以及碱性物质输入过多等原因，导致血浆 HCO 3 - 浓度原发性增高。
按给予盐水治疗是否有效分为两种类型：即盐水反应性碱中毒（ saline-responsive alkalosis ）和盐水抵抗性碱中毒（ saline-resistant alkalosis ）。前者主要见于频繁呕吐、胃液引流时，后者主要见于原发性醛固酮增多症及严重低钾血症等。
（一）、原因与机制
1 ． H + 丢失过多
(1)H + 经胃液丢失过多：常见于剧烈频繁呕吐及胃管引流引起富含 HCl 的胃液大量丢失，使 H + 丢失过多。胃液中 H + 是由胃粘膜壁细胞主动分泌的，最大浓度可达 150mmol/L ，比血液高三四百万倍。这是因为胃粘膜壁细胞含有足够的 CA ，能将 CO 2 和 H 2 O 催化生成 H 2 CO 3 ， H 2 CO 3 解离为 H + 和 HCO 3 - ，然后 H + 与来自血浆的 Cl - 合成 HCl ，并以 H + 和 Cl - 的形式被分泌入胃液；壁细胞内由 H 2 CO 3 解离生成的 HCO 3 - 则进入血浆。正常情况下含有 HCl 的胃液进入小肠后便被肠液中的 HCO 3 - 中和。当胃液大量丢失后，进入十二指肠的 H + 减少，刺激胰腺向肠腔分泌 HCO 3 - 的作用减弱，造成血浆 HCO 3 - 潴留；与此同时，肠液中的 NaHCO 3 因得不到 HCl 的中和而被吸收入血，也使血浆 HCO 3 - 增加，导致代谢性碱中毒。此外，胃液丢失使 K + 丢失，可致低钾血症，引起低钾性碱中毒；而胃液中的 Cl - 大量丢失又可致低氯血症，引起低氯性碱中毒。
(2)H + 经肾丢失过多： 见于醛固酮分泌异常增加。无论是原发性醛固酮增多症还是继发性醛固酮增多症，只要醛固酮分泌增加，就可加速远曲小管和集合管对 H + 和 K + 的排泌，并促进肾小管对 NaHCO 3 的重吸收。 ② 排 H + 利尿药使用，例如髓袢利尿剂（呋塞米、依他尼酸）进行利尿时，肾小管髓袢升支对 Cl - 、 Na + 和 H 2 O 的重吸收受到抑制，使远端肾小管内液体的速度加快、 Na + 含量增加，激活 H + -Na + 交换机制，促进了肾小管对 Na + 、 HCO 3 - 的重吸收与 H + 排泌。由于 H + 、 Cl - 和 H 2 O 经肾大量排出和 NaHCO 3 大量重吸收，导致细胞外液 Cl - 浓度降低和 HCO 3 - 含量增加，引起浓缩性碱中毒。
(3) 碱性物质输入过多：① HCO 3 - 输入过多：主要发生在用 NaHCO 3 纠正代谢性酸中毒时。若患者有明显的肾功能障碍，在骤然输入大剂量 NaHCO 3 或较长期输入 NaHCO 3 时，可发生代谢性碱中毒。胃、十二指肠溃疡患者在服用过量的 NaHCO 3 时，也可偶尔发生代谢性碱中毒。②大量输入库存血：库存血液中含抗凝剂柠檬酸盐，后者输入体内后经代谢生成 HCO 3 - 。若输入库存血液过多，则可使血浆 HCO 3 - 增加，发生代谢性碱中毒。
(4) 低钾血症：低钾血症是引起代谢性碱中毒的原因之一。因为低钾血症时，细胞内液的 K + 向细胞外液转移以部分补充细胞外液的 K + 不足，为了维持电荷平衡细胞外液的 H + 则向细胞内转移，从而导致细胞外液的 H + 减少引起代谢性碱中毒。此外，低钾血症时，肾小管上皮细胞向肾小管腔分泌 K + 减少，而分泌 H + 增加，即 K + -Na + 交换减少， H + -Na + 交换增加，肾小管对 NaHCO 3 的重吸收加强，导致血浆 HCO 3 - 浓度增加，由于肾脏 H + 泌增多，尿液呈酸性故称为反常性酸性尿。
(5) 低氯血症：低氯血症时肾小球滤过的 Cl - 减少，肾小管液中的 Cl - 相应减少，髓袢升支粗段对 Na + 的主动重吸收因此减少，导致流经远曲小管的小管液中 Na + 浓度增加，使肾小管重吸收 NaHCO 3 增加，引起低氯性碱中毒。
（二）、代偿调节机制
1 ．血液缓冲系统的缓冲和细胞内外的离子交换 代谢性碱中毒时，血浆 [H + ] 降低， [OH - ] 升高， OH - 可被血浆缓冲系统中的弱酸中和。
经过血浆缓冲系统的缓冲调节后，强碱变成弱碱，并使包括 HCO 3 - 在内的缓冲碱增加。此外，代谢性碱中毒时细胞外液 H + 浓度降低，细胞内液的 H + 向细胞外转移，细胞外液的 K + 进入细胞，使细胞外液的 K + 减少，从而引起低钾血症。
2 ．肺的代偿调节 代谢性碱中毒时，由于细胞外液 H + 浓度下降，对延髓中枢化学感受器以及颈动脉体和主动脉体外周化学感受器的刺激减弱，反射性引起呼吸中枢抑制，使呼吸变浅变慢，肺泡通气量减少，导致 CO 2 排出减少， Pa CO 2 升 高，血浆 H 2 CO 3 浓度继发性升高。 AB 和 SB 在原发性增加的基础上呈现 AB& SB ，反映酸碱平衡的代谢性指标： AB 、 SB 、 BB 均增加， BE 正值加大。
3 ．肾脏的代偿调节 代谢性碱中毒时，血浆 H + 浓度下降， pH 升高使肾小管上皮细胞内的 CA 和 GT 活性减弱，肾小管上皮细胞产生 H + 和 NH 3 减少，因而肾小管泌 H + 、泌 NH 4 + 减少，对 NaHCO 3 的重吸收也相应减少，导致血浆 HCO 3 - 浓度有所降低。由于 HCO 3 - 从尿中排出增加，在代谢性碱中毒时尿液呈现碱性，但在低钾性碱中毒时，肾小管上皮细胞内酸中毒导致泌 H + 增多，尿液呈酸性。肾对 HCO 3 - 排出增多的最大代偿时限需要 3~5 天，所以，急性代谢性碱中毒时肾代偿不起主要作用。
通过以上各种代偿调节，若能使 [HCO 3 - ]/[H 2 CO 3 ] 的比值维持于 20∶1 ，则血浆 pH 可维持在正常范围，这称为代偿性代谢性碱中毒。若 [HCO 3 - ]/[H 2 CO 3 ] 的比值仍高于 20:1 ，则血浆 pH 仍高于正常，这称为失代偿性代谢性碱中毒。
（三）、对机体的影响
1 ．对神经肌肉的影响 急性代谢性碱中毒时，由于血浆 pH 迅速升高而使血浆游离钙（ Ca 2+ ）迅速降低，常导致患者发生手足抽搐和神经肌肉的应急性增高。但如果代谢性碱中毒伴严重低钾血症时，则往往表现为肌肉无力或麻痹。
2 ．对中枢神经系统的影响 严重代谢性碱中毒可引起烦躁不安、精神错乱、有时甚至发生谵妄等中枢神经系统兴奋症状。这与碱中毒时中枢神经系统抑制性神经递质 γ- 氨基丁酸减少有关。因碱中毒时，谷氨酸脱羧酶活性降低使 γ- 氨基丁酸生成减少，而碱中毒时 γ- 氨基丁酸转氨酶活性增高又使 γ- 氨基丁酸分解加强。 γ- 氨基丁酸减少导致对中枢神经系统的抑制作用减弱，因而使中枢神经系统兴奋作用加强。但同时，由于血浆 pH 增高使血红蛋白氧离曲线左移，氧合血红蛋白解离合释放氧的能力降低，而此时脑组织对缺氧十分敏感，故易引起精神症状，甚至昏迷。
3 ．组织缺氧 碱中毒时因 pH 升高导致氧离曲线左移。此时， Pa O 2 、 CaO 2 、 CO 2 max 、 SaO 2 均在正常范围，但由于氧合血红蛋白结合的氧不易释放，因而可造成组织缺氧。缺氧导致 ATP 生成减少，如脑 ATP 减少既可使脑细胞 Na + -K + -ATP 酶活性下降而引起脑细胞水肿，也可引起其他脑功能障碍，严重时甚至发生昏迷。
4 ．对呼吸系统的影响 代谢性碱中毒时细胞外液 H + 浓度下降，呼吸运动变浅变慢（见肺的代偿）。
5 ．低钾血症 代谢性碱中毒与低钾血症往往互为因果，即低钾血症往往伴有代谢性碱中毒，而代谢性碱中毒则往往伴有低钾血症。这是因为代谢性碱中毒时，细胞外液 H + 浓度下降，细胞内 H + 向细胞外转移，而细胞外 K + 向细胞内转移，引起低钾血症。另外，代谢性碱中毒时，肾小管上皮细胞内 CA 下降使泌 H + 减少， H + -Na + 交换减少、 K + -Na + 交换增强， K + 从尿中排出增多而引起低钾血症。
6 ．代谢性碱中毒时，酸碱平衡主要指标的改变见表 5-4
四、呼吸性碱中毒
呼吸性碱中毒（ respiratory alkalosis ）指因通气过度使 CO 2 呼出过多，导致血浆 H 2 CO 3 浓度原发性降低。
呼吸性碱中毒可分为急性呼吸性碱中毒和慢性呼吸性碱中毒两类。
（一）、原因和机制
1 ．低张性缺氧 、 2 ．精神性过度通气、 3 ．中枢神经系统疾病、 4 ．代谢过盛、 5 ．严重肝脏疾病、 6 ．水杨酸中毒、 7 ．肺部疾患、 8 ．呼吸机使用不当。
（二）、代偿调节机制
呼吸性碱中毒是由通气过度所致，故肺不能有效发挥其代偿作用。呼吸性碱中毒的主要代偿方式如下：
1 ．细胞内外离子交换和细胞内缓冲 这是急性呼吸性碱中毒的主要代偿方式。急性呼吸性碱中毒是失代偿性的。
2 ．肾脏代偿调节 这是慢性呼吸性碱中毒的主要代偿方式。
第四节 混合型酸碱平衡紊乱
混合型酸碱平衡紊乱（ mixed acid-base disorders ）指两种或两种以上原发性酸碱平衡紊乱同时并存。两种原发性酸碱平衡紊乱同时并存为双重性酸碱失衡，三种原发性酸碱平衡紊乱同时并存为三重性酸碱失衡。根据同时并存的原发性酸碱平衡紊乱的性质，双重性酸碱失衡又分成两类，即相加型酸碱失衡和相抵消型酸碱失衡。
一、双重性相加型酸碱失衡
（一）、代谢性酸中毒合并呼吸性酸中毒
代谢性酸中毒合并呼吸性酸中毒常见于：①Ⅱ型呼吸衰竭，即低氧血症伴高碳酸血症型呼吸衰竭，因缺氧产生代谢性酸中毒，又因 CO 2 排出障碍产生呼吸性酸中毒；②心跳和呼吸骤停，因缺氧产生乳酸酸中毒，又因 CO 2 呼出受阻发生呼吸性酸中毒；③急性肺水肿；④一氧化碳中毒。
（二）、代谢性碱中毒合并呼吸性碱中毒
代谢性碱中毒合并呼吸性碱中毒常见于：①肝硬化患者因过度通气发生呼吸性碱中毒时，若发生呕吐，或接受利尿剂治疗引起低钾血症，可发生代谢性碱中毒；②颅脑外伤引起过度通气时又发生剧烈呕吐；③严重创伤因剧痛可致通气过度发生呼吸性碱中毒，若大量输入库存血则可因抗凝剂枸橼酸盐输入过多，经代谢后生成 HCO 3 - 过多而发生代谢性碱中毒。
二、双重性相抵消型酸碱失衡
（一）、代谢性酸中毒合并呼吸性碱中毒
代酸合并呼碱时，血浆 pH 变动不大，甚至在正常范围。血浆 HCO 3 - 浓度和 Pa CO 2 均显著下降。 SB 、 AB 、 BB 均降低， BE 负值增大。
（二）、代谢性碱中毒合并呼吸性酸中毒
代碱合并呼酸时，血浆 pH 可以正常，也可以略降低或略升高。血浆 HCO 3 - 浓度和 Pa CO 2 均显著升高。 SB 、 AB 、 BB 均升高， BE 正值增大。
（三）、代谢性酸中毒合并代谢性碱中毒
代酸合并代碱时，血浆 pH 、 [HCO 3 - ] 、 Pa CO 2 可以是正常的，也可以是升高或降低的。
三、三重性酸碱失衡
有三种原发性酸碱平衡紊乱同时并存为三重性酸碱失衡（ triple acid-base disorders ）。三重性酸碱失衡只存在两种类型。
（一）、代酸合并代碱和呼酸
（二）、代酸合并代碱和呼碱
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