华医网 讲义

一、概述

在生理情况下维持体液酸碱度的相对稳定性，称为酸碱平衡（ acid-base balance ） ； 多种因素引起酸碱负荷过度或调节机制障碍导致体液酸碱度稳定性破坏，称为酸碱平衡紊乱 (acid-base disturbances ， ABD) 。

二、酸碱的自稳态

（一）酸碱的概念

酸（ acid ）：凡能释放 H+ 的物质称为酸；碱（ base ） : 凡能接受 H+ 的物质称为碱。 酸释放出 H + 的时候必然有一种碱形成；碱接受 H + 的时候必然有一种酸形成。蛋白质（ Pr - ）也是一种碱。

（二）体内的酸碱物质

1．挥发性酸(volatile acid）：

体内的挥发性酸是 碳酸（ H 2 CO 3 ），其由二氧化碳和水在碳酸酐酶的作用下形成。另外，碳酸还可在碳酸酐酶的作用下，通过逆反应生成二氧化碳后从肺脏中呼出。故碳酸称之为酸碱平衡的呼吸因素。

2． 固定酸 ( fixed acid ) ：

体内碳酸以外的其他酸都是固定酸，其不能变成二氧化碳从肺脏排出，故又称为非挥发性酸 (unvolatile acid ) ，如蛋白、某些糖代谢产物或某些摄入物质。固定酸主要从肾脏排泄，肾脏排泄固定酸时，同时会重吸收碳酸氢根，故碳酸氢根为酸碱平衡的代谢因素。

3．碱：

碱可来源于水，也可以是体内的代谢产物，如氨基酸脱氨基形成的氨。

三、酸碱平衡的调节

（一）细胞外液的缓冲系统

细胞外液包括组织间液和血液，是维持酸碱平衡的第一防线。缓冲系统由一些弱酸或是弱酸盐构成，如碳酸氢根和碳酸为一对缓冲系统，其中，碳酸氢根在细胞外液中和钠结合形成碳酸氢钠。在细胞内液中以碳酸氢钾的形式为主，在 pH= 7.4 的时候，弱酸和缓冲阴离子以相同数量的形式存在。细胞液内代谢产生的固定酸均会降解成阴离子和氢离子，氢离子在体内自由聚积，使血浆 pH 值大大降低，因此，激发缓冲阴离子结合氢离子，从而产生碱。机体通过这种方式使氢离子的损伤达到最低，

1．血浆缓冲系统：

血浆缓冲系统存在多种的缓冲系统，如碳酸氢盐缓冲系统，为重要的缓冲系统。碳酸氢盐缓冲系统的缓冲力量是最强的，其为开放的缓冲系统，所以在细胞外液中，碳酸氢盐缓冲系统最为重要。还有一血浆蛋白缓冲系统，平时作用并不大，但当其他缓冲系统都被调动后，其作用才充分显示出来。另外，还有一些其他缓冲系统如磷酸盐缓冲系统，其不仅在血浆中存在，细胞内也存在。

2．红细胞的缓冲系统：

红细胞缓冲系统最多的是血红蛋白缓冲系统，包括还原血红蛋白和氧化血红蛋白缓冲系统，这两种血红蛋白缓冲系统对碳酸有非常重要的调节作用。另外，还有磷酸盐缓冲系统、碳酸氢盐缓冲系统等发挥缓冲。

3．缓冲机制：

缓冲后强酸变弱酸，强碱变弱碱，使 pH 在一定范围内波动。例如机体脂肪代谢形成的酮体是一个强酸，但和碳酸氢钠反应后会形成酮体的钠盐和碳酸。挥发性酸（ H 2 CO 3 ）主要由血红蛋白缓冲系统缓冲，固定酸或碱主要由碳酸氢盐缓冲系统缓冲。

（二） 肺的调节作用

肺的调节是通过呼吸运动的改变来调节二氧化碳的排出量，从而控制血浆碳酸的浓度。呼吸运动受延髓呼吸中枢的调控，延髓呼吸中枢接收中枢和外周化学感受器传递的信息，如感知脑脊液中氢离子浓度的改变。当氢离子浓度增多，呼吸中枢兴奋。二氧化碳不能直接刺激呼吸中枢，但由于二氧化碳是脂溶性物质，易通过生物膜进入中枢，改变脑积液 pH 值，使氢的浓度增加或减少，从而间接的刺激呼吸系统。而位于主动脉体、颈动脉体的外周化学感受器可感知的化学物质较多，如氧分压降低、二氧化碳分压增高以及 PH 值降低都可反射性激活外周化学感受器，引起呼吸中枢兴奋。另外，只有当氧分压低于 60mmHg 时才能激活外周化学感受器。如机体出现酸中毒，氢离子增多，一方面刺激中枢化学感受器，另一方面刺激外周化学感受器，使呼吸加深加快，二氧化碳排出增多，碳酸减少， pH 值恢复正常，也就是升高。

（三）肾的调节作用

肾脏通过排出 H + （固定酸）和重吸收 HCO 3 - （保碱）来调节血浆 [HCO 3 - ] 。 肾的肾小管上皮细胞有碳酸酐酶，可将二氧化碳和水结合形成碳酸，碳酸在水溶液环境下以离子形式存在。其中，碳酸氢根被重吸收入血，氢离子被排到肾小管管腔中，这就是肾小管排酸保碱过程。

需注意，不同肾单位保碱和排酸的机制不同，肾单位保[HCO 3 - ]和排H + 受pH的影响。

1．排酸：

共依靠四种方式。

肾小管上皮细胞第一种排酸方式叫氢钠交换。当肾小管上皮细胞内钠浓度降低时，氢钠载体激活，肾小管管腔中钠离子转运到肾小管上皮细胞中，而氢离子被转运到肾小管的管腔液中，此过程为主要的排氢方式。

第二种排氢方式是 H + -ATP 酶，简称氢泵。在肾小管上皮细胞中含有很多囊泡，囊泡内含有较多的 H + -ATP 酶。当肾小管上皮细胞中氢离子浓度增多时，囊泡逐渐向管腔膜移动，最后龛入管腔膜发挥氢泵作用，此过程需要消耗能量。

第三种排氢方式是 H+-K+-ATP 酶，也需耗能的。在肾小管管腔膜上有 H + -K + -ATP 酶，可将肾小管上皮细胞中的氢分泌到肾小管管腔中，同时将 K + 转移到细胞内。远曲小管和集合管通过此方式排氢。

第四种排氢方式叫泌 NH3 。肾小管上皮细胞中有谷氨酰胺酶，可将谷氨酰胺脱氨形成谷氨酸，再脱氨形成α - 酮戊二酸，并进一步代谢成碳酸氢根，被吸收了肾小管上皮细胞。 NH3 一方面与氢离子结合形成 NH4 + ，与钠交换，从而铵盐离子被排到肾小管管腔中。另外， NH3 是脂溶性物质，易通过生物膜到达肾小管管腔，与管腔中氢离子结合形成铵盐离子，与负离子结合而被排出。

2．保碱：

主要依靠两种方式。

保碱即为保碳酸氢根。保碱主要通过两个机制：第一个机制是碳酸酐酶依赖方式。肾小管上皮细胞中的氢游离到肾小管管腔中，与碳酸氢根离子结合形成碳酸。碳酸酐酶可将碳酸分解为二氧化碳，二氧化碳是脂溶性的，可弥散到肾小管上皮细胞中。肾小管上皮细胞中的碳酸酐酶将二氧化碳和水结合形成碳酸，并以离子形式存在。氢离子排出肾小管管腔中，而碳酸氢根以碳酸氢根载体和 Cl - -HCO 3 - 交换两种方式重吸收入血液。

第二种 保 碳酸氢根的方式叫谷氨酸代谢反应。在谷氨酸脱基过程中，阿形成碳酸氢根，被吸收到血液中，缓冲血液中碳酸氢根的减少。

（四）组织细胞的调解作用

细胞内调节作用依赖细胞内外的离子交换而发挥作用。在机体中有两对非常重要的离子参与细胞内外的离子交换，一对是氢钾交换，其在所有细胞交换中都发挥作用，还有一对是氯和碳酸氢根交换，该交换只有在红细胞内、碳酸发生改变的时候才能发生交换。

通过上述调控，使血液 [HCO 3 - ] 和 [H 2 CO 3 ] 维持在合理比值，使 pH 值维持在正常范围。肺脏通过调节 PaCO 2 、肾脏通过调节 [HCO 3 - ] 共同决定血浆 pH 值。当一种因素发生明显的改变时，另一个因素就可以补充以缓冲 pH 值的改变。机体对酸碱平衡紊乱的反应叫做代偿。

四、反应碱平衡紊乱的指标

（一）酸碱度（pH）

概念：溶液中 H + 浓度的负对数。

公式： pH = -log [H + ] ；血 pH =pKa + log [ HCO 3 - / H 2 CO 3 ] = pKa + log [ HCO 3 - ]/ [0.03 × PCO2] ( HCO 3 - = 24mmol/L ； H 2 CO 3 = 0.03 × 40=1.2mmol/L) ； [ HCO 3 - / H2CO3]=24/1.2=20/1, pH=7.4 。

正常值：动脉血 7.35 ～ 7.45 。

意义：区分酸碱中毒。

（二） 动脉血二氧化碳分压（ partial pressure of carbon dioxide, PaCO2 ）

概念：物理溶解在血浆中的二氧化碳分子所产生的张力。

正常值： 33 ～ 46mmHg (40mmHg) 。

意义：反应呼吸因素的指标。

（三）标准碳酸氢盐及实际碳酸氢盐

1 ．标准碳酸氢盐（ standard biocarbonate, SB ） :

概念：全血在标准条件下（ 37-38 ℃，血氧饱和度 100% ，用 PaCO 2 = 40mmHg ，气体平衡）测得血浆中 HCO 3 - 浓度。

正常值： 22 ～ 27mmol/L （ 24mmol/L ）。

意义：反映代谢因素的指标。

2 ．实际碳酸氢盐（ actual biocarbonate, AB ）：

概念：隔绝空气的全血标本，在实际血氧饱和度和 PaCO 2 条件下测得血浆中 HCO 3 - 浓度。

正常值： AB=SB

意义：反映代谢因素，受呼吸因素的影响； AB 与 SB 差值反映呼吸因素的变化。

（四）缓冲碱（buffer base, BB）

概念：血液中一切具有缓冲作用的负离子总和。

正常值： 45 ～ 51mmol/L （ 48 mmol/L ）。

意义：反映代谢因素的指标。

（ 五 ）碱 剩余 （ base excess, BE ）

概念：在标准条件下（ 37 ～ 38 ℃，血氧饱和度 100% ， PaCO 2 =40mmHg ，气体平衡及血红蛋白 150g/L ），用酸或碱将 1L 全血或血浆滴定到 pH=7.4 时所用的酸或碱量。用酸滴定称碱剩余（ BE ），用碱滴定称碱缺失（ -BE ）。

正常值： 0 ± 3 mmol/L 。

意义：反映代谢因素的指标。

（ 六 ）阴离子间隙（ anion gap, AG ）

概念：血浆中未测定阴离子（ UA ）与未测定阳离子（ UC ）的 差值。

公式： AG=UA-UC

血浆离子：阳离子 UC 有 Na + +[K + +Ca 2+ +Mg 2 … ] ；阴离子 UA 有 HCO 3 - +Cl - +[Pr - + HPO 4 2- + 有机酸 … ] 。

正常值： 10 ～ 14 mmol/L （ 12 mmol/L ）。

意义：反映代谢因素，反映固定酸。

（ 七 ）常用指标小结

区分酸硷中毒的指标是血 pH 值，反映呼吸因素的指标是 PaCO 2 ，反映代谢因素的指标是 SB 、 BB 、 BE 、 AG 和 AB 。