北大基礎醫(yī)學病理生理學課件 酸堿平衡紊亂

1、(Acid-base disturbances)第四章酸堿平衡紊亂北京大學醫(yī)學部病理生理教研室 吳立玲woman 38 ， 2-day history of weakness and postural dizziness直立性眩暈 History：laxative瀉藥abuse with multiple bowel movements each day Physical examination： BP 110/60 mmHg falls to 80/50 mmHg HR 100 beats/min and regular Skin turgor is poor The mucous memb

2、rane is dryCase studyLaboratory test：Na+ = 140 mmol/LK+ = 3.3 mmol/LCl- 116 mmol/LUrine Na+ = 9 mmol/LBUN = 40 mg/dLArterial pH = 7.25HCO3- = 12 mmol/L PaCO2 = 28 mmHg 人動脈血pH是多少? 吃酸性食物后, 血液pH會發(fā)生改變嗎?人體有哪些維持酸堿平衡的方法?都有哪些類型的酸堿平衡紊亂?酸中毒或堿中毒對人體有哪些危害?Questions 因酸堿負荷過度、缺乏或調節(jié)機制障礙導致體液酸堿度穩(wěn)定性失衡的病理過程。 酸堿平衡紊亂(Acid

3、-base disturbance) (Acid-base balance and its regulation ) 第一節(jié) 酸堿平衡及其調節(jié)一、酸堿物質的來源(Sources of acid and base) Acid：能釋放H+的物質 HCl、H2CO3 Base：能接受H+的物質 OH-、HCO3-(一)酸性物質的來源 揮發(fā)酸(volatile acid) 固定酸(fixed acid)(Source of acid)經(jīng)肺呼出1. Volatile acidCO2H2OH2CO3CA 2. Fixed acidH2SO4 HCl有機酸經(jīng)腎排出H3PO4 (Sources of base

4、) (二) 堿性物質的來源 氨基酸分解 有機酸鹽轉變3CO2+2H2O+NaHCO3COOH CHOHCH2COONa蘋果酸鈉3O2(Regulation of acid-base balance)二、酸堿平衡的調節(jié) 緩沖系統(tǒng) 肺 腎(一)體液緩沖系統(tǒng)(Buffer systems in body fluid) 弱酸及其共軛堿構成的具有緩沖酸或堿能力的緩沖對。 Buffer system (bicarbonate / carbon dioxide buffer system)1. 碳酸氫鹽緩沖系統(tǒng)HCO3-/H2CO3緩沖能力強 緩沖特點只緩沖固定酸和堿 不能緩沖揮發(fā)酸HCO3-與H2CO3的

5、濃 度比決定血pH上下 Henderson-Hasselbalch方程pH=pKa+lgHCO3H2CO3=pKa+lg201= 6.1 +1.3 = 7.42. 磷酸鹽緩沖系統(tǒng) (phosphate buffer system) Na2HPO4/NaH2PO4特點:主要在腎和細 胞內發(fā)揮作用特點:主要在細胞內緩沖 3. 蛋白質緩沖系統(tǒng)(protein buffer system) Pr/HPrHb-/HHb、HbO2-/HHbO24. 血紅蛋白緩沖對(hemoglobin buffer system)特點: RBC特有 緩沖揮發(fā)酸緩沖機制(Mechanism of buffer) HCl+N

6、aHCO3NaCl+H2CO3CO2+H2O NaOH + H2CO3NaHCO3 + H2O接受H+或釋放H+ ，減輕pH變動的程度 (Mechanisms of respiratory control)二呼吸的調節(jié)機制 改變CO2的排出量調節(jié)血漿碳酸濃度(central control)1.中樞調節(jié)PaCO2二氧化碳麻醉 （carbon dioxide narcosis） 高濃度CO2對中樞神經(jīng)系統(tǒng)產生的抑制作用2.外周調節(jié)PaO2、pH、PaCO2(peripheral regulation) (三)腎的調節(jié)機制(Mechanisms of renal regulation) 排泄固定酸

7、維持血漿HCO3-濃度腎血管近曲小管管腔1. NaHCO3重吸收(bicarbonate reabsorption) Na+ + HCO3-Na+HCO3- H2CO3 CO2 + H2O H2CO3 H2O +CO2 HCO3 - + H+ H+Na+集合管腎血管Cl-HCO3- H2CO3 H2O +CO2 H+ + HCO3 - 重吸收的NaHCO3不 是濾過的NaHCO3 近曲小管尿液酸化不明顯 遠曲小管調節(jié)性泌H集合管腎血管管腔2. 磷酸鹽酸化 phosphate acidificationNa2HPO4 NaH2PO4 H2CO3 H2O +CO2HCO3 - + H+ H+Na+

8、Na+HCO3-Cl-腎血管近曲小管集合管腎血管管腔3.氨的排泄 ( ammonia excretion)Na+ + Cl -Na+HCO3- NH4+ NH4Cl -酮戊二酸 谷氨酰胺HCO3 - +NH4+ H2CO3 H2O +CO2 H+ + HCO3 - Cl-HCO3-Na+NH3遠曲小管調節(jié)性泌H+, 尿液酸化明顯 通過NaHCO3重吸收， 防止NaHCO3喪失通過磷酸鹽酸化和泌 氨補充NaHCO3的消耗(Classification of acid-base disturbances and laboratory tests) 第二節(jié) 酸堿平衡紊亂的分類 及常用檢測指標(Cla

9、ssification of acid- base disturbances)一、酸堿平衡紊亂的分類pH 7.4pH酸中毒pH堿中毒 pH 酸中毒 堿中毒 代謝性 呼吸性 原因pHacidosisalkalosisrespiretoryHCO3-HCO3-PaCO2PaCO2metabolicmetabolicrespiretory(Laboratory tests)二、常用檢測指標1pH概念: 溶液中H+濃度的負對數(shù)。正常值:動脈血pH 7.357.45意義: pH:失代償性酸中毒 pH:失代償性堿中毒 pH(-) 無酸堿平衡紊亂代償性酸堿平衡紊亂酸堿中毒并存相互抵消 2.動脈血二氧化碳分壓

10、(PaCO2) partial pressure of carbon dioxide 意義: 原發(fā)性呼酸 原發(fā)性呼堿概念: 溶解在動脈血漿中的 CO2分子所產生的張力正常值: 5.32kPa40mmHgH2CO3: 40 X 0.03=1.2mmol/L3.標準碳酸氫鹽 (standard bicarbonate SB)意義: 原發(fā)性代堿 原發(fā)性代酸正常值: 24 mmol/L概念: 標準條件下測得的血漿HCO3- 濃度。 38 Hb完全氧合 PCO2 40mmHg4.實際碳酸氫鹽(actual bicarbomate AB)意義：原發(fā)性代堿 原發(fā)性代酸正常值：24 mmol/L概念：實際條件

11、下測得的血漿HCO3-濃度。 隔絕空氣 實際血氧飽和度 PCO2AB-SB:呼吸因素SB: 代謝性因素AB:呼吸因素代謝性因素ABSBCO2蓄積ABSBCO2排出過多AB=SB正常5.緩沖堿(buffer base BB) 意義: 原發(fā)性代酸 原發(fā)性代堿正常值:48 mmol/L概念:血液中一切具有緩沖 作用的陰離子總量。6.堿剩余(base excess BE)意義: BE正值增大代堿 BE負值增大代酸正常值:03 mmol/L概念: 標準條件下，將1升全血 或血漿滴定到 pH 7.4所 需的酸或堿的量。7. 陰離子間隙(anion gap AG) 血Na+濃度減去血Cl和HCO3的濃度。

12、血漿中未測定陰離子(UA)與未測定陽離子(UC)的差值。 概念（concept)AG = UA - UCNa+ UC = Cl- + HCO3- + UAAG = Na+ - Cl- - HCO3- = 140-104-24 = 12 (mmol/L)正常范圍1014mmol/L意義: 反映血漿固定酸含量 區(qū)分代酸的類型和混 合型酸堿平衡紊亂(Simple acid-base disturbance) 第三節(jié) 單純性酸堿平衡紊亂 (Metabolic acidosis)一、代謝性酸中毒 以血漿 HCO3- 原發(fā)性減少和pH 降低為特征的酸堿平衡紊亂類型。 Characterized by a

13、primarilydecrease in plasma HCO3- concentration and a low pH. 概念(concept) 一原因與機制 (Causes and mechanisms) 分型 AG增大型代謝性酸中毒 AG正常型代謝性酸中毒 (metabolic acidosis with increased anion gap)1AG增大型代酸特點： 血漿HCO3減少 AG增大(固定酸增加) 血Cl含量正常Na+UCCl- UAHCO3-AG正常Na+UCCl- UAAGAG增大型代酸HCO3-入酸增多(excess intake) 攝入水楊酸類藥(固定酸)過多產酸增多

14、(excess production of metabolic acids) 乳酸酸中毒(lactic acidosis) 酮癥酸中毒(ketoacidosis) 排酸減少(impaired excretion) 急、慢性腎衰排泄固定酸減少 原因(causes)2AG正常型代酸 (metabolic acidosis with normal anion gap)特點： 血漿HCO3減少 AG正常 血Cl含量增加Na+UCCl- UAHCO3-AG正常Na+UCCl- UAAGAG正常型代酸HCO3-HCO3喪失(loss bicarbonate) 嚴重腹瀉、小腸及膽道瘺管、腸吸引術等 原因(c

15、auses)入酸增多(excess intake) 攝入含氯酸性藥過多排酸減少(impaired excretion) 急、慢性腎衰泌H減少在代謝中產生H和Cl-攝入含氯藥物過多腎小管重吸收Cl-， 重吸收HCO3-生理鹽水高Cl-GFR尚可，腎小管泌H障礙腎小管泌H+減少腎小管性酸中毒 (renal tubular acidosis, RTA)碳酸酐酶抑制劑(二) 機體的代償調節(jié)(Compensation)1.血漿的緩沖：H+ HCO3-H2CO3 2.呼吸調節(jié)：H肺通氣量 CO2排出細胞外液H H+Pr-HPr血K K3. 細胞內緩沖(intracellular buffering) ac

16、idosis hyperkalemia腎小管腔H Na交換K Na交換H 排出血pH7.2 serumK5.6 mmol/L 糾正酸中毒后 血pH7.4 serumK2.5 mmol/L hyperkalemia acidosisECFK KHH 腎小管KNa交換HNa交換泌H 4. 腎的代償 泌H 泌氨 重吸收HCO3- 尿呈酸性(renal compensation)反常性堿性尿:(paradoxical baseuria)高血鉀性酸中毒時:腎小管K+-Na+交換增加 H+ -Na+交換減少，泌H+減少 酸中毒病人排出堿性尿 hyperkalemia acidosisECFK KHH 腎小

17、管KNa交換HNa交換泌H 機體對代謝性酸中毒的代償反應細胞外緩沖即刻反應中和H+PaCO2 細胞內緩沖腎代償胞外H+與細胞內K+交換排H+保堿幾分鐘24小時35天代酸呼吸代償(三)對機體的影響(Effects) 抑制心肌收縮力 心律失常 血管對兒茶酚胺的反響性降低1. 心血管系統(tǒng)(cardiovascular system) 2.中樞神經(jīng)系統(tǒng) 腦能量生成-氨基丁酸谷氨酸谷氨酸脫羧酶 (+) -氨基丁酸(central nervous system)3.實驗室常用指標的變化(changes of laboratory test) 原發(fā)性: pH SB AB BB BE 繼發(fā)性: PaCO2 血

18、K負值 (四) 防治的病理生理根底治療原發(fā)病(treatment of primary disease)應用堿性藥物(supplement of base)(Pathophysiological basis of prevention and treatment)woman 38 ， 2-day history of weakness and postural dizziness直立性眩暈 History：laxative瀉藥abuse with multiple bowel movements each day Physical examination： BP 110/60 mmHg fal

19、ls to 80/50 mmHg HR 100 beats/min and regular Skin turgor is poor The mucous membrane is dryCase studyLaboratory test：Na+ = 140 mmol/LK+ = 3.3 mmol/LCl- 116 mmol/LUrine Na+ = 9 mmol/LBUN = 40 mg/dLArterial pH = 7.25HCO3- = 12 mmol/L PaCO2 = 28 mmHg Metabolic acidosis1. Case study 女性，46歲，因頭暈、尿痛三個月入院。

20、 體檢: 除腎區(qū)叩痛無特殊發(fā)現(xiàn)。 化驗：尿：蛋白 WBC34/高倍 RBC810/高倍 尿pH 5.25 尿細菌培養(yǎng)有大腸桿菌 血 pH：7.32 PaCO2 18mmHg， BE15.3mmol/L SB 10.2 mmol/L 診斷為慢性腎盂腎炎，代酸 乳酸鈉治療7天 復查血pH： 7.36 PaCO2 20mmHg BE8.3mmol/L，SB 19.9 mmol/L 尿pH 7.0二、呼吸性酸中毒(Respiratory acidosis) 以血漿H2CO3濃度原發(fā)性增高和pH降低為特征的酸堿平衡紊亂類型。Characterized by a primarily increase in

21、 the PaCO2 and a low pH.概念(concept) 一原因與機制 (Causes and mechanisms) CO2排出減少 CO2吸入過多二呼吸性酸中毒的代償調節(jié)(Compensation of respiratory acidosis)ECF緩沖 ： H+Pr-HPr呼吸: 不能代償 1細胞內緩沖 (intracellular buffering) RBCCO2+H2OH2CO3 plasmaCO2+H2OH2CO3 HCO3- K+ K+CO2 H+HCO3- H+ +Hb- HHbCl-Cl-2腎的代償(renal compensation) 慢性呼酸:持續(xù)24

22、h以上的CO2潴留 泌H+ 泌氨 HCO3-重吸收 尿pH 細胞內緩沖腎代償排H保HCO3-1030min35d 機體對呼吸性酸中毒的代償反應呼酸胞外H+與細胞內K+交換3.實驗室常用指標的變化 (changes of laboratory test) 急性: pH PaCO2 AB SB BE 慢性: pH PaCO2 AB SB BE正值(-)(-)PaCO210mmHg，HCO3代償性1 mmol/LPaCO210mmHg, HCO3代償性3.5 mmol/L三對機體的影響(Effect of respiratory acidosis)與代酸相同，但CNS病癥更明顯 中樞酸中毒明顯 腦血

23、流量增加 缺氧 肺性腦病 (pumonary encephalopathy) Dysfunction of centralnervous system caused by hypoxia and hypercapnia. 四防治的病理生理根底增加肺泡通氣量(Increase in alveolar ventilation)應用堿性藥物(supplement of base)(Pathophysiological basis of prevention and treatment) (Metabolic alkalosis)三、代謝性堿中毒 以血漿 HCO3- 原發(fā)性增加和pH升高為特征的酸堿平

24、衡紊亂類型Characterized by a primarily elevation in plasma HCO3- concentration and a high pH.概念(concept) 一原因與機制 (Causes and mechanisms)1. 消化道失H(H loss from the gastrointestinal tract) 2低氯性堿中毒 (alkalosis induced by chloride depletion)腎失H (H Loss from the Kidney) 利尿劑:髓袢Cl-、Na、H2O重吸收 遠曲小管尿流速 排H+ K-Na交換，HCO3

25、-重吸收 血K嘔吐 Cl- ： HCO3-重吸收3. 鹽皮質激素增多(mineralocorticoid excess) 原發(fā)性、繼發(fā)性循環(huán)血量減少 Na重吸收 排K ，排H HCO3-重吸收 細胞4.缺鉀性堿中毒(alkalosis induced by potassium depletion)血KH+H+KK腎小管H+ Na交換K Na交換alkalosishypokalemia5碳酸氫鈉攝入過多(excess bicarbonate intake)二機體的代償調節(jié) (Compensation)2.呼吸調節(jié)：H 肺通氣量 CO2排出 1.血漿的緩沖： HCO3-+HPr H2CO3+Pr-

26、 代償有限 細胞外液H 腎小管腔H H+Pr-HPrK Na交換 alkalosis hypokalemia3. 細胞內緩沖(intracellular buffering)血K KH Na交換4腎的代償(renal compensation) 泌H+ 泌氨 HCO3-重吸收 尿pH 細胞反常性酸性尿(paradoxical aciduria)血KH+H+KK腎小管H+ Na交換K Na交換缺鉀性堿中毒時病人排出酸性尿尿液H+ 三對機體的影響 (Effects)1.中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nervous system) -氨基丁酸-氨基丁酸谷氨酸谷氨酸脫羧酶 (-) -氨基丁酸轉氨酶 (

27、+)2.神經(jīng)肌肉應激性升高(increase in neuromuscular excitability) 機制：pH，血中游離Ca2+ 手足搐搦(Carpopedal Spasm) 3. 血紅蛋白解離曲線左移 (left-shift of oxygen dissociation curve) 4. 低鉀血癥 (hypokalemia) 5.實驗室常用指標的變化(changes of laboratory test) 原發(fā)性: pH SB AB BB BE繼發(fā)性: PaCO2 血K正值 (四) 防治的病理生理根底治療原發(fā)病(treatment of primary disease)(Patho

28、physiological basis of prevention and treatment)含氯酸性藥 生理鹽水 鹽水抵抗性堿中毒 (saline-resistant alkalosis) 鹽水反響性堿中毒 (saline-responsive alkalosis) Case study 男性，47歲，因蘭尾膿腫破裂造成 化膿性腹膜炎手術切除蘭尾并做腹腔引流，胃腸減壓術后腸功能恢復不好。5天后出現(xiàn)手麻，血壓偏低?；灒貉?pH： 7.56 PaCO2 37.5mmHg BE 10.6 mmol/L SB 38.2 mmol/L K+ 3.0 mmol/L Na+ 140 mmol/L Cl

29、- 105 mmol/L 診斷為低鉀性代堿 補鉀 NS 1000ml/d 血漿 200400 ml/d 兩天后病癥明顯好轉復查血pH： 7.45 PaCO2 40 mmHg BE 3.8 mmol/L SB 26.9 mmol/L K+ 4.0 mmol/L Na+ 148 mmol/L 四、呼吸性堿中毒(Respiratory alkalosis) 以血漿H2CO3原發(fā)性減少和pH 升高為特征的酸堿平衡紊亂類型。Characterized by a primarily reduction in the PaCO2 and a high pH. 概念(concept)(一)原因與機制 (Cau

30、ses and mechanisms) CO2排出過多 (低氧血癥,中樞病變，精神因素,高代謝，藥物)(二) 呼吸性堿中毒的代償調節(jié)(Compensation of respiratory alkalosis)血H2CO3HCO3- + H+H2CO3KK血KHCO3-HCO3-H+H2CO3CO2Cl-Cl-1細胞內緩沖 (intracellular buffering) H+HHb RBC plasma2腎的代償(renal compensation) 泌H+ 泌氨HCO3-重吸收 尿pH 3.實驗室常用指標的變化 (changes of laboratory test) 急性: pH PaCO2 SB AB BE慢性: pH PaCO2 S