第一節(jié)　酸堿平衡及其調(diào)節(jié)

一、酸與堿的概念及其來源

（一）酸與堿的概念

在生物化學(xué)反應(yīng)中，凡能釋放H＋的化學(xué)物質(zhì)稱為酸，如HCl、H2SO₄、H2CO₃和等；凡能接受H^＋的化學(xué)物質(zhì)稱為堿，如OH-、、、NH3等。

（二）體液中酸、堿物質(zhì)的來源

體液中的酸性或堿性物質(zhì)主要是細胞在物質(zhì)代謝的過程中產(chǎn)生的，少量來自食物和藥物。在普通膳食條件下，機體所產(chǎn)生的酸性物質(zhì)比堿性物質(zhì)多，故臨床上酸中毒較多見。

1．酸性物質(zhì)的來源

酸性物質(zhì)主要來自體內(nèi)代謝產(chǎn)生的揮發(fā)酸和非揮發(fā)酸（固定酸）。

（1）揮發(fā)酸：揮發(fā)酸即碳酸，是機體在代謝過程中產(chǎn)生最多的酸性物質(zhì)。糖、脂肪和蛋白質(zhì)氧化分解的終產(chǎn)物CO₂與H2O在碳酸酐酶（carbonic anhydrase，CA）催化下生成碳酸（H2CO₃），H2CO₃在肺轉(zhuǎn)變成CO₂排出體外，故稱之為揮發(fā)酸。

（2）非揮發(fā)酸：除H2CO₃以外的酸性物質(zhì)不能變成氣體由肺呼出，只能經(jīng)腎隨尿排出體外，稱為非揮發(fā)酸或固定酸。非揮發(fā)酸主要來源于蛋白質(zhì)的分解，例如：含硫氨基酸（蛋氨酸、胱氨酸及半胱氨酸等）分解生成的硫酸；含磷化合物（磷蛋白、磷脂及核酸等）分解生成的磷酸；嘌呤類化合物分解生成的尿酸；糖、脂肪代謝過程中產(chǎn)生的多種有機酸（丙酮酸、乳酸、β^-羥丁酸和乙酰乙酸等）。

機體有時還會攝入一些酸性物質(zhì)，包括服用酸性藥物，如氯化銨、水楊酸等，這成為體內(nèi)酸性物質(zhì)的另一來源。

2．堿性物質(zhì)的來源

堿性物質(zhì)主要來源于食物中含有的有機酸鹽，如枸櫞酸鈉、蘋果酸鈉等，其次來源于機體在代謝過程中所產(chǎn)生的堿性物質(zhì)，如HCO-₃、氨基酸脫氨基所產(chǎn)生的氨等。

二、機體對酸堿平衡的調(diào)節(jié)

機體不斷生成或攝取酸、堿性物質(zhì)，但體液的pH值不會發(fā)生明顯變化，這是因為機體通過體液的緩沖系統(tǒng)、肺和腎對酸堿平衡的調(diào)節(jié)來維持pH值的穩(wěn)定。細胞外液的pH值主要取決于［HCO-₃］/［H₂CO₃］的比值，當［HCO^-₃］/［H₂CO₃］的比值為20/1時，pH＝7．4。

（一）血液緩沖系統(tǒng)的調(diào)節(jié)

所謂緩沖系統(tǒng)是指由弱酸（緩沖酸）及其相對應(yīng)共軛堿（緩沖堿）組成的混合溶液。血液緩沖系統(tǒng)的組成：①血漿緩沖對：NaHCO₃/H2CO₃、Na₂HPO₄/NaH2PO₄、NaPr/HPr。②紅細胞中的緩沖對：KHCO₃/H2CO₃、K₂HPO₄/KH2PO₄、KPr/HPr、KHbO₂/HHbO₂。血液緩沖系統(tǒng)的作用是通過接受H＋或釋放H＋，將強酸或強堿變成弱酸或弱堿，減輕pH值變動的程度。血液緩沖系統(tǒng)的調(diào)節(jié)特點為調(diào)節(jié)迅速，但維持短暫。

（二）肺的調(diào)節(jié)作用

肺通過改變呼吸運動的頻率和幅度來調(diào)節(jié)肺泡通氣量進而調(diào)節(jié)CO₂的排出量，使血漿中［HCO-₃］/［H2CO₃］的比值維持在正常范圍，以保持血液pH值穩(wěn)定。這種調(diào)節(jié)的特點是作用快，數(shù)分鐘即可啟動，效能最大，約30min達到高峰。

1．呼吸運動的中樞調(diào)節(jié)

延髓呼吸中樞化學(xué)感受器對動脈血CO₂分壓（PaCO₂）的變化非常敏感，PaCO₂升高可增加腦脊液H＋的含量，興奮呼吸中樞，使呼吸加深、加快，從而使CO₂由肺排出增多，血漿中［H2CO₃］相應(yīng)降低，保持pH值正常。但CO₂對呼吸中樞的興奮作用是有限度的，當PaCO₂超過80mmHg（10．7kPa）時，呼吸中樞受抑制產(chǎn)生“CO₂麻醉”（carbon dioxide narcosis），使肺通氣減少，喪失上述的調(diào)節(jié)功能。

2．呼吸運動的外周調(diào)節(jié)

主動脈體和頸動脈體的外周化學(xué)感受器可感受動脈血氧分壓（PaO₂）、血pH值和PaCO₂的刺激。當PaO₂、pH值降低或PaCO₂升高時，通過外周化學(xué)感受器反射性興奮呼吸中樞，使呼吸加深、加快，增加CO₂排出量。

圖5-1　腎對酸堿平衡的調(diào)節(jié)

（三）腎的調(diào)節(jié)作用

腎主要通過排酸、保堿作用來調(diào)節(jié)血漿HCO-₃的含量，維持血漿中pH值的相對穩(wěn)定（圖5-1）。腎排酸、保堿的重要環(huán)節(jié)：①NaHCO₃重吸收：腎小管上皮細胞生成和排泌H^＋或NH₃，甚至排出K^＋，與原尿中的Na^＋進行交換（H^＋-Na^＋交換、-Na^＋交換、K^＋-Na^＋交換），而重吸收NaHCO₃回流入血。若［H^＋］增高時，腎小管上皮細胞碳酸酐酶活性增強，腎小管重吸收NaHCO₃增多，從而使血漿［］增高來調(diào)節(jié)。②磷酸鹽的酸化：腎小管上皮細胞排泌的H＋與腎小管濾液中的Na₂HPO₄（堿性）結(jié)合，形成的NaH₂PO₄（酸性）隨尿液排出體外。當尿液pH值降至4．8時，濾液中的堿性磷酸鹽已全部酸化，難以增加H^＋的排泄，因此其緩沖作用是較為有限的。③的排泄：腎小管上皮細胞排泌的H^＋與其排泌的NH3結(jié)合形成隨尿液排出體外，生成與排出具有pH值依賴性，它的排出量隨著酸中毒的加重而增多。

一般尿液的pH值與血漿的變化相同，而正常人終末尿的pH值在4．4～8．2范圍內(nèi)變動（平均為6．0）。終末尿pH值降至4．8時，］/［］的比值由原尿的4∶1降至1∶99，可見腎能排出過多的酸以維持體液pH值在正常范圍內(nèi)。

酸堿平衡紊亂時腎的調(diào)節(jié)特點是作用強大而持久，但發(fā)揮作用較慢，因此對慢性酸堿平衡紊亂有調(diào)節(jié)作用，對代謝性和呼吸性酸堿平衡紊亂也可發(fā)揮作用。

（四）組織細胞對酸堿平衡的調(diào)節(jié)

機體組織細胞主要通過細胞內(nèi)、外離子交換對酸堿平衡進行調(diào)節(jié)，如H＋-K＋交換、H^＋-Na^＋交換，紅細胞、肌細胞和骨組織細胞均能發(fā)揮這種作用。如酸中毒時，細胞外液H^＋可彌散入細胞內(nèi)，細胞內(nèi)K^＋則移出細胞外，使細胞外液H＋濃度降低，但常導(dǎo)致血清K^＋濃度升高；堿中毒時則相反，會導(dǎo)致血清K＋濃度降低。由此可見，酸堿平衡紊亂與鉀代謝之間有著密切的聯(lián)系。組織細胞的緩沖能力較強，3～4h即可發(fā)揮作用，其缺點是可導(dǎo)致高鉀血癥。Cl^--的交換也很重要。Cl^-自由交換陰離子，當HCO-₃濃度升高時，機體通過加強Cl^--交換促使排出。