人体体液具有一定的酸碱度，适宜的酸碱度是机体组织细胞进行正常代谢活动的基本条件。体液的酸碱度用动脉血pH 表示。正常人动脉血pH 为7.35～7.45，平均7.40，是一变动范围狭窄的弱碱性环境。在生命活动过程中，机体经常摄入一些酸性和碱性物质，同时体内也不断生成酸性或碱性代谢产物，而体液酸碱度却相对稳定，这种通过体内各种缓冲系统的缓冲、肺和肾的调节维持体液酸碱度相对稳定的过程，称为酸碱平衡（acid‐base balance）。
病理情况下，许多原因可以引起酸碱负荷过度、严重不足或调节机制障碍，导致体液内环境酸碱平衡破坏，这一病理变化称为酸碱平衡紊乱（acid‐base disturbance）。
酸碱平衡紊乱在临床上极为常见，是许多疾病或病理过程的继发性变化，对患者的危害极大。能否及时发现和正确判断机体的酸碱状况，常常是治疗成败的关键。因此，学习和掌握酸碱平衡紊乱的基本理论对临床工作有非常重要的意义。
第一节 酸碱的概念、来源及平衡的调节
一、酸碱的概念
医学上关于酸碱的概念，目前采纳1923年BrΦ nsted 和Lowry 提出的质子理论：在化学反应中，能释放出H＋的化学物质称为酸，例如HCl、H2SO4、H2CO3、CH3COOH（乳酸）、NH＋4、HPr（蛋白酸）等；反之，凡能接受H＋的化学物质称为碱，如OH－、HCO－3、NH3等。
由此分析可知：一种化学物质作为酸释放出H＋时，必然同时生成一种碱性物质；同理，一种化学物质作为碱在接受H＋的同时，也有一种酸性物质生成。因此，一个酸总是与相应的碱形成一个共轭体系。例如：
二、酸碱物质的来源
体液中的酸碱性物质多数来源于组织细胞的分解代谢，少数来自摄入的食物。正常人在普通膳食条件下，体内酸性物质的产量远远多于碱性物质。
（一）酸的来源
体液中的酸性物质按其特性分为挥发性酸（volatile acid）和固定酸（fixed acid）。
1．挥发性酸
糖、脂肪、蛋白质在分解代谢过程中不断产生CO2，CO2非酸非碱，但与水（H2O）结合形成碳酸（H2CO3），这一反应可在碳酸酐酶（carbonic anhydrase，CA）的催化下加速完成。
碳酸不稳定，在体内可释出H＋，也可形成二氧化碳气体（CO2）由肺呼出，故称为挥发酸。
肺对H2CO3（CO2）排出量的调节，称为酸碱平衡的呼吸性调节。正常成人在静息状态下每天生成CO2约300～400L（CO2的生成量随代谢率提高而增多），如果生成的CO2全部与H2O 结合形成H2CO3，那么，每天可释放13～15mol 的H＋。因此，碳酸（H2CO3）是机体代谢过程中生成最多的酸性物质。
2．固定酸
固定酸是指不能变成气体由肺呼出，而只能通过肾脏随尿排出的酸性物质，又称非挥发酸（unvolatile acid）。肾对固定酸排出量的调节，称为酸碱平衡的肾性调节。固定酸主要来自体内糖、脂肪、蛋白质分解代谢过程中产生的丙酮酸、乳酸、乙酰乙酸、β‐羟丁酸、硫酸、磷酸、尿酸等。正常成人每天由固定酸释出的H＋仅50～100mmol，与挥发性酸相比要少得多。
（二）碱的来源
机体从食物中获得的碱性物质主要来源于蔬菜、水果中含有的有机酸盐，如苹果酸盐、柠檬酸盐、草酸盐等。这些有机酸盐在代谢过程中与细胞内H＋结合生成有机酸，再经三羧酸循环氧化生成CO2、H2O 和碱性盐。如：
另外，机体在物质代谢过程中也可产生碱性物质，如氨基酸脱氨基生成氨，由于此氨经肝脏鸟氨酸循环后转化为尿素，故血液中含量甚微，对体液酸碱度影响不大。肾小管细胞分泌氨则用来中和原尿中的酸（H＋）。
三、酸碱平衡的调节机制
尽管机体不断地摄取和生成酸性或碱性物质，但生理情况下，血液pH 并没有发生显着变化，仍能维持在正常范围内。这种血液pH 相对稳定性的维持是机体酸碱平衡调节机制进行调节的结果。体内酸碱平衡的调节机制主要包括体液缓冲系统、肺及肾的调节等。
（一）血液的缓冲作用
缓冲作用是指向溶液中加入酸或碱时具有防止H＋浓度发生显着变动的作用，即减轻溶液pH 的变动程度。缓冲作用主要由缓冲系统实施完成。血液的缓冲系统是由弱酸及其共轭碱组成，主要有4种。其中以碳酸氢盐缓冲系统（HCO－3／H2CO3）最为重要，这是因为：①含量最多，占血液缓冲总量的1／2以上；②为开放体系，HCO－3和H2CO3可通过肾和肺的调节得到补充或排泄，从而增加其缓冲能力；③可以缓冲所有的固定酸。
但是碳酸氢盐缓冲系统不能缓冲挥发酸，挥发酸的缓冲主要靠非碳酸氢盐缓冲系统，特别是血红蛋白和氧合血红蛋白缓冲系统的缓冲。
当体液中酸碱性物质发生改变时，缓冲系统又是如何调节的？ 现以碳酸氢盐缓冲系统为例来加以阐明。
H2CO3H＋＋HCO－3当体液中酸（H）＋过多时，缓冲系统中的缓冲碱（HCO－3）立即与其结合，上述反应向左移动，使H＋的浓度不至于显着增高，同时缓冲碱浓度降低；反之，当体液中H＋减少时，缓冲系统中的弱酸（H2CO3）可以释出H＋，反应向右移动，使体液中H＋的浓度得到部分恢复，同时缓冲碱浓度增加。
总之，血液缓冲系统的缓冲作用反应迅速，一旦体内酸碱负荷过度或不足，缓冲系统马上起缓冲作用，将强酸或强碱转变成弱酸或弱碱，同时缓冲系统自身被消耗。因此血液缓冲系统具有反应迅速，缓冲作用不持久的特点。
（二）肺的调节作用
肺在酸碱平衡中的调节作用是通过改变肺泡通气量控制CO2排出量来调节血浆H2CO3浓度，维持血液pH 的相对恒定。这种调节作用发挥较快，数分钟内即可见明显效果。但仅对CO2有调节作用，不能缓冲固定酸。
肺泡通气量是受延髓呼吸中枢控制，延髓呼吸中枢接受来自中枢化学感受器和外周化学感受器的刺激。中枢化学感受器能够感受脑脊液中H＋浓度的变化，H＋浓度增加可以兴奋呼吸中枢使肺泡通气量增加。但血液中的H＋不易透过血脑屏障，故对中枢化学感受器的直接作用很弱。CO2虽不能直接刺激中枢化学感受器，但CO2属脂溶性物质，易透过血脑屏障，并在碳酸酐酶的作用下生成碳酸，使脑脊液H＋浓度增加。因此，中枢化学感受器对PaCO2的变化非常敏感。当PaCO2超过正常值40mmHg（5.3kPa）时，肺泡通气量可明显增加；若PaCO2增加到60mmHg（8kPa）时，肺泡通气量可增加10倍，使CO2排出显着增多。但是当PaCO2超过80mmHg（10.7kPa）时，呼吸中枢反而受到抑制，称为二氧化碳麻醉（carbon dioxide narcosis）。
外周化学感受器（主要指主动脉体和颈动脉体）能感受缺氧、pH 和CO2的刺激，当PaO2降低、pH 降低、PaCO2升高时均可通过外周化学感受器反射性兴奋呼吸中枢，呼吸加深加快，增加肺泡通气量，CO2排出增多；反之，呼吸变浅变慢，CO2排出减少。但外周化学感受器比中枢化学感受器反应迟钝，只有当PaO2低于60mmHg（8kPa）时，才能感受刺激引起兴奋。
（三）肾的调节作用
肾脏主要通过排出体内过多的酸或碱来调节血浆HCO－3浓度，从而维持血液pH 的相对恒定。由于正常人在普通膳食条件下，体内产生的酸性物质远远多于碱性物质，因此肾脏在调节酸碱平衡中的主要作用是排酸保碱。肾脏的调节作用比较缓慢，常在酸碱平衡紊乱发生数小时后才开始发挥作用，3～5天达到高峰，但效能高、作用持久。
肾脏调节酸碱平衡的主要机制：
1．近曲肾小管对NaHCO3的重吸收
血浆中的NaHCO3经肾小球滤过时，90%在近曲小管被重吸收，少部分在远曲小管和集合管被重吸收，排出体外的NaHCO3仅为滤出量的0.1%。这是因为近曲小管刷状缘富含碳酸酐酶。肾小球滤过的HCO－3和肾小管分泌的H＋在肾小管内结合生成H2CO3，H2CO3在碳酸酐酶的催化下生成H2O 和CO2，H2O 随尿液排出，CO2则弥散入细胞内。
肾小管上皮细胞内含有碳酸酐酶，能催化CO2和H2O 生成H2CO3，H2CO3又解离成HCO－3和H＋，H＋通过近曲小管上皮细胞膜上的H＋‐Na＋交换被分泌入管腔中，同时把管腔中的Na＋交换进细胞。H＋‐Na＋交换所需的能量由基侧膜上Na＋‐K＋‐ATP 酶间接提供。
Na＋‐K＋‐ATP 酶能将细胞内的Na＋主动泵入细胞间隙，使细胞内Na＋浓度维持在一个较低水平，这有利于细胞外Na＋向浓度低的细胞内扩散，同时促进细胞内H＋泵出。近曲小管上皮细胞内形成的HCO－3，由基侧膜Na＋‐HCO－3载体返回血液循环。因此，H＋‐Na＋交换有利于管腔液中HCO－3的重吸收。碳酸酐酶在H＋‐Na＋交换、HCO－3被重吸收的过程中起着重要作用。当pH 降低时碳酸酐酶活性增高，近曲小管H＋‐Na＋交换增强，NaHCO3重吸收增多；反之，这一作用减弱（图4‐1上）。
2．远曲小管和集合管对NaHCO3的重吸收和磷酸盐的酸化在远曲小管和集合管上皮细胞，H＋主要通过管腔膜上的H＋‐ATP 酶被泵入管腔，而管腔中的Na＋则通过钠通道进入细胞，同时在基侧膜以Cl－‐HCO－3交换的方式重吸收HCO－3，使尿液酸化，这种作用称为远端酸化作用（distal acidification）。远曲小管和集合管分泌的H＋还可与管腔滤液中的Na＋交换，将碱性Na2HPO2－4转变成酸性NaH2PO－4，使尿液酸化，将H＋排出体外，但这种缓冲是有限的，当尿液pH 降至4.8左右时，两者比值（HPO2－4／H2PO－4）由原来的4∶ 1变为1∶ 99，表明尿液中几乎所有的HPO2－4都已转变为H2PO－4，就不能进一步发挥缓冲作用了。
3．NH＋4的排出近曲小管上皮细胞是产铵（NH＋4）的主要场所。细胞内谷氨酰胺在谷氨酰胺酶的水解作用下产生氨（NH3），NH3是脂溶性分子，能自由弥散，但弥散的量及方向依赖于体液pH，通常肾小管腔液的pH 较低，所以NH3易向管腔内弥散，并与管腔内H＋结合生成NH＋4。
而NH＋4是水溶性的，不易通过细胞膜返回细胞，且进一步与强酸盐（NaCl）的负离子（Cl－）结合成铵盐（NH4Cl）随尿排出。而强酸盐（NaCl）解离后的正离子（Na＋）通过H＋‐Na＋等方式进入肾小管上皮细胞，与HCO－3一起返回血液。由于铵的生成和排泄是pH 依赖性的，所以酸中毒越严重，肾排NH＋4越多。
综上所述，肾脏对酸碱的调节主要通过肾小管上皮细胞的活动来实现的。酸中毒时，由于碳酸酐酶、谷氨酰胺酶等活性增强，肾脏的这三种调节作用（近曲肾小管对NaHCO3的重吸收、远曲肾小管对NaHCO3的重吸收、NH＋4的排出）均增强；反之，碱中毒时，这三种调节作用减弱。
（四）组织细胞的调节作用
机体大量的组织细胞是酸碱平衡的缓冲池。组织细胞的缓冲作用主要通过细胞内、外离子交换（如H＋‐K＋、Cl－‐HCO－3等）的方式完成。如酸中毒时，细胞外液过多的H＋通过H＋‐K＋交换进入细胞内，被细胞内缓冲碱缓冲，而K＋从细胞内逸出，导致血钾升高，反之亦然。当HCO－3升高时，Cl－‐HCO－3交换很重要，因为Cl－是可以交换的自由离子，HCO－3的排泄只能通过Cl－‐HCO－3交换完成。
此外，肝可以通过尿素的合成清除NH3调节酸碱平衡。骨骼钙盐的分解有利于对H＋的缓冲，如，Ca3（PO4）2＋4H＋3Ca2＋＋2H2PO－4。
第二节 酸碱平衡紊乱的分类及常用检测指标
一、酸碱平衡紊乱的分类
根据血液pH 值的变化可将酸碱平衡紊乱分为两大类，即酸中毒（pH＜7.35）和碱中毒（pH＞7.45）。血液HCO－3含量主要受代谢因素影响，因此，由血液HCO－3浓度原发性降