病理生理学:第四节　碱中毒

一、代谢性碱中毒

代谢性碱中毒（Metabolic Alkalosis)的特征是血浆[HCO₃^-]原发性增多。

(一)原因和机制

1.氢离子丢失过多

(1)胃液丢失：常见于幽门梗阻或高位肠梗阻时的剧烈呕吐，直接丢失胃酸（HCl)。胃腺壁细胞生成HCl，H⁺是胃腺壁细胞由CO₂+H₂O→H₂CO₃→H⁺＋HCO₃^-反应而来，Cl^-则来自血浆。壁细胞中有碳酸酐酶促进此反应能迅速进行。H⁺与Cl^-在胃腺腔内形成HCl分泌入胃内。进入小肠后HCl与肠液、胰液、胆汁等碱性消化液中的NaHCO₃中和。碱性液的分泌是受H⁺入肠的剌激引起的。因此，如果HCl因呕吐而丢失，则肠液中www.med126.comNaHCO₃分泌减少，体内将有潴留；再者，已分泌入肠的NaHCO₃不被HCl中和，势必引起肠液中[HCO₃^-]升高而使其重吸收增加。这就使血中[HCO₃^-]上升而导致代谢性碱中毒。

胃液大量丢失时可伴有Cl⁺、K⁺的丢失和细胞外液容量减少，这些因素也与此时的低谢性碱中毒发生有关。低血Cl^-时，同符号负离子HCO₃^-增多以补偿之，低血K⁺时由于离子转移而H⁺移入细胞内，细胞外液容量减少时由于醛固酮分泌增多而促进Na⁺重吸收而促使H⁺和K⁺排出，这些均能引起代谢性碱中毒。

（2)肾脏排H⁺过多：肾脏排出H⁺过多主要是由于醛固酮分泌增加引起的。醛固酮能促进远曲小管和集合管排出H⁺及K⁺,而加强Na⁺的重吸收。H⁺排出增多则由于H₂COH₃→H⁺＋HCO₃^-的反应，HCO₃^-生成多，与Na⁺相伴而重吸收也增加，从而引起代谢性碱中毒，同时也伴有低钾血症。

醛固酮分泌增加见于下列情况：①原发性醛固酮增多症。②柯兴综合征（Cushint’s Syndrome)—常由垂体分泌ACTH的肿瘤、原发性肾上腺皮质增生或肿瘤等所引起。皮质醇等激素的生成和释放增多，皮质醇也有盐皮质激素的活性，故亦能导致代谢性碱中毒。③先天性肾上腺皮质增生—可分为两型，17－羟化酶缺乏型（非男性化)和11－羟化酶缺乏型（男性化)。因为这些酶缺乏而导致皮质醇合成减少，血中皮质醇水平下降反馈地引起垂体分泌过多ACTH，促进肾上腺皮质合成并分泌更多脱氧皮质酮（Deoxycorticorticosterone,DOC)和皮质酮（Corticosterone)。DOC则具有明显的盐皮质激素活性。④Bartter综合征—这是以近球装置增生而肾素分泌增多为特点的综合征。通过肾素→血管紧张素→醛固酮系统引起醛固酮分泌增多，病人无高血压是因为其血管对血管紧张素Ⅱ的反应性降低。由于病人前列腺素分泌增多，故近年也提出交感神经兴奋而使前列腺素增多从而导致肾素分泌增多的机制。例如使用消炎痛抑制前列腺素合成，可以降低病人肾素及醛固酮水平，并使代谢性碱中毒及Na⁺、K^＋恢复正常。⑤近球装置肿瘤，其细胞能分泌大量肾素，引起高血压及代谢性碱中毒。⑥甘草及其制剂长期大量使用时，由于甘草酸（Glycyrrhizic Acid)具有盐皮质激素活性，故能引起类似醛固酮增多症时的代谢性碱中毒。⑦细胞外液容量减少时引起醛固酮分泌增多以加强Na⁺重吸收而保容量，可引起代谢性碱中毒。常见于速尿、利尿酸等髓袢利尿剂尿时或大量胃液丧失时。此种情况下，细胞外液每减少1升，血浆[HCO₃^-]约增加1.4mmol/L。速尿和利尿酸除可使细胞外液减少外，其抑制肾小管髓袢升支对Cl^-、Na⁺的重吸收能导致到达远端曲管的Na⁺增多而使远端曲管排H⁺换Na⁺过程加强，这也与代谢性碱中毒的发生有关。⑧创伤和手术时的应激反应时有肾上腺皮质激素分泌增多，常伴以代谢性碱中毒。

2.碱性物质摄入过多

（1)碳酸氢盐摄入过多：例如溃疡病人服用过量的碳酸氢钠，中和胃酸后导致肠内NaHCO₃明显升高时，特别是肾功能有障碍的病人由于肾脏调节HCO₃^-的能力下降可导致碱中毒。此外，在纠正酸中毒时，输入碳酸氢钠过量也同样会导致碱中毒。

（2)乳酸钠摄入过多：经肝脏代谢生成HCO₃^-。见于纠正酸中毒时输乳酸钠溶液过量。

（3)柠檬酸钠摄入过多：输血时所用液多用柠檬酸钠抗凝。每500毫升血液中有柠檬酸钠16.8mEq,经肝代谢性可生成HCO₃^-。故大量输血时（例如快速输入3000～4000毫升)可发生代谢性碱中毒。

3.缺钾

各种原因引起的血清钾减少，可引起血浆NaHCO₃增多而发生代谢性碱中毒。其机理有①血清K⁺下降时,肾小管上皮细胞排K⁺相应减少而排H⁺增加，换回Na⁺、HCO₃^-增加。此时的代谢性碱中毒，不像一般碱中毒时排碱性尿，它却排酸性尿，称为反常酸性尿。②血清钾下降时，由于离子交换，K⁺移至细胞外以补充细胞外液的K⁺，而H⁺则进入细胞内以维持电中性，故导致代谢性碱中毒（此时细胞内却是酸中毒，当然细胞内冲物质可以缓冲进入细胞内的H⁺)。

4.缺氯:由于Cl^-是肾小管中唯一的容易与Na⁺相继重吸收的阴离子，当原尿中[Cl^-]降低时，肾小管便加强H⁺、K⁺的排出以换回Na⁺，HCO₃^-的重吸收增加，从而生成NaHCO₃。因此低氯血症时由于失H⁺、K⁺而NaHCO₃重吸收有增加，故能导致代谢性碱中毒。此时病人尿Cl^-是降低的。另外，前述之速尿及利尿酸能抑制髓袢升支粗段对Cl^-的主动重吸收从而造成缺Cl^-。此时远端曲管加强排H⁺、K⁺以换回到达远端曲管过多的Na⁺。故同样可导致代谢性碱中毒。此时病人尿Cl^-是升高的。

呕吐失去HCl，就是失Cl-，血浆及尿中Cl^-下降，通过上述原尿中Cl^-降低机制促使代谢性碱中毒发生。

（二)机体的代偿调节

1.细胞外液缓冲 代谢性碱中毒时体液[H⁺]降低，[OH^-]升高，则OH^-＋H₂CO₃→HCO₃^-＋H₂O，OH^-＋HPr^-→Pr^-＋H₂O，以缓冲而减弱其碱性。体液中NaHCO₃升高可与其它缓冲对起缓冲反应虽可使NaHCO₃有所降低，但其它缓冲碱却有所增加。NaHCO₃＋Hpr→NaPr＋H₂CO₃，NaHCO₃＋Na₂HPO₄→Na₂HPO₄＋H₂CO₃。因而其缓冲效果不明显，因为缓冲碱总量并不能减少，还是要靠肾脏的代偿调节。

2.离子交换 此时细胞内H⁺向细胞外移动，K⁺则移向细胞内，故代谢性碱中毒能引起低血钾。

3.呼吸代偿 代谢性碱中毒时，由于细胞外液[HCO₃^-]升高,[H⁺]下降，导致呼吸中枢（延髓CO₂敏感细胞即中枢化学感受器)及主动脉体、颈动脉体化学感受器兴奋性降低，出现呼吸抑制，肺泡通气减少，从而使血液中H₂CO₃上升。但这种代偿有其限度，因为通气减少将同时引起缺氧，缺氧对呼吸的剌激将限制此种代偿。

4.肾脏代偿代谢性碱中毒时肾脏的代偿是最主要的，它是代偿调节的最终保证。与代谢性酸中毒时的代偿反应正好相反，此时肾小管上皮细胞排H⁺减少，产NH₃形成NH₄⁺和可滴定酸排出均减少，对HCO₃^-的重吸收减少而使之排出增多。这是对代谢性碱中毒最为有效的代偿，其它三种代偿均是次要的。

需注意者，代谢性碱中毒一般均为碱性尿。但在低血钾引起的碱中毒却反常酸性尿。此因离子交换机制，H⁺进入肾小管上皮细胞换出K⁺以补充低血钾，小管内[H⁺]此时是高的。因此排出也多，虽为碱中毒却是酸性尿。

通过代偿调节如能使HCO₃^-/H₂CO₃的比值保持在正常范围内，则为代偿性代谢性碱中毒；否则，称为失代偿性代谢性碱中毒，其血浆中反映酸碱平衡的指标变化如下：

pH ↑　　CO₂C.P.↑

S.B. ↑　　B.B. ↑

A.B.↑　　B.E.正值增大

A.G.不变

(三)对机体的影响

1.神经肌肉功能障碍急性代谢性碱中毒病人常有神经肌肉应激性增高和手足搐搦症.是血浆[Ca⁺⁺]下降所致,其机制是血浆pH值升高时血浆结合钙增多而游离钙减少。当代谢性碱中毒导致明显低血钾时，病人可发生肌肉无力或麻痹，腹胀甚至肠麻痹。

2.中枢神经系统功能障碍病人可有烦燥不安、精神错乱及谵妄等症状。其机制目前认为可能与中枢神经系统中γ－氨基丁酸www.lindalemus.com/zhuyuan/减少有关。γ－氨基丁酸是中枢神经系统的一种起抑制作用的物质，参与维持中枢兴奋抑制的平衡。当[H⁺]下降时，谷氨酸脱羧酶活性降低，γ－氨基丁酸的生成便减少；同时γ－氨基丁酸转氨酶活性增加，使γ－氨基丁酸分解增加。这样就引起抑制的减弱而表现中枢的神经系统的兴奋症状。

严重代谢性碱中毒也有组织供氧不足的作用参与中枢神经系统功能障碍的发生。因pH值升高时氨离曲线左移，氧合血红蛋白在组织解离释氧减少，故病人也有缺氧的表现，症状可有兴奋直至昏迷。

3.低钾血症代谢性碱中毒经常伴有低钾血症。其机制是离子转移造成的。碱中毒时细胞内H⁺移向细胞外以平衡细胞外减少的H⁺，同时K⁺移向细胞内以维持电中性。此过程同样发生在肾小管上皮细胞，当细胞内K⁺增加时，肾排K⁺也就增加。故能引起低钾血症。从前面所介绍的全部情况看，低钾血症是代谢性碱中毒的原因之一，而代谢性碱中毒又能导致低钾血症，二者可以互为因果，这一点是要注意的。

（四)防治原则

1.积极防治引起代谢性碱中毒的原发病。

2.纠正低血钾症或低氯血症，如补充KCl，NaCl、CaCl₂、NH₄Cl等。其中NH₄Cl既能纠正碱中毒也能补充Cl^-，不过肝功能障碍患者不宜使用，因NH₄Cl需经肝代谢。

3.纠正碱中毒 可使用碳酸肝酶抑制剂如乙酰唑胺以抑制肾小管上皮细胞中H₂CO₃的合成，从而减少H⁺的排出和HCO₃^-的重吸收。也可使用稀HCl以中和体液中过多的NaHCO₃。大约是1mEq的酸可降低血浆[HCO₃^-]5mEq/L左右。醛固酮拮抗剂可减少H⁺、K⁺从肾脏排出，也有一定疗效。

二、呼吸性碱中毒

呼吸性碱中毒（Respiratory Alkalosis)的特征是血浆[H₂CO₃]原发性减少。

（一)原因和机制

1.精神性过度通气　这是呼吸性碱中毒的常见原因，但一般均不严重。严重者可以有头晕、感觉异常，偶尔有搐搦。常见于癔病发作患者。

2.代谢性过程异常 甲状腺机能亢进及发热等时，通气可明显增加超过了应排出的CO₂量。可导致呼吸性碱中毒，但一般也不严重。但都说明通气量并非单单取决于体液中[H⁺]和Pco₂，也与代谢强度和需氧情况有关。此时的通气过度可能是肺血流量增多通过反射性反应引起的。

3.乏氧性缺氧 乏氧性缺氧时的通气过度是对乏氧的代偿，但同时可以造成CO₂排出过多而发生呼吸性碱中毒。常见于进入高原、高山或高空的人；胸廓及肺病变如肺炎、肺栓塞、气胸、肺淤血等引起胸廓、肺血管或肺组织传入神经受剌激而反射性通气增加的病人；此外，有些先天性心脏病患者，由于右至左分流增加而导致低张性低氧血症也能出现过度通气。这些均引起血浆H₂CO₃下降而出现呼吸性碱中毒。

4.中枢神经系统疾患　脑炎、脑膜炎、脑肿瘤、脑血管意外及颅脑损伤病人中有的呼吸中枢受到剌激而兴奋，出现通气过度。

5.水杨酸中毒 水杨酸能直接剌激呼吸中枢使其兴奋性升高，对正常剌激的敏感性也升高。因而出现过度通气。

6.革兰氏阴性杆菌败血症 革兰氏阴性杆菌进入血路而繁殖的病人，在体温血压还没有发生变化时即可出现明显的通气过度。Pco₂有低至17mmHg者。此变化非常有助于诊断。其机理尚不清楚，因为动物实验中未能成功复制此一现象。

7.人工呼吸过度。

8.肝硬化 肝硬化有腹水及血NH₃升高者可出现过度通气。可能系NH₃对呼吸中枢的剌激作用引起的。当然，腹水上抬横隔也有剌激呼吸的作用，但是非肝硬化的腹水病人却无过度通气的反应。

9.代谢性酸中毒突然被纠正例如使用NaHCO₃纠正代谢性酸中毒，细胞外液[HCO₃^-]浓度迅速升至正常，但通过血脑浆屏障很慢，约12～24小时，此时脑内仍为代谢性酸中毒，故过度通气仍持续存在。这就造成H₂CO₃过低的呼吸性碱中毒。

10.妊娠 有中等程度的通气增加，它超过CO₂产量，目前认为系黄体酮对呼吸中枢的剌激作用，一些合成的黄体酮制剂也有此作用。妊娠反应期因呕吐、饮食不足可发生酮症酸中毒，妊娠反应期过后则可发生呼吸性碱中毒，有时引起手足搐搦。

（二)机体的代偿调节

1.细胞内外离子交换和细胞内缓冲急性呼吸性碱中毒细胞内外离子交换是H⁺自细胞内液转移至细胞外液以补充减少了的H⁺，而K⁺及Na⁺则自细胞外液转移至细胞内液。H⁺＋HCO₃^-→H₂CO₃，补充细胞外液的HCO₃^-使之有所升高，而HCO₃^-则有所降低。

细胞内缓冲是当血浆Pco₂降低时，H₂CO₃下降，HCO₃^-/H₂CO₃比值增大,H₂CO₃^-相对增多，它可进入细胞内进行缓冲，以进入红细胞为例其反应如下：

HCO₃^-自浆向红细胞转移，同时Cl^-自红细胞向血浆转移。血浆NaHCO₃有所减少以维持pH值不致明显升高。H⁺可由细胞内缓冲物质如酸性磷酸盐或HPr、HHb提供以补充细胞外液下降了的水平。这种细胞内缓冲大约红细胞担负1/3，其它细胞担负2/3。

急性呼吸性碱中毒时血浆Pco₂与[HCO₃^-]二者的关系如下式所示：

△[HCO₃^-]=△Pco₂×0.2±2.5

例如血浆Pco₂迅速下降1.33kPa（10mmHg)（即从正常的5.33kPa（40mmHg)降至4.00kPa（300mmHg)),则[HCO₃^-]降低2mmol（mEq)/L左右。且[HCO₃^-]降低也有一定代偿限度，一般急性患者下降不超过6mmol（mEq)/L，即A.B.不低于18mmol（mEq)/L。因此常为失代偿者。

2.肾脏代偿是慢性呼吸性碱中毒的主要代偿措施。当血液Pco₂下降HCO₃^-减少时，肾小管上皮细胞碳酸酐酶活性降低，H⁺的生成和排出下降。NH₃→NH₄⁺也因排出的H⁺下降而减少。与此同时HCO₃^-重吸收减少而排出增多。

呼吸性碱中毒不能依靠呼吸代偿。当然，如精神性过度通气，当碱中毒发展至Pco₂明显降低，[H⁺]亦随之下降时,呼吸中枢的兴奋性将受抑制而使呼吸减慢变浅，这是发病环节中的反馈性自我调控，不属代偿。如癔病的发作此时可能就过去了。

在慢性呼吸性碱中毒时，血浆[HCO₃^-]与Pco₂之间的关系如下式所示：

△[HCO₃^-]=△Pco₂×0.5±2.5mmol(mEq)/L

例如血浆Pco₂每降低1.33kPa(10mmHg)，[HCO₃^-]可下降约5mmol(mEq)/L。这比急性者的代偿反应明显，概因慢性者有较充分的代偿时间。但其代偿也有限度，一般病人血浆[HCO₃^-]不会低于12mmol(mEq)/L。

失代偿性呼吸性碱中毒反映血浆酸碱平衡的指标变化如下：

pH ↑　　　CO₂C.P.↓

S.B.　不变（有代偿性减少时可略↓)

A.B.　↓

B.B..　不变（有代偿性减少时可略↓)

B.E.　不变（有代偿性减少时可呈负值增大)

此种碱中毒由于Cl^-向红细胞外转移增加，故血浆Cl^-升高。

（三)对机体的影响:

急性呼吸性碱中毒病人临床表现较为明显，常有诸如窒息感，气促，眩晕，易激动，四肢及口周围感觉异常等。严重者有意识障碍，其机理可能系Pco₂↓导致脑血管收缩而缺血，手足搐搦是血浆[Ca⁺⁺]下降所致。

慢性呼吸性碱中毒症状轻。因代偿发挥较好。

呼吸性碱中毒与代谢性碱中毒一样，也能导致低钾血症和组织缺氧。

（四)防治原则

1.防治原发病。

2.降低病人的通气过度，如精神性通气过度可用镇静剂。

3.吸入含5％CO₂的混合气体，以提高血浆H₂CO₃浓度。

4.手足搐搦者可静脉适量补给钙剂以增加血浆[Ca⁺⁺]。