人体主要通过体液缓冲系统调节、肺调节、肾调节和离子交换调节等4组缓冲对来维持及调节酸碱平衡。其中体液缓冲系统最敏感,它包括碳酸氢盐系统、磷酸盐系统、血红蛋白及血浆蛋白系统,尤以碳酸氢盐系统最重要,正常时,碳酸氢盐[HCO3-]/碳酸[H3C03]为20:1。肺调节一般在10~30分钟发挥作用,主要以CO2形式排出挥发性酸。离子交换调节一般在2~4小时之后发挥作用。肾调节最慢,多在数小时之后发生,但其作用强而持久,且是非挥发性酸和碱性物质排出的唯一途径。体液缓冲系统和离子交换是暂时的,过多的酸或碱性物质需最终依赖肺和肾的清除。如果体内酸和(或)碱过多或不足,引起血液氢离子浓度改变,可导致酸碱平衡失常。
【酸碱平衡指标】
临床上主要测定pH、呼吸性和代谢性因素三方面的指标。
1. pH 为H+浓度的负对数值。正常动脉血pH为7.35~7.45,平均7.40,比静脉血约高0.03,受呼吸和代谢双重因素的影响。pH>7.45表示碱中毒;<7.35表示酸中毒;7.35~7.45有3种可能:①酸碱平衡正常;②处于代偿期的酸碱平衡失常;③混合型酸碱平衡失常。单凭pH不能区别代谢性或呼吸性、单纯性或复合性酸碱平衡紊乱。人体的pH可耐受范围为6.8~7.8。pHNR(非呼吸性pH)是血标本用40mmHg的CO2平衡后测定的pH,由于不受呼吸因素的影响,故可反映代谢性酸碱平衡情况。正常动脉血pHNR为7.40。
2.H+浓度 正常动脉血的H+浓度为(40±5)mmo1/L)H+浓度与pH呈反对数关系。
3.二氧化碳分压(PaCO2) 为溶解于动脉血中的CO2所产生的压力。正常动脉血为35~45mmHg,平均40mmHg,反映肺泡中的CO2浓度,为呼吸性酸碱平衡的重要指标:增高表示通气不足,为呼吸性酸中毒;降低表示换气过度,属呼吸性碱中毒。代谢性因素可使PaCO2呈代偿性改变,代谢性酸中毒时PaCO2降低,代谢性碱中毒时升高。
4.标准碳酸氢盐(standard bicarbonate,SB) 指在标准条件下所测得的HCO3-含量。标准条件是指在37℃条件下,全血标本与PaCO2为40mmHg的气体平衡后,使血红蛋白完全氧合所测得的HCO3-含量。正常值为22~26(平均24)mmol/L。SB不受呼吸因素的影响,反映HCO3-的储备量,是代谢性酸碱平衡的重要指标。SB增加提示代谢性碱中毒,减低提示代谢性酸中毒。
5.实际碳酸氢盐(actual bicarbonate,AB) 指在实际条件下所测得的HCO3-含量。AB反映机体实际的HCO3-含量,故受呼吸因素的影响。
正常人SB=AB=22~26mmol/L。SB增高可能提示代谢性碱中毒或代偿后的呼吸性碱中毒。AB与SB的差数反映呼吸因素对HCO3-影响的强度:AB>SB表示C02潴留,提示呼吸性酸中毒;AB<SB表示C02排出增多,提示呼吸性碱中毒;AB与SB均低,而AB=SB,提示失代偿的代谢性酸中毒;而AB<SB则可能为代偿后的代谢性酸中毒或代偿后的呼吸性碱中毒,也可能为代谢性酸中毒和呼吸性碱中毒并存;若AB与SB均高,AB=SB,提示失代偿的代谢性碱中毒;而AB>SB则可能为代偿后的代谢性碱中毒或代偿后的呼吸性酸中毒,也可能为代谢性碱中毒合并呼吸性酸中毒。
6.缓冲碱(buffer base,BB) 是指血中能作为缓冲的总碱量,包括开放性缓冲阴离子(碳酸氢盐)、非开放性缓冲阴离子(血红蛋白、血浆蛋白、磷酸盐等)的总和。BB只受血红蛋白浓度的影响,是反映代谢性酸碱平衡的又一指标,BB减少表示酸中毒,增加表示碱中毒。
7.碱剩余(base excess,BE)或碱缺乏(base deficit,BD) 指在温度为37~38℃、C02分压为40mmHg的标准条件下滴定血液标本,使pH等于7.40所消耗的酸量(BE)或碱量(BD),正常值为0±2.3。BE说明BB增加,用正值表示;BD说明BB减少,用负值表示。BE表示代谢性碱中毒,BD表示代谢性酸中毒;BE和BD不受呼吸因素的影响。临床上常用的BE有全血BE(BEb)和细胞外BE(BEect,BEHb5)两种,正常值为(-3~+3)mmol/L,平均值为0。因血液血红蛋白(Hb)的变化可影响BEb,故测定BEb时必须用实际的血液Hb浓度进行校正。
8.二氧化碳结合力(CO2CP) 是指血液中HCO3-和H2CO3中C02含量的总和,正常值22~29(平均25)mmol/L。C02CP受代谢和呼吸双重因素的影响,减少可能为代谢性酸中毒或代偿后的呼吸性碱中毒,增多可能为代谢性碱中毒或代偿后的呼吸性酸中毒。
9.阴离子隙(anion gap,AG) 临床上常用可测定的阳离子减去可测定的阴离子之差表示,阴离子隙(mmol/L)=(Na++K+)-(HCO3-+CI),或=Na+-(HCO3-+CI)。AG正常值8~16(平均12)mmol/L,>16mmol/L常表示有机酸增多的代谢性酸中毒,<8mmol/L可能是低蛋白血症所致。
【酸碱平衡失常】
体内产生或摄入的酸性或碱性物质超越了其缓冲、中和与排除的速度和能力,在体内蓄积,即发生酸碱平衡失常。早期由于HCO3-/H2CO3等的缓冲,尚能使其比值保持在20:1,pH和H+浓度维持在正常范围,称为代偿性酸中毒或碱中毒。当病情严重,代偿失效,HCO3-/H2CO3比值不能保持在20U,pH和H+浓度超过正常范围时,则发生失代偿性酸中毒或碱中毒。