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肾脏的酸化功能 肾脏的酸化功能 顾勇 一、正常酸碱平衡 （一）酸碱平衡的正常生理维持 正常机体动脉 pH 在 7.35～7.45 很狭窄的范围内恒定。该恒定需许多生理机制协同参与调节，概括为三大系统：细胞及细胞外的缓冲体液、呼吸及肾的代偿调节机制，前者用于减弱由于酸或碱负荷而出现 pH 变化的影响。后二者通过排泌或潴留酸碱来维持 pH 稳定或使异常 pH 恢复正常。 缓冲体系 由弱酸或弱碱及其离子根所组成，前者可表示为HA→H++A-，后者表示为 BH+→B+H+，包括许多无机、有机及蛋白分子。当外源性或内源性酸碱负荷进入体内时，存 在缓冲体系比没有缓冲体系时 pH 的变化要小得多。在许多缓冲对中，HCO3-/H2CO3 最为重要，H2CO3 在碳酸酐酶 （CA）作用下很快变为 CO2+H2O，比值[HCO3-]/CO2。该比值在很大程度上决定了 pH 值。 pH=Pka+log[HCO3-]/[H2CO3]，平衡常数Pka 为 6.1。虽然与正常 pH7.4 有较大的差值，与其它缓冲对相比，由于该缓冲对为开放系统（通过肺的呼吸作用），缓冲效率很高，能 量很强。缓冲体系为体内抵御酸－碱平衡变化的第一道防线， 起效快但有限。HCO3-浓度的维持由代谢及肾脏参与，而呼 吸参与 PCO2 的调节，三者共同作用维持 HCO3-/CO2 的比值在正常生理范围内。代谢调节：代谢反应产生或消耗有机酸，反应中的酶为 pH 敏感，在碱中毒时使酸性产物产生增加，而在 pH 下降时则相反。 呼吸调节 每天的代谢过程产生大量的有机酸，如醋酸、乳酸、枸椽酸等，大部分有机酸经氧化后产生 CO2，每天约 15000～ 20000mmol，由肺通过呼吸排出。CO2 产生和排出处于动态平衡，正常时 PCO2 为 40 mmHg，CO2 的代谢产生过程除非在极端情况下一般不影响 PCO2，主要由呼吸本身影响， PCO2 的升高，主要为通气不足所致，而降低则为过度通气。呼吸调节的另一方面是代偿原发于代谢性的酸碱异常。 肾脏调节 肾脏在维持 HCO3-浓度正常时有二个方面作用：从肾小球滤液中将大量 HCO3-重吸收入体循环，约 4500mEq/ 天； 以排泌铵及可滴定酸形式再生新的 HCO3-，用以补充中和大量酸性产物时 HCO3-的缓冲消耗及重新中和消耗的其它缓冲体系，肾脏的上述作用通过泌氢实现。净排酸为NAE=NH4++TA- HCO3-，在HCO3-的重新再生中，40%通 过 TA 的形成，其中主要为磷酸。在血中 pH 为 7.4 时 80% 以 HPO42-形式存在，在尿 pH lt;5 或以下时 99% HPO42- 中和为 H2PO4-。在正常尿 pH 范围内每排出 1mmol 磷酸可带走约 0.7-0.8mEq 的氢离子。一般磷酸每天约排泄 40-60mmol/d，约 30-40mEq/day 的 TA 以该形式排出。其它能形成 TA 的缓冲物还有如醋酸、枸椽酸、b 一羟丁酸、肌酐等，由于 PK 值小于 5.0，在正常尿 pH 范围形成 TA 的能力很小。磷酸的排泄受到许多因素调节，如 PTH 等。一般情况下 TA 的变动范围不是很大，在调节酸碱平衡中主要通过改变 NH4+的排泌，通过改变其合成及排泌来实现对体内酸碱变化所作出的代偿反应。 （二）机体对酸负荷变化的调节反应 PCO2 的变化 PCO2 的变化主要由呼吸本身障碍所致，包括呼吸神经中枢及呼吸系统（肺、呼吸肌、气道等）。通气增加使 PCO2 下降见于高热、焦虑、中枢神经系统疾病、败血症、肝衰竭、妊娠及某些药物，呼吸受抑制时 PCO2 则上升。CO2 的改变可在 10 分钟内影响血 pH，此时血 HCO3-可出现小幅度的变化，该变化为非 HCO3-/CO2 缓冲体系起动的结果。PCO2 上升 1mmHg，HCO3-增加 0.1mEq/L，而下降 1mmHg， HCO3-则减少 0.25 mEq/L。但 HCO3-最大变化不会超过 4～ 5mEq/L。在 PCO2 下降时体内有机酸（如乳酸等）合成增加以缓解碱中毒的作用。 急性变化时由于肾 脏来不及反应，血 pH 的变化比较明显。在 PCO2 慢性变化时，肾脏通过改变 HCO3-的重吸收或排泌进行代偿，使血pH 尽力恢复正常，该过程需几小时到数天。在慢性 PCO2 减少时，每下降 1 mmHg，HCO3-由于肾脏作用下降约 0.4～ 0.5 mEq/L，主要通过泌氢速率下降，减少NH4+及 TA 的排泌，减少 HCO3-的重吸收，使尿中 HCO3-增加，尿 pH 上升。同时钾排出增加，出现不同程度的利钠利氯作用。低碳 酸血症时，血氯增加，为氯从红细胞内转运出增加，ECF 容量收缩及肾脏重吸收所致。在 PCO2 慢性增加时，每上升1mmHg，HCO