丸劑

[拼音]:suan-jian pingheng

[英文]:acid-base balance

體液中酸鹼度穩定的現象。溶液中能產生H+的溶質稱為酸;能與H+結合的溶質稱為鹼。例如在

這一反應式中,H2CO3為酸,HCO婣為鹼。體液中的氫離子濃度,即[H+],通常用pH來表示,[H+]的-log值即為pH。溶液pH7時為鹼性;=7時為中性。

食物在人體被消化、吸收後經肝臟代謝,可產生大量酸性代謝產物。正常成人每日每千克體重約可產生H+1mmol ,兒童2~3mmol,以70千克體重成人為例,每日約可產H+70mmol,即等於7×107nmol(nM),可使細胞外液(佔體重約20%)的[ H+]增加達5×106nmol/L,嚴重影響體液的pH。但實際上在正常生理情況下,機體能使體液的pH維持在7.35~7.45這一狹窄範圍內,即體液[H+]=40±5nmol/L、僅為上述每日產生[H+]的12.5萬分之一。99%以上的H+均通體液中的緩衝物質及肺、腎的調節被中和並被清除。這種使體液pH穩定地保持在正常範圍的現象,即稱酸鹼平衡。

體液的正常pH,對人體維持多種生理功能十分重要。例如體內各種生物化學反應所需的酶,都必須在一定pH條件下才能有活性;氧在體內的轉運,血液凝固及肌肉(包括心肌)的收縮……也都要求在此酸鹼度範圍內才能正常地進行。而機體是在每日產生及消除大量H+的基礎上來維持體液低水平[H+]的,因此這種平衡極易被破壞。例如呼吸或腎功能發生障礙,胃腸道由於嘔吐丟失大量H+,腹瀉丟失大量HCO婣;代謝異常產生大量有機酸(如乳酸、酮體)時,均可出現酸鹼平衡失調,即酸中毒或鹼中毒。酸鹼失衡將嚴重影響全身各臟器的功能,屬全域性性的紊亂,當pH7.8±1時,人體常不能存活。

酸鹼平衡的調節

酸鹼平衡主要依靠以下三方面的調節:

體液緩衝系統

緩衝系統由弱酸與其鹽類組成(這稱為緩衝對),具有迅速中和酸及鹼的雙重作用,可使體液pH不發生顯著升降。人體緩衝系可歸為三類:

(1)

(2)蛋白質-/H蛋白質(包括血紅蛋白鉀鹽/血紅蛋白);

(3)

。其中以

系統最重要,因其緩衝容量較大,且有肺、腎作後盾。血漿、細胞間液、細胞內液及骨質均有各自的緩衝系(見表)。它們各自分擔、互相協同處理酸或鹼,最終使各部分體液的pH達到平衡,但這過程需經一定時間。血漿區加入HCl後,30分鐘左右血漿pH才能與細胞間液達平衡;數小時後才能與細胞內液達平衡;骨內平衡需2~3天,故只在慢性持續性酸鹼失衡時才起緩衝作用。雖然細胞間液及細胞內液的緩衝作用較緩慢,但緩衝容量大,細胞間液緩衝容量為血漿的3倍;細胞內液緩衝容量佔總體液緩衝容量的50%。

體液的pH與緩衝系統的關係可用亨德森-哈塞爾巴爾赫二氏公式來表示 :

以碳酸氫鹽系統為例

可簡化為

時,

pH=7.4

以碳酸氫鹽緩衝為例說明緩衝機理,當內源或外源的固定酸(碳酸以外的酸)進入體液時,緩衝系HCO婣與之發生反應:

其效應是:

(1)強酸變弱酸,避免pH急劇下降;

(2)消耗了鹼儲備(HCO婣有緩衝酸的作用,故稱為鹼儲備),故二氧化碳結合力下降;

(3)H2CO3增多;

(4)酸根,如SO厈,HPO厈或有機酸根在體內堆積。緩衝系統雖可防止pH急劇下降,但上述四方面影響的消除,尚需肺及腎的調節。同樣,當鹼性液進入體液後,H2CO3與之反應:

緩衝系統可使強鹼變為弱鹼,避免pH急劇上升,H2CO3降低,鹼儲備增加,最終需肺與腎予以恢復。

肺的調節

糖和脂肪等在體內氧化後最終雖可產生大量H2CO3,H2CO3又可發生這樣的變化:

但由於呼吸時不斷排出 CO2,使上述反應式由右向左進行,使體內的[H+]不產生多大影響。

上述固定酸被鹼儲備緩衝,pH下降,可刺激呼吸中樞使呼吸加深加快,排出更多CO2,使H2CO3下降(緩衝系統的效應③被消除)、[HCO婣]/[H2CO3]接近正常的20/1 ,pH趨向於正常(①被部分消除)。同理,當代謝性鹼中毒時,呼吸受抑,使血中H2CO3升高,以使體液pH接近正常。呼吸代償一般需經 8~12小時才能達最大限度。

腎的調節

腎小管細胞可通過排出H+,產生新的

,以補充被消耗的HCO婣(緩衝系統效應②被消除)。H+與由腎小球濾過的酸根結合後,由尿排除(效應④被消除)。腎調節可使pH恢復正常(效應①完全消除),但腎調節較慢,一般需幾天才完成。其具體調節方式如下:

(1)HCL婣重吸收。由腎小球濾過的HCO婣,幾乎全部再由腎小管吸收,回吸80~90%位於近端腎小管。這一過程並未增加體液鹼儲備,也不影響其pH。鹼中毒時,血漿HCO婣增加,尿中NaHCO3排出增加,使體液 pH下降(圖1)。

(2)H+的排泌。主要通過遠端腎小管,其方式有二:一為被腎小球過濾的Na2HPO4與腎小管排泌的H+結合,以弱酸NaH2PO4的形式由尿排出(圖2)。二為腎小管細胞分解谷氨醯胺而產生NH3,NH3可擴散至腎小管腔與腎排泌的H+結合,形成NH嬃,NH嬃與被腎小球過濾的酸根結合,形成銨鹽由尿排出(圖3)。

參考文章

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