第二节肾脏与酸碱平衡.ppt

第二节 肾脏与酸碱平衡体内酸或碱性物质的来源肾脏在调节酸碱平衡中的作用血液酸碱平衡的指标及临床意义 1一、体内酸或碱性物质的来源2体内酸的来源，一是细胞代谢过程产生；二是从体外摄入如食物或药物等。体内的酸可分为：(1)挥发性酸：指CO2，由碳化合物、脂肪和氨基酸等生物氧化所产生。CO2为气体，能与H2O反应生成H2CO3，故称为挥发性酸。体重60kg的人，每天产生约15 000mmoLCO2或碳酸，若体液量是36L，则相当于每升体液的H+增加了416mmol，约增加1000万倍。这些CO2的排出有赖于呼吸器官的调节作用。(2)非挥发性酸：指硫酸、磷酸等，又称固定酸。它们是甲硫氨酸、胱氨酸、核酸、磷蛋白和磷脂类等的代谢终末产物。每天可产生50100mmol H+。50mmolH+可使体液H+约增加3.5万倍。产生的固定酸量与蛋白质代谢有关。(3)有机酸：指糖和脂质分解代谢生成的乳酸、乙酰乙酸和-羟丁酸。正常时这些酸被氧化为CO2与H2O，不会直接影响体液pH。在异常情况下，这些酸才会蓄积于体液，导致酸中毒。(一)酸性物质的来源3 碱性物质主要来源于食物或药物，它们在体内代谢后产生碱性物质。蔬菜、水果等都含有有机酸盐，如柠檬酸盐、苹果酸盐、乳酸盐和酒石酸盐等，它们的有机酸根与H+结合生成柠檬酸、苹果酸、乳酸等，这些酸氧化生成CO2和H2O，而与有机酸根结合的Na+或K+，与HCO3-结合生成碱性盐。在一般膳食条件下，体内生成的酸性物质远远超过碱性物质。无论酸性或碱性物质进入血液后，一般不会引起血液pH值发生显著改变，其原因是被体液中缓冲体系所中和；只有当产生量超过一定限度时，才导致酸碱紊乱。(二)碱性物质的来源4二、肾脏在调节酸碱平衡中的作用 机体产生的挥发性酸由呼吸器官呼出体外，当血液中CO2分压升高或H+增加时，它们可刺激呼吸活动，增加肺通气量，以进行调节，不致使体内CO2量过多。体内生成的固定酸，首先是由体液中缓冲体系进行缓冲，但余下的酸根所生成的盐则必须由肾排出体外，这是肾在调节酸碱平衡中的作用之一。更重要的是通过重吸收HCO3-以补充体液中不断消耗的碱贮，因为肾脏并不直接排出血液中的游离H+，而是重吸收HCO3-入血液，再中和血中H+，以调节酸碱平衡。可见，肾脏排酸由三部分组成，即尿铵排泄量、可滴酸(TA，主要指磷酸盐)排泄量和尿中丧失的HCO3-量，此三者的代数称为净排酸(NAE)。净排酸量必须等于体内产生的固定酸量，酸碱才能平衡。肾脏重吸收HCO3-在维持机体酸碱稳态中起非常重要的作用，一般将重吸收的HCO3-分为滤过的HCO3-和新生成HCO3-两部分。5（一）肾脏对滤过HCO3-的重吸收1、近端小管6 HCO3-的重吸收与小管上皮细胞管腔膜上的Na+-H+交换有密切关系。HCO3-在血浆中钠盐（NaHCO3）的形式存在，滤过中的NaHCO3滤入囊腔进入肾小管后可解离成Na+和HCO3-。通过Na+-H+交换，H+由细胞内分泌到小管液中，Na+进入细胞内，并与细胞内的HCO3-一起被转运回血。HCO3-+H+H2CO3 CO2+水 CO2是高度脂溶性物质，能迅速通过管腔膜进入细胞内，在碳酸酐酶作用下，进入细胞内的CO2与H2O结合生成H2CO3。H2CO3又解离成H+和HCO3-。H+通过Na+-H+交换从细胞分泌到小管液中，HCO3-则与Na+一起转运回血。7肾小管重吸收HCO3-是以CO2的形式，而不是直接以HCO3-的形式进行的。如果滤过的HCO3-超过了分泌的H+，HCO3-就不能全部（以CO2形式）被重吸收。由于它不易透过管腔膜，所以余下的便随尿排出体外。肾小管上皮细胞分泌1H+就可使1 HCO3-和1Na+重吸收回血，这在体内的酸碱平衡调节中起到重要作用。8 2、髓袢 主要发生在髓袢升支粗段，其机制同近端小管。3、远端小管和集合管 远曲小管后段和集合管由主细胞与闰细胞两类细胞组成。主细胞重吸收Na+和水，并分泌K+，闰细胞分泌H+和重吸收HCO3-。质子泵H+-K+ATP酶HH HHCO3-H+H2CO3 CO2+水HPO42-H2PO4-H NH3 NH4+9(1)球-管平衡：球-管平衡指近端小管重吸收HCO3-量随肾小球滤过率增减而增减现象。因为肾小球滤过率增加，滤过的HCO3-量也将增加，故近端小管重吸收量也会相应增多；反之亦然。近端小管重吸收HCO3-主要由Na+-H+逆向转运体的活动所决定，活动增强时，分泌H+增加，重吸收HCO3-亦随之增多。(2)机体的酸碱状态：无论由血浆HCO3-降低引起的代谢性酸中毒，还是PCO2升高所致呼吸性酸中毒，均可促进近端小管、髓袢与集合管重吸收HCO3-。(3)醛固酮：醛固酮(Ald)是调节集合管重吸收HCO3-的重要因素。它能直接刺激闰细胞分泌H+；又促进主细胞重吸收Na+，Na+重吸收增加导致管腔负电位增大，后者也促进H+分泌，因此重吸收HCO3-增加。关于AId刺激H+分泌的机制尚不完全清楚，可能与对H+-ATP ase作用有关。(二)HCO3-重吸收的调节10 肾脏仅仅把滤过的HCO3-全部重吸收回血液，机体仍不能保持酸碱平衡。因为体内每天还产生50100mmol固定酸需要被缓冲。故肾脏还应重吸收等量HCO3-以补充碱贮，这一部分HC03-生成与滤过HCO3-无关联，称为肾新生成的HCO3-。新HCO3-生成量与管腔HP042-H2PO4-与NH3/HN4+两类缓冲物密切相关。(三)肾脏新HCO3-的生成(1)磷酸盐的作用：小管液中的磷酸盐称为尿的可滴定酸。其作用是HPO4-与肾上皮分泌H+相结合生成H2PO4-再由尿排出，这样使肾小管能继续分泌H+，从而生成更多的HCO3-被重吸收入血液。管腔液的HPO42-来源于肾小球滤过，其滤过的HP042-量不受机体酸碱状态的影响，而与钙磷代谢有关，其量亦有限，故在促进新HCO3-生成方面起次要作用。11H+Na+H+CO2 +H2O HCO3 H+HCO3-H+NH3 NH4+H+（2）NH3的分泌与H+、HCO3-的转运关系 NH3具有脂溶性，能通过细胞膜向小管液周围组织间液和小管液自由扩散，扩散量取决于两种液体的pH值。小管液的pH较低（H+浓度较高），所以NH3较易向小管液中扩散。分泌的NH3能与小管液中的H+结合并生成NH4+，小管液中NH3浓度因而下降，于是管腔膜两侧形成了NH3浓度梯度，此浓度梯度又加速了NH3向小管液中扩散。由此可见，NH3的分泌与H+的分泌密切相关；H+分泌增加促使NH3分泌增多。12 （3）肾分泌NH3的调节 NH4+NH3缓冲系统的重要特征是其分泌过程可被调节。细胞外液pH：细胞外液pH改变时，通过影响细胞内液pH而调节NH4+生成。机体酸中毒时，肾上皮的谷氨酰胺酶等受刺激，包括酶活性与合成新酶的增强，分泌氨增加，以适应机体酸碱状态的变化，完全适应需几天时间。血浆K+浓度：K+也是影响NH4+生成的重要因素。高血K+抑制NH4+生成；低血K+则刺激NH4+生成。其作用机制可能通过H+-K+交换以改变细胞内H+浓度。如高血K+时，K+与细胞内H+交换增强，H+出细胞，胞内液pH值升高，抑制NH4+生成；低血K+则引起相反作用，生成NH4+增加此外，高血K+时，肾小球滤过K+增加，髓袢升支粗段管腔液K+含量增多，竟争性抑制NH4+吸收，髓质间液NH4+减少，氨逆流倍增效应减弱，集合管分泌NH4+减少。低血K+则相反，分泌氨增加。13 综上所述，肾主要从三个方面起调节酸碱平衡作用：重吸收滤过的HCO3-，在正常状态与酸中毒时，滤过的全部HCO3-被肾小管重吸收回血液，以补充碱贮。肾分泌NH3而新生成HCO3-，以消除代谢过程生成的固定酸。排出可滴定酸。肾脏调酸碱平衡作用，起效较慢，但调节能力最强、最彻底，只要每天摄入的酸性或碱性物质不超过500mmol，可调节到完全正常水平。小结14三、血液酸碱平衡的指标及临床意义 1、PH值：正常人动脉血PH平均值是7.40，变动于7.357.45之间。静脉血和细胞间隙液PH比动脉血约低0.020.10。细胞内液PH在6.07.4之间，平均为7.0，不同组织的细胞内液PH值不一样。测定血液pH是判断酸碱平衡紊乱的指标之一，高于7.45或低于7.35，分别称为失代偿性碱中毒或酸中毒。但不能区分为代谢性还是呼吸性酸或碱中毒。pH值正常也不能完全肯定无酸碱紊乱，因为代偿性酸或碱中毒时pH接近正常。2、二氧化碳分压(Pco2)；Pco2指溶解于血浆的CO2所产生的张力。动脉血平均值为40mmHgPco2是呼吸性酸碱平衡失调的指标，呼吸性碱中毒时Pco2低于正常值；酸中毒则高于正常值。不过，代谢性酸碱平衡紊乱时，由于代偿作用也可分别低于或高于正常范围(3335mmHg，即4.404.67kPa)。15 3、血浆CO2总量与CO2结合力 血浆CO2总量(Tco2)指血浆中HCO3-和H2CO3所含CO2总量。全血Tco2还包括氨基甲酸血红蛋白中的CO2，约12mmolL。正常值是2229mmol/L。CO2结合力(C02CP)：C02CP指室温25、Pco240mmHg条件下，100ml血浆中以HC03-形式存在的CO2量。以标准状态下的摩尔数表示时，正常值为5070ml(或容积，Vol)。下式可将CO2CP的Vol转换为mmolL。CO2CP(ml)2.24HCO3-mmolL 代谢性酸中毒和呼吸性碱中毒时，Tco2与CO2CP降低，而代谢性碱中毒和呼吸性酸中毒时则升高。164、实际碳酸氢盐和标准碳酸氢盐：实际碳酸氢盐(AB)指血浆中 HCO3-实 际 含 量，正 常 值 为 21 26mmol/L，平 均23.6mmolL。标准碳酸氢盐(SB)指全血在38、完全氧合及PCO2为40mmHg时，血浆HCO3-含量。正常情况下SB等于AB。代谢性酸中毒时降低；代谢性碱中毒时升高。但呼吸性酸或碱中毒时，由于肾的代偿性作用也可分别增高或降低。若SB与AB不相等，SB大于AB表示CO2排出增加；AB大于SB，示C02滞留。5、缓冲碱(BB)：全血缓冲碱指全血中缓冲剂负离子浓度的总和，包括血浆与红细胞中的HC03-、血红蛋白、血浆蛋白和红细胞中的HP042-。其中最主要的是Hb-与HCO3-。正常值为4552mmol/L。血浆BB主要指HCO3-，其次是血浆蛋白，HPO4-浓度甚低。正常值约42mmol/L。测定BB的临床意义与测HC03-浓度变化相同，但BB较HCO3-更全面反映体内中和固定酸能力。17(6)剩余碱(BE)；BE是在标准条件下(Pco240mmHg，5.33kPa，38)，用酸或碱滴定血浆或全血至pH7.40时消耗的酸或碱量(mmol/L)表示。正常全血或血浆的BE为3.0mmolL。BE为正值，说明BB增加，固定酸缺乏，表示代谢性碱中毒；BE为负值，说明BB减少，固定酸增加，表示代谢性酸中毒。不过，呼吸性酸或碱中毒时，由于肾的代偿作用，BE也可增加或降低。182024/5/7 周二19.