代谢性碱中毒

分布于细胞外间隙的体液为细胞外液（extracellular fluid，ECF），约占体重 20%。ECF 分布于两个功能区域：①血管内，构成血管内液，即血浆，约占体重 5%；②细胞间，构成细胞间液，即组织液，约占体重 15%。根据 EFC 变化及尿 Cl 水平将代谢性碱中毒的病因分为以下类型，见表 1。

根据 ECF 分类见表 1。

根据尿 Cl-水平分类：

氯反应性代谢性碱中毒：补充氯化钠可纠正碱中毒，见于容量不足引起的代谢性碱中毒。

氯抵抗性代谢性碱中毒：补充氯化钠不能纠正碱中毒，尿 Cl＞20 mmol/L。

生成阶段是指最初通过胃肠道（例如呕吐）或肾脏（例如氯化物利尿剂的作用）丢失 H⁺（酸）和氯离子（Cl⁻）的时期。

代谢性碱中毒提示“过量”HCO₃^-的蓄积。过量 HCO₃^-的来源可为外源性、内源性或两者兼有。代谢性碱中毒生成阶段机制如下¹：

摄入吸收或输注 NaHCO₃ 或 NaHCO₃ 前体（即醋酸钠、柠檬酸钠、葡萄糖酸钠）

远曲小管通过增加 H⁺分泌产生 HCO₃^-：正常情况下，肾脏排泄到尿液中的 H⁺（以 NH₄⁺和/或可滴定酸的形式）可生成 HCO₃^-，肾脏产生的 HCO₃^-超过该需求，则出现“过量”的 HCO₃^-。

NaCl（或其他钠盐，如 Na₂SO₄ 或青霉素钠）大量输送至远曲小管/集合管，使其主动重吸收 Na⁺：近端远曲小管以外的肾小管/集合管对 Na⁺的大量重吸收（例如，醛固酮活增高），或者向这些部位输送的盐和容量相对较多。

K⁺耗竭（将 H⁺转移到细胞内）：HCO₃^-的另一个内源性来源是 K⁺从细胞内向 ECF 的转移。任何时候 H⁺向细胞内转移，使缓冲系统不平衡都会导致碳酸氢盐相应增加。低钾血症时，K⁺的外流与 H⁺的内流形成部分平衡，并产生 ECF HCO₃^-3-4。当 HCO₃-数量固定而 ECF 容量浓缩时⁵，ECF HCO₃^-也可增加。

从体内丢失 HCl（呕吐/鼻胃管抽吸/富含氯化物的腹泻）：胃液呈强酸性，其 pH 大约为 1.5-3.5，氢离子的分泌由胃黏膜上的壁细胞完成，向胃腔中分泌 HCl（通过胃 H⁺/ K⁺ ATP 酶），可在 ECF 中产生等摩尔的 HCO3^-。通过呕吐或胃管抽吸从体内清除的胃液 HCl，阻止了 HCl 到达小肠。因此，HCO3^-不会分泌到小肠腔中，从而向 ECF 中加入了胃源性 HCO3-，并从体内清除了等量的 Cl^-。在胃性碱中毒发生的后期，K⁺/ H⁺的细胞内外转移也可产生额外的 HCO3^-。

维持阶段是指当酸的丢失已经停止或正在减少（例如呕吐或利尿剂使用已经停止）时，但由于肾脏对碳酸氢盐（HCO₃⁻）的排泄受损，代谢性碱中毒仍然持续存在。

升高的碳酸氢根浓度得以维持的原因包括：肾脏碳酸氢盐过滤减少，肾脏碳酸氢盐重吸收增加和/或肾脏碳酸氢盐分泌受损，这些情况均阻止了过量的碳酸氢盐随尿液排出。代谢性碱中毒维持阶段机制如下¹：

近曲小管对 HCO₃^-的重吸收增加

细胞外液（extracellular fluid，ECF）浓缩：如胃液丢失以及利尿剂的使用或有效循环血容量减少，可导致 ECF 容量浓缩，GFR 下降并诱导肾性盐和液体潴留。继而促进近曲小管和远曲小管对 Na+和 HCO3-的重吸收。

K⁺耗竭：低钾血症可产生 K+的细胞外流以及 H+的细胞内流，从而生成 ECF HCO3-^3-4，由此产生的肾小管细胞的细胞内酸化可诱导 HCO3-的重吸收和生成。

持续或间歇性生成新的 HCO₃^-

远曲小管和集合管：远曲小管对 Na⁺的重吸收可增加 H⁺和 K⁺的分泌。K⁺耗竭也可通过 H⁺ ATP 酶和 H⁺/ K⁺ ATP 酶泵增加 A 型闰细胞对 H⁺的分泌，并增加肾脏 NH3 的生成和排泄^6-7。

胃液 HCl 丢失

外源碱性物质

HCO₃^-滤过减少：GFR 降低/肾衰竭；当 GFR 显著降低时，由于 GFR 降低，HCO₃^-负荷无法排出。肾功能不全可导致多种综合征中的持续代谢性碱中毒，包括乳碱或钙碱综合征⁸以及重度肾功能不全患者摄入碳酸氢盐或呕吐⁹。

在维持阶段之后是纠正（恢复）阶段，这一阶段通过纠正现有的容量和电解质缺乏（低钾血症和低氯血症）以及治疗引起酸丢失的原发病（胃肠道或肾脏酸丢失）来实现。

挥发性酸代谢

人体内主要的 pH 缓冲系统是碳酸氢盐（Bicarbonate，HCO₃^-）/二氧化碳（carbon dioxide，CO₂）化学平衡系统，即：H⁺+HCO₃-<-->H₂CO₃<-->CO₂+H₂O。HCO₃^-作为碱性物质发挥作用，CO₂ 作为酸性物质发挥作用。CO₂ 水平可通过呼吸系统的呼吸过程进行生理性调节，而 HCO₃^-水平可通过肾脏系统的重吸收率进行调节。HCO₃^-增加或 CO₂ 减少均可使血液变得偏碱性。反之，HCO₃^-减少或 CO₂ 增加均可使血液变得偏酸性。

非挥发性酸

非挥发性酸是由摄入食物的代谢和内源性底物的氧化产生的。典型的西欧/美式饮食每天可产生 80-100 meq 的非挥发性强酸（主要是硫酸、磷酸和盐酸）。这些酸可释放主要与 HCO₃^-反应生成 H₂CO₃ 的 H⁺，H₂CO₃ 可迅速脱水为 CO₂ 和水。因此，血清 HCO₃^-下降，被生成的强酸的阴离子“取代”，即 Cl^-、SO₄^2-、HPO₄^2-等。

酸碱平衡可通过肾脏恢复，肾脏可过滤和分泌主要与 Na⁺结合的酸性阴离子，然后肾小管可通过与 H⁺交换将 Na⁺重吸收，最后阴离子以可滴定酸（主要是 H₂ PO₄-）和 NH₄⁺的形式与等量的 H⁺一起被排出。

当 HCO₃^-从肾小管液中消失时，肾小管液的 pH 值下降。尿液的 pH 值最低可降至约 4.5，仅相当于 0.03 meq/L 的游离 H+，几乎全部排泄的 H⁺负荷都必须与尿液缓冲物相结合，即 HPO₄^2-（滴定至 H₂PO₄^-）代表大部分可滴定酸，NH3 与 H⁺结合形成 NH₄⁺。这些缓冲的 H⁺电荷与尿液中的酸性阴离子如 SO₄^2-和 Cl^-形成电平衡。

重吸收

正常个体连续数周摄入高达 1000 meq/d 的 NaHCO₃，也能够有效排泄该负荷，且血清 HCO₃^-增幅极小¹⁰。肾脏必须先重吸收所有过滤的 HCO₃^-并回输体内，才能够分泌/排泄每日所需的酸负荷从而再生分解的 HCO₃^-。

近曲小管重吸收作用

正常过滤的 HCO₃^-负荷大约有 85%-90%（4000-4500 meq/d）由近曲小管通过分泌 H⁺重吸收。

近曲小管对 Na⁺的重吸收大部分是通过管腔细胞膜上的 Na-H 交换器 3（Na-Hexchanger 3，NHE3）进行的。这种交换由基底膜的 Na-K ATP 酶提供能量，可减少细胞内的 Na⁺并产生细胞内的负电荷。该过程可产生强烈的内向（管腔向细胞）的 Na⁺电化学梯度。

管腔细胞膜上的 ATP 供能的 H⁺泵参与一小部分（约 30%）近曲小管对 H⁺的分泌。每个分泌的 H⁺可产生一个 HCO₃^-分子回到细胞外液（extracellular fluid，ECF）中并导致一个 HCO₃^-分子从管腔中消失。

远曲小管/集合管重吸收作用

逃脱近曲小管重吸收的 HCO₃^-有 10%-15% 在远曲小管/集合管中重吸收。

主细胞的转运

主要由基底膜上的产电 Na⁺-K⁺ ATP 酶泵提供能量。由此产生的低细胞内 Na⁺和负性细胞内电位差结合在一起，为 Na⁺从管腔进入这些细胞创造了一个大的梯度。

Na⁺的流动主要通过上皮钠通道（epithelial sodiumChannel，ENaC）（其由 α、β 和 γ 三个亚基组成，每个亚基均为不同基因的产物）完成。

Na⁺离子的内流比 K⁺[主要通过肾外髓质钾通道（renalOuter medullary potassiumChannel，ROMK）]的外流和 Cl^-（主要通过细胞旁间隙）的内流之和更快。因此，Na⁺内流在管腔内产生负性电位差（PD 约-40 mv）。

闰细胞离子转运

闰细胞离子转运的描述见图 3。A 型闰细胞分泌的 H⁺最初与管腔内的 HCO₃^-反应，代表 HCO₃^-的重吸收。随着腔内 pH 的降低，额外分泌的 H⁺与 HPO₄^2-和 NH3 等缓冲液结合生成尿液可滴定酸和 NH₄⁺，从而产生等摩尔量的全身 HCO₃^-。

再生和生成

HCO₃^-从远曲小管/集合管中大量消失后，持续的 H⁺分泌可使分解的 ECF HCO₃^-再生。如果饮食和代谢产生 80-100 meq/d 的非挥发性酸，那么肾脏必须排泄 80-100 meq/d 的 H⁺。这可使得与源自非挥发性酸的 H⁺反应的 HCO₃^-再生，从而分解或“消失”。

粪便中丢失的任何 HCO₃^-都必须重新补充。