酸碱平衡

来自中文百科专业版
跳转至: 导航搜索

  酸碱平衡(acid-base balance),机体在新陈代谢过程中不断产生酸性物质与碱性物质,这些物质都要释放入血,并通过各种调节机制,使血液经常保持动态平衡,通称酸碱平衡。血液的pH值正常变化范围很小,一般为7.35~7.45,如超出这一范围,将影响细胞内酶的活性,机体功能也会出现障碍。当血液酸性偏高时,肌肉神经的兴奋性将降低,脑的活动将受到抑制;反之,血液碱性偏高时,肌肉神经的兴奋将升高,骨骼肌将出现痉挛。

  酸碱平衡的维持,有赖于血液中存在的缓冲系统以及呼吸活动和肾脏的活动这三者的共同配合。缓冲系统对氢离子浓度的控制发挥作用很快,在1秒之内就可调整pH的变化,而呼吸系统需在1~3分钟内才能调整,肾脏的作用最慢,需要几小时或1天以上才能发挥作用。

  血液缓冲系统对酸碱平衡的调节 血液中含有一系列对酸碱度变化起缓冲作用的物质,既能抗酸又能抗碱,这些物质是由弱酸和该弱酸盐所组成的许多缓冲剂。例如,NaHCO3/H2CO3为一对缓冲剂。当将强酸HCl加入这一缓冲溶液时,HCO3-就同它发生反应而成为弱酸H2CO3,结果pH变化不大。当将强碱NaOH加入时,H2CO3就同它发生反应,而生成弱碱NaHCO3,因此pH值变化不大。

  血浆和红细胞中存在着几对缓冲剂,它们对血液酸碱平衡起着重要调节作用。

    酸碱平衡.jpg

  HCO3-/H2CO3是血浆中一对主要缓冲剂,其含量虽然不大,但由于代谢过程不断产生CO2,呼吸运动不断排出多余的CO2,肾脏在泌尿过程中可维持血浆中NaHCO3的正常量,因此,使得HCO3-/H2CO3的浓度比值经常保持在20/1,从而使动脉血pH值稳定于7.4。

  呼吸对酸碱平衡的调节 机体每天所产生的CO2总量是极其可观的,只是由于呼吸运动的不断进行,因此CO2产量虽多,但在正常情况下却能及时排出体外,而不致潴留在血中。呼吸运动的有节律地进行,固然有赖于中枢神经系统内各级呼吸中枢的控制,但血中CO2分压和H+浓度的波动,对呼吸中枢所传递的信息也起重要作用。每当CO2分压或H+浓度增加,就会刺激位于延髓的中枢化学感受器及位于颈动脉体、主动脉体的外周化学感受器,提高呼吸中枢的兴奋,而加强呼吸,增加肺通气量,结果使CO2分压和H+浓度恢复正常。反之,CO2分压和H+浓度下降时,则反射地抑制呼吸中枢的兴奋,结果通气量减少,CO2分压和H+浓度也得以恢复正常。

  在肺通气发生异常变化时,HCO3-/[H2CO3]浓度比值就会发生显著改变。例如,当肺通气障碍时(如由于气道阻塞、肺气肿或由于呼吸中枢处于深度抑制),血中CO2不能顺畅地排出体外,以致CO2分压升高超出正常范围,血浆中H2CO3浓度显著增加,这就造成呼吸性酸中毒。反之,当肺通气过度时(如由于发高烧或应用过量的呼吸中枢兴奋剂),则将由于血中CO2呼出过多,CO2分压降至正常范围以下,血浆H2CO3浓度就会下降,从而导致呼吸性碱中毒。以上两种异常情况的发生,都需要肾脏的调节来使血液酸碱平衡得到恢复。

  肾脏对酸碱平衡的调节 肾脏是调节血液酸碱平衡的最后环节,肾脏这一功能是通过肾小管对H+的分泌和对HCO3-的保留(所谓排酸保碱)来实现的。而这一功能的实现,现在都同意用氢-钠离子交换的学说来解释。这一学说的要点是肾小管上皮细胞内含有碳酸酐酶,当CO2从肾小管液中或从肾小管周围的细胞外液中弥散到上皮细胞内,或者由上皮细胞本身的代谢而产生时,CO2就在碳酸酐酶作用下与细胞内的H2O结合生成H2CO3,后者解离为H+和HCO3-,H+被上皮细胞主动分泌在肾小管液中,HCO3-则留在细胞内。

  在H+分泌的同时,肾小管液中的Na+就被动地转运到细胞内,以保持细胞内的正负离子平衡。这一过程叫做H+-Na+交换。随着H2CO3的不断生成和解离,肾小管细胞内的Na+和HCO3-浓度增加,于是这一对正负离子分别弥散于细胞外液而回到血液。这种H+-Na+交换机制,对于血液酸碱平衡的调节起着重要作用。