病生
第一章 绪论【学时】 1学时
【内容】
第一节 病理生理学的基本任务
第二节 疾病概论
第三节 病因学总论
第四节 发病学总论
【简介】病理生理学是一门以患病机体为对象，着重从功能与代谢的角度研究疾病发生发展及转归的规律和机制的科学。病理生理学课程由疾病概论、基本病理过程和各系统器官病理生理学组成，是沟通基础医学与临床医学的桥梁学科。动物实验和临床观察是病理生理学的主要研究方法。
【要求】
◆ Understand the goal of pathophysiology.
◆ Describe the major contents of pathophysiology.
◆ Define the concept of fundamental pathological process.
◆ List the common methods to study pathophysiology.
◆ Understand the brief history of pathophysiology development.
◆ Understand the concepts of health and disease.
◆ Compare the features of sign and symptom.
◆ Classify of the etiological factors. Define the concepts of etiological, precipitating, and predisposing factor and describe the their effects on disease.Explain the effect of the reverse of cause-result and damage and anti-damage responses on the development of disease.
◆ Understand the basic mechanisms of disease.
◆ Define the concepts of complete recovery and incomplete recovery.
◆ Describe the definition and significance of brain death.
北 京 大 学 医 学 部 教 案
学院、部：基础医学院
学系(科室)：病理生理学教研室
教师姓名：吴立玲
教师职称：教授
讲授题目：绪论及疾病概论
学生专业、班级：医疗8年制、基础8年制、口腔8年制
授课日期：2004年2月17日
课时数：3学时
教学要求 教学内容 表达方式 时间分配
掌握病理生理学的任务、内容；
掌握基本病理过程的概念以及基本病理过程与疾病的关系
熟悉病理生理学的学科性质及研究方法
熟悉健康与疾病的概念
以患病机体为对象，着重从功能与代谢的角度研究疾病发生发展及转归的规律和机制；主要由疾病概论、基本病理过程和各系统病理生理学组成。
在多种疾病过程中可能出现的共同的、成套的功能、代谢和形态结构的病理变化。
动物实验
临床观察
健康不仅是没有疾病，而且是一种身体上、精神上以及社会上的完全良好状态。疾病是在一定病因的损害作用下，因机体自稳调节紊乱而发生的异常生命活动过程。 Powerpoint
讲解 8min
15min
7min
熟悉健康与疾病的概念 健康不仅是没有疾病，而且是一种身体上、精神上以及社会上的完全良好状态。疾病是在一定病因的损害作用下，因机体自稳调节紊乱而发生的异常生命活动过程。 Powerpoint
讲解
10min
掌握病因的概念及其在疾病发生中的作用； 熟悉致病因素的分类
掌握条件和诱因的概念及其在疾病发生中的作用
能够引起某一疾病并决定疾病特异性的因素称为病因，可分为：生物性、理化性、营养性、遗传性、先天性、免疫性和其他因素。
条件作用于病因或/和机体，增强或削弱病因的致病力；也可以增强或削弱机体的抵抗力，促进或延缓疾病的发生。能够促进疾病发生发展的因素称为疾病的诱因。 Powerpoint
讲解 25min
15min
掌握疾病发生发展的
一般规律
疾病发生的基本机制
熟悉疾病完全康复和不完全康复的概念
掌握死亡、脑死亡概念 因果交替规律、损伤和抗损伤反应
神经、体液、细胞和分子机制
比较完全康复和不完全康复的的异同
全脑功能的永久性丧失。
脑死亡的判定标准 Powerpoint
讲解
多媒体
Powerpoint
讲解
Powerpoint
讲解
Powerpoint
举例讲解
30min
10min
15min
15min
思考题：
1. 什么是基本病理过程？它与疾病有什么区别？
2．举例说明病因在疾病发生及发展中的作用。
3．举例说明什么是因果交替规律。
4．什么是脑死亡？判断脑死亡有什么意义？
参考资料：
吴立玲主编《病理生理学》长学制教材
《Pathophysiology》(clinical concepts of disease processes) Fifth Edition
一、病理生理学的任务(Task of pathophysiology)
病理生理学(pathophysiology)是一门研究患病机体的生命活动规律与机制的医学基础理论学科。它以患病机体为研究对象，着重从功能与代谢的角度探讨疾病发生发展及转归的规律和机制，从而探讨疾病的本质，为疾病的防治提供理论基础。
二、病理生理学的内容(Content of pathophysiology)
从常见的感冒到复杂的肿瘤，每个疾病都有它独立的发生发展规律；在多种疾病中又存在着一些共同的变化和相同的发病机制，因此，病理生理学涉及的范围非常广泛，临床各科的任何疾病都存在病理生理学问题。作为一门医学基础课，病理生理学主要包括以下三方面的内容：疾病概论、基本病理过程和系统病理生理学。
（一）疾病概论( Genaral introduction of disease)
疾病概论又称病理生理学总论，分为病因学和发病学两部分，主要论述的是疾病的概念、疾病发生和发展的一般规律。病因学是研究疾病产生的原因及条件的科学，即疾病是因何发生的；发病学是研究疾病发展及转归机制的科学，即研究在病因作用于机体后疾病是如何发展的，两者相互衔接又相互影响。
（二）基本病理过程 (Basic pathological process)
简称病理过程(pathological process)或典型病理过程，是指在多种疾病过程中可能出现的共同的、成套的功能、代谢和形态结构的病理变化。例如，水、电解质及酸碱平衡紊乱、缺氧、发热、休克等。病理过程不是一个独立的疾病，但它与疾病密不可分。
病理过程与疾病的关系 ↓
疾病 病因 部位 病理过程
肺炎 肺炎双球菌 肺 发热、炎症、缺氧、酸碱平衡紊乱、休克
痢疾 痢疾杆菌 肠 发热、炎症、水电、酸碱平衡紊乱、休克
流脑 脑膜炎双球菌 脑膜 发热、炎症、DIC、休克
例如，大叶性肺炎、细菌性痢疾和流行性脑脊髓膜炎是三种独立的疾病，它们各由特定的致病菌引起，主要病变部位出现在不同的器官，有各自的发生发展规律。但在这三种疾病的过程中都会出现一些共同的病理变化，例如，发热、炎症，严重者还可产生休克，患者还有不同程度的酸碱平衡紊乱，痢疾患者还可有水、电解质平衡紊乱。因此，我们就把这种在多种疾病中出现的共同的、成套的功能、代谢和形态结构变化称为基本病理过程。从发生上它可由多种原因引起， 是非特异性的；每个基本病理过程有自己独立的发生发展规律；同一病理过程可在多种疾病过程中出现，成为疾病的基本组成部分，如以上三种疾病都存在炎症这一共同的基本病理过程。而在一个单一疾病中可以同时或相继出现多种病理过程，如患菌痢时，可以相继出现发热、炎症、水、电解质及酸碱平衡紊乱等多个基本病理过程。
(三）系统病理生理学(Systematic pathophysiology)
系统病理生理学又称病理生理学各论，主要讲述体内重要系统的不同疾病在发展过程中可能出现的一些常见的共同的病理生理变化及机制。 例如，以侵犯心脏瓣膜为主的风湿性心脏病；长期呼吸功能障碍使肺循环阻力升高引起的肺源性心脏病；由于小血管阻力升高引起的高血压导致的高血压性心脏病；心肌供血不足引起的缺血性心脏病，这些是不同原因引起的循环系统疾病，经过一段时间的发展后，这些疾病都会导致心功能减退，心输出量减少，最后发生心力衰竭。所以，心力衰竭就是循环系统的多种疾病在发展过程中出现的一个共同的病理生理改变。在病理生理学课程中主要介绍心、肺、肝和肾功能障碍，每种疾病的病理生理学在临床各科介绍。
三、病理生理学的学科性质和主要研究方法
(Characteristic and main study method of pathophysiology)
(一)病理生理学的学科性质 (Characteristic of pathophysiology)
病理生理学是一门与基础医学多个学科密切相关的综合性边缘学科。为了深入了解疾病过程中的机体的功能和代谢变化，正确分析疾病的发生发展规律，就需要有关于正常人体生理学、生物化学的坚实基础，还要有解剖学、组织胚胎学、生物学、免疫学和微生物学等学科的相关知识。病理生理学是介于正常人体与临床各科之间的桥梁学科，在医学教育中起着承上启下的作用。以正常人体的结构、功能与代谢为基础，学习疾病是如何发生的，疾病时机体的功能和代谢变化及其发病机制，帮助我们认识疾病的本质，为进一步学习疾病的诊断和治疗打下基础。
(二)病理生理学的主要研究方法 (Main study method of pathophysiology)
1.动物实验
动物实验是病理生理学最主要的研究方法，可分为急性和慢性动物实验。由于有关疾病的许多实验可能危害健康，是不允许在人身上随意进行的，因此需要在动物身上复制人类疾病的模型，或是观察动物的某些自发性疾病，人为地控制各种条件，对疾病时动物体内的功能和代谢变化进行观察并研究其机制，即实验病理学。还可对动物的疾病进行治疗，观察药物的疗效及作用机制，即实验治疗学。需要指出的是，动物实验的结果是临床医学的重要参考和借鉴，但动物和人类不仅在形态和新陈代谢上有很大区别，而且由于人类神经系统的高度发达，具有与语言和思维相联系的第二信号系统，人与动物有本质上的区别，因此，动物实验的结果不能不加分析地生搬硬套，直接用于临床患者（图1-1）。
（图1-1 动物实验）
2.临床观察
在不损害病人健康的前提下，对病人进行周密细致的临床观察，研究疾病发生的原因与条件，机体的各种变化，必要时进行一些临床试验，是病理生理学研究的重要方法，可以获得对疾病研究的第一手资料（图1-2）。
（图1-2 临床研究）
第二章 疾病总论
【学时】 2学时
【内容】
第一节 病理生理学的基本任务
第二节 疾病概论
第三节 病因学总论
第四节 发病学总论
【简介】病理生理学是一门以患病机体为对象，着重从功能与代谢的角度研究疾病发生发展及转归的规律和机制的科学。病理生理学课程由疾病概论、基本病理过程和各系统器官病理生理学组成，是沟通基础医学与临床医学的桥梁学科。动物实验和临床观察是病理生理学的主要研究方法。
【要求】
◆ Understand the goal of pathophysiology.
◆ Describe the major contents of pathophysiology.
◆ Define the concept of fundamental pathological process.
◆ List the common methods to study pathophysiology.
◆ Understand the brief history of pathophysiology development.
◆ Understand the concepts of health and disease.
◆ Compare the features of sign and symptom.
◆ Classify of the etiological factors. Define the concepts of etiological, precipitating, and predisposing factor and describe the their effects on disease.Explain the effect of the reverse of cause-result and damage and anti-damage responses on the development of disease.
◆ Understand the basic mechanisms of disease.
◆ Define the concepts of complete recovery and incomplete recovery.
◆ Describe the definition and significance of brain death.
北 京 大 学 医 学 部 教 案
学院、部：基础医学院
学系(科室)：病理生理学教研室
教师姓名：吴立玲
教师职称：教授
讲授题目：绪论及疾病概论
学生专业、班级：医疗8年制、基础8年制、口腔8年制
授课日期：2004年2月17日
课时数：3学时
教学要求 教学内容 表达方式 时间分配
掌握病理生理学的任务、内容；
掌握基本病理过程的概念以及基本病理过程与疾病的关系
熟悉病理生理学的学科性质及研究方法
熟悉健康与疾病的概念
以患病机体为对象，着重从功能与代谢的角度研究疾病发生发展及转归的规律和机制；主要由疾病概论、基本病理过程和各系统病理生理学组成。
在多种疾病过程中可能出现的共同的、成套的功能、代谢和形态结构的病理变化。
动物实验
临床观察
健康不仅是没有疾病，而且是一种身体上、精神上以及社会上的完全良好状态。疾病是在一定病因的损害作用下，因机体自稳调节紊乱而发生的异常生命活动过程。 Powerpoint
讲解 8min
15min
7min
熟悉健康与疾病的概念 健康不仅是没有疾病，而且是一种身体上、精神上以及社会上的完全良好状态。疾病是在一定病因的损害作用下，因机体自稳调节紊乱而发生的异常生命活动过程。 Powerpoint
讲解
10min
掌握病因的概念及其在疾病发生中的作用； 熟悉致病因素的分类
掌握条件和诱因的概念及其在疾病发生中的作用
能够引起某一疾病并决定疾病特异性的因素称为病因，可分为：生物性、理化性、营养性、遗传性、先天性、免疫性和其他因素。
条件作用于病因或/和机体，增强或削弱病因的致病力；也可以增强或削弱机体的抵抗力，促进或延缓疾病的发生。能够促进疾病发生发展的因素称为疾病的诱因。 Powerpoint
讲解 25min
15min
掌握疾病发生发展的
一般规律
疾病发生的基本机制
熟悉疾病完全康复和不完全康复的概念
掌握死亡、脑死亡概念 因果交替规律、损伤和抗损伤反应
神经、体液、细胞和分子机制
比较完全康复和不完全康复的的异同
全脑功能的永久性丧失。
脑死亡的判定标准 Powerpoint
讲解
多媒体
Powerpoint
讲解
Powerpoint
讲解
Powerpoint
举例讲解
30min
10min
15min
15min
思考题：
1. 什么是基本病理过程？它与疾病有什么区别？
2．举例说明病因在疾病发生及发展中的作用。
3．举例说明什么是因果交替规律。
4．什么是脑死亡？判断脑死亡有什么意义？
参考资料：
吴立玲主编《病理生理学》长学制教材
《Pathophysiology》(clinical concepts of disease processes) Fifth Edition
第一节 病因学(Etiology)
病因学(etiology)是研究疾病发生的原因与条件及其作用规律的科学，即探讨疾病是因何发生的
一、疾病发生的原因(Causes of disease)
（一）病因的概念
凡是能引起疾病发生并决定疾病特异性的体内外因素都可称为致病因素，简称为病因(Cause of disease)。所有疾病都是有原因的，没有无原因的疾病。许多疾病已经找到了明确的发病原因，象疟疾由疟原虫引起；白喉由白喉杆菌引起。但还有许多疾病的发病原因不明，如肿瘤和动脉粥样硬化等。认识和消除致病的原因，对疾病的预防、诊断和治疗具有重要意义。
（二）病因的分类
1.生物性因素：
主要包括各种病原微生物（如细菌、病毒、真菌、立克次体、衣原体、支原体、螺旋体）和寄生虫（原虫、蠕虫等）。这是临床上比较常见的病因。如日常生活中常见的感冒、痢疾和气管炎等，都是由特异性的细菌或病毒所引起。生物性病因对机体的致病作用与病原体致病力强弱与侵入宿主机体的数量、侵袭力(invesiveness)（侵袭力是指致病因素侵入机体并在体内扩散和蔓延的能力）、毒力(toxicity)（毒力是指致病微生物产生内毒素和外毒素的能力）以及逃避或抵抗宿主攻击的能力密切相关。
2.理化性因素：
物理性因素主要包括机械力、温度、气压、电流、电离辐射、噪声等。例如，机械暴力可引起伤或骨折；低温引起冻伤，局部高温引起烫伤、烧伤；电离辐射可致放射病；气压降低或升高可引起高山病或潜水员病等。物理性病因的损伤作用取决于其作用于机体的强度、时间及范围等，多数只引起疾病的发生，但对疾病的进一步发展往往不起作用。
化学性因素包括无机及有机化合物、动植物毒性物质等。例如战争中使用的化学武器，日常生活中一氧化碳与血红蛋白相结合，阻碍了血红蛋白和氧气的结合。工业开采和提炼过程中某些化学元素或重金属，如铅、汞等引起的中毒。生物性毒素如蛇毒、毒蕈等。临床上使用的各种药物对机体亦有一定的毒副作用。化学性因素的致病作用与其性质、剂量（或浓度）及作用的时间有关。
3.营养性因素：
是指机体必需或营养物质的缺乏或过剩。生命活动的基本物质（氧、水等）、各种营养素（糖、脂肪、蛋白质、维生素、无机盐等）及微量元素（铁、碘、铜、锌、氟、硒等）等缺乏，可以引起细胞功能和代谢的变化而致病，严重时可以致死。如维生素A缺乏引起夜盲症，维生素D缺乏引起小儿的佝偻病。营养过剩也能导致疾病。例如，长期大量摄入高糖和高脂饮食易引起肥胖病。营养不良或营养过剩不但可以引起疾病，而且可以成为许多疾病发生的条件。
4.遗传性因素：
能引起遗传性疾病的因素称为遗传性病因，是由于遗传物质的改变造成的。
遗传性因素的直接致病作用是通过遗传物质基因的突变或染色体的畸变发生的，常因遗传物质的缺陷而影响后代。基因突变是由基因的化学结构改变所引起，例如，血友病是由于X染色体上的基因突变造成凝血因子VIII缺乏，导致凝血障碍。染色体畸变主要表现为染色体总数或结构的改变，如先天愚型等。
遗传易感性：临床上有些疾病，如精神分裂症、糖尿病、高血压病等，往往好发于同一家族的成员。这种具有易患某种疾病的遗传素质称为遗传易感性。
5.先天性因素：
指那些能够损害胎儿生长发育的有害因素。例如，妊娠早期被风疹病毒感染可能引起先天性心脏病。母亲的不良习惯如吸烟、酗酒（图2-1）等也可以影响胎儿的生长发育。
图2-1 酒精中毒胎儿
6.免疫性因素：
因免疫功能异常而导致疾病的发生。免疫性因素致病主要有两种情况：
免疫反应或超敏反应 ：是指机体免疫系统对一些抗原刺激产生异常强烈的反应，致使组织细胞损伤和生理功能障碍。如对外来抗原发生的免疫反应，破伤风抗毒素或青霉素引起的过敏性休克；某些花粉或食物引起的过敏性鼻炎、荨麻疹、支气管哮喘等变态反应性疾病。某些个体可以对自身抗原发生免疫反应，引起自身免疫性疾病，例如全身性红斑狼疮、类风湿性关节炎、溃疡性结肠炎等。
免疫缺陷病： 因体液免疫或细胞免疫缺陷可引起免疫缺陷病。例如艾滋病、低丙种球蛋白血症。各种免疫缺陷病的共同特点是易反复发生致病微生物的感染。细胞免疫缺陷的另一后果是容易发生恶性肿瘤。
7.其他因素：
主要指精神、心理和社会因素等。例如长期的忧虑、悲伤、恐惧等不良情绪和强烈的精神创伤易导致应激性溃疡、高血压病的发生。变态心理和变态人格也可导致身心疾病的发生。经济状况、教育水平和社会环境、政策等也与某些疾病的发生密切相关。通过开展各种健康教育，例如提倡低盐饮食、戒毒；改变不良生活习惯，如吸烟和酗酒等可以有效地减少许多疾病的发生。
表2－1 病因的分类
1 生物性因素 包括各种病原微生物和寄生虫
2 理化性因素 ⑴ 物理性因素 机械力、温度、气压、电流、电离辐射、噪声
⑵ 化学性因素 无机及有机物、动植物毒性物质
3 营养性因素 各类必需或营养物质缺乏或过剩
4 遗传性因素 因遗传物质（基因或染色体）的改变而引起:
(1)基因突变是指基因的化学结构改变
(2)染色体畸变表现为染色体总数或结构的改变
5 先天性因素 能够损害胎儿生长发育的有害因素
6 免疫性因素 ⑴ 免疫反应或超敏反应 ：指机体免疫系统对外来抗原或自身抗原发生异常反应，引起变态反应性疾病或自身免疫性疾病
⑵ 免疫缺陷病：因体液免疫或细胞免疫缺陷引起
7 其他因素 指精神、心理和社会因素等
（三）病因在疾病发生中的作用
1.病因是引起疾病发生必不可少的因素
任何疾病都有它原因，病因是引起疾病发生必不可少的因素。例如，没有结核杆菌就不可能发生结核病。目前虽然有些疾病的病因尚不明确，例如，动脉粥样硬化、肿瘤的确切致病因素尚未被人们所认识，但随着医学科学的发展，这些疾病的原因会陆续阐明。
2.病因决定疾病的特异性
病因的种类和特性决定该疾病的特异性。例如，白喉杆菌侵犯机体，决定机体所患的是白喉，而不是痢疾或结核病。
病因在疾病发展中的作用，视病因的种类而不同。有的病因继续推动疾病的发展；而有的对疾病的进程不再产生影响。例如，致病微生物不但引起特定的感染性疾病，病源体在体内的生长繁殖还不断推动疾病的发展与恶化。因而，消除病因是疾病治疗的重要措施。机械暴力造成创伤后不再作用于机体，疾病遵循创伤或失血的发展规律而进行，治疗上应针对发病过程中的主导环节进行。
二、疾病发生的条件(Conditions of disease)
（一）概念
疾病发生的条件是指能够影响疾病疾病发生的各种因素。例如年龄、性别等体内条件和气温、地理环境等自然因素。有了病因的存在，并不一定会发生疾病。例如细菌和病毒在正常人的鼻咽部都是存在的，但并不是每一个人都会发生呼吸道感染，说明疾病发生除一定要有病因存在外，还取决于条件的作用。
（二）条件在疾病发生中的作用
条件本身不能直接引起疾病，即不是疾病发生所必须的因素。但条件对许多疾病的发生发展有重要的影响。例如，结核杆菌是引起结核病的病因，但体外环境中存在的结核杆菌并不会使每个人都发生结核病，这时条件往往影响疾病的发生率。在营养不良，过度疲劳或空气污浊的条件下，机体对结核杆菌的抵抗力明显降低，结核病的发生率明显增高。条件作用的对象是病因或/和机体。条件可以增强或削弱病因的致病力；也可以增强或削弱机体的抵抗力。条件在疾病发生中的作用是促进或阻碍疾病的发生。例如，夏季高温潮湿既可以通过促进食物的腐败和细菌的繁殖增强肠道致病菌的致病力，又可以通过抑制肠道蠕动和消化液分泌降低机体的抵抗力。因此，夏季肠道传染病发生率高。人们往往利用条件在疾病发生的作用，人为地改变条件来延缓或阻止疾病的发生。例如，头部冷敷降温或人工冬眠可以增强中枢神经系统对缺氧的耐受性；接种麻疹疫苗或牛痘，可获得对麻疹和天花的免疫力。
能够通过作用于病因或机体促进疾病发生发展的因素称为疾病的诱发因素，简称诱因。诱因是条件中的一部分。例如，高血压病是脑血管意外的病因，但情绪激动、寒冷刺激、酗酒等诱因的存在，往往促进血压的突然上升而使原有病变的脑血管破裂。因此，在疾病的病因学预防中，必须考虑条件的重要影响，积极消除诱因。
第二节 发病学(Pathogenesis of disease)
发病学（pathogenesis）是研究疾病发生发展及转归的普遍规律和机制的科学。
一、疾病发生发展的一般规律(General rules of pathogenesis)
病因作用于机体后，疾病的发生发展并不是杂乱无章地进行的，而是遵循一定的规律变化的。
（一）因果交替规律
在疾病发生发展过程中体内出现的一系列变化，并不都是原始病因直接作用的结果，而是由于机体的自稳调节紊乱出现的连锁反应。在原始病因作用下，机体发生某些变化，前者为因，后者为果；而这些变化又作为新的发病学原因，引起新的变化，如此因果不断交替、相互转化，推动疾病的发生与发展。例如，外界创伤作为原始病因造成失血，创伤为原始病因，失血是其作用的结果；但失血又可作为新的发病学原因，引起心输出量的降低，心输出量降低又与血压下降、组织灌注量不足等变化互为因果，不断循环交替，推动疾病不断发展。疾病就是遵循着这种因果交替的规律不断发展的。在疾病的发展过程中，原始病因是否继续起作用要做具体分析。如创伤很轻，机体没受到明显伤害，去除病因可很快恢复正常；当创伤严重到引起大失血及大量组织破坏时，即使原始病因去除，由于血容量不足，疾病仍会遵循因果交替的规律不断发展。
大失血时的因果交替示意图
在因果交替规律的推动下，疾病可有两个发展方向：① 良性循环： 即通过机体对原始病因及发病学原因的代偿反应和适当治疗，病情不断减轻，最后恢复健康。例如，机体通过交感－肾上腺系统的兴奋引起的心率加快，心收缩力增强及血管收缩使心输出量增加，血压得到维持，加上清创、输血和输液治疗，病情稳定，最后恢复健康；② 恶性循环(vicious circle)： 即机体的损伤不断加重，病情进行性恶化。例如由于失血过多或长时间组织细胞缺氧，可使微循环淤血缺氧，回心血量进一步降低，动脉血压下降，发生失血性休克，甚至导致死亡。
因果交替规律是疾病发生发展的普遍规律。在疾病的发生发展过程中，正确认识因果的交替与转化，有利于正确认识和分析疾病的发展和推移，对疾病的发展趋势做到了然于胸，把握病情的发展方向。对于可能出现的恶性循环，采用正确地治疗措施，防止疾病的恶化，促进疾病向有利于康复的良性循环发展。
（二）损伤与抗损伤的斗争
病因做用于机体使机体的自稳调节发生紊乱，引起一系列功能、代谢与结构的变化。这些变化可分为两类：有些是病因引起的损伤性反应，有些是机体调动各种防御和适应功能而产生的抗损伤性代偿反应。两者既相互对立斗争，又相互依存联系，贯穿于疾病的全过程。例如，机械暴力引起的组织损伤和失血，失血可引起有效循环血量减少，心输出量减少及动脉血压降低等损伤性变化；而动脉血压下降和疼痛刺激引起的反射性交感神经-肾上腺髓质系统兴奋，儿茶酚胺分泌增多，进而引起心率加快，心肌收缩力增强，外周血管阻力增高等抗损伤反应。如果损伤较轻，则通过机体的抗损伤反应和适当的及时治疗，疾病沿着良性循环的方向发展，机体可恢复健康；如果损伤的力量占优势，机体的抗损伤措施不足以对抗损伤变化，又无适当的治疗，则疾病沿着恶性循环的方向发展，患者可因创伤性及失血性休克而死亡。在疾病过程中，损伤与抗损伤斗争是推动疾病发展的基本动力，两者的强弱决定疾病的发展方向和结局。
二、疾病发生的基本机制 (Basic mechanisms of disease)
疾病发生的基本机制(mechanism)是指参与很多疾病发病的共同机制。
（一）神经机制
神经系统在调控人体生命活动中起重要作用。致病因素可以直接或间接影响神经系统的功能而影响疾病的发生和发展。例如，侵犯神经系统的病毒或细菌可以直接破坏神经组织。更多的是致病因素通过改变机体的神经发射或影响神经递质的分泌，影响组织器官的功能状态。例如，失血引起的反射性交感神经兴奋，可以调节心血管系统的功能。
（二）体液机制
体液因子(humoral factor)通过内分泌(endocrine)、旁分泌(paracrine)和自分泌(autocrine)的方式作用于局部或全身，影响细胞的代谢与功能。疾病中的体液机制是指致病因素引起体液因子数量和活性的变化，因体液调节紊乱导致疾病发生。
实际上，神经和体液机制是密不可分的。例如，某些人受精神或心理的刺激可引起大脑皮质和皮质下中枢（主要是下丘脑）的功能紊乱，使调节血压的血管运动中枢的反应性增强，此时交感神经兴奋，末梢释放去甲肾上腺素增多，导致小动脉紧张性收缩。同时，交感神经活动亢进，刺激肾上腺髓质兴奋而释放肾上腺素，使心率加快，心输出量增加，并且因肾小动脉收缩，促使肾素释放，血管紧张素-醛固酮系统激活，共同构成血压升高的神经体液机制。
（三）细胞机制
致病因素作用于机体后可以直接或间接作用于组织、细胞，造成某些细胞的功能代谢障碍，从而引起细胞的自稳调节紊乱。致病因素除直接破坏细胞外，主要引起细胞膜和细胞器功能障碍。如细胞膜的各种离子泵（Na+-K+-ATP酶、Ca2+-Mg2+-ATP酶等）泵功能失调，造成细胞内外离子失衡，细胞内Na+、Ca2+积聚、细胞水肿，甚至死亡。细胞器功能异常主要表现为线粒体功能障碍，能量生成不足。
（四）分子机制
即从分子水平来研究生命现象和解释疾病的发生机制。各种致病原因无论通过何种途径引起疾病，都会以各种形式表现出分子水平上的异常。反之，分子水平的异常变化又会在不同程度上影响正常生命活动。例如，由于低密度脂蛋白受体减少引起家族性高胆固醇血症；因肾小管上皮细胞转运氨基酸的载体蛋白发生遗传性缺陷，靠其转运的胱氨酸等不能被肾小管重吸收，随尿排出，形成胱氨酸尿症。
第三节 疾病的经过与转归 (Course and outcome of disease)
疾病的发生发展是一个连续的过程，有其开始与终结。部分疾病特别是一些急性传染病，在疾病的过程中往往表现出一定的特性，将其划分成一定阶段有利于对疾病的认识和治疗。有些疾病的阶段性表现则不明显。
一、疾病的过程(Course of disease)
（一）潜伏期
潜伏期(period of incubation)是指从病因侵入机体到该病最初症状出现之前的一段时间。潜伏期患者没有症状和体征。传染病的潜伏期比较明显,数小时，数天，数月不等，随病因的特异性、疾病的类型和机体自身的特征而不同。潜伏期是机体的防御代偿反应与致病因素做斗争的时期。如果抗损伤反应能够战胜病因的损伤作用，疾病即终止，否则会继续发展进入前驱期。有些疾病，例如创伤可没有潜伏期。
（二）前驱期
前驱期(prodromal period)是在潜伏期后到出现明显的症状之前的一段时期。此期主要表现出一些一般的症状，如全身不适、食欲减退、头痛、乏力等，缺乏特异性。
（三）症状明显期
症状明显期(period of clinical manifastation)是出现该疾病特征性临床表现的时期。病人所表现出的特殊的症状和体征是疾病诊断的重要依据。例如急性大叶性肺炎患者，往往在头痛、乏力、发热等一般表现后，出现咳嗽、肺部罗音、X线显示肺部阴影等特征性表现。
（四）转归期
转归期(stage of outlet or termination)是指 疾病发展到最后终结的时期。疾病的最后结局取决于机体受到致病因素作用后所发生的损伤与抗损伤的斗争，及时的诊断和适当的治疗对疾病的转归有重要影响。
疾病的转归是疾病发展的最终结局，有康复和死亡两种形式。
1.康复(rebabilitation)
完全康复（complete recovery）：亦称痊愈，是指致病因素已经清除或不起作用；疾病时所发生的损伤性变化及各种症状和体征消失；机体的自稳调节恢复正常，机体对外界的适应能力，社会行为包括劳动力也完全恢复正常。
不完全康复（incomplete recovery）：是指疾病的损伤性变化得到控制，主要的症状、体征或行为异常消失，但基本病理变化尚未完全消失，需通过机体的代偿来维持内环境的相对稳定。如果不适当地增加机体的功能负荷，就可因代偿失调而导致疾病再现。例如，因心脏瓣膜病变引起的心力衰竭经治疗后，心力衰竭的症状和体征消失，但心瓣膜的病理改变依然存在，机体通过各种代偿才能维持正常的生命活动，如因负荷突然加重可再次发生心力衰竭。
2. 死亡(death)
死亡及脑死亡的概念：长期以来临床上判断病人死亡期标志是心跳停止、呼吸停止和各种反射消失。从20世纪70年代开始，由于社会、法律及医学的需要，特别是复苏(resuscitation)技术的提高和器官移植的开展，人们对死亡的概念及判定死亡的标准提出了新认识。死亡是指机体作为一个整体的功能的永久性停止。整体死亡的判定标志是脑死亡（brain death），是指全脑功能（包括大脑皮层和脑干）的永久性停止。脑死亡并不意味着各组织器官同时均死亡。例如死者除脑以外的重要生命器官还可以是存活的，并可供器官移植使用。
脑死亡的判定标准
不可逆昏迷(irreversible coma)和大脑无反应性(cerebral unresponsivity)，前者指不能逆转的意识丧失，后者指对外界刺激不发生应有的反应
呼吸停止，进行15分钟人工呼吸后仍无自主呼吸
瞳孔散大或固定
颅神经反射消失，如瞳孔反射、角膜反射、咳嗽反射、吞咽反射等均消失
脑电波消失
脑血液循环完全停止（脑血管造影）
认识脑死亡的意义在于：
有利于判定死亡时间，对可能涉及的一些法律问题提供依据
确定终止复苏抢救的界线，停止不必要的无效抢救，减少经济和人力的消耗
为器官移植创造了良好的时机和合法的依据
北 京 大 学 医 学 部 教 案
学院、部：基础医学院
学系(科室)：病理生理学教研室
教师姓名：李丽
教师职称：讲师
讲授题目：水电解质代谢紊乱
学生专业、班级：临床、基础、口腔
授课日期：3月6日
课时数：7学时
教学要求 教学内容 表达方式 时间分配
熟悉正常人体体液的容量与分布 体液由水和溶解于其中的物质组成，约占体重的60%，其中细胞内液占40%，细胞外液占20%。细胞外液又包括血浆、组织间液及少量的第三间隙液。体液的容量和分布因年龄、性别和胖瘦程度而不同。 Powerpoint
讲解 10分钟
熟悉体液中电解质的成分 细胞内、外液中电解质成分差异很大。细胞内液的主要阳离子是K＋，主要阴离子是HPO42－和Pr-。细胞外液的主要阳离子是Na＋，主要阴离子是Cl－和HCO3－。 Powerpoint
讲解 10分钟
熟悉体液的渗透压和体内水的交换 血浆和组织间液的渗透压主要由Na＋、Cl－和HCO3－产生，正常血浆渗透压约280～310 mmol/L。正常时细胞内、外渗透压相等，当一侧渗透压改变时，水由渗透压低处向高处转移来维持细胞内外渗透压的相对平衡。 Powerpoint
讲解 5分钟
了解水的生理功能及水平衡的调节 水的生理功能有：促进物质代谢、调节体温、润滑作用等。水的来源有三个：饮水、食物含水和代谢生成的水。水排出的途径有四个：肾脏、皮肤、肺脏和消化道。正常人每天摄入水排出水量保持动态平衡，约为2500ml。正常成人每天需钠4~6g，钠主要经肾脏排出。 Powerpoint
讲解 5分钟
掌握机体对水和电解质平衡的调节机制 1.口渴中枢 感受渗透压升高的刺激，引起渴感，使机体主动饮水。
2.ADH 渗透压升高、血容量减少、血压降低等刺激ADH分泌，增加肾脏对水的重吸收。
3.醛固酮 肾素-血管紧张素系统激活、和血[Na＋]↓、[K＋]↑促进醛固酮的分泌，增加肾脏对Na＋和水的重吸收。
4.心房利钠肽。 Powerpoint
讲解 20分钟
了解水钠代谢紊乱的类型 根据体液容量、渗透压和血钠浓度的改变，分为脱水和水过多。 Powerpoint
讲解 5分钟
熟悉脱水的概念及分类 各种原因引起的体液容量明显减少称为脱水。根据细胞外液渗透压的变化，可将脱水分为高渗性、低渗性和等渗性三种。 Powerpoint
讲解 5分钟
掌握高渗性脱水的概念 失水多于失钠，血Na＋浓度>150mmol/ L，血浆渗透压>310mmol/L的脱水，又称低容量性高钠血症。 Powerpoint
讲解 5分钟
熟悉引起高渗性脱水的病因 包括摄水减少和失水过多两个方面 Powerpoint
讲解 10分钟
掌握高渗性脱水对机体的影响 1.细胞外液渗透压升高引起如下变化：
(1)口渴：口渴中枢兴奋，引起渴感；(2)尿量减少：刺激渗透压感受器，ADH分泌增加，尿量减少而尿比重增高；(3)细胞内液向细胞外转移：引起细胞脱水，脑细胞严重脱水时，引起中枢神经系统功能障碍。
2.细胞外液容量减少不明显：ADH、醛固酮分泌增加，增强肾小管对钠水的重吸收，维持细胞外液容量。细胞内液向细胞外液转移可部分代偿细胞外液的减少，故轻度和中度高渗性脱水患者不易出现循环衰竭。
3.脱水热：因脱水使皮肤蒸发水分减少，机体散热障碍导致的体温升高称为脱水热。 Powerpoint
讲解 15钟
了解防治高渗性脱水的病理生理基础
治疗原发病，补充水分，适量补钠。 Powerpoint
讲解 5分钟
掌握低渗性脱水的概念 失钠多于失水，血Na＋浓度<130 mmol/ L，血浆渗透压<280 mmol/L的脱水，又称低容量性低钠血症。 Powerpoint
讲解 5分钟
熟悉引起低渗性脱水的病因 常见于经肾或肾外丢失大量等渗液体后只补充水分而未补充足够的电解质。 Powerpoint
讲解 10分钟
掌握低渗性脱水对机体的影响 1.细胞外液渗透压降低引起如下变化：
(1)早期渴感不明显：口渴中枢抑制。
(2)尿量的变化：在低渗性脱水早期，细胞外液渗透压降低抑制ADH释放，尿量可无明显减少。当细胞外液容量明显减少时，血容量不足可刺激ADH释放，尿量减少。
(3)细胞外液向细胞内转移：水分从细胞外向细胞内转移，引起细胞肿胀。
2.细胞外液容量减少明显
(1)脱水征：组织间液量减少，患者出现皮皮肤弹性减退、眼窝及婴幼儿囟门凹陷等脱水征。
(2)易发生循环衰竭。 Powerpoint
讲解 15分钟
了解防治低渗性脱水的病理生理基础 防治原发病，补充生理盐水。 Powerpoint
讲解 5分钟
掌握等渗性脱水的概念 水钠等比例丢失，血Na＋浓度在130～150 mmol/L，血浆渗透压在280～310 mmol/L的脱水。 Powerpoint
讲解 5分钟
熟悉引起等渗性脱水的病因 等渗性体液大量丢失 Powerpoint
讲解 5分钟
掌握等渗性脱水对机体的影响 1.渴感不明显。
2.细胞外液容量减少可刺激醛固酮和ADH分泌增加，尿量减少，尿钠含量降低，尿比重增高。
3.细胞外液容量减少：细胞内液容量变化不大，易出现脱水征及循环衰竭。 Powerpoint
讲解 10分钟
了解防治等渗性脱水的病理生理基础 防治原发病，及时补充葡萄糖盐水 Powerpoint
讲解 5分钟
三种类型的脱水的比较
熟悉水过多的概念及分类
掌握低渗性水过多的概念 从概念、病因、渴感、尿液变化、主要脱水部位、是否容易出现脱水征及循环衰竭、防治原则等方面对三种类型的脱水进行归纳比较
水过多指体液容量增多，分为低渗性、高渗性和等渗性三类
肾排水能力降低而摄水过多，导致大量低渗液体在体内潴留的病理过程，血Na＋浓度<130 mmol/L，血浆渗透压<280 mmol/L。 Powerpoint
讲解 25分钟
熟悉引起低渗性水过多的原因
掌握低渗性水过多对机体的影响
防治低渗性水过多的病理生理基础
了解高渗性水过多的概念、病因及对机体的影响 急慢性肾功能衰竭、ADH分泌异常增多综合征
1. 细胞外液容量增多
2. 细胞内液增多，细胞水肿
3. 中枢神经系统功能障碍
治疗原发病，限制水分摄入，适当给予高渗盐水。
血容量和血钠均增高，血[Na＋]>150mmol /L，血浆渗透压>310mmol/L，又称高容量性高钠血症。常见原因是盐摄入过多或盐中毒。高渗性水过多时，细胞外液高渗，水向细胞外转移，导致细胞脱水，引起中枢神经系统功能障碍。 Powerpoint
讲解 30分钟
熟悉等渗性水过多的概念
掌握水肿的发生机制 过多的体液在组织间隙或体腔内积聚，又称为水肿。
1.血管内外液体交换失平衡--组织液生成大于回流
影响组织液生成与回流的主要因素是有效滤过压[=(毛细血管血压+组织液胶体渗透压)-(血浆胶体渗透压+组织间液流体静压)]及淋巴回流。引起血管内外液体交换失平衡的主要原因有：
(1)毛细血管血压增高：常见原因是静脉压增高。
(2)血浆胶体渗透压降低：常见原因是血浆白蛋白含量下降。
(3)微血管壁通透性增高：常见于各种炎症性疾病。
(4)淋巴回流受阻：常见于淋巴管阻塞或回流不畅。
2.体内外液体交换失平衡--钠水潴留 肾的调节功能异常时，肾排出钠水减少,导致全身性水肿的发生。
(1)肾小球滤过率降低。常见原因有：①广泛的肾小球病变；②有效循环血量减少。
(2)肾小管重吸收钠水增多：①肾血流重分布；②球-管平衡失调；③ADH和醛固酮增多。 Powerpoint
讲解 40分钟
掌握水肿的皮肤特点
了解水肿对机体的影响
了解正常钾代谢 皮下水肿可分为隐性水肿和显性水肿。当皮下组织有过多的液体积聚时，水肿液首先与胶体网状物呈凝胶态结合，不能自由移动，无肉眼可见的凹陷性水肿，此为隐性水肿。当水肿液继续增多，超过了胶体网状物的吸附能力时，才出现游离液体。在水肿部位用手指按压使游离液体向按压点周围散开，形成凹陷且不能立即平复，此为显性水肿，又称凹陷性水肿。
引起细胞营养障碍和器官功能障碍。
钾的主要来源是食物，主要经肾脏排出体外。人体内钾98%存在于细胞内，血清钾浓度仅为3.5～5.5 mmol/L。钾的生理功能是：维持细胞新陈代谢和细胞膜静息电位，维持细胞内液的渗透压及调节机体酸碱平衡。 Powerpoint
讲解 17分钟
了解钾平衡的调节
掌握低钾血症的概念
掌握低钾血症的病因
掌握低钾血症对机体神经肌肉的影响 钾的跨细胞转移主要受胰岛素、儿茶酚胺、血钾浓度、酸碱平衡状态及物质代谢状况的影响；肾脏对钾的调节受醛固酮、远曲小管和集合管内原尿流速以及跨膜电位的影响。
血清钾浓度低于3.5 mmol/L。
常见原因有：摄入不足、丢失过多、细胞外钾进入细胞内增多三个方面。
急性低钾血症时，细胞外K＋浓度快速降低，细胞内外K＋浓度差增大，静息状态下细胞内K＋外流增多，静息电位负值加大，与阈电位之间的距离增大，兴奋性降低。因静息电位和阈电位之间距离增大而导致肌细胞兴奋性降低的情况称为超极化阻滞。 Powerpoint
讲解 23分钟
掌握低钾血症对心脏的影响
掌握低钾血症对酸碱平衡的影响
了解防治低钾血症的病理生理基础 对心肌电生理特性的影响：兴奋性增高、传导性降低、自律性增高、收缩性先增高后降低；对心电图的影响： ST段压低、T波低平、T波后出现U波
血钾降低，细胞内K＋移到细胞外，而细胞外H＋移向细胞内，造成细胞外H＋浓度降低，发生碱中毒；低钾血症使肾小管上皮细胞内K＋浓度降低，导致肾小管K＋-Na＋交换减弱、H＋-Na＋交换增强，随尿排出的H＋增多。此时血液pH呈碱性，而尿液却呈酸性，称为反常性酸性尿。
治疗原发病，去除失钾的原因。补钾原则：先口服后静脉，见尿补钾，严禁静脉注射钾 Powerpoint
讲解 23分钟
掌握高钾血症的概念
掌握高钾血症的病因
掌握高钾血症对机体神经肌肉的影响 血清钾浓度高于5.5 mmol/L
常见原因有：肾排钾减少、细胞内钾外移、钾入量过多三个方面
急性轻度高钾血症：血清钾浓度介于5.5～7.0 mmol/L，细胞内外K＋浓度差减小，静息状态下细胞内K＋外流减少，静息电位负值变小，与阈电位之间的距离接近，神经肌肉兴奋性增高；急性重度高钾血症：血清钾浓度达7.0 mmol/L以上，细胞内外K＋浓度差更小，静息电位负值接近甚至超过阈电位水平，神经肌肉组织不能兴奋。因静息电位和阈电位之间距离过小而导致肌细胞兴奋性降低的情况称为去极化阻滞。 Powerpoint
讲解 17分钟
掌握高钾血症对心脏的影响
掌握高钾血症对酸碱平衡的影响
了解防治高钾血症的病理生理基础 对心肌电生理特性的影响：兴奋性先增高后降低、传导性降低、自律性降低、收缩性降低；对心电图的影响：T波高尖，P波和QRS波变低和增宽。
血钾升高，细胞外K＋移到细胞内，细胞内H＋移向细胞外，造成细胞外H＋浓度升高，发生酸中毒；高钾血症使肾小管上皮细胞内K＋浓度增高，肾小管K＋-Na＋交换增强，而H＋-Na＋交换减弱，随尿排出的H＋减少，此时血液pH呈酸性，尿液却呈碱性，称为反常性碱性尿。
治疗原发病，去除引起高钾的原因。 Powerpoint
讲解 25分钟
思考题：
1. 机体是如何调节水钠平衡的？
2. 高渗性和低渗性脱水患者均可出现中枢神经系统症状，其机制有何不同？
3. 为何低渗性脱水患者易出现循环衰竭？而高渗性脱水患者不易出现循环衰竭症状？
4. 高钾血症对酸碱平衡有何影响，试述其发生机制。
5. 高钾血症和低钾血症对神经肌肉兴奋性的影响有何不同？
参考资料：
《病理生理学》第五版 金惠铭主编
《Pathophysiology》(clinical concepts of disease processes) Fifth Edition
《Pathophysiology—Concepts of Altered Health States》Fourth Edition
《Perspectives on Pathophysiology》Second Edition
第一节 正常人体水和电解质的分布调节
(Distribution of water and electrolyte in nomal body)
一、正常人体液和电解质分布
(Distribution of water and electrolyte in nomal body)
水是人体内含量最多的成分，体内的水和溶解在其中的物质构成了体液(body fluid)。体液中的各种无机盐、低分子有机化合物和蛋白质都是以离子状态存在的，称为电解质(electrolate)。人体的新陈代谢是在体液中进行的，体液的含量、分布、渗透压、pH及电解质含量必须维持正常，才能保证生命活动的正常进行。
（一）体液的分布
正常成年男性的体液含量约占体重的60%，其中40%分布在细胞内，称为细胞内液。20%分布在细胞外，称为细胞外液。细胞外液中，血浆约占5%，组织间液占15%(图3-1-1）。
图3-1-1 体液的含量分布
体液的含量分布因年龄、性别和体型不同有很大差异。如：人体内体液总量随年龄增长而减少，新生儿、婴幼儿、学龄儿童体液总量分别占体重的80%、70%、65%；主要是组织间液比重依次减少。
脂肪和肌肉组织比较含水量少，肌肉含水约75-80%，脂肪含水约10-30%。一般情况下，女性脂肪含量较多，肥胖者体液含量较非肥胖者明显少，因此肥胖者对失水疾病耐受差。（见表3-1-1）
表3-1-1 体型对体液的影响
体重（kg） 体液总量(%) 总含水量（L） 失水量（L）
肥胖者 70 42.8 30 4
非肥胖者 70 64.2 40 4
（二）电解质在体液中的分布及含量
电解质在细胞内外分布和含量有明显差别。细胞外液中阳离子以Na+为主，其次为Ca2+。阴离子以Cl-最多，HCO3-次之。细胞内液阳离子主要是K+，阴离子主要是HPO42-和蛋白质离子。含量（见表3-1-2）。
表3-1-2 细胞内、外液主要电解质含量
阳离子(mmol/L) 阴离子(mmol/L)
细胞外液
（血浆） Na+ Ca2+<>/sup Cl- HCO3-
140 5 104 24
细胞内液 K+ Mg2+ HPO42- 蛋白离子
150 26 100 65
无论是细胞内液还是细胞外液，阳离子所带的正电荷和阴离子所带负电荷总数相等，因而体液都呈电中性。表中Na+、CI-、HCO3-含量值最常用。
二、人体每日水出入量(Daily water intake and excretion)
正常人每日水的摄入量和排出量处于动态平衡。水的来源有饮水、食物含水。代谢水，又称内生水，是体内物质氧化生成的水。机体排水的途径包括：皮肤不感性蒸发，呼吸道蒸发，粪便排水及肾脏排水。一般情况食物含水、代谢水、皮肤、呼吸道及粪便排水相对恒定，随着饮水量的增减、肾脏排水相应变化但总的摄入与排出大致相等（见表3-1-3）
表3-1-3 正常成年人每日水的出入量
水的入量（ml） 水的出量（ml）
饮水 1000-1300 皮肤不感性蒸发 500
食物含水 700-900 呼吸道蒸发 350
代谢水 300 粪便排水 150
肾脏排水 1000-1500
总量 2000-2500 2000-2500
三、体内水交换及体液的渗透压( Water exchange and fluid osmolality)
（一）体内各部分体液间的水不断进行交换，其交换量保持平衡
1.血浆和组织间液之间有毛细血管壁，除血浆蛋白质外，水和小分子溶质均可自由通过。因此，以血浆电解质代表细胞外液电解质，组织间液和血浆不同是血浆中含有蛋白质、形成血浆胶体渗透压。（图3-1-2）
图3-1-2 血浆和组织间液水，电解质交换
2.组织间液和细胞内液之间存在着细胞膜，细胞膜对水和小分子溶质（如尿素）可以自由通过。电解质虽然经常出入细胞，但其通过细胞膜并不自由，受多种因素制约，所以细胞内外离子成分差别很大。如细胞内主要为K+，细胞外主要为Na+，与细胞膜钠泵等等结构作用有关。（图3-1-3)
图3-1-3 电解质通过细胞的制约因素
3.溶液的渗透压取决于溶质的分子或离子数目，体液内起渗透作用的溶质主要是电解质。细胞内、外的渗透压是相等的，当出现渗透压差别时，主要靠水的移动来维持细胞内、外液渗透压平衡。（见图3-1-4）
图3-1-4 维持细胞膜两侧渗透压平衡示意图
四、消化液在水，电解质平衡中的意义
(Functions of gastrointestinal fluid in water and electrolyte balance)
人体由消化道摄入水和电解质。在食物消化过程中消化道分泌大量消化液，成年人达8000m1/日，消化液完成消化功能后几乎全部重吸收。从表2-4可知道，消化道各段分泌液所含电解质不同，胃液中主要含Cl-、HCO3-为零呈酸性；小肠中胰液、胆汁、肠液主要含Na+ 、HCO3-为碱性；各阶段消化液中所含K+和血桨相近甚至明显高于血桨。在疾病状态下，如呕吐、腹泻、引流、造瘘等均会丢失大量消化液，导致水、电解质代谢紊乱。
表3-1-4血浆及消化液电解质含量（mmol/L）
Na+ K+ Cl- HCO3-
血浆 140 3.5-5.5 104 23-28
唾液 10-40 26 10-30 <10
胃液 20 10-20 150 0
胰液 140 5 40 110
胆汁 140 5 100 40
肠液 140 5-15 60-110 30-80
五、水和电解质平衡的调节
(Regulation of water and electrolyte balance)
人体水、电解质平衡受神经和体液的调节，这种调节主要通过神经，激素控制水的摄入量和肾的排出量完成。
（一）ADH的调节(Regulation of ADH)
当细胞外液渗透压升高时，刺激下丘脑视上核渗透压感受器，使ADH分泌增加；当血容量下降时，对容量感受器刺激减弱，使ADH分泌增加。肾脏远曲小管和集合管重吸收水增多，细胞外液渗透压下降，容量增加。
相反，当渗透压下降，血容量增多时，可出现上述相反机制，使ADH分泌减少，肾远曲小管和集合管重吸收水减少；渗透压回升，血容量减少。（见图3-5）
图3-1-5 抗利尿激素的调节及作用示意图
（二）渴觉中枢的作用
渴觉中枢位于下丘脑视上核侧面，它和渗透压感受器在空间上有部分重叠。渗透压感受器兴奋时，渴觉中枢也兴奋、产生渴感、机体主动饮水补充水的不足。（图3-1-6）
图3-1-6 渴觉中枢和渗透压感受器位置
（三）醛固酮的作用(Function of aldosterone)
醛固酮是调节细胞外液容量和电解质的激素，醛固酮的分泌，是通过肾素一血管紧张素系统实现的。
当细胞外液容量下降时，刺激肾小球旁细胞分泌肾素，激活肾素-血管紧张素-醛固酮系统、醛固酮分泌增加，使肾脏重吸收钠增加，进而引起水重吸收增加，细胞外液容量增多；相反细胞外液容量增多时，通过上述相反的机制，使醛固酮分泌减少，肾重吸收钠水减少，细胞外液容量下降。
血钠降低，血钾升高同样刺激肾上腺皮质，使醛固酮分泌增加。（见图3-7）
图3-7 醛固酮分泌的调节及作用示意图
第二节 水钠代谢紊乱(Disturbance of water and sodium metabolism)
一、脱水 （Dehydration）
脱水(dehydration)指体液容量减少，超过体重的2%以上。正常人血清钠130-150mmol/L，血浆渗透压280-310mmol/L。脱即失，失水伴有失钠、水钠丢失比例不同、按照脱水时细胞外液渗透压不同分为三型：高渗性、低渗性、等渗性脱水。
（一）高渗性脱水(hypervolemia)
因失水多于失钠，脱水的特征是血钠>150mmol/L，细胞外液渗透压>310mmol/l。
1.原因：
饮水不足：水源断绝，无水可饮；口腔，咽部食道疾病妨碍饮水；昏迷、极度衰竭，精神病患者不能饮水或拒绝饮水。
失水过多：皮肤和肺因高热不感性蒸发增加，如体温开高1℃，每日多失水200-300ml；肾脏失水，见于尿崩症病人排出大量低渗尿，每日达10-15升。使用大量脱水剂如甘露醇，高渗葡萄糖引起渗透性利尿。
低渗液排出过多；短时间大量出汗，（高温环境）
2.病理生理变化：
失水多于失钠，细胞外液渗透压开高，是引起高渗性脱水病理生理变化的关键环节。
细胞外液渗透压升高，刺激下丘脑渗透压感受器，ADH释放增加使远曲小管和集合管重吸收水增多，引起尿量减少或无尿，尿比重升高。
细胞外液渗透压升高、渴觉中枢兴奋、引起渴感，患者主动饮水。
细胞外液渗透压升高，可使渗透压相对低的细胞内液向细胞外转移。
以上均属机体适应代偿反应，通过少尿、口渴、细胞内液外移，使细胞外液得到补充，组织间液和血容量减少不明显，发生循环障碍少见。
早期、轻症患者因血容量减少不明显，醛固酮不增加。尿Na+增高；晚期、重症血容量减少，醛因酮增加、尿Na+减少。
因此，高渗性脱水细胞内、外液都减少，但以细胞内液丢失为主，导致细胞脱水。
细胞脱水引起细胞代谢障碍，加之尿少、常伴发酸中毒、氮质血症、脱水热（汗腺功能障碍，皮肤蒸发水减少，散热受限，体温升高）。脑细胞脱水引起中枢神经系统症状。
以上病理生理变化见图3-8。
3.防治原则(principle of treatment)
除防治原发病，主要补水，适当补钠。
（二）低渗性脱水
因失钠多于失水，脱水的特征是血钠<130mmol/L细胞外液渗透压<280mmol/L
1.原因
丢失等渗体液情况下，若治疗不当，只补充水，未补充电解质，引起低渗性脱水。等渗体液丢失见于:
腹泻、肠瘘、胃肠反复引流丢失小肠液。
大面积烧伤、血浆大量丢失。
胸、腹腔内形成大量胸、腹水。
2.病理生理变化
低渗性脱水失钠>失水，细胞外液渗透压降低。是病理生理变化的关键环节。因此与高渗性脱水的病理生理变化相反。
细胞外液渗透压低，ADH释放减少，尿量不减，甚至还多，尿比重降低。
渴觉中枢抑制，不饮水。
细胞外液虽然丢失，因渗透压低，为维持渗透压平衡，细胞外液转向细胞内。可引起细胞水肿。（见图3-9）通过适应、代偿、尿量多、不饮水、细胞外液转入细胞内、细胞外液进一步减少。
血容量减少、早期出现循环障碍；组织间液和血浆相比，缺乏蛋白、胶渗压低、减少更明显，临床出现皮肤弹性降低，眼眶和婴儿囟门下陷等脱水体征。循环血量下降，醛固酮增加，尿钠减少。
细胞水肿，特别是脑水肿，影响中枢神经系统功能。
3.防治原则
防治原发病。轻症首先补充等渗盐水恢复细胞外液容量和渗透压；重症可补高渗盐水，纠正严重低钠和细胞水肿。
（三）等渗性脱水
水、钠等比例丧失，血Na+130-150mmol/l，细胞外液渗透压280-310mmol/L
1.原因
任何等渗体液丢失，在短期内均属等渗性脱水。
2.病理生理变化
因首先丢失细胞外液，而且细胞外液渗透压正常，对细胞内液影响不大。
循环血量下降，使醛因酮和ADH分泌增加，肾脏对钠、水重吸收增加，尿量减少、细胞外液得到一定量补充。因此，兼有高渗性、低渗性脱水的临床表现等渗性脱水，若不即时处理、可因皮肤、呼吸道蒸发水分、转为高渗性脱水；若处理不当，只补充水分，未补Na+，可转为低渗性脱水。
三型脱水：高渗性脱水，主要丢失细胞内液；低渗性脱水，主要丢失细胞外液，细胞内液并未丢失，甚至有增加；等渗性脱水，主要丢失细胞外液。（见图3-10）
3.防治原则
除防治原发病外，补液应给予葡萄糖盐水，葡萄糖与盐水2:1为宜。
二、水中毒（Water intoxication）
肾脏排水能力降低时摄水过多，致使大量低渗体液潴留在细胞内外，称为水中毒（Water intoxication）。
（一）原因(causes)
肾脏排水功能降低：急性肾功能衰竭少尿期，慢性肾功能衰竭晚期，严重心力衰竭和肝硬化腹水伴肾血流减少，如果未加控制地输入大量水分，使水在体内潴留。
ADH分泌过多：如恐惧、痛疼、失血、休克、外伤等由于交感神经兴奋解除了副交感神经对ADH分泌的抑制。
低渗性脱水、输入大量水分，未补电解质。
（二）病理生理变化(pathophysiologic changes)
上述原因，大量补水，电解质不足，细胞外液容量增加被稀释，血[Na+]降低，渗透压下降，称之为稀释性低钠血症。为了维持渗透压平衡，水向渗透压相对高的细胞内移动、直到细胞内、外渗透压达到新引起细胞水肿。（见图3-11）
细胞水肿，主要是脑水肿，脑细胞肿胀和脑间质水肿使颅内压升高，出现头痛、恶心、呕吐、淡漠、神志混乱，视神经乳头水肿等，严重病例发生脑组织 移位形成枕骨大孔疝或小脑幕裂孔疝导致呼吸，心跳停止。
（三）防治原则(principle of treatment)
防治原发病，轻症停止水分摄入，重症给予高渗盐水，迅速纠正脑水肿，静脉给予甘露醇，速尿促进体内水分排出。
三、水肿（Edema）
（一）概念(Conception)
过多的体液在组织间隙或体腔内积聚。发生在体腔内、称为积水(hydrops)
（二）分类(Classification)
分类方法较多，可以从不同角度分类。
按照分布范围分全身性水肿和局部性水肿。
按照发生的原因分心性水肿，肾性水肿，肝性水肿，营养不良性水肿等。
按发生的部位分皮下水肿、肺水肿、脑水肿等。
（三）发病机制(Mechanisms)
正常人组织间液量相对恒定，依赖于体内外液体交换和血管内外液体交换的平衡。水肿的本质是组织间液过多，即以上平衡失调。
1.血管内外液体交换失平衡（组织液的生成大于回流）
血浆和组织间隙之间体液的平衡主要受以下因素的影响（见图3-12）
有效流体静压：毛细血管血压-组织间静水压（促使血管内液体向外滤出的力量）
有效胶体渗透压：血浆胶体渗透压-组织间胶体渗透压（促使组织间隙液体回到毛细血管内的力量）
淋巴回流：回流组织液十分之一
正常组织间液由毛细血管动脉端滤出，静脉端回流，其机制为：
动脉端
有效流体静压[30-（-6.5）]>有效胶体渗透压（28-5）
血浆滤出生成组织间液。
静脉端
有效流体静压[12-(-6.5)]<有效胶体渗透压（28-5）
组织间液回流入毛细血管静脉端
剩余的组织间液须经淋巴回流。
如果上述任何因素发生改变即使组织液生成大于回流。
毛细血管血压血高
全身或局部的静脉压升高是毛细血管血压开高的主要原因。升高的静脉压逆向传递到小静脉和毛细血管静脉端，使毛细血管血压升高，有效流体静压随之升高，血浆滤出增多，且阻止静脉端回流，组织间液增多。如右心衰竭上、下腔静脉淤血，静脉压升高。
血浆胶体渗透压下降
血浆胶体渗透压取决于血浆白蛋白含量，任何原因使血浆白蛋白减少，血浆胶渗压乃至有效胶体渗透压下降，组织液回流力量减弱，组织间液增加。如肝硬化患者肝脏合成白蛋白减少；肾病患者尿中丢失蛋白过多等。
微血管壁通透性增加
正常微血管壁只允许微量蛋白通过，血浆白蛋白含量6-8g%，而组织间隙蛋白含量1g%以下。如果微血管壁通透性增加，血浆白蛋白减少，组织间隙蛋白增多，有效胶体渗透压下降，组织间隙水和溶质潴留。
引起微血管壁通透性增加的因素很多。如炎症时、炎症介质组胺、激肽使微血管壁内皮细胞微丝收缩，内皮细胞变形，细胞间隙增大；缺氧、酸中毒可使微血管基底膜受损等。
淋巴回流受阻
正常情况下，大约1/10的组织间液经淋巴回流，组织间隙少量蛋白经淋巴回流入血循环。即是组织液生成增多，淋巴回流可代偿性增加有抗水肿的作用。某些病理条件下，淋巴干道堵塞，淋巴回流受阻，不仅组织间液增多，水肿液蛋白含量增加，称为淋巴性水肿。如：丝虫病时，主要淋巴道被成虫堵塞、引起下肢阴囊慢性水肿。乳癌根治术清扫腋窝淋巴结引起前臂水肿。
2.体内、外液体交换失平衡（钠水潴留）
正常人钠水的摄入量和排出量处于动态平衡状态，故体液量维持恒定。钠水排出主要通过肾脏，所以钠水潴留基本机制是肾脏调节功能障碍。正常经肾小球滤过的钠，水若为100%，最终排出只占总量的0.5-1%，其中99-99.5%被肾小管重吸收、近曲小管主动吸收60-70%，远曲小管和集合管对钠水重吸收受激素调节、维持以上状态为球管平衡，肾脏调节障碍即球管失平衡。（见图3-13）
肾小球滤过率下降
肾小球滤过率主要取决于有效滤过压，滤过膜的通透性和滤过面积，其中任何一方面发生障碍都可导致肾小球滤过率下降。在心力衰竭、肝硬化腹水等有效循环血量下降情况下，一方面动脉血压下降，反射性的兴奋交感神经；另一方面由于肾血管收缩、肾血流减少，激活了肾素-血管紧张素-酮固酮系统，进一步收缩入球小动脉，使肾小球毛细血管血压下降，有效滤过压下降；急性肾小球肾炎，由于炎性渗出物和肾小球毛细血管内皮肿胀，肾小球滤过膜通透性降低（图3-14）；慢性肾小球肾炎时，大量肾单位破坏，肾小球滤过面积减少，这些因素均导致肾小球滤过率下降，钠水潴留。（图3-15)
近曲小管重吸收钠水增多
目前认为在有效循环血量下降时，除了肾血流减少，交感神经兴奋，肾素-血管紧张素-醛固酮激活外，血管紧张II增多使肾小球出球小动脉收缩比入球小动脉收缩更为明显，肾小球毛细血管血压升高，其结果是肾血浆流量减少，比肾小球滤过率下降更显著，即肾小球滤过率相对增高，滤过分数增加。这样从肾小球流出的血液，因在小球内滤出增多，其流体静压下降，而胶体渗透压升高（血液粘稠），具有以上特点的血液分布在近曲小管，使近曲小管重吸收钠水增多。（见图3-16）。
远曲小管、集合管重吸收钠水增多
远曲小管和集合管重吸收钠水的能力受ADH和醛固酮的调节，各种原因引起的有效循环血量下降，血容量减少，是ADH，醛固酮分泌增多的主要原因（见图 3-6、3-7 ）。醛固酮和ADH又是在肝内灭活的，当肝功能障碍时，两种激素灭活减少。ADH和醛固酮在血中含量增高，导致远曲小管，集合管重吸收钠水增多，钠水潴留。
图3-14 急性肾小球肾炎 图3-15 慢性肾小球肾炎肾小球透明样变
图3-16 近曲小管重吸收钠水示意图
以上是水肿发病机制中的基本因素，在不同类型水肿的发生，发展过程中，以上因素先后或同时发挥作用。同一因素在不同类型水肿所起的作用也不同。只有对不同的患者进行具体分析，才能选择适宜的治疗方案。
（四）水肿的特点及对机体的影响(Characteristics and influnce to body)
1.水肿的特点(character of edema fluid)
水肿液的性状：组织间液是以血浆滤出的，含有血浆全部晶体成分。因为水肿发生原因不同，同是体腔积水蛋白含量不同可分为漏出液和渗出液。（见表3-5） 渗出液见于炎性水肿。
皮下水肿特点：皮下水肿是水肿的重要体征。除皮肤鼓胀、光亮、弹性差、皱纹变浅外，用手指按压会出现凹陷，称凹陷性水肿或显性水肿。全身水肿病人在出现凹陷之前已有组织间液增多，可达原体重10%，这种情况称隐性水肿。为什么同是水肿表现为有凹陷或无凹陷，机理何在？这是因为在组织间隙分布着凝胶网状物，其化学成分为透明质酸，胶原及粘多糖等，对液体有强大的吸附能力和膨胀性，只有当液体积聚超过凝胶网状物吸附能力时，才游离出来形成游离的液体，游离液体在组织间隙有移动性，用手按压皮肤，游离液体从按压点向周围散开，形成凹陷。 ③全身性水肿分布特点：不同原因引起的水肿，水肿开始出现的部位不同：心性水肿首先出现在低垂部位，肾性水肿最先出现在眼睑、面部；肝性水肿多见腹水。分布特点与重力效应，组织结构的疏密度及局部血流动力学等因素有关。
远曲小管、集合管重吸收钠水增多
远曲小管和集合管重吸收钠水的能力受ADH和醛固酮的调节，各种原因引起的有效循环血量下降，血容量减少，是ADH，醛固酮分泌增多的主要原因（见图 3-6、3-7 ）。醛固酮和ADH又是在肝内灭活的，当肝功能障碍时，两种激素灭活减少。ADH和醛固酮在血中含量增高，导致远曲小管，集合管重吸收钠水增多，钠水潴留。
表3-5 漏出液和渗出液比较
漏出液 渗出液
比重 <1.015 >1.018
蛋白量 <2.5g% 3～5g%
细胞数 <500/dl 多量白细胞
2.水肿对机体的影响（Influnce of edema to body)
水肿对机体的影响，可因引起水肿的原因，部位、程度、发展速度、持续时间而异，一般认为、除炎性水肿有稀释毒素，输送抗体作用外，其他类型水肿和重要器官的急性水肿，对机体均有不良影响。
影响组织细胞代谢
水肿部位组织间液过多，压迫微血管增大细胞与血管间物质弥散距离，影响物质交换，代谢发生障碍，局部抵抗力降低，易发生感染、溃疡、创面不易愈合。
引起重要器官功能障碍：
水肿发生于特定部位时引起严重后果，如咽喉部尤其声门水肿，可引起气道阻塞甚至窒息致死；肺水肿引起严重缺氧；心包积液，妨碍心脏的舒缩活动，引起心输出量下降，导致心力衰竭发生；脑水肿，使颅内压增高及脑功能紊乱，甚至发生脑疝、引起呼吸、心跳骤停。
第三节 钾代谢紊乱(Disturbance of potassium metabolism)
钾代谢紊乱主要讨论细胞外液钾浓度异常，虽然人体钾主要分布在细胞内，但细胞外钾浓度在一定程度上能指示钾自稳调节状态，而且易于快速测定，已成为临床上电解质紊乱重要检测指标
一、钾代谢及功能(Metabolism and function of potassium)
（一）正常钾代谢(Normal potassium metabolism)
1.摄入
天然食物含钾很丰富，人体通过膳食摄取钾盐。成人每日摄入量波动在50-200mmol，90%在肠道内吸收。（见图3-1-1）
2.分布
正常人体含钾量约50-55mmol/kg，其中98%分布在细胞内，2%分布在细胞外，一般细胞外钾在合成代谢时进入细胞内，细胞内钾在分解代谢时释出细胞外。钾离子在细胞内、外平衡极为缓慢。同位素示踪发现，细胞内、外水平衡需2小时，而钾的平衡需15小时。
3.排泄
主要途径为肾，随尿排出的K+在80%以上。肾排钾过程大致分为三个阶段，肾小球滤过；近曲小管和髓袢重吸收滤过钾的90-95%；随着钾摄入量的变化，远曲小管和集合管在醛固酮作用下改变钾的排泌维持体钾的平衡。（见图3-3-2）肠道排钾占10%，汗液只含少量钾。
（二）钾的生理功能(function of potassium)
1.调节细胞内外的渗透压和酸碱平衡，钾是细胞内主要阳离子，对维持细胞内渗透压有重要意义，体液钾离子浓度和体液酸碱度相互影响。互为因果（如图3-3-3）
2.参与物质代谢
细胞内一些与糖代谢有关的酶类：如磷酸化酶和含巯基酶等必须有高浓度钾存在才具有活性。糖原合成有一定量钾进入细胞内，分解时释出，其比例为1g糖原：0.36-0.45mmol钾，蛋白质合成时也需要钾，1g蛋白质：30mmol钾。能量生成过程中丙酮酸激酶活性也离不开钾。
3.维持神经肌肉机能活动，可兴奋细胞的静息电位主要取决于细胞膜对钾的通透性和膜内外钾的浓度差，安静时细胞内钾离子外移，形成内负外正极化状态，即静息电位，其大小影响动作电位生成及传布，维持着神经、肌肉的机能。
二、低钾血症（Hypokalemia）
血清钾浓度低于3.5mmol/L，称为低钾血症(hypokalemia)。
（一）原因(causes)
1.钾摄入不足
人体钾的排出量和摄入量相关，即多进多排，少进少排，在不进时每日尿排钾也在10mmol以上。因疾病或治疗需要不能进食或禁食者，一周左右可发生低血钾。
2.钾排出过多
①经消化道失钾，消化液中的钾浓度（见表3-3-1）和血清钾相近，甚至明显高于血清钾，因此频繁呕吐、严重腹泻、胃肠减压，肠瘘，胆瘘等患者，钾随消化液大量丢失。
表3-3-1 血浆及消化液电解质含量（mmol/L）
Na+ K+ Cl- HCO3-
血浆 140 3.5-5.5 104 23-28
唾液 10-40 26 10-30 <10
胃液 20 10-20 150 0
胰液 140 5 40 110
胆汁 140 5 100 40
肠液 140 5-15 60-110 30-80
②经肾失钾， 凡是能增强远曲小管排泌钾的因素均导致经肾失钾。 应用噻嗪类利尿剂：利尿酸、速尿等，由于它们皆抑制肾髓袢对氯钠的重吸收，使到达远曲小管钠离子增多，K+-Na+交换量增加，钾随尿排出增多。醛固酮分泌增多，如原发肾上腺皮质肿瘤或应激所致继发性醛固酮增多均促进尿钾排出。
3.钾离子进入细胞内增多
常见于应用胰岛素时，既促进糖原合成，又促进细胞摄钾。家族性周期性麻痹发作时，或急性碱中毒、均因钾离子急剧转入细胞内而致血钾浓度降低。
（二）对机体的影响(influnce to body)
低钾血症对机体的影响取决于血清钾降低的速度和程度及持续的时间。
1.对神经肌肉的影响
①临床表现 轻度急性低钾血症患者仅仅感到倦怠和全身软弱无力，肌无力多起于下肢。重度肌无力波及上肢、躯干、及呼吸肌，腱反射减弱甚至消失，更甚者呼吸肌麻痹引起呼吸哀竭。胃肠道平滑肌活动减弱，出现食欲不振，恶心、呕吐，肠鸣音减弱、腹胀、严重者发生麻痹性肠梗阻。
②产生以上临床表现机制是什么？由于急性低钾血症，细胞外钾明显降低，而细胞内钾还没有明显减少，细胞内、外钾浓度差增大，[K+]i/[K+]e比值变大，使跨膜电位梯度增加，静息期细胞内钾外流增多，静息电位（Em）负值增大，与阈电位（Et）之间距离增大，肌细胞兴奋性的高低是由静息电位与阈电位之间的距离决定的，距离增大，需增加刺激强度才能引起细胞兴奋、即兴奋性降低，严重低血钾时甚至不能兴奋，即兴奋性消失（图3-3-4）。
2.对心脏的影响
①对心肌生理特性的影响
心肌兴奋性：急性低钾血症时，虽然细胞内、外钾浓度差增大，但此时心肌细胞膜对钾的通透性降低（与细胞膜钾通道功能有关），细胞内钾外流减少、静息电位负值变小（如-90mV减到-80mV）静息电位和阈电位距离变小，要达到阈电位，需刺激强度小，即兴奋性增高。
心肌传导性：传导性和心肌动作电位O相去极的速度和幅度有关，静息电位影响O相去极的速度和幅度、低血钾时心肌静息电位降低，心肌传导性降低。
心肌自律性：自律细胞自律性依赖舒张期钠内流自动去极化，低钾血症，膜对钾通透性降低，钾外流减小，钠内流相对加速、自动去极化加速，自律性增高。
心肌收缩性：心肌细胞外钾对钙的内流有抑制作用，低血钾，钙内流加速、使兴奋-收缩偶联加强，收缩性增强。
心肌自律性增强可出现窦性心动过速，异位起博插入可出现期外收缩，兴奋性增高，复极3相延缓使超常期延长，所以容易发生心律先常。
②心电图显示：S-T段压低，T波压低，平坦。（见图3-3-5）
图 3-3-5 低钾血症心电图
3.对肾脏的影响
低钾血症造成肾的损害。形态学方面髓质集合管，小管上皮细胞肿胀，空泡变性等，长时间缺钾各段肾小管，甚至肾小球出现间质肾炎；功能方面主要是对ADH反应性减弱，表现尿浓缩功能障碍：多尿，低比重尿。
4.对酸碱平衡的影响
低钾血症易引起代谢性碱中毒。（参见图3-3-3）
（三）防治原则(principle of treatment)
1.积极防治原发病
2.补钾
能口服尽量口服，病情危重或不能口服者静脉补钾。
静脉补钾：浓度要低，速度要慢。严重缺钾（主要是细胞内钾不足）补钾要持续一段时间，使细胞内外[K+] 达到平衡，尿少时不宜补钾，须每小时尿量30ml以上，补钾时密切观察病情，防止高血钾发生。
三、高钾血症（Hyperkalemia）
血清钾高于5.5mmol/L，称为高钾血症（hyperkalemia）。
（一）原因(causses)
1.肾脏排钾障碍
肾脏是最主要排钾器官，排钾障碍为肾小球滤过和远曲小管、集合管排泌受阻。
肾小球滤过率显著降低。急性肾功能衰竭少尿期慢性肾功能衰竭晚期，大量失血，失液使血压显著降低均引起肾小球滤过率明显降低，钾滤过减少。
远曲小管，集合管排泌钾受阻：钾的排泌受醛固酮调节，在肾上腺皮质功能不全（Addison病），醛固酮合成障碍（先天性酶缺乏）等，肾小管上皮细胞对醛固酮反应性降低均表现为远曲小管、集合管泌钾受阻和高钾血症。
2.钾入量过多
静脉补钾过多过快，误输钾盐或输入库存较久的血（一般库存二周的血、血清钾浓度增加4-5倍）
3.细胞内钾释出至细胞外液
酸中毒：酸中毒时细胞内外离子交换，K+释出入血，肾脏排泌钾减少，使血钾增高。
溶血，组织损伤，误输血型不合的血液，引起溶血；严重广泛的软组织损伤，如挤压综合征、大面积撕裂伤，肌细胞损伤释出大量的钾。
（二）对机体的影响(Influence to body)
1.对神经肌肉的影响
急性轻度高钾血症，由于细胞内外钾浓度差减小，静息电位负值变小与阈电位距离接近兴奋性升高。主要表现为感觉异常、肌肉痛疼、肌束震颤等症状。
急性重度高钾血症，随着细胞外钾浓度急剧升高，细胞内、外钾浓度差更小，静息期细胞内钾外流更少，静息电位接近阈电位，细胞膜快钠通道失活，神经肌肉兴奋性降低甚至消失。出现四肢软弱无力，甚至发生弛缓性麻痹。
2.对心脏的影响
①对心肌生理特性的影响
心肌兴奋性：急性轻度高钾血症心肌兴奋性增高，急性重度高钾血症兴奋性降低，即先增高后降低。
心肌自律性：高钾血症心肌细胞膜对钾的通透性增强、舒张期（复极4相）钾外流增加钠内流相对缓慢，自律细胞自动去极化减慢自律性降低。
心肌收缩性：高血钾，复极2相钙内流减少，心肌细胞内钙减少，兴奋-收缩偶联减弱心肌收缩性降低。
心肌收缩性：高血钾，复极2相钙内流减少，心肌细胞内钙减少，兴奋-收缩偶联减弱心肌收缩性降低。
心肌自律性降低，可出现窦性心动过缓，窦性停博；传导性降低，出现各种类型的传导阻滞以及因传导性、兴奋性降低出现心脏停博。
②心电图显示：P波压低、R波低、QRS综合波增宽、T波狭窄、高耸、Q-T间期缩短等，（见图3-3-6）
图 3-3-6 高钾血症心电图
3.对酸碱平衡的影响
高钾血症时，细胞外K+进入细胞内，细胞内的H+移至细胞外，导致代谢性酸中毒。由于细胞内的H+降低，肾脏远曲小管上皮排泌H+减少，使细胞外液的H+进一步增高。
（三）防治原则(Treatment principles)
因为高钾引起严重的心律失常危及生命，需紧急处理。
1.使钾移入细胞内，给予胰岛素、葡萄糖，给予碱性溶液。若对抗钾的毒性，可注射Na+、Ca2+溶液。
2.加速钾的排出：用阳离子交换树脂口服或灌肠，使钾从肠道排出或经人工肾，血液透折排钾。（见图3-3-7）
第四章 酸碱平衡紊乱
【学时】 4学时
【内容】
第一节 酸碱平衡及其调节
第二节 酸碱平衡的测定指标及其意义
第三节 单纯型酸碱平衡紊乱
第四节 混合型酸碱平衡
【简介】体液缓冲系统、肺和肾是调节酸碱平衡的三个主要系统。机体酸碱负荷过度或调节机制障碍可引起体液酸碱度发生改变，出现酸碱平衡紊乱。因血浆HCO3－浓度原发性降低或升高引起的酸碱平衡紊乱称为代谢性酸中毒或代谢性碱中毒；因血浆H2CO3浓度原发性升高或降低引起的酸碱平衡紊乱称为呼吸性酸中毒或呼吸性碱中毒。本章在介绍正常机体酸碱平衡调节机制的基础上，着重介绍单纯型酸碱中毒的概念和常见原因，机体的代偿调节以及酸碱中毒对机体的损害，诊断和治疗的基本原则，并概括介绍了混合型酸碱平衡紊乱的类型、原因与特征。
【要求】
o Define the terms: metabolic acidosis, metabolic alkalosis, respiratory acidosis, and respiratory alkalosis.
o Describe the composition of buffer systems and their regulatory mechanism of acid-base balance.
o Explain the effects of lung and kidney on regulating acid-base balance.
o Describe the definitions and significances of laboratory tests that are used for measuring acid-base balance.
o Explain the use of the plasma anion gap in differentiating the types of metabolic acidosis.
o List the common causes of simple acid-base disturbances.
o Describe the primary and compensatory mechanisms involving simple acid-base disorder.
o Compare the clinical manifestations of metabolic acidosis and respiratory acidosis.
o Explain the interaction between potassium ions and H＋ in pH regulation.
o Understand the common causes and characteristics of mixed acid-base disturbances.
o Understand the pathophysiological base of treatment for simple acid-base disturbance.
北 京 大 学 医 学 部 教 案
学院、部：基础医学院
学系(科室)：病理生理学教研室
教师姓名：王瑾瑜
教师职称：讲师
讲授题目：酸碱平衡紊乱
学生专业、班级：临床、基础
授课日期：3月6日
课时数：5学时
教学要求 教学内容 表达方式 时间分配
掌握酸碱平衡及酸碱平衡紊乱的概念 机体通过多方面的调节活动使血液pH值保持在7.35～7.45，这种在生理条件下维持体液酸碱度的相对稳定性称为酸碱平衡(acid-base balance)。
因酸碱负荷过度或调节机制障碍而导致体液正常酸碱度稳定性破坏的基本病理过程，称为酸碱平衡紊乱(acid-base disturbance)。 Powerpoint
讲解 5min
第一节 酸碱平衡及其调节 共85min
了解酸和碱的概念 在一个化学反应中，凡是能释放出H+的化学物质称为酸，例如HCl、H2SO4 和H2CO3等；反之，凡是能接受H+的化学物质称为碱，例如OH-、NH3和HCO3-等。 Powerpoint
讲解 2min
了解体内挥发酸与固定酸的来源及排泄途径 体内的酸性物质主要是细胞在代谢过程中产生的，少量来自食物。可分为：挥发酸，指由糖、脂肪和蛋白质代谢的终产物CO2和H2O生成的H2CO3，是体内酸性物质的最主要来源，经肺排出体外；固定酸，蛋白质分解是固定酸的主要来源,包括磷酸、硫酸、盐酸和有机酸等，经肾排出体外。
体液中的碱性物质主要来自碱性氨基酸的分解以及有机酸盐代谢生成的碳酸氢盐。
机体通过体液缓冲系统、肺和肾的调节来维持体液酸碱平衡。 Powerpoint
讲解 8min
掌握机体维持酸碱平衡的调节机制
熟悉细胞内、外液的缓冲作用，重点掌握碳酸氢盐缓冲系统的组成及其调节体液酸碱平衡的原理及特点 1. 体液缓冲系统是由一种弱酸和它的弱酸盐构成的缓冲对。
（1）碳酸氢盐缓冲系统：碳酸氢盐缓冲系统在细胞外液由NaHCO3/H2CO3构成，在细胞内液由KHCO3/H2CO3构成。
碳酸氢盐缓冲系统是血浆缓冲固定酸的主要系统，但不能缓冲挥发酸，决定血液pH的高低。 Powerpoint
讲解 20min
熟悉Henderson-Hasselbalch方程的内涵 pH=pKa+log[HCO3-]/[H2CO3]
血浆pH主要取决于血浆NaHCO3与H2CO3的浓度比，即使两者的绝对浓度已经发生变化，只要浓度比能维持在20/1，血浆pH就不会发生变动
（2）非碳酸氢盐缓冲系统，包括磷酸盐缓冲系统；蛋白质缓冲系统；血红蛋白缓冲系统。
细胞外液缓冲系统可直接与酸性或碱性物质发生作用，反应迅速，但由于缓冲物质自身被消耗，故作用不易持久；细胞内液缓冲系统通过细胞内、外的离子交换来调节酸碱平衡，如H＋和K＋交换、HCO3-与Cl-交换，故易引起血钾和血氯浓度的改变。由于细胞膜对离子转运的限制，细胞内液的缓冲作用迟于细胞外液，但其缓冲能力强于细胞外液。 Powerpoint
讲解，板书 5min
掌握肺在酸碱平衡中的调节作用 2. 肺通过改变CO2排出量，调节血浆碳酸浓度而维持血浆pH相对恒定。
（1）呼吸运动的中枢调节：动脉血二氧化碳分压（PaCO2）增加可直接刺激中枢化学感受器，增加肺泡通气量而促进CO2排出。但PaCO2过高反而抑制呼吸中枢，使CO2排出减少。
（2）呼吸运动的外周调节：动脉血氧分压（PaO2）降低、pH降低或PaCO2升高也可通过刺激外周化学感受器反射性兴奋呼吸中枢，增加CO2排出。 Powerpoint
讲解 20min
掌握肾脏在酸碱平衡中的调节作用 3. 肾通过排泄固定酸和重吸收NaHCO3（排酸保碱）在调节酸碱平衡中发挥重要作用。
（1）肾小球滤液中NaHCO3的重吸收；
（2） 磷酸盐的酸化；
（3）NH4+的排泄。 Powerpoint
讲解 30min
第二节 酸碱平衡紊乱的分类及常用检测指标 共30min
掌握酸碱平衡紊乱的类型及混合型酸碱平衡的概念。 pH降低称为酸中毒，pH升高称为碱中毒；原发于HCO3－浓度变化的为代谢性酸中毒或代谢性碱中毒；原发于H2CO3浓度变化的为呼吸性酸中毒或呼吸性碱中毒，它们均属于单纯型酸碱平衡紊乱。
当同一病人体内有两种或两种以上的酸碱平衡紊乱同时存在时，称为混合型酸碱平衡紊乱。
在酸中毒或碱中毒时，虽然体内酸性或碱性物质的含量已经发生改变，但通过机体的调节，血液pH仍在正常范围之内，称为代偿性酸或碱中毒。 Powerpoint
讲解 10min
掌握pH、PaCO2、NaHCO3、AG的概念、意义及正常范围 1. pH是指溶液中H+浓度的负对数。正常人动脉血pH在7.35～7.45之间，平均为7.4。
2. 动脉血二氧化碳分压(PaCO2)是指物理溶解于动脉血浆中的CO2分子所产生的张力，正常范围4.4~6.25kPa（33~47mmHg）, 平均为5.32kPa（40mmHg）。
3. 血浆碳酸氢钠含量代表机体的碱储备能力，正常范围是22~26 mmol/L，平均值为24mmol/L。
4. 阴离子间隙（anion gap，AG）等于血Na+浓度减去血Cl-和血HCO3-浓度，反映血浆中未测定阴离子量与未测定阳离子量的差值。正常范围是10～14mmol/L。 Powerpoint
讲解
板书 20min
第三节 单纯型酸碱平衡紊乱 共180min
重点掌握代谢性酸中毒的概念及分类 1. 代谢性酸中毒是以血浆HCO3-浓度原发性减少和pH降低为特征的酸碱平衡紊乱类型。 Powerpoint
讲解 2min
掌握两种类型代谢性酸中毒发生的原因及酸碱指标变化的特征 （1）AG增大型代谢性酸中毒
原因：
① 入酸过多：过量服用含有机酸的药物；
② 产酸过多：乳酸酸中毒，酮症酸中毒；
③ 排酸减少：肾功能衰竭晚期肾排泄磷酸根、硫酸根等减少。
特点：
①血浆HCO3-减少；
②固定酸增加；
③血氯正常；
④AG增大。
（2）AG正常型代谢性酸中毒
原因：
① 入酸过多：过量服用含氯酸性药物;
② 排酸减少：轻、中度肾功能衰竭时肾泌H+功能障碍;
③ HCO3－丢失：腹泻、肠液引流。
特点：
①血浆HCO3-减少；
②血氯增加；
③AG正常。 Powerpoint
讲解 20min
重点掌握代谢性酸中毒时机体的代偿调节反应 1. 血浆缓冲系统：中和H＋
2. 肺：呼吸增强
3. 细胞内缓冲：细胞外H+与 细胞内K+交换↑
4. 肾代偿：排H＋保碱↑ Powerpoint
讲解 15min
掌握代谢性酸中毒对心血管系统及中枢神经系统的损伤作用及其机制 1. 心血管系统
（1）心肌收缩力↓：
① 代谢障碍，能量生成↓；
② Ca2+内流↓，肌浆网Ca2+释放↓，Ca2+与肌钙蛋白结合↓。
（2）心律失常：高血钾
（3）血管张力↓：血管对儿茶酚胺的敏感性↓
2. 中枢神经系统
功能抑制：反应迟钝、嗜睡等
① 生物氧化酶活性↓，ATP生成↓；
② 谷氨酸脱羧酶活性↑，γ-氨基丁酸↑。 Powerpoint
讲解 15min
了解代谢性酸中毒治疗的一般原则 治疗原发病，应用碱性药物 Powerpoint
讲解 3min
重点掌握呼吸性酸中毒的概念 呼吸性酸中毒是以血浆H2CO3浓度原发性增高和pH降低为特征的酸碱平衡紊乱类型。 Powerpoint
讲解 2min
熟悉呼吸性酸中毒发生的原因 1. CO2排出减少：呼吸中枢抑制，呼吸道阻塞，肺部疾病等。
2. CO2吸入过多：通气不良 Powerpoint
讲解 10min
重点掌握呼吸性酸中毒时机体的代偿调节反应 呼吸性酸中毒时，机体以细胞内缓冲和肾的代偿调节作用为主。
急性呼吸性酸中毒则主要是细胞内外离子交换和细胞内缓冲发挥代偿作用：
1. CO2弥散入红细胞，在红细胞内生成H2CO3，解离出的H+为血红蛋白所缓冲，HCO3-则进入血浆与Cl-进行交换，使血浆[HCO3-]略有增加；
2. CO2急剧潴留，在血浆中与H2O生成H2CO3，再解离成H+和HCO3-，HCO3-留在血浆起一定的缓冲作用；H+与细胞内K+交换而进入细胞，为细胞内蛋白质所缓冲，血K+浓度升高。 Powerpoint
讲解 15min
掌握呼吸性酸中毒对中枢神经系统的损伤作用及其机制 呼吸性酸中毒尤其是急性CO2潴留引起的中枢神经系统功能紊乱往往比代谢性酸中毒更为明显。
1. CO2大量潴留，CO2为脂溶性，可迅速弥散入脑；而HCO3-为水溶性，通过血脑屏障极慢，故中枢酸中毒较外周酸中毒更为明显；
2. CO2潴留可使脑血管明显扩张，引起颅内压和脑脊液压升高；
3. 此外，CO2潴留往往伴有明显的缺氧，更加重神经细胞损伤。 Powerpoint
讲解 15min
了解呼吸性酸中毒治疗的一般原则 1. 改善肺泡通气功能；
2. 使用碱性药物。 Powerpoint
讲解 3min
重点掌握代谢性碱中毒的概念 代谢性碱中毒是以血浆HCO3-浓度原发性增加和pH升高为特征的酸碱平衡紊乱类型。 Powerpoint
讲解 2min
熟悉代谢性碱中毒发生的常见原因 1. 消化道失H+：呕吐、胃液引流；
2. 肾失H+：应用利尿剂（如噻嗪类、速尿等）造成低氯性碱中毒；缺钾；肾上腺皮质激素增多；
3. 碱性物质摄入过多。 Powerpoint
讲解 10min
掌握代谢性碱中毒时机体的代偿调节方式 1. 血浆缓冲系统；
2. 肺的代偿：肺泡通气量↓；
3. 细胞内缓冲：细胞内H+与细胞外K+交换；
4. 肾的代偿：肾脏泌H+，泌NH4+，重吸收HCO3-↓。 Powerpoint
讲解 15min
熟悉代谢性碱中毒对中枢神经系统和神经肌肉的影响及原理 1. 中枢神经系统兴奋：γ-氨基丁酸转氨酶↑，谷氨酸脱羧酶↓→γ-氨基丁酸↓；
2. 神经肌肉应激性增高：血浆游离钙↓。 Powerpoint
讲解 10min
了解代谢性碱中毒治疗的一般原则 1. 治疗原发病；
2. 给予生理盐水；
3. 给予含氯酸性药物。 Powerpoint
讲解 8min
重点掌握呼吸性碱中毒的概念 呼吸性碱中毒是以血浆H2CO3浓度原发性减少和pH升高为特征的酸碱平衡紊乱类型。 Powerpoint
讲解 2min
熟悉呼吸性碱中毒发生的常见原因 1. 低氧血症；
2. 呼吸中枢兴奋；
3. 呼吸机使用不当造成的过度通气。 Powerpoint
讲解 5min
掌握呼吸性碱中毒时机体的代偿调节方式 急性呼吸性碱中毒时，机体的主要代偿方式是细胞内缓冲。
1. H+逸出细胞，与血浆HCO3-结合成H2CO3，使血浆[H2CO3]有所上升，细胞外Na+与K+移入细胞以维持电平衡；
2. 血浆HCO3-进入红细胞，与细胞内H+结合生成H2CO3，再解离成CO2弥散入血，使血浆[H2CO3]略有增加，红细胞内Cl-外移与HCO3-交换，使血浆[HCO3-]略有降低。
慢性呼吸性碱中毒时，肾脏发挥了重要的代偿作用。肾小管细胞泌H+、泌NH3减少，重吸收HCO3－减少，血浆HCO3－代偿性降低。 Powerpoint
讲解 15min
熟悉呼吸性碱中毒对中枢神经系统和神经肌肉的影响及原理 呼吸性碱中毒对机体的损伤作用与代谢性碱中毒相似，但它引起的中枢神经系统功能紊乱往往比代谢性碱中毒更为明显。
1. 脑细胞损伤；
2. 脑血管收缩，脑血流量减少。 Powerpoint
讲解 10min
了解呼吸性碱中毒治疗的一般原则 1. 治疗原发病；
2. 纸袋呼吸。 Powerpoint
讲解 3min
第四节 混合型酸碱平衡
熟悉二重性酸碱平衡紊乱的类型及酸碱平衡指标的变化特征 Powerpoint
讲解 共30min
了解二重性酸碱平衡紊乱的常见原因 1. 呼吸性酸中毒合并代谢性酸中毒
原因：呼吸、心跳骤停、慢性阻塞性肺疾患合并心力衰竭或休克；
特点：pH↓↓,PaCO2↑, HCO3－↓，AG↑,K+↑。 Powerpoint
讲解 10min
2. 呼吸性碱中毒合并代谢性碱中毒
原因：高热合并呕吐，肝硬化应用利尿剂治疗；
特点：pH↑↑,PaCO2↓, HCO3－↑, K+↓。 Powerpoint
讲解 5min
3. 呼吸性酸中毒合并代谢性碱中毒
原因：慢性阻塞性肺疾患应用利尿剂或合并呕吐；
特点：pH不定,PaCO2↑, HCO3－↑。 Powerpoint
讲解 5min
4. 呼吸性碱中毒合并代谢性酸中毒
原因：肾功能衰竭合并感染，肝功能衰竭合并感染吸、水杨酸中毒；
特点：pH不定, PaCO2↓, HCO3－↓。 Powerpoint
讲解 5min
5. 代谢性酸中毒合并代谢性碱中毒
原因：肾功能衰竭患者频繁呕吐剧烈呕吐伴严重腹泻；
特点：pH, PaCO2, HCO3－均不定。 Powerpoint
讲解 5min
思考题：
1. 试述碳酸氢盐缓冲系统在调节酸碱平衡中的作用。
2. 简述肾在调节酸碱平衡中的作用。
3. 在哪些情况下容易发生AG增大性代谢性酸中毒？为什么？
4. 简述代谢性酸中毒时机体的代偿调节作用。
5. 急性呼吸性酸中毒时机体的主要代偿措施是什么？
6. 为什么急性呼吸性酸中毒患者的中枢神经系统功能紊乱比代谢性酸中毒患者更明显？
7. 酸中毒是如何引起血钾浓度升高的？
8. 剧烈呕吐易引起何种酸碱平衡紊乱？试分析其发生机制。
9. 什么叫做反常性酸性尿？缺钾性碱中毒为什么会出现反常性酸性尿？
10. 试述代谢性碱中毒时中枢神经系统兴奋的发生机制。
11. 试述急性呼吸性碱中毒时机体的主要代偿机制。
12.某糖尿病患者，化验结果显示：血pH 7.30,PaCO2 4.13KPa(31mmHg),SB 16mmol/L,血[Na+]140mmOl/L,血[CL-]104mmol/L。请分析其酸碱平衡紊乱的类型并说明诊断的依据。
13.某慢性支气管炎、肺气肿患者，近日因受凉后肺部感染而入院。化验检查结果如下：血pH 7.33,paCO2 9.46kpa(71mmHg),SB 36mmol/L。请分析其酸碱平衡紊乱的类型并说明诊断的依据。
参考资料：
《病理生理学》（金惠铭主编，人民卫生出版社，第五版）
《人体病理生理学》（王迪浔、金惠铭主编，人民卫生出版社）
《Pathophysiology》(clinical concepts of disease processes) Fifth Edition
第一节 酸碱平衡及其调节(Acid-base balance and its regulation)
一、体液酸碱物质的来源(The source of acids and bases)
体液中的酸性或碱性物质主要是细胞在物质代谢的过程中产生的，少量来自食物。在普通膳食条件下，正常人体内酸性物质的生成量远远超过碱性物质的生成量。
（一）酸性物质的来源
1.挥发酸（volatile acid）
指碳酸（H2CO3）。H2CO3可转变成CO2气体经肺排出体外，称之为挥发酸。糖、脂肪和蛋白质氧化分解的终产物CO2与H2O在碳酸酐酶(carbonic anhydrase,CA)结合生成H2CO3。正常成人在安静状态下，每天约生成CO2300～400L，如全部生成H2CO3可释放出15molH+，成为体内酸性物质的最主要来源。
2.固定酸(fixed acid)
指不能变成气体由肺呼出，只能经肾随尿排出的酸性物质，又称非挥发酸（unvolatile acid）。固定酸主要包括磷酸、硫酸、尿酸和有机酸。正常成人每日由固定酸释放出的H+约为50～100mmol。
机体有时还会摄入一些酸性食物，包括服用酸性药物，如氯化铵、水杨酸等，成为体内酸性物质的另一来源。
（二）碱性物质的来源
体液中碱性物质的主要来源是体内生成的和食物中含的有机酸盐，例如柠檬酸钠、苹果酸钠等，可在代谢过程中生成碳酸氢钠。
二、酸碱平衡的调节机制(Mechanisms of acid-base balance)
机体不断生成或摄取酸碱物质，但体液的pH值却不发生明显变化，这是通过体液中的缓冲系统、肺和肾维持对酸碱平衡的调节。
（一）体液缓冲系统（Buffer system of body fluid）
1.缓冲系统的组成
碳酸氢盐缓冲系统(bicarbonate buffer system)：在细胞外液由NaHCO3/H2CO3构成，在细胞内液由KHCO3/H2CO3构成。其作用特点是：
只缓冲碱和固定酸，不能缓冲挥发酸
开放性缓冲:通过肺和肾对H2CO3和HCO3-的调节使缓冲物质易于补充或排出，缓冲潜力大
缓冲能力强:是细胞外液含量最多的缓冲系统，其缓冲固定酸的能力占全血缓冲总量的53%
是决定血液pH的高低的主要缓冲对:血浆pH主要取决于血浆HCO3-与H2CO3的浓度比。根据Henderson-Hasselbalch方程，
pH=pKa+log[HCO3-]/[H2CO3]
式中pKa为H2CO3电离常数的负对数值，38℃时为6.1。血浆NaHCO3浓度为24mmol/L，血浆H2CO3浓度为1.2mmol/L，代入上式为 pH=6.1+log24/1.2=6.1+log20/1=6.1+1.3=7.4，即使两者的绝对浓度已经发生变化，只要浓度比维持在20/1，血浆pH就不会发生变动。
非碳酸氢盐缓冲系统：指碳酸氢盐缓冲对以外的各缓冲对，包括磷酸盐缓冲对(phosphate buffer system)、蛋白质缓冲对(protein buffer system)、和血红蛋白缓冲(hemoglobin buffer system)。血液中各缓冲对缓冲酸性物质的能力见表4-1。
表4-1 血液缓冲系统对酸负荷的缓冲
酸的种类 缓冲对 缓冲能力（%）
挥发酸 非碳酸氢盐缓冲对 100
固定酸 碳酸氢盐缓冲对 53
血浆 35
红细胞 18
非碳酸氢盐缓冲对 47
血红蛋白缓冲对 35
血浆蛋白缓冲对 7
磷酸盐缓冲对 5
2.缓冲系统的作用
现以碳酸氢盐缓冲系统为例，说明缓冲系统在酸碱平衡调节中的作用。
HCl + NaHCO3 → NaCl + H2CO3
盐酸是一种强酸，当其进入血液后首先与缓冲系统中的碱发生反应，生成氯化钠和碳酸，从而将强酸转变成弱酸，进而通过肺将碳酸排出，血液pH不会发生明显变化。
NaOH+ H2CO3 → H2O + NaHCO3
氢氧化钠是一种强碱，当其入血与缓冲系统中的弱酸发生反应，生成水和碳酸氢钠，从而将强碱转化成弱碱，再经肾排出。这说明当体液中酸性或碱性物质的含量发生改变时，缓冲系统通过接受H+或释放H+，减轻体液pH变动的程度。
（二）呼吸在酸碱平衡中的调节作用（Respiratory control mechanisms）
肺通过改变CO2的排出量调节血浆碳酸浓度，以维持血浆pH相对恒定。
1.呼吸运动的中枢调节
延髓呼吸中枢化学感受器对动脉血二氧化碳分压（PaCO2)的变化非常敏感，PaCO2升高可以增加脑脊液H+的含量，兴奋呼吸中枢使肺泡通气量增加。当PaCO2超过5.32kPa(40mmHg)时，肺通气量可增加2倍；若增加到8.3kPa(62.4mmHg)时，肺通气量可增加10倍，使CO2排出量明显增加。但是，当PaCO2超过10.7kPa(80mmHg)时，可因CO2浓度过高产生中枢神经系统功能损伤，如呼吸中枢抑制等，称为二氧化碳麻醉(CO2 necrosis)。
图4-1 呼吸对酸碱平衡的调节
2.呼吸运动的外周调节
主动脉体和颈动脉体的外周化学感受器可感受动脉血氧分压（PaO2〕、血pH和PaCO2的刺激。当PaO2降低、pH降低或PaCO2升高时，通过外周化学感受器反射性兴奋呼吸中枢，增加CO2排出量。
正常情况下，中枢化学感受器的调节作用强于外周化学感受器的调节作用。通过中枢或外周的神经反射，肺可以迅速灵敏地调节血浆碳酸浓度，以维持NaHCO3/H2CO3的浓度比20/1。
（三）肾对酸碱平衡的调节（Renal control mechanism）
肾通过排泄固定酸和维持血浆NaHCO3的浓度对酸碱平衡进行调节。其主要的作用机制是：
1.肾小球滤液中的NaHCO3重吸收
血液中NaHCO3可自由通过肾小球，滤出的NaHCO3约85～90%在近曲小管和髓袢被重吸收，其余部分在远曲小管和集合管被重吸收。正常情况下，随尿液排出体外的NaHCO3仅为滤出量的0.1％。
近端肾小管对NaHCO3的重吸收：近曲小管上皮细胞内CO2和H2O在碳酸酐酶催化下生成H2CO3，H2CO3部分解离成H+和HCO3-。从肾小球滤过的Na+ 经肾小管细胞管腔膜Na+-H+载体蛋白进入细胞内，再经基膜Na+-K+-ATP酶转运入血，而细胞内H+经同一载体进入管腔。进入肾小管腔的H+与滤过的HCO3-结合成H2CO3，并迅速分解为H2O和CO2，水随尿排出，CO2又弥散回肾小管上皮细胞。重吸收的Na+与肾小管上皮细胞内的HCO3-结合生成NaHCO3回流入血。值得指出的是：①近曲小管重吸收HCO3-过程中，回流入血的HCO3-并不是从肾小球滤过的HCO3-，而是在肾小球上皮细胞内生成的；②近曲小管分泌的H+与滤液中HCO3-结合，最终排出体外的是H2O，并无H+的大量排泄，虽然NaHCO3被大量重吸收,但近曲小管尿液pH值下降不明显。
远端肾小管对NaHCO3的重吸收：在远曲小管和集合管上皮细胞内，CO2和H2O生成H2CO3，并解离成H+和HCO3-。但与近曲小管不同，远曲小管和集合管上皮细胞通过管腔膜H+-ATP酶耗能将H+分泌入管腔。由于泌H+的方式不同，近端肾单位与远端肾单位对尿液酸化的能力有很大差异。近曲小管内尿液H+浓度仅浓缩3-4倍，而在远曲小管，特别是集合管，尿液H+可浓缩至900倍，故远端肾单位可根据机体需要改变H+分泌量，对NaHCO3进行调节性重吸收。
图4-2 NaHCO3的重吸收
2.磷酸盐的酸化
正常人血浆中Na2HPO4/NaH2PO4的浓度比为4:1，近曲小管滤液中磷酸盐比例与血浆相同，主要为碱性磷酸盐。当原尿流经远曲小管和集合管时，由于上皮细胞不断向管腔内泌H+，尿液pH降低。H+与滤液中的Na+交换，将碱性Na2HPO4转变成酸性 NaH2PO4，并随尿液排出体外。回吸收的Na+与远曲小管上皮细胞内的HCO3-生成新的NaHCO3回流入血。
图4-3 磷酸盐的酸化
3.氨的排泄
在肾小管上皮细胞内氨基酸分解，特别是谷氨酰胺在谷氨酰胺酶催化下产生氨（NH3），NH3为脂溶性，生成后弥散入肾小管腔，与肾小管上皮细胞分泌的H+结合成铵(NH4+)，NH4+为水溶性，不易通过细胞膜返回细胞内，以氯化铵形式随尿液排出体外。而上皮细胞内生成新的NaHCO3回流入血。
图4-4 氨的排泄
综上所述，肾小管上皮细胞在不断分泌H+的同时，将肾小球滤过的NaHCO3重吸收入血，防止细胞外液NaHCO3的丢失。如仍不足以维持细胞外液NaHCO3浓度，则通过磷酸盐的酸化和泌NH4+生成新的NaHCO3，以补充机体的消耗，从而维持血液HCO3-浓度的相对恒定。如果体内HCO3-含量过高，肾脏可减少NaHCO3的生成和重吸收，使血浆NaHCO3浓度降低。当血液pH降低、血K+降低、血Cl-降低、有效循环血量降低、醛固酮升高及碳酸酐酶活性增强时，肾小管泌H+和重吸收HCO3-增多。
体液缓冲系统、肺和肾三者共同维持体液酸碱度的相对稳定性，它们在作用时间及程度上又各有特点，相互配合与补充，以保持NaHCO3/H2CO3的浓度比为20/1。血液缓冲系统的反应最为迅速，一旦有酸性或碱性物质入血，缓冲物质就立即与其反应，将强酸或强碱中和转变成弱酸或弱碱，同时缓冲系统自身被消耗，故缓冲作用不易持久。肺的调节亦很迅速，通过改变肺泡通气量来控制血浆H2CO3浓度的高低，但仅对CO2有调节作用，不能缓冲固定酸。细胞内液的缓冲作用强于细胞外液，约在2～4小时开始发挥调节作用，通过细胞内外离子的转移来维持酸碱平衡，但常可引起血钾浓度的改变。肾的调节作用比较缓慢，常在酸碱平衡紊乱发生后数小时开始发挥作用，但持续时间较久，特别是固定酸的排出和HCO3-含量的恢复最终要靠肾来完成。
第二节 酸碱平衡紊乱的分类及常用检测指标
(Classes of acid-base disturbances and Laboratory tests)
一、酸碱平衡紊乱的分类 (Classes of acid-base disturbances)
尽管机体对酸碱负荷有强大的缓冲能力和有效的调节功能，但在病理情况下许多因素可以引起体液酸碱度稳定性的破坏，发生酸碱平衡紊乱。血液pH的高低取决于血浆NaHCO3/H2CO3的浓度比。根据其变化可以将酸碱平衡紊乱分为两大类，pH降低称为酸中毒(acidosis)，亦称酸血症（acidemia）；pH升高称为碱中毒(alkalosis)，亦称碱血症（alkalemia）。血浆HCO3-含量主要受代谢性因素的影响，由于HCO3-浓度原发性降低或增高引起的酸碱平衡紊乱，称为代谢性酸中毒(metabolic acidosis)或代谢性碱中毒(metabolic alkalosis)。而H2CO3含量主要受呼吸性因素的影响，由于H2CO3浓度原发性增高或降低引起的酸碱平衡紊乱，称为呼吸性酸中毒(respiratory acidosis)或呼吸性碱中毒(respiratory alkalosis)。另外，在单纯型酸中毒或碱中毒时，由于机体的调节，虽然体内酸性或碱性物质的含量已经发生改变，但是血液pH尚在正常范围之内，称为代偿性酸或碱中毒。如果血液pH高于或低于正常范围，则称为失代偿性酸或碱中毒，这可以反映机体酸碱平衡紊乱的严重程度。
在临床工作中，病人不但可以有单纯型酸碱平衡紊乱(simple acid-base disturbance)，在同一病人体内还可以有两种或两种以上的酸碱平衡紊乱同时存在，称为混合型酸碱平衡紊乱（mixed acid-base disturbance）。
图4-5 酸碱平衡紊乱的分类
二、反映血液酸碱平衡的常用指标(Laboratory tests)
（一）pH
1.概念：pH为H+浓度的负对数。正常人动脉血pH7.35～7.45，平均为7.4。
2.意义：pH的变化反映了酸碱平衡紊乱的性质及严重程度，pH降低为失代偿性酸中毒；pH升高为失代偿性碱中毒 。但pH变化不能区分引起酸碱平衡紊乱的原因是呼吸性还是代谢性。pH值在正常范围内，可表示酸碱平衡正常，亦可表示代偿性酸碱平衡紊乱或酸碱中毒相互抵销的混合型酸碱平衡紊乱。
图4-6 血气分析仪
(二)动脉血二氧化碳分压
1.概念：动脉血二氧化碳分压(Partial pressure of carbon dioxide in arterial blood, PaCO2)是指物理溶解于动脉血浆中的CO2分子所产生的张力。 正常范围4.4～6.25 kPa（33～47mmHg）, 平均为5.32kPa（40mmHg）。PaCO2乘以CO2的溶解系数（40×0.03=1.2mmol/L）等于血浆H2CO3浓度。
2.意义：原发性PaCO2增多表示有CO2潴留, 见于呼吸性酸中毒; 原发性PaCO2降低表示肺通气过度, 见于呼吸性碱中毒。在代谢性酸碱中毒时，由于机体的代偿调节，PaCO2可发生继发性降低或升高。
(三)标准碳酸氢盐和实际碳酸氢盐
1.概念：标准碳酸氢盐（standard bicarbonate, SB）是指血液在38℃, 血红蛋白完全氧合的条件下, 与PCO2为5.32kPa的气体平衡后测得的血浆HCO3-含量。实际碳酸氢盐（actual bicarbonate, AB）是指隔绝空气的血液标本, 在实际血氧饱和度和PCO2条件下测得的血浆HCO3-浓度。 正常人SB与AB相等, 为22～27 mmol/L, 平均为24mmol/L。
2.意义：代谢性酸中毒时，两者都降低；代谢性碱中毒时，两者都升高。在呼吸性酸碱平衡紊乱时，两者可不相等。AB>SB提示有CO2潴留，为呼吸性酸中毒；AB<SB提示有CO2排出过多，为呼吸性碱中毒。
(四)缓冲碱
1.概念：缓冲碱（buffer base, BB）是指血液中一切具有缓冲作用的阴离子的总量。全血缓冲碱包括HCO3-、Hb-、Pr-、HPO42-等，正常范围为45～55mmol/L，平均为50mmol/L。
2.意义：代谢性酸中毒时，BB减少；代谢性碱中毒时，BB增加。当慢性呼吸性酸碱平衡紊乱时，由于肾的代偿调节，BB可出现继发性升高或降低。
(五)碱剩余
1.概念：碱剩余（base excess, BE）是指在38℃, 血红蛋白完全氧合, PCO2为5.32kPa的条件下，将1升全血或血浆滴定到pH7.4所需要的酸或碱的毫克分子量，正常值为0±3mmol/L。
2.意义：代谢性酸中毒时，缓冲碱减少，需用碱将血液滴定到pH7.4，BE用负值表示。代谢性碱中毒时，缓冲碱增多，需用酸将血液滴定到pH7.4，BE用正值表示。在慢性呼吸性酸或碱中毒时，BE亦可出现代偿性升高或降低。
(六)阴离子间隙
1.概念：阴离子间隙（anion gap, AG）是指血浆中未测定阴离子量与未测定阳离子量的差值。Na+占血浆阳离子总量的90%，称为可测定阳离子。HCO3-和Cl-占血浆阴离子总量的85%，称为可测定阴离子。血浆未测定阳离子（undetermined cation, UC）包括K+、Ca2+和Mg2+。血浆未测定阴离子（undetermined anion, UA）包括Pr-、HPO42-、SO42-和有机酸阴离子。血浆中阳离子与阴离子总量相等，均为151mmol/L，从而维持电荷平衡。血浆阴阳离子平衡可表示为：
Na+ + UC = HCO3- + Cl- + UA
则阴离子间隙为 AG = UA － UC
= Na+ － HCO3- － Cl-
= 140 － 24 － 104 = 12(mmol/L)
正常范围为10～14mmol/L。
2.意义：AG实质上是反映血浆中固定酸含量的指标，当HPO42-、SO42-和有机酸阴离子增加时，AG增大。因而AG可帮助区分代谢性酸中毒的类型和诊断混合型酸碱平衡紊乱。
表4-2 阴离子间隙变化在诊断代谢性酸中毒中的意义
AG减少（<10 mmol/L） AG增加（>12 mmol/L） AG正常（10～4 mmol/L）
低白蛋白血症（未测定阴离子减少） 存在未测定代谢性阴离子（糖尿病酮症酸中毒、酒精酮症酸中毒、乳酸酸中毒、饥饿、肾功能衰竭） 碳酸氢盐丢失（腹泻、胰液丢失、回肠造口术）
多发性骨髓瘤（未测定的带正电荷IgG异型球蛋白增加） 存在化学性或药物性阴离子（水杨酸盐中毒、甲醇中毒、乙烯乙二醇中毒） 氯离子潴留（肾小管性酸中毒、服用精氨酸与赖氨酸药物）
未测定阳离子增加（高钾血症、高钙血症、高镁血症、锂中毒）
在上述各项指标中，反映血浆酸碱平衡紊乱的性质和程度的指标是pH，反映血浆H2CO3含量的指标是PaCO2。SB和AB虽各有特点，但都是反映血浆HCO3-含量的变化，BB和BE的高低反映的是血液缓冲碱的总量。在临床工作中并不是每个病人都需要测定全部指标，因血浆的酸碱度取决于血浆NaHCO3/H2CO3的浓度比，故有选择的测定反映血浆pH、H2CO3及HCO3-（或缓冲碱）变化的相应指标，就可以分析和判断酸碱平衡紊乱的原因和类型。
第三节 单纯性酸碱平衡紊乱（Simple acid-base disturbance)
一、代谢性酸中毒 (Metabolic Acidosis)
代谢性酸中毒（metabolic acidosis）是以血浆HCO3-浓度原发性减少为特征的酸碱平衡紊乱类型。根据AG的变化又可将其分为两类：即AG增大型(血氯正常型)代谢性酸中毒 与AG正常型(高血氯型)代谢性酸中毒。
（一）代谢性酸中毒的原因(Causes of metabolic acidosis)
1. AG增大型代谢性酸中毒(Increased Anion Gap)
其特点是因血中固定酸增加，AG增大，血浆HCO3-浓度减少，血氯含量正常。
固定酸摄入过多：过量服用阿斯匹林等水杨酸类药物，使血浆中有机酸阴离子增加。
固定酸产生过多：乳酸酸中毒（lactic acidosis） 因血液中乳酸含量增加引起的代谢性酸中毒。各种原因引起的组织低灌注或缺氧时，例如休克、心力衰竭、缺氧、严重贫血、肺水肿等，糖酵解增强导致乳酸大量增加。酮症酸中毒（ketoacidosis）因血液中酮体含量增加引起的代谢性酸中毒。多发生于糖尿病、严重饥饿及酒精中毒时。因葡萄糖利用减少或糖原储备不足，使脂肪分解加速，产生大量酮体β-羟丁酸和乙酰乙酸等，可引起酮症酸中毒。
肾排泄固定酸减少：急性和慢性肾功能衰竭晚期，肾小球滤过率降低到正常值的20～25%以下，机体在代谢过程中生成的HPO42-、SO42-等不能充分由尿中排出，使血中固定酸增加。
2.AG正常型代谢性酸中毒(Normal Anion Gap)
其特点是AG正常，血浆HCO3-浓度减少，血氯含量增加。
消化道丢失HCO3-: 胰液、肠液和胆汁中碳酸氢盐的含量均高于血浆，严重腹泻、小肠及胆道瘘、肠吸引术等均可引起 NaHCO3 大量丢失。
含氯酸性药物摄入过多：长期或大量服用氯化铵、盐酸精氨酸等含氯酸性药物，可引起AG正常、血氯增加型代谢性酸中毒。大量输入生理盐水，除可造成HCO3-稀释外，亦可因生理盐水中Cl-浓度高于血浆，引起AG正常型代谢性酸中毒。
肾脏泌H+功能障碍：当肾功能减退但肾小球滤过率在正常值的25%以上时，HPO42-、SO42-等阴离子尚不致发生潴留，此时因肾小管泌H+和重吸收HCO3-减少而引起AG正常型代谢性酸中毒。肾小管性酸中毒（renal tubular acidosis, RTA）：由于遗传性缺陷或重金属（汞、铅等）及药物（磺胺类等）的影响，使肾小管排酸障碍，而肾小球功能一般正常。近端肾小管性酸中毒（RTA-Ⅱ型）是由于近曲小管上皮细胞重吸收HCO3-的阈值降低，血浆HCO3-浓度超过17mmol/L则不能被重吸收而随尿排出，血浆HCO3-浓度降低；远端肾小管酸中毒（RTA-Ⅰ型）的发病环节是远曲小管泌H+障碍，尿液不能被酸化，H+在体内潴留，血浆HCO3-浓度降低。应用碳酸酐酶抑制剂：如乙酰唑胺可抑制肾小管上皮细胞内碳酸酐酶活性，使H2CO3生成减少，泌H+和重吸收HCO3-减少。
表4-3 代谢性酸中毒的原因和表现
原
因 AG 增大型 AG 正常型
Excess production of metabolic acids
水杨酸及甲醇中毒
乳酸酸中毒
糖尿病酮症酸中毒
酒精酮症酸中毒
饥饿
Impaired elimination of metabolic acids
肾功能衰竭 Excess bicarbonate loss
腹泻
肠瘘
肠液吸引
肾小管性酸中毒
应用碳酸苷酶抑制剂
Increased chloride levels
输入过多生理盐水
氯化铵治疗
表
现 Blood gases
Neural function
Cardiovascular function
pH降低
HCO3-原发性降低
PaCO2代偿性降低
嗜睡
精神错乱
昏迷
心率减慢
心肌收缩力降低
心律失常
外周血管扩张
图4-7 代谢性酸中毒的分类
（二）机体的代偿调节(Compensatory mechanisms of metabolic acidosis)
1.血浆的缓冲作用
代谢性酸中毒时，血浆中增多的H+可立即被血浆缓冲系统所缓冲，通过上述反应，血浆HCO3-及缓冲碱被消耗，生成的H2CO3可由肺排出。
图4-8 血浆缓冲系统对H＋的缓冲
2.肺的调节
血液中H+浓度增加或pH降低可通过刺激化学感受器兴奋呼吸中枢，增加呼吸的深度和频率。肺的代偿反应迅速，在数分钟内可使肺通气量明显增加，CO2排出增多，PaCO2代偿性降低，其意义在于当代谢性酸中毒使HCO3-浓度原发性减少后，H2CO3继发性降低，两者比值接近20/1，血液pH变化不明显。
3.细胞内缓冲
细胞内缓冲多在酸中毒2～4h后发生，通过细胞内外离子交换降低血液的H+浓度。细胞外液中增多H+的向细胞内转移，为细胞内缓冲碱所缓冲，而细胞内K+向细胞外转移，以维持细胞内外电平衡，故酸中毒易引起高血钾。
图4-9 细胞内外离子转移
4.肾的调节
除肾功能异常引起的代谢性酸中毒外，其它原因引起的代谢性酸中毒，肾通过排酸保碱来发挥代偿功能。肾代偿一般在酸中毒持续数小时后开始，3～5天内发挥最大效应。酸中毒时肾小管上皮细胞中碳酸酐酶活性增高，促进肾小管泌H+和重吸收HCO3-增加；磷酸盐酸化增加，但肾小管泌NH4+增加是最主要的代偿机制。管腔内H+浓度愈高，NH4+的生成与排出愈快，产生HCO3-愈多。通过以上反应，肾加速酸性物质的排泄和碱性物质的补充。由于从尿中排出的H+增多，尿液呈酸性。
图4-10 机体对代谢性酸中毒的代偿反应
5.反映酸碱平衡的常用指标的变化趋势
通过上述各种代偿调节，若能使NaHCO3/H2CO3的浓度比接近20/1，血液pH可在正常范围内，称为代偿性代谢性酸中毒；如经机体的代偿调节，血浆NaHCO3/H2CO3的浓度比仍降低，血浆pH下降，称为失代偿性代谢性酸中毒。其它指标的原发性变化是：SB降低，AB降低，BB降低，BE为负值；继发性变化是：PaCO2降低，血K+升高。
表4-4 代谢性酸中毒时实验室检察的变化趋势
pH SB AB BB BE PaCO2 K+
降低 降低 降低 降低 降低 降低 降低
（三）机体的改变 (Changes induced by metabolic acidosis)
代谢性酸中毒对机体的影响主要是引起心血管系统和中枢神经系统的功能障碍。
1.心血管系统
血浆H+浓度增高对心脏和血管的损伤作用主要表现在：
心肌收缩力降低：H+浓度升高除使心肌代谢障碍外，还可通过减少心肌Ca2+内流、减少肌浆网Ca2+释放和竞争性抑制Ca2+与肌钙蛋白结合，使心肌收缩力减弱。
心律失常：酸中毒使细胞内K+外移，加之肾小管细胞泌H+增加，而排K+减少，故血钾升高。高血钾可引起心律失常，严重时可发生心脏传导阻滞或心室纤颤。
血管对儿茶酚胺的敏感性降低：H+增高可使毛细血管前括约肌及微动脉平滑肌对儿茶酚胺的反应性降低，导致外周血管扩张，血压可轻度降低。
图4-11 酸中毒对心血管系统的损伤作用及机制
2.中枢神经系统
代谢性酸中毒时中枢神经系统功能障碍的主要表现是抑制，如反应迟钝、嗜睡等，严重者可出现昏迷。其发生与下列因素有关：
H+增多抑制生物氧化酶类的活性，使氧化磷酸化过程减弱，ATP生成减少，脑组织能量供应不足。
酸中毒使脑内谷氨酸脱羧酶活性增高，抑制性神经递质γ-氨基丁酸生成增多。
图4-12 γ-氨基丁酸的代谢
（四）防治原则 (Principle of treatment)
1.治疗原发病
去除引起代谢性酸中毒的病因是治疗的基本原则和主要措施，如纠正水和电解质紊乱，恢复有效循环血量和改善肾功能。
2.碱性药物的应用
对严重的代谢性酸中毒患者可给予一定量的碱性药物对症治疗。碳酸氢钠因直接补充血浆缓冲碱，作用迅速，为临床治疗所常用。乳酸钠经肝脏代谢生成乳酸和NaHCO3，是作用较为缓慢的碱性药物，但对肝脏疾患和乳酸酸中毒患者慎用。
二、呼吸性酸中毒(Respiratory acidosis)
呼吸性酸中毒（respiratory acidosis）是以血浆H2CO3浓度原发性增高为特征的酸碱平衡紊乱类型。
（一）原因（Causes）
1. CO2排出减少
各种原因导致肺泡通气量减少，使CO2排出受阻是引起呼吸性酸中毒的常见原因。
呼吸中枢抑制：见于颅脑损伤、脑炎、脑血管意外，麻醉药或镇静药过量等。因呼吸中枢抑制使肺泡通气量减少，常引起急性CO2潴留。
呼吸肌麻痹：见于急性脊髓灰质炎、重症肌无力、重度低钾血症或家族性周期性麻痹、脊髓高位损伤等。因呼吸动力不足而导致肺泡扩张受限，CO2排出减少。
呼吸道阻塞：见于喉头痉挛或水肿、异物阻塞气管等，因呼吸道严重阻塞常引起急性CO2潴留。
胸部疾病：见于胸部创伤、气胸、大量的胸腔积液和胸廓畸形等。因胸廓活动受限而影响肺通气功能。
肺部疾患：于肺炎、肺气肿、肺水肿、支气管哮喘和急性呼吸窘迫综合症等广泛肺组织病变时。由于肺泡通气量减少，使CO2排出障碍。
2. CO2吸入过多
较为少见。在通气不良的环境中，例如矿井塌陷等意外事故，因空气中CO2增多，使机体吸入过多CO2。
表4-5 呼吸性酸中毒的原因和表现
原
因 呼吸中枢抑制 肺部疾病 呼吸肌麻痹 胸廓损伤
颅脑损伤
药物中毒
支气管哮喘
慢性支气管炎
肺炎
肺水肿 低钾
家族性周期性麻痹 肋骨骨折
表
现 Blood gases
Neural function
Skin Renal function
pH降低
PaCO2原发性升高
HCO3-代偿性升高
脑血管扩张和神经功能抑制
头痛、
精神错乱
昏迷 皮肤温暖 酸性尿
（二）机体的代偿调节(Compensatory mechanism of respiratory acidosis）
当体内H2CO3增多时， 由于血浆碳酸氢盐缓冲系统不能缓冲挥发酸，血浆其它缓冲碱含量较低，缓冲H2CO3的能力极为有限。而且呼吸性酸中毒发生的最主要环节是肺通气功能障碍，故呼吸系统难以发挥代偿作用。呼吸性酸中毒时，机体的主要代偿调节方式是：
1.细胞内外离子交换和细胞内缓冲
细胞内外离子交换和细胞内缓冲是急性呼吸性酸中毒时的主要代偿方式。当血浆CO2不断升高时，在红细胞内和血浆中进行代偿。
CO2弥散入红细胞：潴留的CO2可迅速弥散入红细胞，在碳酸酐酶作用下CO2和H2O生成H2CO3，再进一步解离成H+和HCO3-，H+被Hb-所缓冲，HCO3-与血浆中Cl-交换释放入血，使血浆HCO3-升高，血Cl-降低；
CO2在血浆中转变成HCO3-：血浆中CO2和H2O生成H2CO3，解离出H+和HCO3-，HCO3-留在血浆中，使血浆HCO3-浓度升高，具有一定的代偿作用，而H+与细胞内K+交换，进入细胞内的H+可被蛋白质阴离子缓冲，K+外移使血K+浓度升高。
图4-13 急性呼吸性酸中毒时对CO2升高的代偿
2.肾的代偿
由于肾对酸碱平衡的调节较为缓慢，在急性呼吸性酸中毒时往往来不及发挥代偿作用，故肾的代偿是慢性呼吸性酸中毒（一般是指持续24h以上的CO2潴留）的主要代偿方式。PaCO2升高和H+浓度增加可刺激肾小管上皮细胞的碳酸酐酶和谷氨酰胺酶活性，表现为泌H+、泌NH4+和重吸收HCO3-增加，H+随尿排出，血浆HCO3-浓度代偿性增加。
图4-14 机体对呼吸性酸中毒的代偿反应
3.反映酸碱平衡的常用指标的变化趋势
急性呼吸性酸中毒时，因CO2急剧潴留，肾尚来不及发挥代偿作用，故[NaHCO3]/[H2CO3]比值减少，血pH降低，为失代偿性呼吸性酸中毒。PaCO2原发性升高,AB>SB；PaCO2每升高10mmHg，HCO3-可代偿性升高1mmol/L，BB和BE变化不大。
慢性呼吸性酸中毒时，虽然亦有CO2大量潴留，但由于肾脏发挥了强大的代偿作用，使血浆[HCO3-]与[H2CO3]均增高，两者比值可维持在20/1或接近20/1，血pH正常或略降低，为代偿性或失代偿性呼吸性酸中毒。原发性改变为PaCO2升高，AB>SB；PaCO2每升高10mmHg，HCO3-可代偿性升高3.5 mmol/L，表现为SB升高，AB升高，BB升高，BE为正值，血K+升高。
表4-6 呼吸性酸中毒时实验室检查的变化
pH PaCO2 SB AB BB BE K+
急性 明显降低 升高 轻度升高 轻度升高 不变 不变 升高
慢性 降低 升高 升高 升高 升高 升高 升高
3.反映酸碱平衡的常用指标的变化趋势
呼吸性酸中毒对心血管系统的影响与代谢性酸中毒相似，对中枢神经系统的影响取决于CO2潴留的程度、速度、酸血症的严重性以及伴发的低氧血症的程度。呼吸性酸中毒尤其是急性CO2潴留引起的中枢神经系统功能紊乱往往比代谢性酸中毒更为明显。这是因为
中枢酸中毒更明显：CO2为脂溶性，急性呼吸性酸中毒时，血液中积聚的大量CO2可迅速通过血脑屏障，使脑内H2CO3含量明显升高。而HCO3-为水溶性，血浆中HCO3-通过血脑屏障极为缓慢，脑脊液内HCO3-含量代偿性升高需要较长时间。因此，急性呼吸性酸中毒时，脑脊液pH的降低较血液pH降低更为明显；
脑血管扩张：CO2潴留可使脑血管明显扩张，脑血流量增加，引起颅内压和脑脊液压增加；
缺氧：CO2潴留往往伴有明显的缺氧,三者共同导致中枢神经系统的损伤。
（四）防治原则（Principle of Treatment）
1.改善肺泡通气功能
治疗引起呼吸性酸中毒的原发病，尽快改善肺泡通气功能是防治呼吸性酸中毒的根本措施。例如排除呼吸道异物、控制感染、解除支气管平滑肌痉挛以及使用呼吸机等。
2.使用碱性药物
对pH降低较为明显的呼吸性酸中毒患者可适当给予碱性药物。但呼吸性酸中毒患者使用碱性药物应比代谢性酸中毒患者更为慎重。因为HCO3-与H+结合后生成的H2CO3必须经肺排出体外，在通气功能障碍时，CO2不能及时排出，甚至可能引起PaCO2进一步升高。
三、代谢性碱中毒 (Metabolic Alkalosis)
代谢性碱中毒（metabolic alkalosis）是以血浆HCO3-浓度原发性升高为特征的酸碱平衡紊乱类型。
（一）原因 (Causes)
消化道失H+：见于频繁呕吐以及胃液引流时，含丰富HCl的酸性胃液大量丢失。
肾失H+：
低氯性碱中毒：某些利尿剂（如噻嗪类、速尿等）可以抑制肾髓袢升支对Cl-、Na+的重吸收。到达远曲小管的尿液流量增加，NaCl含量升高，促进远曲小管和集合管细胞泌H+、泌K+增加，以加强对Na+的重吸收，Cl-以氯化铵形式随尿排出。H+-Na+交换增强使HCO3-重吸收增加，引起低氯性碱中毒。
肾上腺皮质激素增多：肾上腺皮质增生或肿瘤可引起原发性肾上腺皮质激素分泌增多；细胞外液容量减少、创伤等刺激可引起继发性醛固酮分泌增多。醛固酮及糖皮质激素过多促使肾远曲小管和集合管H+-Na+交换和K+-Na+交换增加，HCO3-重吸收增加，导致代谢性碱中毒及低钾血症。后者又促进碱中毒的发展。
缺钾性碱中毒：低钾血症是肾小管泌H+和重吸收HCO3-，亦是引起代谢性碱中毒的重要原因和维持因素。机体缺K+时，细胞内K+外移以代偿血K+降低，细胞外液H+移入细胞，造成细胞外碱中毒和细胞内酸中毒。同时，因肾小管上皮细胞缺钾，使K+-Na+交换减少，代之以H+-Na+交换增强，H+ 排出增多，HCO3-重吸收增多，造成缺钾性碱中毒。
碱性物质摄入过多：常为医源性。口服或输入过量NaHCO3可引起代谢性碱中毒。摄入乳酸钠、乙酸钠、柠檬酸钠等有机酸盐，其在体内氧化可产生碳酸氢钠，１升库存血中所含的柠檬酸钠约可产生30 mmolHCO3-，故大量输入库存血，尤其是在肾的排泄能力减退时，可引起代谢性碱中毒。
有效循环血量减少：呕吐或利尿引起的细胞外液容量减少，使有效循环血量不足，这是造成肾潴留HCO3-的主要刺激。其机制主要是：
有效循环血量减少，使肾小球滤过率降低，经肾小球滤过的NaHCO3减少；
有效循环血量减少可激活肾素－血管紧张素系统，血管紧张素II可使近曲小管重吸收NaHCO3能力增强；
有效循环血量减少引起的继发性醛固酮增加，促进远曲小管对HCO3-的重吸收。
表4-7 代谢性碱中毒的原因和表现
原
因 入碱过多 丢失H+ 失氯伴有碳酸氢钠潴留 容量减少
输入过多碳酸氢钠
乳酸钠
柠檬酸钠
呕吐
胃液引流
缺钾
利尿剂
高醛固酮血症 呕吐 脱水
表
现 Blood gases
Neural function
Respiratory function Renal function
pH升高
HCO3-升高
PaCO2升高 反射亢进
精神错乱 肺通气量减少 尿pH增加
（二）机体的代偿调节(Compensatory mechanism of metabolic alkalosis)
1.血浆缓冲系统
细胞外液H+浓度降低时，OH-浓度升高，OH-可被血浆缓冲系统的弱酸所中和。但在大多数缓冲对的组成成分中，碱性成分远多于酸性成分，故缓冲酸性物质的能力远强于缓冲碱性物质 ，所以血液对碱中毒的缓冲能力较弱。
OH-+ H2CO3→HCO3-+H2O
2.肺的代偿
血浆H+浓度降低可抑制呼吸中枢，肺泡通气量降低，PaCO2代偿性升高，以使NaHCO3/H2CO3的浓度比接近20/1。
3.细胞内外离子交换
细胞外液H+浓度降低，细胞内H+外移，而细胞外K+内移，使血K+浓度降低，故碱中毒常伴有低血钾。
4.肾的代偿
血浆H+降低和pH升高抑制肾小管上皮细胞内碳酸酐酶与谷氨酰胺酶活性，肾泌H+、泌NH4+减少 ，重吸收HCO3-减少，从而使血浆HCO3-浓度降低。由于随尿排出的H+减少而HCO3-增加 ，尿液呈碱性。但在缺钾性碱中毒时， 因肾小管上皮细胞缺钾使K+-Na+交换减少，H+-Na+交换增强，尿液中H+增多，尿呈酸性，称为反常性酸性尿，这是缺钾性碱中毒的一个特征。
图4-15 机体对呼吸性酸中毒的代偿反应
5.反映酸碱平衡的常用指标的变化趋势
根据原发疾病的程度和机体的代偿，血浆NaHCO3/H2CO3的浓度比可正常或升高，血pH 在正常范围的上限或增加，出现代偿性或失代偿性代谢性碱中毒。SB、AB、CO2CP、BB原发性升高，BE为正值；PaCO2继发性上升，血K+降低。
表4-8 代谢性碱中毒时实验室检查的变化
pH PaCO2 SB AB BB BE K+
明显降低 升高 轻度升高 轻度升高 不变 不变 升高
升高 升高 升高 升高 升高 正值升高 降低
（三）机体的改变 (Changes induced by metabolic alkalosis)
代谢性碱中毒时的临床表现往往被原发疾病所掩盖，缺乏特有的症状或体征。在急性或严重代谢性碱中毒时，主要的功能与代谢障碍为：
1.中枢神经系统功能改变
血浆pH升高时，脑内γ-氨基丁酸转氨酶活性增高而谷氨酸脱羧酶活性降低，使γ-氨基丁酸分解增强而生成减少，γ-氨基丁酸含量降低，其对中枢神经系统的抑制作用减弱，出现烦躁不安、精神错乱、谵妄等中枢神经系统兴奋的表现。
图4-16 γ-氨基丁酸的代谢
2.神经肌肉应激性增高
正常情况下，血清钙是以游离钙与结合钙形式存在的，pH可影响两者之间的相互转变。Ca2+能稳定细胞膜电位，对神经肌肉细胞的应激性有抑制作用。急性代谢性碱中毒时，血清总钙量可无变化，但游离钙减少，神经肌肉应激性增高，表现为面部和肢体肌肉抽动、腱反射亢进及手足搐搦等。
图4-17 手足搐搦
3.血红蛋白氧解离曲线左移
碱中毒使氧解离曲线左移，血红蛋白和O2的亲和力增加，在组织内HbO2不易释放O2，可发生组织缺氧。
4.低钾血症
碱中毒时，细胞外液H＋浓度降低，细胞内H＋外逸而细胞外K＋内移，血钾降低；同时肾小管上皮细胞排H＋减少，H＋-Na+交换减少，而K＋-Na+交换增强，故肾排K＋增加导致低钾血症。
（四）防治原则(Principle of treatment)
1.治疗原发病
积极去除引起代谢性碱中毒的原因及维持因素。
2.输生理盐水
生理盐水含Cl-量高于血浆，通过扩充血容量和补充Cl-使过多的HCO3-从肾排泄，达到治疗代谢性碱中毒的目的。按照给予盐水后代谢性碱中毒能否纠正可将其分为：盐水反应性碱中毒（saline-responsive alkalosis）主要见于胃液丢失及应用利尿剂，有效循环血量减少、缺钾和缺氯是代谢性碱中毒的主要维持因素。盐水抵抗性碱中毒（saline-resistant alkalosis）盐水抵抗性碱中毒主要见于醛固酮增多症、全身性水肿和严重低钾血症等，醛固酮增多和低钾是主要维持因素。给予生理盐水对前者有效，对后者无效。可给予醛固酮拮抗剂和碳酸酐酶抑制剂乙酰唑胺。乙酰唑胺抑制肾小管泌H+和重吸收HCO3-，并增加Na+和HCO3-的排出，达到治疗碱中毒和减轻水肿的目的。
3. 给予含氯药物
对于严重的代谢性碱中毒病人，可给予少量含氯酸性药物，如NH4Cl或0.1mmol/L HCl，以消除碱血症对人体的危害。
四、呼吸性碱中毒(Respiratory alkalosis)
呼吸性碱中毒（respiratory alkalosis）是以血浆H2CO3浓度原发性减少为特征的酸碱平衡紊乱类型。
(一)原因(Causes)
各种原因引起肺通气过度都可导致排出过多引起呼吸性碱中毒。
1.低氧血症：处入高原时，由于吸入气中PO2降低或肺炎、肺水肿等外呼吸障碍，使PaO2降低，缺氧刺激呼吸运动增强，CO2排出增多。肺炎等疾患引起的通气过度还和刺激肺牵张感受器及肺毛细血管旁感受器有关。
2.刺激中枢神经系统：中枢神经系统疾患或精神障碍 脑血管意外、脑炎、颅脑损伤及脑肿瘤等中枢神经系统疾患可通过直接刺激呼吸中枢引起通气过度。特别是中脑和桥脑上部的损伤，可使控制通气的抑制通路受损。癔病发作时可引起精神性通气过度。
3.机体代谢旺盛：见于高热、甲状腺机能亢进时及革兰氏阴性菌败血症患者，由于血温高和机体分解代谢亢进引起呼吸中枢兴奋，通气过度，使PaCO2降低。
4.革兰氏阴性杆菌败血症：严重革兰氏阴性杆菌感染时,患者常可出现通气过度,可能与炎性产物刺激有关。
5.药物及化学物质刺激呼吸中枢：水杨酸可通过血脑屏障,直接刺激呼吸中枢。大剂量应用水杨酸可兴奋呼吸中枢，增强肺通气量。增高的血氨亦可刺激呼吸中枢。
6.呼吸机使用不当：使用呼吸机治疗通气障碍性疾病时，由于通气量过大而使CO2排出过多。
（二）机体的代偿机制(Compensatory mechanisms of respiratory alkalosis)
呼吸性碱中毒时，虽然PaCO2降低对呼吸中枢有抑制作用，但只要刺激肺通气过度的原因持续存在，肺的代偿调节作用就不明显。
1.细胞内外离子交换和细胞内缓
细胞内外离子交换和细胞内缓冲是急性呼吸性碱中毒时的主要代偿方式。血浆H2CO3迅速降低，HCO3-浓度相对升高。此时机体的代偿调节表现为：
H+逸出细胞：细胞内血红蛋白、磷酸和蛋白等非碳酸氢盐缓冲物释放H+，H+逸出细胞外，与细胞外液中HCO3-的结合形成H2CO3，使血浆HCO3-浓度有所下降，H2CO3浓度有所回升。细胞外K+进入细胞内以维持电平衡，故血K+浓度降低；
血浆HCO3-进入红细胞：部分血浆HCO3-可进入红细胞，与红细胞内H+生成H2CO3，再分解成CO2和H2O，CO2逸出红细胞以提高PaCO2，在HCO3-进入红细胞时，有等量Cl-从红细胞进入血浆，故血Cl-浓度可增高；但上述代偿作用是极为有限的。
图4-18 急性呼吸性碱中毒时对CO2降低的代偿
2.肾的代偿
急性呼吸性碱中毒时，肾来不及发挥代偿调节作用。慢性呼吸性碱中毒时，肾充分发挥其调节能力，表现为肾小管上皮细胞泌H+减少，泌NH4+减少，重吸收HCO3-减少，尿液呈碱性。
3.反映酸碱平衡的常用指标及变化趋势
由于血液和细胞缓冲系统代偿能力较弱和肾来不及发挥代偿作用，急性呼吸性碱中毒常为失代偿性，血pH升高，PaCO2原发性降低，AB<SB，PaCO2每降低10mmHg，血浆HCO3-可代偿性降低2mmol/L， BB与BE基本不变。
表4-9 呼吸性碱中毒时实验室检查的改变
pH PaCO2 SB AB BB BE K+
急性 升高 降低 降低 降低 不变 不变 降低
慢性 升高 降低 降低 降低 降低 降低 降低
慢性呼吸性碱中毒时，根据肾脏的代偿程度，血pH可在正常范围的上限或升高，表现为代偿性或失代偿性呼吸性碱中毒。PaCO2原发性降低，AB<SB；PaCO2每降低10mmHg，血浆HCO3-可代偿性降低4mmol/L， 表现为SB、AB、BB继发性减少，BE为负值。
（三）机体的变化(Changes induced by respiratory alkalosis)
呼吸性碱中毒对机体的损伤作用与代谢性碱中毒相似，亦可引起感觉异常、意识障碍 、抽搐、低钾血症及组织缺氧。但急性呼吸性碱中毒引起的中枢神经系统功能障碍往往比代谢性碱中毒更明显，这除与碱中毒对脑细胞的损伤外，还与脑血流量减少有关。PaCO2降低可使脑血管收缩痉挛，脑血流量减少。据报道PaCO2下降2.6kPa(20mmHg)，脑血流量可减少30～40%。
（四）防治原则(Principle of treatment)
首先应积极治疗原发病和去除引起通气过度的原因，大多数呼吸性碱中毒可自行缓解。对发病原因不易很快去除或者呼吸性碱中毒比较严重者，可用纸袋罩于患者口鼻，令其再吸入呼出的气体（含CO2较多），或让患者吸入含5%CO2的混合气体，以提高血浆H2CO3浓度。对精神性通气过度患者可用镇静剂。
表4-10 单纯性酸碱平衡紊乱的特点
pH [K+] 原发性紊乱 代偿性反应
代谢性酸中毒 降低 升高 [HCO3-]降低 PaCO2降低
代谢性碱中毒 升高 降低 [HCO3-]升高 PaCO2升高
呼吸性酸中毒 降低 升高 PaCO2升高 [HCO3-]升高
呼吸性碱中毒 升高 降低 PaCO2降低 [HCO3-]降低
第四节 混合性酸碱平衡紊乱(Mixed acid-base disturbances)
混合型酸碱平衡紊乱可以有不同的组合形式，通常把两种酸中毒或两种碱中毒合并存在，使pH向同一方向移动的情况称为酸碱一致型或相加性酸碱平衡紊乱。如果是一个酸中毒与一种碱中毒合并存在，使pH向相反的方向移动时，称为酸碱混合型或相消性酸碱平衡紊乱。
一.酸碱一致型
(一)呼吸性酸中毒合并代谢性酸中毒
表4-11 呼吸性酸中毒合并代谢性酸中毒的原因和特点
原因(Causes) 表现（Characteritics)
呼吸心跳骤停 pH下降显著
慢性阻塞性肺疾患并发心力衰竭或休克 PaCO2升高
糖尿病酮症酸中毒合并肺部感染引起呼吸衰竭 血浆HCO3-降低
AG增大，血K+浓度升高
二.呼吸性碱中毒合并代谢性碱中毒
表4-12 呼吸性碱中毒合并代谢性碱中毒的原因和特点
原因(Causes) 表现（Characteritics)
高热合并呕吐 pH明显升高
肝硬化应用利尿剂治疗 PaCO2降低
糖尿病酮症酸中毒合并肺部感染引起呼吸衰竭 血浆HCO3-升高
血K+浓度降低
三.酸碱混合型
(一)呼吸性酸中毒合并代谢性碱中毒
表4-13 呼吸性酸中毒合并代谢性碱中毒的原因和特点
原因(Causes) 表现（Characteritics)
慢性阻塞性肺疾患应用利尿剂 pH不变，或略升高、降低
慢性阻塞性肺疾患合并呕吐 PaCO2升高
糖尿病酮症酸中毒合并肺部感染引起呼吸衰竭 血浆HCO3-升高
血浆HCO3-升高
(二)呼吸性碱中毒合并代谢性酸中毒
表4-14 呼吸性碱中毒合并代谢性酸中毒的原因和特点
原因(Causes) 表现（Characteritics)
肾功能衰竭合并感染 pH不变，或略升高、降低
肝功能衰竭合并感染 PaCO2明显降低
水杨酸中毒 血浆HCO3-明显降低
(三)代谢性酸中毒合并代谢性碱中毒
表4-15 代谢性酸中毒合并代谢性碱中毒的原因和特点
原因(Causes) 表现（Characteritics)
肾功能衰竭出现频繁呕吐 pH变化不定
剧烈呕吐伴有严重腹泻 PaCO2变化不定
血浆HCO3-变化不定
但是，在同一病人体内不可能同时发生CO2过多又过少，故呼吸性酸中毒和呼吸性碱中毒不会同时发生。此外，在某些病人还可能发生：
呼吸性酸中毒合并代谢性酸中毒和代谢性碱中毒；
呼吸性碱中毒合并代谢性酸中毒和代谢性碱中毒的三重性酸碱平衡紊乱，使病人的病理生理变化更为复杂。
需要指出的是，无论是单纯性或是混合型酸碱平衡紊乱，都不是一成不变的，随着疾病的发展，治疗措施的影响，原有的酸碱失衡可被纠正，也可能转变或合并其它类型的酸碱平衡紊乱。因此，在诊断和治疗酸碱平衡紊乱时，一定要密切结合病人的病史，观测血pH、PaCO2及HCO3-的动态变化，综合分析病情，及时作出正确诊断和适当治疗。
第五章 缺氧
【学时】 2学时
【内容】
第一节 缺氧的类型及血氧变化的特点
第二节 缺氧时机体的机能和代谢变化
第三节 缺氧时组织细胞的变化
第四节 影响机体对缺氧耐受性的因素
第五节 缺氧的治疗（自学）
【简介】向细胞运送氧减少或组织利用氧障碍引起的病理过程称为缺氧。按发生的原因可将缺氧分为乏氧性、血液性、循环性和组织中毒性缺氧四种类型。本章主要介绍各型缺氧的原因及血氧变化特点，缺氧时机体的功能和代谢的改变，以及影响机体对缺氧耐受性的因素。
【要求】
◆ Define the terms: hypoxia, partial pressure of oxygen, oxygen capacity, oxygen content, and oxygen saturation.
◆ Compare the causes and the characteristic changes of blood oxygen in the four kinds of hypoxia.
◆ Describe the effects of hypoxia on respiratory, cardiovascular and hematological systems and their underlying mechanism.
◆ Comprehend the effects of hypoxia on cell and central nervous system.
◆ Explain the pathophysiological basis of oxygen therapy.
北 京 大 学 医 学 部 教 案
学院、部：基础医学院
学系(科室)：病理生理学教研室
教师姓名：刘俊昌
教师职称：讲师
讲授题目：缺氧
学生专业、班级：预防、医检、医实
授课日期：
课时数：2学时
教学要求 教学内容 表达方式 时间分配
缺氧的概念及常用血氧指标
了解氧在体内运输、利用过程的主要环节以作用
了解血氧评价指标的概念以及变化意义
掌握缺氧的概念
大气中的氧需要依靠呼吸系统、循环系统和血液系统的协同作用完成运输，最后在组织细胞利用
氧分压、氧容量、氧含量、氧饱和度、动静脉氧含量差、P50
氧的运输及利用障碍 Powerpoint
讲解 15分钟
缺氧的类型、原因及发病机制
低张性缺氧
掌握低张性缺氧的概念；
掌握该种缺氧的发病原因
掌握其血氧变换的特点并了解其机制
掌握发绀的概念与缺氧的关系
动脉血氧分压降低为特点的缺氧.
可为大气性缺氧、呼吸性缺氧及循环短路
关键是血氧分压降低，氧容量、氧含量、氧饱和度正常，动静脉氧含量差一般减少
还原血红蛋白超过5%即可引起，缺氧未必发绀，发绀也不一定缺氧 Powerpoint
讲解 18分钟
血液性缺氧
掌握血液性缺氧的概念
掌握该类缺氧的原因
掌握血氧变化特点并了解其机制
掌握肠源性紫绀的概念 血红蛋白的质、量异常引起的缺氧
贫血、一氧化碳中毒、高铁血红蛋白血症、氧与血红蛋白亲和力增高
氧分压、血氧饱和度正常，氧容量、氧含量、动静脉氧含量差降低
高铁血红蛋白形成引起的皮肤、黏膜颜色变化 Powerpoint
讲解 15分钟
循环性缺氧
掌握循环性缺氧的概念
掌握循环性缺氧的发病原因
掌握循环性缺氧的血氧变化特点 组织血流减少引起的缺氧
全身性和局部性缺氧
除了动静脉氧差增大外，其余指标正常 Powerpoint
讲解 11分钟
组织性缺氧
掌握组织性缺氧的概念
掌握其发病原因
掌握血氧变化的特点并了解其发病机制 细胞用氧障碍引起的缺氧
中毒、呼吸酶合成障碍、细胞损伤
动静脉氧含量差降低，其余指标正常 Powerpoint
讲解 8分钟
缺氧时机体的功能代谢变化
一、 掌握呼吸系统的变化并熟悉其机制
二、 握循环系统的变化、重要器官血流变化并熟悉其机制
三、 熟悉血液系统的变化与机制
四、 了解中枢神经系统的饿变化
五、 了解组织细胞的的代偿、损伤性变化
一、 代偿性通气增加
低氧血症通过化学感受器反射调节呼吸运动，急性、慢性缺氧的作用不同
二、 肺水肿
高原急性缺氧
一、 心功能代偿性增强：心率加快、心肌收缩性增强、静脉回流增加
二、 血流重分布，具有代偿性意义，肺血管收缩，毛细血管增生
三 、缺氧的不利影响：肺动脉高压、心肌收缩性减弱、心律失常
1、 红细胞增多，急慢性缺氧的机制不同；
2、 2，3-DPC增多，氧解离曲线右移
急性、慢性缺氧对中枢功能的影响
1、 代偿性反应：无氧酵解、用氧能力增强、肌红蛋白增加
2、 损伤性变化：细胞膜通透性增高、线粒体肿胀破裂、溶酶体破裂 Powerpoint
讲解 28分钟
影响机体对缺氧耐受的因素
了解影响机体缺氧耐受性的因素及机制
小 结 1、 代谢耗氧率
2、 机体代偿的能力 Powerpoint
讲解 6分钟
思考题：
1、什么是缺氧？
2、缺氧为什么会引起发绀？
3、四种不同类型的饿缺氧各有什么特点？
4、缺氧时心功能有何变化？为什么
5、呼吸系统的变化是什么？为什么？
6、血液系统的在缺氧时有什么变化
参考资料：
《病理生理学》第五版 金惠铭主编
《Pathophysiology》(clinical concepts of disease processes) Fifth Edition
《Pathophysiology—Concepts of Altered Health States》Fourth Edition
《Perspectives on Pathophysiology》Second Edition
第一节 常用的血氧指标(Parameters of blood oxygen)
成年人需氧量约为250ml/min,而体内贮存的氧仅1.5L，因此，一旦呼吸、心跳停止，数分钟内人就可能因缺氧而死亡。缺氧是临床常见的病理过程，是很多疾病引起死亡的最重要原因。
氧的获得和利用是个复杂的过程，包括外呼吸、气体的运输和内呼吸三个环节。组织的供氧量=动脉血氧含量×组织血流量，组织的耗氧量=（动脉血氧含量-静脉血氧含量）×组织血流量。 所以血氧含量是反映组织供氧量与耗氧量的重要指标。
常用的血氧指标有：
氧分压（partial pressure of oxygen,PO2）：为溶解于血液中的氧所产生的张力。动脉血氧分压（PaO2）正常约为13.3kPa(100mmHg),取决于吸入气体的氧分压和肺的呼吸功能。静脉血氧分压(PvO2)正常约为5.32 kPa(40mmHg),它可反映内呼吸的情况。
氧容量(oxygen binding capacity,CO2max)：为100ml血液中的血红蛋白被氧充分饱和时的最大带氧量。正常值约为20ml/dl，其大小主要取决于Hb的质（与O2结合的能力）与量。
氧含量(oxygen content,CO2)：指100ml血液实际的带氧量，包括Hb实际结合的氧和极小量溶解于血浆中的氧。动脉血氧含量通常为19ml/dl，静脉血氧含量为14ml/dl，其大小取决于PaO2的高低和血氧容量。
氧饱和度（oxygen saturation,SO2)：指血红蛋白结合氧的百分数。
SO2= 血氧含量-溶解氧量
血氧容量 ×100%
SO2主要取决于PaO2,二者之间呈氧合血红蛋白解离曲线的关系（图5-1-1）。
图5-1-1 氧合血红蛋白解离曲线
P50：指血氧饱和度达到50%时的氧分压。它反映Hb与O2亲和力的高低，正常为3.47～3.6kPa(26～27mmHg)。
动静脉血氧差：动静脉血氧含量的差值。它说明组织对氧的消耗量，大小取决于组织从单位容积血液内摄取氧的多少（图5-2-2）。
图5-1-1 动静脉氧差示意图
第二节 缺氧的原因和类型(Etiology and classification of hypoxia)
图5-2-1 氧的获取与利用示意图
图5-3 显示氧的摄取、携带、输送和利用过程，其中任何一个环节发生障碍都会导致缺氧，据此将缺氧分为四种类型。
一、乏氧性缺氧 (Hypotonic hypoxia)
由于肺泡氧分压降低或静脉血分流入动脉，导致血液从肺摄取的氧减少而引起的供氧不足，称为乏氧性缺氧(Hypotonic hypoxia) 。
（一）原因(Underlying causes)
吸入气体氧分压降低:
可见于攀登高山、进入高原或高空飞行，随着海拔高度升高，大气压降低，空气中氧分压降低，因此吸入气氧分压降低而发生缺氧。也可发生于通风不良的坑道、矿井。
外呼吸功能障碍:
因肺的通气或换气功能障碍（详见呼吸衰竭章），使肺静血不能充分氧合，致使PaO2降低。
静脉血分流入动脉:
多见于先天性心脏病，如室间隔缺损伴肺动脉狭窄或肺动脉高压，由于右心压力高于左心，故发生右向左分流，导致静脉血掺入左心，PaO2降低（见图5-4）。
图5-2-2室间隔缺损肺动脉高压致右-->左分流
（二）血氧变化特点(Characteristics of blood oxygen)
乏氧性缺氧时，动脉血的氧分压、氧含量和氧饱和度均降低，血氧容量正常（血红蛋白与氧的结合能力未变），动-静脉氧差减少。慢性缺氧时由于组织利用氧的能力代偿性增强，因此动-静脉氧差也可不变。（见表5-2-1）
表5-2-1乏氧性缺氧的血氧变化
缺氧类型 PaO2 CO2max CO2 SO2 A-V氧差 皮肤、黏膜颜色
乏氧性 ↓ N ↓ ↓ ↓ 紫绀
正常毛细血管中还原血红蛋白平均浓度为2g/dl（氧合Hb呈鲜红色，还原血红蛋白呈紫兰色），当毛细血管中还原血红蛋白达到5g/dl以上时，皮肤、粘膜呈现青紫色，称为发绀(cyanosis)，常见于乏氧性缺氧。
________________________________________
二、血液性缺氧(Hemic hypoxia)
由于血红蛋白数量减少或性质改变，致使血液携带氧或释放氧的能力降低导致的供氧不足，称为血液性缺氧(hemic hypoxia)。
（一）原因(Underlying causes)
血红蛋白数量减少:
见于各种原因引起的贫血，故又称贫血性缺氧(anemic hypoxia)。
血红蛋白性质改变:
见于遗传因素或中毒导致的血红蛋白性质改变。
碳氧血红蛋白血症(Carboxyhemoglobinemia):见于CO中毒，因为CO与Hb的亲和力远远大于O2与Hb的亲和力，因此当大量Hb与CO结合形成碳氧血红蛋白（Carboxyhemoglobin,HbCO）时，Hb便失去了携带氧的能力。另一方面CO和Hb的结合可使氧离曲线左移（图5-2），导致HbO2释放氧减少，加重组织缺氧。因为HbCO为鲜红色，所以患者皮肤，粘膜呈现樱桃红色。但严重CO中毒患者由于外周血管收缩，故皮肤，粘膜呈现苍白色。
高铁血红蛋白血症(Methemoglobinemia)：血红蛋白中的二价铁（Fe2+）可在氧化剂作用下被氧化而形成高铁血红蛋白。二价铁变成三价铁与羟基结合失去携氧能力，而且通过变构效应使氧离曲线左移，即Hb结合的释放的氧量都减少。高铁血红蛋白血症见于亚硝酸盐、苯胺、磺胺等中毒 。新腌制的咸菜、变质的残莱中有较多的硝酸盐，大量食用后，在肠道细菌作用下还原为亚硝酸盐吸收入血生成大量高铁血红蛋白。高铁血红蛋白呈棕褐色，患者皮肤，粘膜因而呈现类似紫绀的青紫色，称为肠源性紫绀(enterogenous cyanosis) 。
血红蛋白与氧的亲和力增高：包括多种遗传因素所致血红蛋白分子结构异常，Hb与氧亲合力增大，血液流经组织时Hb释放氧减少。
（二）血氧变化特点(Characteristics of blood oxygen)
血液性缺氧时，由于外呼吸功能正常所以PaO2正常。但因Hb数量减少，性质改变，因此血氧容量、血氧含量均减少而血氧饱和度不变；随动脉血氧含量下降。动、静氧含量差减少。（见表5-2-2）
表5-2-2 血液性缺氧的血氧变化
缺氧类型 PaO2 CO2max CO2 SO2 A-V氧差 皮肤、黏膜颜色
乏氧性 ↓ N ↓ ↓ ↓ 紫绀
血液性 N ↓ ↓ N ↓ 樱桃红、棕褐色
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三、循环性缺氧(Circulatory hypoxia)
由于循环功能障碍，组织血流量减少而导致组织供氧不足，称为循环性缺氧(Circulatory hypoxia) 。
（一）原因(Underlying causes)
全身性血液循环障碍:
见于体克和心力衰竭。由于心输出量减少和血流动力学紊乱导致全身性血流量减少。
局部血液循环障碍：
由于血管壁，血管腔内或管壁外病变导致局部血流量减少。如动脉管腔狭窄或梗塞所致的缺血或静脉回流受阻所致的淤血。
（二）血氧变化特点(Characteristics of blood oxygen)
动脉血PaO2，CO2max，CO2，SO2均正常。由于循环障碍血流缓慢，血液流经毛细血管时间延长，从单位容积血液弥散组织的氧量较多，静脉血CO2降低，动-静脉氧含量差大于正常。（见5-2-3）
表5-2-3 循环性缺氧的血氧变化
缺氧类型 PaO2 CO2max CO2 SO2 A-V氧差 皮肤、黏膜颜色
乏氧性 ↓ N ↓ ↓ ↓ 紫绀
血液性 N ↓ ↓ N ↓ 樱桃红、棕褐色
循环性 N N N N ↑ 可紫绀
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四、组织性缺氧(Histogenous hypoxia)
细胞利用氧障碍引起的缺氧，称为组织性缺氧(Histogenous hypoxia)。常见于中毒引起的生物氧化障碍，
（一）原因(Underlying causes)
组织中毒:
最典型的为氰化物中毒，各种氰化物如HCN，KCN，NaCN等由消化道，呼吸道，皮肤进入体内，迅速与氧化型细胞色素氧化酶的三价铁结合成为氰化高铁细胞色素氧化酶，�