呼吸性酸中毒和呼吸性碱中毒的核心课程（AJKD）

介绍

尽管体内代谢过程会持续产生酸性代谢物，但动脉血的pH通常维持在7.35至7.45之间。维持动脉pH平衡需要细胞内和细胞外缓冲系统的协同作用，以及肺和肾脏的调节。本篇《AJKD肾脏病核心课程》将重点讨论酸碱平衡中呼吸调节机制，以及当该系统异常运行时的病理生理紊乱。

二氧化碳的来源

体内代谢过程会产生两种类型的酸。非挥发性酸（即H+）主要来自饮食中含硫氨基酸（半胱氨酸和蛋氨酸）的代谢，这些代谢会生成硫酸，同时磷蛋白代谢会生成磷酸。其他酸的来源还包括阳离子氨基酸（赖氨酸、精氨酸和组氨酸）的代谢，以及少量的有机酸（如乙酸、乳酸和丙酮酸）的日常产生。扣除少量排入粪便的碱性物质后，典型的西方饮食每天大约产生1 mmol的H+酸负荷，每千克体重产生的酸负荷可能有所不同。谷物、鸡蛋、奶酪和肉类会增加酸负荷，而水果和蔬菜则提供碱性。

细胞内和细胞外缓冲系统提供了最直接的pH防御机制，以应对体内非挥发性酸的增加。HCO3−/CO2系统是最重要的缓冲系统，因为其成分浓度高且属于开放系统。酸的增加会将HCO3−转化为CO2，根据反应HA + NaHCO3 ↔ NaA + H2O + CO2进行转化。尽管HCO3−被消耗，CO2浓度保持恒定，由呼吸系统调控。这一系统使得生成的H+不再是游离状态，pH的变化极小。如果该系统为封闭系统，则HCO3−的消耗将伴随CO2的立即增加，导致系统pH急剧下降。当酸通过肾脏排出后，消耗的HCO3−将被重新生成。

挥发性酸（即H2CO3）是体内生成的另一种酸性物质。每天约有15,000 mmol的CO2生成，主要来自膳食碳水化合物和脂肪的完全氧化。CO2和H2O生成H2CO3的过程由碳酸酐酶催化，根据反应CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ H+ + HCO3−。呼吸道负责将细胞代谢产生的CO2排出体外，通过脱水将碳酸分解为CO2，从而维持动脉CO2张力（即动脉血中CO2的分压[PaCO2]）在35至45 mm Hg之间。即使在最大运动量下，当CO2生成量增加至正常的20倍时，体液中的动脉CO2张力仍能保持在正常范围内，因为分钟通气量和CO2排出量同步增加。比较需排出的非挥发性酸（70-100 mmol）与挥发性酸（15,000 mmol）之间的日常比例，可以看出停止肺通气几乎会立即导致酸碱平衡失调，并在不到1小时内造成致命的酸血症。相比之下，肾功能丧失导致的类似酸度增加需数日才能发生，且时间长短受饮食的强烈影响。

CO2运输

问题1：以下哪种机制是CO2在组织中生成并被运送到肺部排出的主要方式？

• (a) 溶解为气体形式存在于血浆中

• (b) 由红细胞内的血红蛋白携带

• (c) 以HCO3−形式存在于血浆中

正确答案：(c)

在细胞代谢过程中产生的大量挥发性酸需要理解CO2如何从组织被运输到肺部排出。进入血液的组织生成的大部分CO2被转化为非气态形式，以便于运输。通过考虑组织与肺部之间的低CO2分压梯度（约6 mm Hg）来了解这种转化的效率。若CO2仅以溶解在血浆中的气态形式运输，则每日CO2负荷的排出需10倍更大的分压梯度。事实上，约90%的代谢生成的CO2以水溶形式存在于血浆中。大部分组织生成的CO2进入红细胞，在碳酸酐酶的催化下形成碳酸，然后离解成H+和HCO3−。组织中去氧合的血红蛋白与H+结合，HCO3−通过红细胞膜上的阴离子交换蛋白带3蛋白（AE1）与Cl−交换出细胞。约80%的组织生成的CO2通过这种过程以HCO3−形式被运输到肺部。

PaCO2的决定因素

PaCO2与CO2生成成正比，与肺泡通气（VA）成反比，根据方程式PaCO2 = K × VCO2/(VA)，其中K为比例常数，VCO2为CO2生成量。在恒定CO2生成条件下，增加VA会降低PaCO2，从而升高动脉pH。相反，CO2生成增加但VA保持不变时，PaCO2升高，导致酸血症。

在正常情况下，延髓中的呼吸中枢接受来自中央化学感受器的刺激信号（位于延髓腹侧）和外周化学感受器（颈动脉体、颈动脉分叉处和主动脉弓）的信号。这些化学感受器能检测PaCO2和H+浓度的变化。动脉氧张力的变化主要通过颈动脉体的外周化学感受器感知。CO2张力增加1 mm Hg即可触发延髓化学感受器的刺激信号。这些感受器的敏感性解释了高碳酸血症几乎总是由于VA无效引起，而不是代谢性CO2生成增加所致。脑干中的呼吸中枢根据信号调节呼吸肌的运动输入，改变呼吸频率及吸气的深度和时长。通过负反馈调节PaCO2和pH的偏差，吸潮量和呼吸频率的调整使得动脉血气得以稳定。

每次呼吸中有一部分气体分布到无气体交换的区域。这些区域构成解剖无效腔，包括鼻、气管和直至末端细支气管。该体积约占正常潮气量500 mL的30%，即150 mL。即使潮气量变化，解剖无效腔体积相对恒定。因此，低潮气量的呼吸模式会增加解剖无效腔的比例（例如300 mL潮气量/150 mL无效腔=0.5），若总通气量不变则易导致高碳酸血症。

VA/Q不匹配的影响

VA代表总通气量中到达灌注的肺泡部分，因而有效地促进CO2的排出。该过程的效率由单个气体交换单元的VA/Q匹配程度决定。非灌注肺泡排出的气体成分与吸入气体相同，属于无效腔通气。在另一极端，非通气区域的灌注会导致静脉血通过分流到达动脉循环。在两极之间及不同程度的不匹配情况下，气体交换效率降低，形成所谓的肺泡无效腔。生理无效腔为解剖和肺泡无效腔的总和。

在肺实质病变（如慢性阻塞性肺疾病、肺炎和间质性纤维化）和肺血管疾病患者中，增加的肺泡无效腔是高碳酸血症的主要原因。在这些疾病的早期阶段，无效腔的增加会刺激分钟通气量，从而避免CO2潴留，患者仅表现出低氧血症。当残留正常肺泡的过度通气无法弥补日益严重的VA/Q不匹配时，高碳酸血症最终出现。补偿性反应在伴有肌肉无力、疲劳或气道阻力增加的情况下会更早受损。

呼吸性酸中毒

案例1：

一位32岁女性患有1型糖尿病，因嗜睡入院。在入院前五天，她出现急性腹泻、呕吐，并伴有多尿和烦渴。入院体格检查显示卧位血压110/70 mm Hg，坐位血压90/60 mm Hg，呼吸频率24次/分钟。除了反应性减低外，其他检查结果无显著异常。在急诊室，她在最初4小时内接受了3升生理盐水溶液和静脉胰岛素治疗。入院时和12小时后的实验室数据如下：

问题2：以下哪项最能解释酸中毒的加重？

• (a) 生理盐水溶液导致的稀释性酸中毒

• (b) 呼吸肌麻痹导致的通气减少

• (c) 乳酸性酸中毒

正确答案：(b)

呼吸性酸中毒是一种由体液中CO2张力原发性增加引发的酸碱失衡。此病症应与继发性高碳酸血症区分开来，后者是对代谢性碱中毒的补偿。血气分析中，PaCO2水平>45 mm Hg表示原发性高碳酸血症。然而，如果肺泡通气（VA）未能有效补偿代谢性酸中毒，低PaCO2水平（<45 mm Hg）也可能指示呼吸性酸中毒。在心输出量急剧减少的情况下也可能出现类似情况。肺灌注减少，而肺通气相对保持，可导致动脉eucapnia（正常碳酸血症）或低碳酸血症，同时在体液中反映出静脉高碳酸血症。

在案例1中，该患者表现出继发于糖尿病酮症酸中毒的高阴离子间隙代谢性酸中毒。入院时PaCO2为10 mm Hg，低于预期的补偿值17 mm Hg，指示出额外的呼吸性碱中毒成分。随着胰岛素给药和代谢性酸中毒的改善，细胞内钾移位显现了总钾含量严重减少，导致呼吸肌麻痹并在12小时后出现急性呼吸性酸中毒，因此选项(b)正确。

生理盐水溶液中的Cl−及尿液中HCO3−的间接流失引起了高氯性酸中毒；但由于12小时后血浆HCO3−浓度有所改善，使得(a)和(c)选项不正确。

高碳酸血症的机制
在处理急性或慢性呼吸性酸中毒患者时，应集中于是否存在以下病理过程之一或多个：CO₂生成增加、肺毛细血管气体交换障碍、胸壁和呼吸肌功能异常、以及影响延髓呼吸中枢的神经系统疾病（见表 1）。本节将讨论引起这些障碍的基本机制。

表 1 急性和慢性呼吸性酸中毒的鉴别诊断

CO₂生成增加
生理性和病理性条件可能导致CO₂生成增加。这些情况包括发热、寒颤、身体活动增加、甲状腺功能亢进和持续的癫痫持续状态。然而，在这些情况下，通常不会发生高碳酸血症，因为延髓的化学敏感区域会根据间质pH的变化增加通气，以排除增加的CO₂。大多数患者的通气储备足以匹配CO₂生成的增加，从而避免高碳酸血症的发生。相比之下，当通气固定时（例如接受机械通气的患者），增加的CO₂生成可能会导致呼吸性酸中毒。

接受机械通气的患者摄入大量碳水化合物会导致 CO2 生成增多，尤其是在糖原供应充足的情况下。过量的葡萄糖热量会导致脂肪生成，从而显著增加呼吸商 (RQ)。该因素反映了细胞 CO2 生成相对于 O2 消耗的速率，当脂肪酸代谢量增加时，该速率降低至 0.7，而当碳水化合物代谢占主导地位时，该速率增加至 1 以上。葡萄糖的 RQ 为 1.0，脂肪的 RQ 为 0.7，但脂肪生成或脂肪生成的 RQ 约为 8.0，这解释了 CO2 生成相对于氧气消耗的大幅增加。正常受试者避免高碳酸血症，因为通气量会相应增加。相比之下，通气状态受限的患者（如 COPD）或由于呼吸肌无力而每分钟通气量固定的患者可能无法适当增加通气量。这些患者出现高碳酸血症可能会引发呼吸窘迫或急性呼吸衰竭，并使脱离机械通气变得更加困难。

肺毛细血管气体交换障碍
这一类别内的障碍通过导致死腔通气增加从而引起高碳酸血症。这种情况发生在肺泡仍然通气但不再灌注，或肺区域的通气量相对于灌注量过多的情况下。在这两种情况下，通气/灌注比（VA/Q）均增加。当分钟通气量保持恒定时，死腔通气相对增加，导致高碳酸血症。

在受到肺栓塞影响的肺区域中，VA/Q失调可显著增加，但在大多数情况下，患者表现为低氧血症和低碳酸血症。尽管死腔通气增加，但缺乏高碳酸血症的原因有多个。首先，受肺中刺激和毛细血管旁感受器激活的影响，呼吸中枢会在此情况下增加分钟通气量。其次，由于肺泡CO₂的低分压引起的支气管收缩，减少了VA/Q失调的影响。第三，非受影响的肺区域保持了很高的CO₂排除能力，因为在CO₂携带量与其分压之间是线性关系，而氧饱和曲线则呈S型特性。在某些情况下，以上机制的失效可能导致高碳酸血症。例如，呼吸中枢抑制的患者或采用“控制模式”机械通气的患者无法显著增加分钟通气量。此外，肺部疾病影响未发生栓塞的肺部区域以及混合静脉CO₂分压已增加的低心输出状态，均为高碳酸血症发生的附加风险因素。

图3：氧气和二氧化碳解离曲线的对比

肺泡通气/灌注（VA/Q）失调的增加可以从灌注稍微多于通气的状态扩展到完全未通气但仍被灌注的区域。这些情况主要影响氧合，而不会增加动脉血中的二氧化碳分压。增加相对保存完好的肺单位的通气量可以补偿，从而使动脉血中的二氧化碳分压恢复正常，但并不能使动脉血中的氧分压恢复正常。这一区别是由于血红蛋白-CO₂解离曲线的直线关系所致，这种曲线对CO₂没有饱和点，因此可以对过度通气和低通气区域的毛细血管CO₂浓度进行平均处理。相比之下，在通气不良的区域，血红蛋白-氧气饱和度降低，无法通过通气良好的区域进行补偿，因为基于氧气解离曲线的S型特性，血红蛋白-氧气的饱和度已经接近最大值。

呼吸肌和胸壁疾病
包括膈肌和胸壁吸气肌在内的呼吸肌疾病，当这些肌肉无法有效推动空气穿过气道时，可能导致高碳酸血症。在这些疾病中，呼吸驱动未能有效地转化为通气。脊髓损伤、重症肌无力、格林-巴利综合征、脊髓灰质炎、肌萎缩侧索硬化和多发性硬化症等神经系统疾病都是引起呼吸肌无力导致高碳酸血症的原因。营养不良状态或电解质缺乏（如严重的低钾血症或低磷血症）也可能引起肌无力。肌肉能量供应减少，如低心输出、贫血和低氧饱和，可能也会起到助推作用。

胸壁顺应性下降和呼吸肌力学受损会导致如强直性脊柱炎、脊柱后凸侧弯和漏斗胸等胸壁疾病中的慢性高碳酸血症。COPD中的肺过度膨胀和肺阻力增加会增加呼吸工作量，并将吸气肌置于不利的机械位置。例如，膈肌的变平增加了其曲率半径，使得根据拉普拉斯定律，任何收缩水平产生的压力减少。在极度变平的情况下，收缩可能实际上导致肺的回缩，导致吸气过程中下肋骨的内向移动，称为“胡佛征”。

延髓呼吸中枢抑制
麻醉剂、镇静剂和阿片类药物会减少呼吸驱动，可能引发高碳酸血症。呼吸驱动下降结合胸壁和腹部顺应性改变，促成肥胖低通气综合征中的CO₂潴留。脑炎、脑干疾病、体温过低和严重甲状腺功能减退也可显著抑制呼吸驱动。

呼吸性酸中毒的临床表现
急性呼吸性酸中毒伴有多种神经系统症状，其严重程度取决于高碳酸血症的程度和发展的速度。低氧血症的程度也影响临床表现，因为所有高碳酸血症患者在吸入空气时均会表现出低氧血症。

高碳酸血症性脑病是一种临床综合征，最初表现为易怒、头痛、精神模糊、冷漠、意识混乱、焦虑和烦躁，随后可进展为扑翼样震颤、肌阵挛、暂时性精神病、谵妄、嗜睡和昏迷。神经系统表现伴随脑谷氨酰胺和γ-氨基丁酸水平升高，谷氨酸和天冬氨酸水平降低。脑血流量增加可能导致视乳头水肿及其他颅内压升高的表现，统称为假性脑肿瘤。高碳酸血症的心血管表现包括心肌收缩力下降、全身血管扩张以及内源性和外源性儿茶酚胺在受体水平的抑制作用。这些效应可进一步发展为心血管不稳定、心律失常和死亡。

诊断

原发性呼吸性酸中毒的诊断是基于动脉血气分析中酸中毒和高碳酸血症的存在。区分急性和慢性高碳酸血症可能具有挑战性。详细的病史、体格检查和对潜在病因的确定对于做出这种区分非常有帮助。急性呼吸性酸中毒通常比急性代谢性酸中毒症状更明显，因为CO₂比HCO₃⁻更快地扩散并在血脑屏障上达到平衡，导致脑脊液和脑组织间质pH值更快速下降。

血浆化学成分的变化可以帮助诊断呼吸性酸中毒。原发性高碳酸血症通过多种机制每10 mm Hg的PaCO₂升高会立即引起血浆HCO₃⁻浓度增加1 mmol/L。首先，pH下降导致H⁺结合到白蛋白上，导致阴离子间隙减小，血浆HCO₃⁻轻微增加。其次，一些H⁺进入细胞，与Na⁺和K⁺交换，导致细胞外HCO₃⁻轻微增加，并伴随血浆Na⁺和K⁺的微小增加。第三，CO₂立即进入红细胞，在碳酸酐酶的存在下被转化为H₂CO₃。该酸解离成H⁺，与血红蛋白结合，HCO₃⁻留在细胞质中并可以与血浆Cl⁻交换排出，这一过程称为红细胞HCO₃⁻-Cl⁻交换。这种急性适应的幅度受基线血浆HCO₃⁻浓度的影响。预先存在的低碳酸血症（无论是由于代谢性酸中毒还是慢性呼吸性碱中毒）会导致在急性高碳酸血症后血浆H⁺和HCO₃⁻浓度的增加比高基线值更大（无论是代谢性碱中毒或慢性呼吸性酸中毒引起的）。

持续高碳酸血症超过24-48小时会导致血浆HCO₃⁻进一步增加，这是由于肾脏对CO₂潴留的反应中H⁺分泌增加。在慢性呼吸性酸中毒中，血浆HCO₃⁻会随着PaCO₂每增加10 mm Hg而增加3.5 mEq。这种反应减轻了酸中毒的严重性，但并不能完全纠正这种紊乱。慢性CO₂增加会使近端小管细胞酸化，导致管腔Na⁺/H⁺逆向转运体和基底侧Na⁺-(HCO₃⁻)₃共转运体的平行增加。由于肾脏保留NaHCO₃，有效的动脉血容量略有扩张，导致尿液中NaCl的丢失增加，以尝试恢复等容状态。其净效果是血浆HCO₃⁻增加和Cl⁻浓度降低（见图4）。血浆HCO₃⁻浓度超出预期补偿水平的变化提示存在混合性呼吸和代谢酸碱紊乱。

图4：慢性呼吸性酸中毒和碱中毒通过改变近端小管HCO₃⁻重吸收的机制。CO₂浓度的增加或减少会迅速在细胞膜上达到平衡，分别导致细胞pH下降或升高。细胞pH值的变化会引起顶膜上Na⁺-H⁺交换器和基底侧膜上Na⁺-HCO₃⁻共转运体活动的平行变化。

在慢性呼吸性酸中毒中，NaHCO₃重吸收的代偿性增加结合尿液中NaCl的丢失，以维持细胞外液体容量，这表现为血浆Cl⁻浓度相对于血浆Na⁺浓度的降低。

在慢性呼吸性碱中毒中，NaHCO₃的代偿性丢失结合肾脏对NaCl的保留以维持等容状态，这表现为血浆Cl⁻浓度相对于血浆Na⁺浓度的增加。

缩写：ECF，细胞外液。

呼吸性酸中毒的治疗

案例 2

一名 58 岁的慢性阻塞性肺病（COPD）稳定患者因肺炎导致的呼吸衰竭而插管。他对广谱抗生素产生反应，在住院第 10 天成功拔管，但仍然嗜睡，且无法进食。体格检查显示血压为 108/72 mm Hg，无颈静脉扩张和外周水肿。拔管前和拔管后 36 小时的实验室数据如下：

问题 3：以下哪种治疗最适合在此时纠正增高的血浆 HCO3−？

(a) 乙酰唑胺
(b) 生理盐水溶液（0.9% 氯化钠）
(c) 0.45% 氯化钠

正确答案：选择 (b) 生理盐水溶液。

识别并及时去除病因是治疗急性呼吸性酸中毒的首要步骤。治疗应集中于建立并保持呼吸道通畅，以确保充分的氧合，因为低氧血症比高碳酸血症或酸中毒对生存的威胁更大。应为所有患者提供高氧浓度，因为没有证据表明这会进一步抑制通气。确保最大的动脉氧分压（PaO2）对于那些无呼吸、心搏骤停或一氧化碳中毒而昏迷的患者尤为重要。对于出现昏迷、意识模糊、极度高碳酸血症（PaCO2 > 80 mm Hg）或严重酸中毒（血液 pH < 7.10）的患者，应及时开始辅助通气。

在单纯的酸碱失衡情况下，无需在急性呼吸性酸中毒中使用 NaHCO3，因为可能的并发症包括 HCO3− 分解产生 CO2 而导致高碳酸血症恶化、液体超负荷对肺泡气体交换的影响，以及 pH 引起的呼吸抑制。当伴有代谢性酸中毒或允许性高碳酸血症时，碱性治疗可能有用。在后一种情况下，NaHCO3 的使用可以在无法快速纠正 PaCO2 的情况下部分纠正 pH。哮喘持续状态有时需要允许性高碳酸血症，在这种情况下，故意降低通气频率和吸气峰压以尽量减少肺部气压伤，但代价是 PCO2 持续升高。

在慢性呼吸性酸中毒患者中，基础疾病通常难以纠正。对这些患者的主要治疗目标是确保充足的氧合；然而，与急性呼吸性酸中毒不同，应谨慎输氧，降低 PaCO2 应缓慢进行。

如前所述，过量供氧会因去除低氧驱动而导致 CO2 滞留，由于 VA/Q 不匹配加重导致的死腔通气增加，血红蛋白释放 CO2。在一般情况下，只要 PaO2 不超过 60 mm Hg，就可以避免高碳酸血症的加重。鼻导管提供每分钟 2 升的氧流量，可提高 23%-28% 的吸入氧浓度，改善许多慢性呼吸衰竭患者的 PaO2 至 50-60 mm Hg。临床医生还应谨慎使用可能抑制中枢通气驱动的药物。

对于案例 2 的患者，正确答案是给予生理盐水溶液（选择 (b)）。没有体液超负荷的证据，使选择 (a) 不正确；也不需要用自由水来补充脱水，因此选择 (c) 也不正确。

机械通气有时需要用于慢性呼吸性酸中毒患者，他们在肺功能急剧恶化时可能会出现高碳酸血症和低氧血症。应谨慎缓慢降低 PaCO2，以减少因血浆 HCO3− 较高而导致的“超量”碱中毒的风险。当 PaCO2 在有效动脉血容量减少的情况下降低时，肾脏排出 HCO3− 的能力受到抑制。这种情况常见于肝硬化和充血性心力衰竭等钠滞留状态，或在使用利尿剂和限制饮食盐摄入后发生。此种慢性呼吸性酸中毒转变为代谢性碱中毒的现象称为高碳酸后代谢性碱中毒。中枢神经系统中高 pH 可能会引发癫痫和昏迷等神经系统表现。

静脉给予含氯溶液和停止使用袢利尿剂可以有效纠正伴发的代谢性碱中毒。对于那些不能采用该方法的失代偿性心力衰竭患者，可以使用乙酰唑胺纠正碱中毒。该药通过抑制管腔碳酸酐酶，阻止近端 HCO3− 的重吸收。这一作用通过增加管腔碳酸的浓度来形成不利于进一步 H+ 分泌的浓度梯度。该药还抑制细胞内碳酸酐酶，从而减少了可用于分泌的 H+ 供应。两种机制均减少了过滤的 HCO3− 重吸收，从而至少部分纠正了代谢性碱中毒。尿中碳酸氢盐的排出量直接与血浆浓度相关。随着 HCO3− 浓度的降低，药物的临床疗效也相应下降。

对于肺病患者，使用乙酰唑胺治疗的一个并发症是高碳酸血症的加重。红细胞中的碳酸酐酶抑制可能阻碍红细胞在外周组织中摄取 CO2，也可能阻碍肺中 CO2 的释放。在正常肺的患者中，呼吸增加可防止动脉血中 PCO2 的升高。然而，对于肺功能受损的患者，其呼吸响应不足，可能导致动脉 PCO2 和组织 PCO2 的进一步升高。

呼吸性碱中毒

呼吸性碱中毒是临床实践中最常见的酸碱失衡之一。原发性低碳酸血症与呼吸性碱中毒同义，指的是PaCO2低于35 mm Hg，从而导致体液碱化。在原发性代谢性碱中毒患者中，当PaCO2的数值低于适当的补偿反应值时，正常或甚至升高的PaCO2表明存在呼吸性碱中毒。继发性低碳酸血症是对代谢性酸中毒的补偿反应。如果PaCO2的减少超过预期的补偿反应，可能存在共存的呼吸性碱中毒。

低碳酸血症的机制

呼吸性碱中毒的原因如表中所列。在大多数情况下，CO2的生成相对稳定，而低碳酸血症是由于增加的肺泡通气（VA）增强了清除。CO2的清除还可以通过体外技术，如体外循环和体外膜氧合来实现。在历史上，醋酸是透析液中最常用的缓冲剂，后来被碳酸氢盐广泛取代。醋酸透析液中缺乏HCO3−，在透析过程中促使HCO3−从血液向透析液转移。尽管碱性物质减少，但由于CO2同时从血液扩散到透析液，透析器出口的血液pH值未发生变化。体外膜氧合和心肺机的使用可使血液氧合，防止低氧血症，即使在这些过程中CO2通过扩散丢失。

呼吸性碱中毒的鉴别诊断

1. CO2生成减少（罕见）

• 粘液性昏迷

• 低体温

• 低气压低氧（高海拔）

• 肺部疾病

• 高铁血红蛋白血症（组织缺氧）

• 肺炎、间质性肺炎、纤维化、肺水肿、肺栓塞、血管疾病、支气管哮喘、气胸、充血性心力衰竭

• 精神性或焦虑诱发的过度换气综合征、中枢神经系统感染、中枢神经系统肿瘤

• 水杨酸盐、甲基黄嘌呤、β-肾上腺素受体激动剂、孕酮、喹硫平

• 发热和脓毒症、疼痛、酒精戒断、妊娠、肝功能衰竭

低碳酸血症通常是由肺、颈动脉、主动脉化学感受器、脑干化学感受器以及大脑其他区域发出的刺激性信号引起的。慢性肝病和脓毒症等疾病状态下，脑干对CO2的敏感性增加，这解释了为什么在这些疾病中常出现呼吸性碱中毒。药理性药物、焦虑和意志活动也会增强这一反应。

案例3：

一名57岁男子完全适应高海拔后到达珠穆朗玛峰峰顶。

问题4：最有可能出现的实验室数据：

正确答案：选项(c)

低氧血症是肺通气的重要刺激，尤其当PaO₂降至60 mm Hg时更为明显。随着海拔的升高，气压逐渐下降，吸入氧分压（PO₂）减少，导致动脉低氧血症。随之而来的肺泡PO₂和PaO₂的降低，通过位于颈动脉体和主动脉体的外周化学感受器发出信号，刺激呼吸增加。加深和加快呼吸有助于维持动脉氧含量，但同时也导致呼吸性碱中毒。这种不随意的通气增加程度可能非常显著。在珠穆朗玛峰顶，肺泡通气（VA）约增加5倍，以至于PaCO₂降至10 mm Hg。这种适应性增加的通气限制了PaO₂的下降，使其维持在约25-30 mm Hg，尽管吸入的PO₂只有海平面值的29%。通常情况下，PaCO₂的降低会对呼吸产生抑制作用，使PaCO₂和pH值恢复正常水平。然而，在高海拔时，这种抑制作用被中枢延髓化学感受器所覆盖，从而保持强烈的低氧性呼吸反应。通气的持续增加由颈动脉体对低氧的脱敏、长期低压低氧暴露导致的HCO₃⁻丢失及脑脊液pH值降低所驱动。问题4的正确答案是选项（c）。低氧会激活低氧诱导因子，从而增加血红蛋白浓度。随着适应过程的进行，激活程度会减弱，这解释了尽管处于低氧环境，但乳酸水平仍然较低，这种现象被称为“乳酸悖论”。

呼吸性碱中毒在心肺疾病患者中很常见。通过痛觉感受器的刺激、肺扩张和萎缩导致的牵拉感受器、以及毛细血管充血作用下的毛细血管旁受体刺激可以引发呼吸增加。组织低灌注和氧气缺乏通过动脉化学感受器激活促进通气。在循环衰竭晚期或心肺复苏的患者中，动静脉之间的pH和PCO₂差距逐渐扩大，这种情况下动脉低碳酸血症可能与静脉或组织高碳酸血症并存，这种表现被统称为伪呼吸性碱中毒。在这种情况下，由于肺血流严重减少，肺部CO₂排出受限，导致静脉PCO₂升高。肺泡通气/灌注（VA/Q）比值的增加使得更多CO₂从血液中排出，导致动脉正常碳酸或明显低碳酸。在这两种情况下，尽管持续严重的组织缺氧，PaO₂仍可能相对维持。

血红蛋白浓度的降低或携带及释放氧气至组织的能力下降也可能导致通气增加。后者发生在高铁血红蛋白血症中，铁被氧化至三价状态（Fe³⁺），影响血红蛋白的携氧能力。组织缺氧和紫绀的发生刺激了通气增加。肝肺综合征导致的低氧血症、腹水限制的呼吸能力，以及孕激素对呼吸驱动的直接刺激解释了晚期肝病患者原发性低碳酸血症的发生。在正常妊娠中，因循环中孕激素水平增加，轻度的呼吸性碱中毒也较为常见。水杨酸中毒以毒性浓度直接刺激延髓呼吸中枢，导致呼吸频率和深度增加，并引起呼吸性碱中毒。由于酮体生成和乳酸生成增加，通常伴随有高阴离子间隙性酸中毒。慢性酒精使用综合征患者在戒断过程中常见呼吸性碱中毒。这种酸碱失衡可导致血浆磷酸盐快速下降，易引发横纹肌溶解、溶血性贫血及因氧离解曲线左移而导致的组织缺血。

临床表现

呼吸性碱中毒作为单一障碍或混合性障碍的一部分在危重病患者中很常见。当障碍急性发作时，其症状比慢性呼吸性碱中毒更为显著。除了降低体液的酸性，急性低碳酸血症还会减少脑和冠状动脉血流，引起pH诱导的氧血红蛋白解离曲线左移，以及降低离子化钙（见表3）。这些改变的临床表现包括头晕、心悸、四肢和口周麻刺感、手足搐搦以及癫痫发作。

呼吸性碱中毒的实验室和临床表现

1. 实验室表现

• 低钾血症、低磷血症、增加的乳酸产生、O2解离曲线左移、血清钙离子减少、血清氯增加和碳酸氢盐减少。

• 冠状动脉痉挛，可能引发心绞痛和心律失常。

• 神经肌肉易激性、困惑、头晕、癫痫。

• 气道阻力增加、肺顺应性下降、肺毛细血管通透性增加。

尽管常被视为一种良性状态，碱中毒在某些情况下可能会导致临床组织缺氧。事实上，这种障碍的存在预示着不良预后，因为重症监护室住院患者的碱中毒程度与死亡率之间存在分级关系。碱中毒通过至少两种机制减少组织氧输送。首先，pH升高导致氧离解曲线左移，减少了血红蛋白在外周组织释放氧的能力。其次，原发性低碳酸血症导致血管收缩，减少了脑、心脏和外周循环的灌注。体外研究表明，pH升高是血管平滑肌张力的关键决定因素，因为由代谢性碱中毒引起的相似程度的碱血症也会产生类似效果。

急性低碳酸血症的血管作用可以引发心绞痛、心电图缺血性改变和冠心病患者的心律失常。在这种情况下，冠状动脉痉挛可通过血管造影记录，并伴随ST段抬高和胸痛，与过度通气有关。对于碱血症患者，心律失常对药物治疗的反应性较差。在机械通气患者中，急性严重的低碳酸血症会降低心输出量并增加小动脉的血管收缩，导致组织灌注不足，这可以通过乳酸生成增加来证明。在PaCO₂低的患者中，突然停止机械通气可能导致严重的呼吸抑制和关键性缺氧。在PaCO₂增加到足以再次刺激通气之前，通气驱动的恢复不会发生。这种情况解释了全身麻醉恢复期间心肺骤停风险增加的原因。

急性低碳酸血症导致的脑血流量减少已被用于治疗由神经外科手术、头部外伤、脑膜炎和脑炎引起的脑水肿。然而，组织氧供应减少和脑氧需求增加是潜在的并发症。氧需求的增加是由于在通过过度通气引发低碳酸血症后，神经元兴奋性增加、癫痫活动和无氧代谢增加所致。此外，快速纠正严重的低碳酸血症可能通过在缺血区域引起血管扩张而导致再灌注损伤。在这种情况下，预防性诱导低碳酸血症与创伤性脑损伤和急性中风患者的较差预后有关。这种操作对早产婴儿的大脑尤其有害。

诊断和治疗

案例4：一位68岁、患有心力衰竭的女性因肺炎和呼吸衰竭入院。入院时，她需要插管，除接受抗生素治疗外，还因全身性水肿持续接受呋塞米（furosemide）注射。入院5天后的实验室数据如下：

问题5：以下哪一个选项最能描述该患者的酸碱状态？

(a) 呼吸性碱中毒和代谢性碱中毒
(b) 呼吸性碱中毒和代谢性酸中毒
(c) 慢性呼吸性碱中毒

答案：选择(a)为正确答案。

诊断
通过病史、体格检查和包括血气分析在内的实验室数据可以诊断出呼吸性碱中毒。体格检查发现的过度换气或库斯莫呼吸（Kussmaul呼吸）可能是提示原发性呼吸性碱中毒或代谢性酸中毒的代偿性呼吸反应的初步线索。

呼吸性碱中毒伴有特征性的血浆电解质成分变化。PaCO2急性下降导致红细胞二氧化碳张力降低，使白蛋白和其他非HCO3−缓冲剂释放H+并减少血浆HCO3−浓度。红细胞内，HCO3−浓度的下降是由于来自血红蛋白的H+释放。这一效应创造了一个有利的梯度，使细胞外HCO3−进入细胞以交换Cl−，从而在急性呼吸性碱中毒中产生一个小的初始代偿反应。该快速反应的幅度（以分钟为单位）是每10 mm Hg的PaCO2下降引起血浆HCO3−浓度减少2 mEq/L。

在慢性呼吸性碱中毒中，PaCO2的下降减少了肾脏近端小管的重吸收能力，导致HCO3−暂时性利尿。经过2-3天的过程，达到一个新的稳态，在这个过程中，每10 mm Hg的PaCO2下降，血浆HCO3−浓度减少5 mEq/L。由于代谢性酸中毒的继发性低碳酸血症中肾脏丢失的HCO3−较小，无法抵消低碳酸血症的直接效应。因此，代谢性酸中毒患者酸中毒恶化不能归因于肾脏代偿对通气增加的反应。在问题5中，慢性呼吸性碱中毒情况下未出现血浆HCO3−浓度的代偿性下降，是由于呋塞米引起的代谢性碱中毒所致。

慢性呼吸性碱中毒导致肾脏保留NaCl，以通过尿液丢失NaHCO3来维持细胞外液体量。HCO3−的丢失和Cl−的保留在基础代谢资料中表现为血浆Cl−浓度相对于血浆Na+浓度增加。在没有动脉血气的情况下，血浆Cl−增加和HCO3−减少的发现可能被误诊为高氯性代谢性酸中毒。

慢性呼吸性碱中毒的另一个特征是血清阴离子间隙增加3-5 mEq/L。这种增加主要是由于白蛋白的负电荷增加，因为在高pH的情况下H+被释放。pH升高还会刺激糖酵解的限速酶（磷酸果糖激酶），导致乳酸生成轻微增加。糖酵解增加解释了急性过度换气情况下低磷血症的发展。此外，K+的细胞内转移也会急性发生，尽管这种效应微不足道。慢性低碳酸血症不与血浆磷酸盐或钾的异常有关。

治疗
在原发性呼吸性碱中毒患者中，治疗的首要目标是根治基础病因。氧气的补充和返回低海拔可以逆转由低氧血症或高海拔低气压性低氧血症引起的呼吸性碱中毒。过度换气综合征是一种常见的疾病，其特征是与恐惧或焦虑相关的过度换气发作。对患者进行安慰、认知行为疗法和压力减轻技巧是有用的。伴随的情绪或焦虑障碍可能需要使用抗焦虑和抗抑郁药物治疗，或将这些技术结合使用。用纸袋呼吸会创造一个闭合的系统，随着每次呼吸PCO2会增加。然而，这种技术并非无风险，因为有肺或心血管疾病的患者可能会发生低氧血症。

增加通气回路的无效腔或增加吸入的CO2张力是机械通气患者中增加PaCO2的有效策略。在这种情况下，有时会使用镇静剂和肌肉松弛剂。对于冠心病患者应提高警觉，因为心律失常的风险增加。相比之下，对于有脑损伤的患者需要更谨慎，因为PaCO2的快速增加可能会增加脑灌注并可能加重颅内压。在接受透析的患者中，如果急性疾病引起原发性低碳酸血症，使用低HCO3−透析液浓度有效减少碱血症的程度。

无法解释的呼吸性碱中毒，尤其伴随高阴离子间隙代谢性酸中毒，应引起对水杨酸中毒的考虑。急性中毒通常比较直接，因为患者会自愿报告最近的摄入，或在患者身边找到部分用过的水杨酸药瓶。相反，慢性中毒则更难诊断，因为这种中毒通常是偶然的，且没有明显的过量摄入历史。治疗的初步目标是纠正系统性酸中毒（若存在），并碱化尿液pH。血液透析适用于血清浓度>80 mg/dL或临床严重中毒情况下。

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原文链接：

https://www.ajkd.org/article/S0272-6386(23)00610-8/fulltext