酸碱平衡与肾脏排泄.ppt

第九章酸碱平衡与肾脏排泄,学习目标：1.掌握酸碱平衡的概念，熟悉体内酸性和碱性物质的来源；2.掌握缓冲系统的概念和机体酸碱平衡的基本调节方式；3.掌握运动时酸碱平衡变化及其调节的基本过程；4.掌握肾脏尿生成的基本过程。,重点与难点,1、运动时酸碱平衡变化及其调节的基本过程；2、肾脏尿生成的基本过程。,前言人正常的生理活动和运动，除需要适宜的温度、渗透压等条件外，还需要保持体液酸碱度的相对恒定。如果酸碱度的变化超过一定范围，将会引起组织代谢紊乱，进而影响各种生理功能。机体在生命活动过程中不断地产生酸性物质和碱性物质，同时又不断地从食物中摄取酸碱物质。机体通过血液缓冲系统、肺、肾来调节体内酸性和碱性物质的含量和比例，将多余的酸性和碱性物质排出体外，使体液pH值维持在相对恒定的范围内，这一过程称为酸碱平衡。机体通过调节，维持体液酸碱度在相对恒定范围平衡，如动脉血pH7.357.45,第一节酸碱物质的来源一、酸、碱与pH值,酸：凡是能释放质子（H）的任何物质碱：凡是能接受质子（H）的任何物质pH值：用来衡量溶液或体液酸碱度的一把尺子。pH值7为碱性。,酸,碱,7,酸,挥发酸：碳酸（H2CO3）糖、脂肪、蛋白质在体内完全氧化后，生成CO2和H2O，他们可进一步结合成为碳酸，然后解离成氢离子和碳酸根离子。CO2+H2OH2CO3H+HCO3-成人组织代谢每天产生300-400L的CO2，这些CO2结合H2O生成碳酸后，可释放15-20mol的H。肺排出，呼吸因素固定酸：H2SO4、H2PO4、乳酸、丙酮酸、酮体等。这些酸性物质不能变为气体有肺排出体外，故称为固定酸或非挥发性酸。正常成人的生成量为70mmol/d，或1mmol/d/kg.肾脏排泄,代谢因素从体外获得酸性物质：食物、饮料、药物中的酸性物质如调味用的醋酸，饮料中的柠檬酸、苹果酸等。,二、酸性物质的来源(Sourceofacid),三、碱性物质的来源(Sourceofbase),1、体内生成物质代谢过程中产生少量的碱2、食物（蔬菜和水果）为主要来源。能够增加体内HCO3-根离子含量。例如：柠檬酸钠（弱碱性）-分解为有机酸根和钠离子有机酸跟-结合H+生成柠檬酸在体内继续氧化为co2和o2或在肝脏合成唐元-是血中H+降低钠离子与HCO3-结合提高血液中碳酸氢盐的浓度,四、食物与酸碱平衡,成酸食物：代谢产物能够增加H+的食物成碱食物：能够增加体内HCO32-的含量食物对酸性食物的处理是体内酸碱平衡的关键：因为正常人成酸食物和酸性代谢产物远超过成碱食物和碱性代谢产物。,第二节酸碱平衡的调节,酸碱平衡,血液缓冲作用肺呼吸作用肾脏排泄和重吸收作用,一、缓冲体系（buffersystems）与缓冲作用,缓冲体系：由弱酸（如H2CO3）以及强碱生成的盐（如NaHCO3）按一定比例组成的混合溶液。缓冲作用：该缓冲体系具有缓冲酸、碱和保持pH值相对恒定的作用。,（一）血液缓冲体系,血浆的缓冲体系有：NaHCO3Na2HPO4Na-Pr;H2CO3NaH2PO4H-Pr红细胞中缓冲体系有：KHCO3K2HPO4K-HbK-HbO2;H2CO3KH2PO4H-HbH-HbO2Hb:血红蛋白、HbO2:氧合血红蛋白,表1全血各缓冲体系的比较,缓冲体系占全血缓冲能力的百分数（）HbO2和Hb35有机磷酸盐3无机磷酸盐2血浆蛋白7血浆碳酸氢盐35红细胞碳酸氢盐18,在血浆缓冲体系中，以碳酸氢盐缓冲体系最重要，不仅因为血浆NaHCO3/H2CO3的缓冲能力强，还在于该体系易于调节.在红细胞缓冲体系中以血红蛋白及氧合血红蛋白缓冲体系最为重要。,（二）血液的缓冲作用,血浆的pH值主要取决于血浆中NaHCO3/H2CO3的比值。在正常情况下血浆NaHCO3浓度为24mmol/L，H2CO3浓度为1.2mmol/L,两者之比为20/1，只要NaHCO3/H2CO3为20/1，血浆pH即维持在7.35-7.45之间。酸碱平衡调节的实质就是调节NaHCO3与H2CO3的比值。,即由亨德森哈塞巴（henderson-hassalbach）方程式计算得到：,NaHCO3pH=pKa+lgH2CO3其中pKa是H2CO3解离常数的负对数，温度在37时为6.1。将数值代入上式得到：20pH=6.1+lg6.1+1.3=7.41根据上式充分说明了血浆pH与血浆NaHCO3/H2CO3之间的关系。只要NaHCO3/H2CO3为20/1，血浆pH即维持在7.4。由此可见，酸碱平衡调节的实质就是调节NaHCO3与H2CO3的比值。,1血浆缓冲体系对固定酸的缓冲作用,NaHCO3/H2CO3是血浆中主要的缓冲对，主要有缓冲固定酸（如硫酸、磷酸、酮体等）的作用。HA+NaHCO3Na-A+H2CO3（固定酸）（固定酸钠）H2O+CO2Co2可由肺排出体外另外，血浆中其它缓冲体系也有一定的作用：HA+NaPrNa-A+HPrHA+Na2HPO4Na-A+NaH2PO4,2.血浆缓冲体系对对碱性物质的缓冲作用,当碱性物质进入血液后，可被H2CO3、Na2HPO4、H-Pr缓冲使其碱性减弱：Na2CO3H2CO3NaHCO3Na2CO3NaH2PO4Na2HPO4NaHCO3Na2CO3H-PrNa-PrNaHCO3过多的NaHCO3可由肾脏排出体外,3、血红蛋白体系对挥发酸的缓冲,O2O2,组织细胞,CO2,CO2+H2OCAH2CO3K-HbK-HbO2H-HbK+HCO3-,H2OCO2K-HbO2H2CO3HCO3-K+K-HbO2HHb,HCO3-,红细胞,红细胞,CL-CL-CL-,O2,肺泡,肺泡,O2CO2,通过改变呼吸运动，调节CO2排出量，控制血浆H2CO3浓度，维持H2CO3/NaHCO3的正常比值，调节体内酸碱平衡。,二、肺对酸碱平衡的调节作用,调节机制当体内产酸增多NaHCO3减少时，使NaHCO3与H2CO3比例6.4kpa呼吸性碱中毒，呼吸深而快，co2排出过多，PCO24.3kpa,PCO26.4kPa,反映的意义：呼吸性酸中毒，H2CO3代偿性碱中毒后的代偿，H2CO3,HCO3-/H2CO3,（三）血浆CO2总量（T-CO2)和二氧化碳结合力（CO2-CP）,1、血浆CO2总量（T-CO2）：为真实碳酸氢盐和碳酸的总和。正常值：2328mmol/L。2、血浆CO2-CP：是判断酸碱平衡是否失常的重要指标。是指血浆中化合状态下的co2的量，即100ml血浆在正常肺泡空气压力下所能结合co2的毫升数，以容积%表示。Co2在血液中主要以HCO3-的形式存在，代表体内中和固定酸的碱量，故一般将血液中NaHCO3/HCO3-称为碱储备。正常值：50-70容积%。意义：代谢性碱中毒、呼吸性酸中毒时，CO2-CP升高代谢性酸中毒、呼吸性碱中毒时，CO2-CP降低,（四）实际碳酸氢盐（AB）和标准碳酸氢盐（SB）,1.AB（actualbicarbonate)概念：隔绝空气的条件下取全血标本分离血浆，测得血浆中NaHCO3的真实含量。正常值：AB：2126mmol/L（24mmol/L）意义：（1）判断呼吸及代谢双因素的指标（2）AB与SB差值反映呼吸因素的变化2.标准碳酸氢盐（standardbicarbonate)概念：在标准条件下（380C、完全氧合、PCO240mmHg）测得血浆中HCO3-浓度正常值：2226mmol/L（24mmol/L）意义：反映代谢因素的指标,概念：全血缓冲剂负离子浓度的总和，包括血浆和红细胞中的碳酸氢盐、血红蛋白、血浆蛋白、血浆和红细胞中的磷酸盐。最为主要的是血红蛋白和碳酸氢盐。正常值：45-52mmol/L.,（五）缓冲碱（BB),（六）碱过剩（baseexcess,BE）和碱缺失（basedeficit,-BE）,概念：在标准条件下（380C、Hb150g/L、SO2100%、PCO240mmHg），将1L全血或血浆滴定到pH为7.4时所用酸或硷的量。BE用酸滴定称硷剩余-BE用碱滴定称硷缺失,正常值：03mmol/L意义：反映代谢因素的指标BE为正值，说明BB增加，同时固定酸减少，表示代谢性碱中毒。BE为负值，说明BB减少，同时固定酸过剩，表示代谢性酸中毒。,7.357.407.45,酸中毒,6.8,碱中毒,7.8,pH,16,40,160,【H+】,酸滴定，BE,碱滴定，-BE,BE：观察酸碱平衡紊乱较为方便的指标,第三节运动时机体酸碱平衡调节的特点,一、运动时骨骼肌和血液pH的变化规律规律：随着运动强度的增加表现出一致的下降趋势，但骨骼肌细胞内pH值总是较血液低0.40.6pH单位。原因：骨骼肌内的酸性代谢产物（主要是乳酸）高于血液，而其酸碱缓冲能量低于血液。,二、运动时体内酸性物质的来源,（一）ATP水解：ATPADPPi+nH+能量ATP水解时释放的H+与其他途径相比相对较少，只对细胞局部的pH值产生瞬间影响。,（二）6-磷酸葡萄糖和1-磷酸甘油的生成：,剧烈运动时，骨骼肌细胞内6磷酸葡萄糖和1磷酸甘油累积量增多，而生成这些物质则伴有H+释放，即：葡萄糖+Pi6磷酸葡萄糖+nH+(pKa=6.8)(pKa=6.1)甘油+Pi1磷酸甘油+nH+(pKa=6.8)(pKa=6.44)有研究认为，在短时间的剧烈踏车运动时，由以上两种反应所释放的H数量仅相当于乳酸释放H数量的4%，所以对细胞内pH值的影响较小。,（三）乳酸的生成,乳酸是糖无氧酵解的产物，也是运动时体内产生最多的代谢性酸性物质，约占代谢性酸总量的95%；由于乳酸的pKa糖有氧代谢生成（30秒、细胞质），氧化（12分钟、线粒体）3、糖酵解供能为主的运动项目：30秒2分钟最大强度：如速度耐力项目（2001500米、100200米游泳、短距离速滑等）；非周期性体能项目（摔跤、柔道、拳击，武术）,乳酸对运动能力的影响,乳酸排出量调节乳酸的缓冲：1、血液内缓冲2、骨骼肌内缓冲乳酸的运转：3、工作肌内穿梭4、经血管的穿梭血液内的缓冲血浆：NAHCO3/H2CO3；NA2HPO4/NAH2PO4；蛋白质钠盐/蛋白质红细胞：KHCO3/H2CO3；K2HPO4/KH2PO4；血红蛋白钾盐/血红蛋白；氧合血红蛋白钾盐/氧合血红蛋白,乳酸的转运,工作肌中乳酸穿梭。指运动过程中肌肉生成的乳酸，在不同类型的肌纤维中进行重新分配和代谢的过程。即肌肉收缩时，b型纤维中生成的乳酸不断地“穿梭”进入a型或型中被氧化利用过程。血管的乳酸穿梭。指运动时肌肉生成的乳酸不是在工作肌中进行代谢，而是穿出肌膜后弥散入毛细血管，通过血液循环将乳酸运输到体内其他器官进一步代谢的过程。乳酸经血液循环，主要到达心肌、肝和肾脏作为糖异生作用的底物。,（四）不完全和完全氧化：,不完全氧化：在饥饿或糖尿病情况下，脂肪酸在一些组织不完全氧化产生酸性酮体。-羟丁酸、乙酰乙酸、丙酮构成了体内的酮体。正常情况下，-羟丁酸、乙酰乙酸两者在体内构成动态平衡，以1:1的形式存在，而丙酮仅占2%。-羟丁酸酸性最强，是导致酮症酸中毒的主要物质。酮体是脂肪代谢的产物，在体内的变换可以反映体内的脂肪代谢。饥饿或糖尿病不完全氧化增加代谢性酸中毒完全氧化：能源物质完全氧化生成CO2和H2O,如：CO2堆积，则CO2H2OH2CO3呼吸功能障碍co2在体内滞留呼吸性酸中毒,三、运动时骨骼肌细胞内的缓冲作用,（一）化学缓冲作用骨骼肌含有较多的磷酸盐化合物（缓冲1020）、重碳酸盐化合物（缓冲2030）、蛋白质和氨基酸（缓冲约60）。（二）代谢缓冲过程代谢过程中产生一些碱性物质或伴有一些对H+的摄取：磷酸肌酸的分解：CP+ADP+nH+ATP+C次黄嘌呤核苷酸的生成(少)：ATP+nH+IMP+2Pi+NH4+氨基酸的氧化：AA+H+O2CO2+H2O+NH4+（三）H和HCO3的跨膜流动骨骼肌细胞生成的H和HCO3可通过肌细胞膜跨膜流动。,骨骼肌缓冲系统分类与作用理化缓冲系统分类缓冲作用（肌肉内弱酸盐，1、蛋白质、氨基酸起主要作用缓冲肌肉内产（肌肽、组氨酸）生的H+）2、碳酸氢盐/碳酸挥发酸作用大H+HCO3-H2CO33、磷酸盐缓冲作用不大H+HPO42-H2PO4代谢缓冲系统1、氨基酸氧化脱氨基蛋白质供能不多（代谢反应过程AA+H+Ao2缓冲作用不大吸收H+中一类bC2o+cH2O+NH4+化学反应构成）2、CP分解反应CP量多时NH+CPCR+PI作用大3、IMP生成反应IMP生成少NH+AMPIMP+NH4+作用不大,四、口服NaHCO3对体内酸碱平衡和运动成绩的作用,运动时，运动肌细胞内H浓度的增加对机体的影响抑制肌球蛋白ATP酶的活性，减少ATP的分解；抑制磷酸果糖激酶（PFK）的活性：参与Ca2竞争结合肌钙蛋白C，从而减少横桥的形成。,口服NaHCO3的方法,只适合110分钟的