生理学·组织换气与正常肺功能在维持机体酸碱平衡中的作用

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生理学 · 呼吸 第二节  肺换气和组织换气 三、组织换气        组织换气的机制和影响因素与肺换气相似，不同的是气体的交换发生于液相（血液、组织液、细胞内液）介质之间，且扩散膜两侧O2和CO2的分压差随细胞内氧化代谢的强度和组织血流量的多寡而改变。如果血流量不变，代谢增强，则组织液中的PO2降低，PCO2升高；如果代谢率不变，血流量增大，则组织液中的PO2升高，PCO2降低。        在组织中，由于细胞的有氧代谢，O2被利用，并产生CO2，所以PO2可低至30mmHg以下，而PCO2可高达50mmHg以上。动脉血液流经组织毛细血管时，O2便顺分压差从血液向组织液和细胞扩散，CO2则由组织液和细胞向血液扩散（图5-11），动脉血因失去O2和得到CO2而变成静脉血。 四、正常肺功能在维持机体酸碱平衡中的作用 （一）酸碱平衡与酸碱平衡紊乱        凡能释放H+的物质是酸，凡能结合H+的物质是碱。正常人每天酸碱的摄入量、体内代谢生成量与酸碱的排出量处于动态平衡状态。机体除通过血液和组织细胞的缓冲系统外（见第三章），肺和肾的调节作用也参与维持体内酸碱的动态平衡，人体组织细胞处于适宜的酸碱环境中才能进行正常的功能活动。通常用Henderson-Hasselbalch公式来表达pH与缓冲对的pK值以及缓冲对中弱酸（HA）与其配对碱（A-）之浓度比的定量关系，即       正常人动脉血液的pH为7.40 ± 0.05，静脉血液的pH为7.35 ± 0.05。波动范围很窄，且保持相对恒定，机体这种自动维持体内酸碱相对稳定的过程，称为酸碱平衡（acid-base balance）。在普通饮食情况下，酸性物质产生量远远超过碱性物质，糖、蛋白质和脂肪三大物质氧化磷酸化的最终代谢产物为CO2，CO2与H2O结合为H2CO3，碳酸又可逆生成H+和HCO3-，即        CO2可由肺排出体外，属于挥发酸（volatile acid）。代谢过程中还产生一些固定酸（fixed acid），固定酸不能变成气体经肺呼出，所以又称非挥发酸，如由糖酵解产生的甘油酸、丙酮酸和乳酸等，由蛋白质分解产生的硫酸、磷酸等，由脂肪代谢产生的β-羟基丁酸和乙酰乙酸等。固定酸只能通过肾随尿排出（见第八章）。碱性物质主要来自食物，可与5-18式中H+反应生成柠檬酸、苹果酸等，Na+或K+则可与HCO3-结合生成碱性盐。       在病理情况下，机体出现酸碱超负荷、严重不足或调节机制障碍，导致机体内环境稳态的破坏，形成酸碱平衡紊乱（acid-base disturbance）或酸碱失衡（acid-base imbalance）。 （二）肺在维持酸碱平衡中的作用        正常肺功能在维持机体酸碱平衡中的作用是通过改变肺泡通气量来控制CO2的排出量，调节血浆碳酸（挥发酸）的浓度，通常将肺对挥发酸的调节称为酸碱平衡的呼吸性调节。肺功能的调节是通过中枢和外周两方面进行的。PCO2升高使脑脊液pH下降，刺激位于延髓腹外侧浅表部位的氢离子敏感性中枢化学感受器，使呼吸中枢兴奋。如果CO2浓度高于80mmHg，则使呼吸中枢抑制。位于颈动脉体和主动脉体的外周化学感受器能感受PCO2、PO2和H+浓度的变化，反射性地兴奋呼吸中枢，最终都使呼吸加深加快，排出CO2。肺通气的调节作用较迅速，数分钟内起效，30分钟达高峰（见本章第四节）。 （三）血气分析        血气分析是临床上常用于判断机体是否存在酸碱平衡失调以及缺氧和缺氧程度等。测定血气的仪器主要由专门的气敏电极分别测出O2、CO2和pH三个数据，并推算出一系列参数。采血部位常取肱动脉、股动脉、前臂动脉等动脉血，能真实地反映体内的氧化代谢和酸碱平衡状态。也可取静脉血，但与动脉血差别较大。       血气分析的主要参数有：正常pH为7.35～7.45。＜7.35为失代偿性酸中毒症，＞7.45为失代偿性碱中毒。但pH正常并不能完全排除无酸碱失衡，代偿性酸中毒或碱中毒时pH仍在7.35～7.45范围内。PCO2正常值为35～45mmHg，乘0.03即为H2CO3含量，超出或低于正常值分别称为高、低碳酸血症。＞50mmHg有抑制呼吸中枢的危险。时判断各型酸、碱中毒的主要指标。PO2正常值为80～100mmHg。低于60mmHg即表示有呼吸衰竭，＜30mmHg则提示有生命危险。氧饱和度正常值为91.9%～99%。