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肾脏的代谢过程和酸碱变化

 憩苑 2021-11-30
肾脏的代谢过程和酸碱变化


    人体的体液有一定的酸碱度,这种酸碱平衡是维持人体生命活动的重要基础。

    人体在正常膳食情况下,体内产生大量的酸性物质和少量的碱性物质。酸性物质主要有两大类:碳酸(挥发性酸)和固定酸(非挥发性酸)。糖、脂类、蛋白质氧化分解产生的硫酸、磷酸、乳酸、丙酮酸等酸性物质,主要由肾脏排出体外,称为固定酸。固定酸主要由蛋白质生成,体内生成固定酸的量必食物蛋白质含量成正比。固定酸必须被中和并由肾脏排出,否则会对机体造成严重的危害。
    
人体内的酸碱平衡及肾脏在其中的作用

    人体体液正常H+浓度约40 mmol/L,即pH7.35~7.45,若稍偏离正常值,将影响酶的活性使细胞内化学反应速度发生显著变化,因此酸碱平衡是内环境调恒的重要方面之一。

1、 体内酸碱的来源

    主要是物质分解代谢过程中及最终在细胞内氧化分解产生,小部分来自饮食。在普通膳食条件下,体内酸的产量远远超过硷,临床上,酸中毒比硷中毒更常见。

    产酸的两个主要途径:

    (1)生物细胞含大量磷、硫,如含磷酸根的磷脂和核蛋白、含硫氨基酸等,在代谢过程中分别产生磷酸、硫酸等无机酸。糖、脂肪代谢过程中产生乳酸、脂肪酸、酮体等有机酸。在正常情况下,这些有机酸在体内继续被氧化成CO2或进入其它代谢途径,这些无机酸和有机酸称固定酸,可不同程度解离释放出H+,这个途径每日产生的H+约60 mmol,H+被各种缓冲物的负离子结合,最后以不同形式的化合物从肾排出。

    (2)各种物质在细胞内氧化分解的最终产物──CO2与H2O结合生成碳酸,碳酸解离释放出H+反应式。

    在组织液CO2分压(PCO2)高,反应向右进行;在肺泡PCO2)低,反应向左进行,呼出CO2。所以碳酸或CO2称为挥发酸。每日由肺排出的CO2约20 000 mmol。

    碱性物质主要来自蔬菜、水果等,它们含较多的有机酸钾盐或钠盐。分解代谢过程有机酸根可结合H+生成有机酸,再继续氧化,从而使血中H+浓度减少。剩下的钾、钠,与碳酸氢根结合,提高血中碳酸氢盐浓度。

    每日产生的酸,仅固定酸释放的H+就有60 mmol,可使体液由正常的H+浓度40 mmol/L变为5 mmol/L(细胞外液量按12 L计算),即pH2.3,H+离子浓度变化超过10 000倍,但上述情况并未发生,体液pH值恒定于7.35~7.45。这种pH恒定的现象,称为酸碱平衡,它有赖于血液缓冲系统、呼吸系统和肾的协同作用。

2 血液的缓冲系统及其作用

    代谢产生的大量酸和少量碱,最终由肺、肾排出,但最初它们与血液的缓冲物结合,以减小运输过程中血液pH值的变化,一种弱酸和该弱酸盐组成的混合溶液,具有减低H+浓度变化的能力,称为缓冲溶液,弱酸和该弱酸盐为一个缓冲对或缓冲系统。

    人体的体液有一定的酸碱度,种酸碱平衡是维持人体生命活动的重要基础。人体在正常膳食情况下,体内产生大量的酸性物质和少量的碱性物质。酸性物质主要有两大类:碳酸(挥发性酸)和固定酸(非挥发性酸)。糖、脂类、蛋白质氧化分解产生的硫酸、磷酸、乳酸、丙酮酸等酸性物质,主要由肾脏排出体外,称为固定酸。固定酸主要由蛋白质生成,体内生成固定酸的数量和食物蛋白质含量成正比。固定酸必须被中和并由肾脏排出,否则,会对机体造成严重的危害。

    正常情况下,代谢产生的酸性物质或碱性物质进入血液不会引起血液pH值的显著变化,主要是由于体内有一系列的调节机制,即:

    体液中的缓冲系统。

    呼吸系统。

    肾脏。肾脏的调节作用缓慢,但能完整地调节血液pH值。这是肾脏的重要功能之一。机体产生的固定酸,每天约为40~60毫摩尔氢离子,它们可以通过肾小管泌氢作用自尿中排出。近曲小管、远曲小管、集合管细胞都可以泌氢。肾小管在排出酸性尿时,通过氢离子——钠离子交换,生成新的碳酸氢根离子,从而使在体液缓冲系统和呼吸系统调节机制中损失的碳酸氢根离子得到补充。

    同时,血浆氢离子浓度和二氧化碳分压的升高,均可刺激呼吸中枢,加强呼吸运动,使二氧化碳排出增多,血浆碳酸浓度下降。由于碳酸氢根离子的补充和碳酸的减少,使血浆中碳酸氢根离子与碳酸的比值不因对固定酸的缓冲而发生明显改变,使血浆pH 值保持在正常范围。这样,肾脏通过对肾小球滤过的碳酸氢盐的重吸收和生成新的碳酸氢盐,从而使细胞外液中的碳酸氢盐的浓度保持稳定,以维持体液的酸碱平衡。此外肾脏的泌氢离子和碳酸氢根离子重吸收功能受动脉血的二氧化碳分压、血钾浓度等多种因素的影响。原发性代谢性酸中毒或碱中毒的形成,主要与呼吸运动和肾脏活动有关,其中肾脏起着大的作用。

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