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肝脏疾病中的酸碱平衡紊乱

更新时间:2016-07-05

人体适宜的酸碱度由动脉血pH表示,正常值为7.35~7.45,变动范围很窄,维持体液酸碱度相对稳定的过程称为酸碱平衡,机体酸碱平衡机能对细胞和器官正常功能的维持非常重要。除肾脏和肺脏外,肝脏也被认为是调节酸碱平衡的重要器官,肝功能障碍的患者常表现为复杂的酸碱失衡,其中呼吸性碱中毒在慢性肝病中最为常见,代偿期肝病患者体内存在几种可以相互抵消的酸化或碱化因素,可呈现为平衡状态,但当肝硬化患者病情危重时(如:出现脓毒血症或出血),这种脆弱的平衡会被打乱,易出现代谢性酸中毒,这多是乳酸酸中毒或未测定阴离子增加导致的。在急性肝衰竭的患者中,即便是乳酸水平明显升高,也常因低白蛋白血症碱中毒的抵消反而不体现出明显的酸碱平衡紊乱。

反映酸碱平衡的标准变量,如pH值和剩余碱(BE),常无法揭示出潜在的酸碱平衡紊乱,物理化学酸碱模型(也被称为Stewart’s法)可能更有助于理解肝病酸碱平衡紊乱的机制,为肝病患者酸碱失衡提供更深入的病理生理评估。基于上述背景,Bernhard教授等对此领域相关的研究进行综述,旨在进一步优化患者的临床管理[1]

一、 肝脏在酸碱平衡调节中的生理作用

肝脏在酸碱平衡中的作用主要体现在:1、乳酸代谢,2、白蛋白合成,3、生成酮体,4、产生尿素。

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乳酸酸中毒是重症患者出现的代谢性酸中毒的主要类型,其机制为循环衰竭时组织缺氧,交感神经兴奋引起血管收缩,肝脏、肾脏及静息状态下肌肉的血流量减少,导致的乳酸清除减少;另一方面,肌肉在乏氧条件下运动时,进行无氧糖酵解也可以产生乳酸。肝脏可代谢乳酸总量的30%~70%。乳酸被肝脏摄取后,首先转化为丙酮酸,然后再通过糖异生转化为葡萄糖。整体上,乳酸从肌肉糖酵解产生,被转运到肝脏中异生为葡萄糖的这一过程被称为乳酸循环,伴随着产生等摩尔量的HCO3-

白蛋白在血液pH值为生理范围时,表现为弱酸。当白蛋白合成减少(例如肝脏疾病或营养不良)或丢失增加(例如肾病综合征,肠道丢失、或大的慢性伤口存在时)引起低蛋白血症时,会导致轻度代谢性碱中毒。相反,罕见于严重脱水患者中的高蛋白血症,会导致轻度代谢性酸中毒。

低白蛋白血症碱中毒是肝硬化患者主要的碱代谢紊乱,由于白蛋白表现为一种弱酸,可以假设低白蛋白血症是大多数肝硬化患者出现碱化的一个主要原因。

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二、物理-化学酸碱模型

低钠血症在肝硬化中很常见,近50%的腹水患者存在低钠血症。肝硬化患者出现低钠血症,是门脉高压引起的系统(特别是内脏)血管扩张的一种表现,这种改变的结局是有效循环血容量相对减少。为代偿这种动脉“灌注不足”,机体会激活肾素 - 血管紧张素 - 醛固酮系统(RAAS)、释放抗利尿激素(ADH),增加肾小管对水的重吸收,激活交感神经系统,这种高血容量的结果最终导致稀释性低钠血症。低钠血症时,自由水(pH=7.00)的稀释对于血浆(pH=7.40)具有酸化作用。此外,对于失代偿期肝硬化患者,多次穿刺往往还会加剧低钠血症(由于穿刺后引起循环容量不足,暂时激活保水机制所致)。

三、肝脏疾病中的酸碱平衡紊乱

过去的一些研究认为在病情平稳的慢性肝病患者中可能存在明显的代谢性碱中毒,它的假说是肝脏尿素循环酶活性降低导致HCO3-消除障碍进而引起代谢性碱中毒,但这一理论备受挑战,因为除了应用利尿剂、服用抑酸剂、继发性醛固酮增多症或低钾血症的患者,并不是所有的患者都会出现代谢性碱中毒;并且,尿素循环酶活性的下降似乎是由于急性和慢性酸中毒导致肝氨基酸摄取减少,而不是酶活性下调所致。

(一)肝硬化患者的碱化因素 慢性肝病最常见的酸碱平衡紊乱为呼吸性碱中毒,严重肝病或病毒性肝炎患者低碳酸血症更为显著。呼吸困难和代偿性过度通气应考虑下列因素:(1)高血氨/肝性脑病;(2)中枢系统孕酮受体或雌二醇受体激活;(3)呼吸困难可能与肝肺综合征/门静脉高压性肺病、肝性胸水、以及大量腹水导致膈肌升高,肺不张有关。

肝脏生理功能复杂多样,晚期肝病的患者可出现各种类型的酸碱失衡。肝硬化患者在出现肝外器官功能障碍时(如:肝性脑病、肾功能不全)也会引起或加剧酸碱平衡紊乱。但若干研究表明,包括pH值,HCO3-和标准BE在内的评价酸碱失衡的标准指标,可能无法检测出在肝脏疾病中严重的酸碱失衡,而利用前述的理化酸碱模型可以揭示出几种潜在的酸碱平衡紊乱。

酮酸是碳水化合物或脂肪在肝细胞线粒体内发生不完全氧化时产生的。生理pH值下,酮酸、3-羟基丁酸、乙酰乙酸会发生解离,导致H+浓度升高,并可能最终导致酮症酸中毒。酮酸的合成及其排泄受反馈机制调控,如果pH降低,则内源性产酸减少;如果pH上升,酮酸产生增加。这种快速的上升或下调机制在肝脏生酮和乳酸产生上都可发挥作用,即可维持存在,也可在酸碱平衡后迅速转换。肝脏生酮作用及其调控,可在饥饿或大量饮酒时失衡,导致大量酮体生成,引起严重的代谢性酸中毒。

(二)肝硬化患者的酸化因素 在代偿期肝硬化中,前述碱化因素能够被以下几种抵抗性酸化因素部分抵消。

在砂土中,甘薯地下部生物量随着生育期的变化趋势与黏土一样,均随着生育期的增加而增加(图1b),而地上部的生物量变化趋势略有不同,从移栽到DAP60,随着生育期的增加而增加,而从DAP60到DAP118,则表现出稳定的趋势.从移栽到DAP30,3个处理间地上部生物量没有显著差异,从DAP60到DAP118,地上部生物量T3处理最高,与T1相比,在P<0.05水平上差异显著;其次为T2,与T1相比,在P<0.05水平上差异显著.地下生物量在生长后期,T2与T1相比,增加了73.7%,在P<0.05水平上差异显著.因此,T2处理的砂土最适宜于甘薯根系生长.

传统的酸碱平衡Siggaard Andersen公式是通过血液pH值来分析二氧化碳分压和有机酸对血液酸碱度的影响,忽略了电解质和弱酸(白蛋白和磷酸盐)对酸碱平衡的作用。最新的理化酸碱模型根据Stewart法综合了所有影响酸碱平衡的因素,因Stewart最初提出的数学模型较为复杂,Gilfix等将其改变成简化模型[3]。根据剩余碱(BE)亚类描述所有可能的代谢性酸碱失衡,在此,剩余碱的变化用以下变量来解释:(1)水(血浆稀释/浓缩);(2)氯(Cl-);(3)低白蛋白血症;(4)乳酸;(5)未测定阴离子(UMA),与常规的BE类似,BE亚类的负值和正值分别表示酸中毒和碱中毒。

高氯血症代谢性酸中毒是另一种酸性紊乱,常见于肝硬化和危重患者中,通常是多种机制导致Cl-对HCO3-的替代引起的。肾小管对Cl-重吸收增加,可能与以下机制有关:(1)慢性呼吸性碱中毒:肾小管泌H+减少,排酸减少,HCO3-排出增加,重吸收减少;(2)腹泻,导致HCO3-丢失增加,多见于肝性脑病乳果糖应用过量或酗酒;(3)Ⅰ型肾小管性酸中毒(RTA Ⅰ型):远端肾小管泌H+障碍,在酸中毒时,反而出现尿液pH值升高(>5.3),多见于胆汁淤积性疾病,如原发性胆汁性胆管炎(PBC),威尔逊氏病、淀粉样变性和糖原贮积病;(4)Ⅳ型肾小管性酸中毒(RTA Ⅳ型):高钾血症会阻断H+分泌和NH3的生成,这种代谢异常多与应用螺内酯治疗,导致低醛固酮血症相关;(5)大量补给生理盐水,但盐水诱导的高氯血症酸中毒是否也会导致不良临床结局尚存争论。

(三)重症肝硬化患者酸碱平衡状态 消化道出血、肝性脑病、急性肾功能衰竭、呼吸衰竭和脓毒血症等并发症是肝硬化患者高死亡率的主要原因。对于代偿期肝硬化患者,乳酸和未测定阴离子对于酸碱平衡的影响甚微,然而,在肝硬化危重患者体内存在着复杂的代谢性酸中毒,包括未测定阴离子、乳酸酸中毒,轻度的稀释性酸中毒以及低白蛋白血症碱中毒的代偿,与代偿期肝硬化患者不同,乳酸和未测定阴离子可能发挥重要作用。急性肾衰竭与更严重的BE和BEUMA的负值相关。急性肾衰竭、酸血症和乳酸酸中毒与ICU死亡率增加独立相关。

有神经毒性的弱酸性铵是在蛋白质分解过程中产生的,人体每日摄入100 g蛋白质时,约产生 1 mol NH4+。在肝脏中,铵进一步转化为尿素,并通过尿液排出体外。尿素生成过程中消耗等量的强碱HCO3-。因此,尿素生成不仅可排除毒性铵,其在酸碱平衡调节中也可能发挥了作用。有研究报道,酸中毒时尿素生成减少,氨被分流形成谷氨酰胺而不是尿素,这一过程会减少HCO3-的消耗[2]。但多项研究并未提供确实的证据,尿素生成对人体酸碱平衡的影响可能并不明显。

二氯醋酸,一种可以刺激丙酮酸脱氢酶活性的药物,可通过降低丙酮酸(产生乳酸的底物)浓度,用于乳酸酸中毒的治疗。目前,已经证明这种药物在败血症、终末期肝病和肝硬化接受原位肝移植患者中应用安全,可显著降低乳酸水平,然而,却并未发现有生存获益。

利尿剂在肝病患者中使用广泛,应用利尿剂时,因血容量减少,会引起继发性醛固酮增多症,导致远端肾小管泌氢增加,加剧代谢性碱中毒。机制在于血容量减少时,近端肾小管通过CI-重吸收来增加Na+重吸收的作用有限,Na+重吸收主要是是通过Na+-H+共转运体,增加与H+的交换实现的,因而可造成持续的代谢性碱中毒。袢利尿剂和作用于肾小管远端的利尿剂可引起低钾血症、低氯性代谢性碱中毒,但在补充钾和氯后可以纠正。保钾利尿剂可以直接减少远端氢离子的分泌;高钾血症还可妨碍肾脏产氨,降低肾脏的缓冲能力,两种效应一起使排酸减少。已有报道,用螺内酯治疗肝硬化患者可引起高氯酸代谢性酸中毒,停药后可被纠正[4]

肛周脓肿,中医称之为“肛痈”,西医认为其发病是由于多种细菌进入肛内,引发肛腺炎症,进一步扩散到肛周间隙所致的软组织急性化脓性疾病,引发本病的细菌多为大肠埃希菌、变形杆菌、金黄色葡萄状球菌等,通常为多种菌混合感染所致,本病是肛肠科的常见急症之一。本病任何年龄均可发病,尤以青年男性多发,其发病急,以肛门突发疼痛难忍,肛周局部出现红肿、皮温升高、肿胀感、恶寒发热为主要症状。

此外,我们还关注了一些近年来关于抗病毒药物引起乳酸酸中毒的报道。在Christian的研究中,16例乙型肝炎肝硬化患者在接受恩替卡韦治疗后,5例MELD评分均≥20的患者在治疗期间出现了乳酸酸中毒,其中1人致死,提示恩替卡韦在重症患者中应用时应引起警惕[5];2017年,Yang等发表了首例无合并HIV的HBV感染者中,应用替诺福韦导致严重乳酸酸中毒的报道[6]。在丙型肝炎治疗方面,也有小分子药物引起乳酸酸中毒的报道[7-8],上市药物相关罕见的不良反应不容忽视,应对有相关风险的人群进行合理的监测管理。

过去认为,二甲双胍在治疗肝硬化和糖尿病患者会增加乳酸酸中毒的发病风险,然而,近期的一项研究表明,二甲双胍治疗不仅对肝硬化患者安全,而且能提高糖尿病患者和非酒精性脂肪肝所致肝硬化患者的生存率,但该研究只纳入了Child-Pugh评分为A级的患者,在B级或C级肝硬化患者中应用时需要慎重。

脓毒血症时,乳酸酸中毒与以下因素有关:(1)组织缺氧,微循环障碍和糖酵解增加致乳酸过剩;(2)线粒体氧化功能受损导致利用不足;(3)5%的乳酸在肾脏代谢,在重症患者中,急性肾损伤(AKI)可以加重乳酸酸中毒;(4)健康的肝脏具有强大的代谢乳酸的储备功能,在慢性肝脏疾病中,由于有功能的肝细胞大量减少,乳酸清除受损,与肝脏健康受试者相比,慢性肝病患者空腹乳酸水平显著升高,乳酸水平与Child -Pugh评分无相关性,表明乳酸水平与代偿性肝病严重程度无直接相关,但在急性肝脏损伤时,肝功能和乳酸清除率会迅速下降。(5)脓毒血症时,功能失调的肝脏甚至可能成为净乳酸产生者。

这里Bcvg表示的是当我们取足够大N时,P点处的磁场强度收敛得到的一个精确结果。R(N)则是取不同N下计算得到的场强B(N)与精确结果的的相对变化率。在图(2)中,我们选取了空间中的一个坐标为(x0,y0,z0)的点在不同的离散数目N$计算出的磁感应强度的相对变化率。从图中我们可以看到,当N增大到1000时磁感应强度的相对变化率已经降低到10-8,表明我们的计算得到了数值上比较精确结果。在后面的所有计算中,我们都取离散数N=2000以确保对于所有位置我们的计算都能得到数值精确的结果。

(四)急性肝衰竭患者的酸碱平衡紊乱 大多数急性肝功能衰竭患者乳酸水平显著升高,但并不表现为酸中毒,此现象被称为“应激性高乳酸血症”,这是由于在无氧条件下,由儿茶酚胺和其他细胞因子介导的细胞葡萄糖摄取增加,即无氧酵解,大量增加引起的,同时伴有机体整体清除(乳酸)减少。相一致的是,在急性肝衰竭、大面积烧伤、肺损伤及脓毒症时,局部缺氧的内脏组织或肺脏中可观察到乳酸的合成。生理pH值下,乳酸几乎完全解离成乳酸根和H+,可导致代谢性酸中毒。

以推进志愿服务制度化工作为抓手,以打造和谐文明社区为目标,积极开展“邻里守望”系列活动,进一步提高居民文明素质,促进家庭和睦、邻里和谐,营造近邻胜远亲的良好人际关系和团结友爱、文明祥和的良好氛围。

需警惕的是,大多数急性肝衰竭患者呈现稳定的酸碱平衡状态,如,非对乙酰氨基酚致急性肝衰竭患者的乳酸酸中毒能够被明显的低白蛋白血症性碱中毒代偿,最后表现为过度通气引起呼吸性碱中毒,这种酸碱紊乱的抵消是种巧合,是急性肝衰竭导致的结果而并非是一种调节机制。

在治疗方面,出血的控制,在脓毒血症初期即应用抗生素等针对性治疗是唯一被证实对于改善病死率方面有益处的方案,其余的几种支持手段对于改善患者的管理可能会有潜在的获益。如,对因代谢性酸中毒导致酸血症进行机械通气的肝硬化患者,过度换气能够使酸中毒缓解。

通过测取的试件中自制测力锚杆各测点应力应变数据,可以得到对应位置锚杆的轴力。依据前文2.2界面剪应力分析,将锚杆轴力作为锚杆、锚固剂复合体承受的轴向载荷,两测点间锚杆轴力差由锚固剂-围岩界面剪应力提供,视两测点间界面剪应力均匀分布,即可得到锚固剂-围岩界面剪应力沿锚固长度分布情况。以锚固长度0.8 m、张拉载荷为30 kN的C-3试件为例,将理论分析、数值模拟、张拉试验中得到的锚固剂-围岩界面剪应力数值进行对比分析,如图8所示。

总体而言,健康个体中,肝脏对酸碱平衡的最主要贡献是清除乳酸和生成白蛋白。肝源性尿素生成并不在酸碱调节过程中发挥作用。代偿期肝硬化患者代谢性酸中毒与代谢性碱中毒之间相互平衡,表现为整体BE和pH值在正常范围内。然而,在失代偿期或危重期,这种平衡可能会迅速被打破,通常会出现明显的代谢性酸中毒。在肝病患者中,pH值和BE正常并不能除外潜在的酸碱平衡紊乱,考虑到白蛋白和离子的物理化学酸碱模型,应该被应用于理解及合理地治疗急、慢性肝病患者中潜在的酸碱失衡紊乱,临床医生需要在实际工作中引起重视。

参 考 文 献

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张明媛,牛俊奇
《肝脏》 2018年第04期
《肝脏》2018年第04期文献

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