代謝性アシドーシス

代謝性アシドーシスは、酸塩基平衡の異常であり、血液pH値の低下と血中重炭酸イオン濃度の低下を呈します。臨床医の診療において、代謝性アシドーシスは最も一般的な酸塩基平衡異常の一つです。高アニオンギャップおよび正常アニオンギャップを有する代謝性アシドーシスは、血漿中に測定されていない陰イオンが存在するかどうかによって区別されます。

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ]

原因 代謝性アシドーシス

原因としては、ケトン体と乳酸の蓄積、腎不全、薬剤または毒素（高アニオンギャップ）、および胃腸または腎臓からの HCO3~ の損失（正常アニオンギャップ）が挙げられます。

代謝性アシドーシスの発症は、H ^{+負荷（過剰な酸摂取）と重炭酸塩の喪失、または非揮発性酸を中和するための緩衝剤}_としての HCO3 の使用という2 つの主なメカニズムに基づいています。

不十分な補償による体内のH ^{+ 摂取量の増加は、高塩素血症および高陰イオン欠乏症によるアシドーシスという 2 種類の代謝性アシドーシスの発症につながります。}

^{この酸塩基平衡異常は、体内へのH +摂取}量の増加の源が塩酸（HCl）である場合に発生します。その結果、細胞外の重炭酸塩が塩化物に置換されます。このような場合、血中塩化物が正常値を超えると、重炭酸塩濃度はそれに応じて低下します。アニオンギャップ値は変化せず、正常値と一致します。

^{高アニオン欠乏性アシドーシスは、体内へのH +}イオンの摂取量の増加が他の酸（乳酸アシドーシスにおける乳酸、糖尿病や飢餓におけるケトン酸など）によって引き起こされる場合に発症します。これらの有機酸は重炭酸塩と置換され、アニオンギャップ（AG）の増大につながります。アニオンギャップが1meq/L増加すると、血中の重炭酸塩濃度はそれに応じて低下します。

酸塩基平衡とカリウム恒常性の間には密接な関係があることに注意することが重要です。酸塩基平衡障害が発生すると、K ⁺が細胞外空間から細胞内空間へ、またはその逆に移行します。血液pHが0.10単位低下するごとに、血清中のK ⁺濃度は0.6 mmol / l増加します。たとえば、pH（血液）が7.20の患者では、血清中のK ⁺濃度は5.2 mmol / lに増加します。次に、高カリウム血症は酸塩基平衡障害の発症につながる可能性があります。血液中のカリウム含有量が高いと、腎臓による酸の排泄が減少し、グルタミンからのアンモニウム陰イオンの形成が阻害されるため、アシドーシスが発生します。

酸塩基平衡とカリウムの間には密接な関係があるにもかかわらず、その代謝障害は臨床的に明確に現れません。これは、腎臓の状態、タンパク質異化の活性、血中のインスリン濃度など、血清中のK ⁺濃度に影響を与える追加の要因が含まれていることに関連しています。したがって、重度の代謝性アシドーシスの患者では、高カリウム血症がない場合でも、カリウム恒常性障害の存在を想定する必要があります。

代謝性アシドーシスの主な原因

高いアニオンギャップ

• ケトアシドーシス（糖尿病、慢性アルコール依存症、栄養失調、飢餓）。
• 乳酸アシドーシス。
• 腎不全。
• 毒素は酸に代謝されます:
• メタノール（ギ酸塩）。
• エチレングリコール（シュウ酸塩）。
• パラアセトアルデヒド（酢酸、クロロ酢酸）。
• サリチル酸塩。
• 乳酸アシドーシスを引き起こす毒素：CO、シアン化物、鉄、イソニアジド。
• トルエン（最初はアニオンギャップが高いが、その後の代謝物の排泄によりギャップは正常化する）。
• 横紋筋融解症（まれ）。

正常なアニオンギャップ

• NSO の胃腸損失 - (下痢、回腸造瘻、結腸造瘻、腸瘻、イオン交換樹脂の使用)。
• 尿管S状結腸吻合術、尿管回腸ドレナージ。
• 腎臓からのHCO3の損失
• 尿細管間質性腎疾患。
• 腎尿細管性アシドーシス、1型、2型、4型。
• 副甲状腺機能亢進症。
• アセタゾラミド、CaCI、MgSO4を服用しています。

他の

• 低アルドステロン症。
• 高カリウム血症。
• アルギニン、リジン、NH CIの非経口投与。
• NaCI の急速投与。
• トルエン（後期症状）

[ 5 ], [ 6 ], [ 7 ], [ 8 ]

高クロール血症性代謝性アシドーシス

高クロール血症性代謝性アシドーシスの原因

• 塩酸、塩化アンモニウム、塩化アルギニンの外因性負荷。酸性溶液（塩酸、塩化アンモニウム、メチオニン）が体内に入ると発生します。
• 重炭酸塩の喪失または血液の希釈。消化器疾患（重度の下痢、膵瘻、尿管S状結腸吻合術）において最もよく見られるのは、細胞外の重炭酸塩が塩化物（ミリ当量あたりミリ当量）に置換される状態です。これは、腎臓が細胞外液量を維持しようとして塩化ナトリウムを保持するためです。このアシドーシスの亜型では、アニオンギャップ（AG）は常に正常値と一致します。
• 腎臓からの酸分泌の低下。この場合、腎臓における重炭酸イオンの再吸収障害も観察されます。上記の変化は、腎尿細管におけるH ⁺分泌障害、またはアルドステロン分泌不足によって生じます。障害の程度に応じて、近位尿細管性アシドーシス（PTA）（2型）、遠位尿細管性アシドーシス（DTA）（1型）、およびアルドステロン分泌不足またはアルドステロン分泌抵抗性を伴う4型尿細管性アシドーシスに分類されます。

近位尿細管性代謝性アシドーシス（2型）

近位尿細管性アシドーシスの主な原因は、近位尿細管が重炭酸塩を最大限に再吸収する能力に支障をきたし、その結果、ネフロンの遠位部への重炭酸塩の流入が増加すると考えられています。通常、近位尿細管は濾過された重炭酸塩の全量（26 mEq/L）を再吸収しますが、近位尿細管性アシドーシスではその量が不足するため、過剰な重炭酸塩が尿中に排泄されます（尿はアルカリ性です）。腎臓が重炭酸塩を完全に再吸収できないため、血漿中の重炭酸塩濃度が新たに（より低い）レベルに達し、血液pHが低下します。この新たに確立された血液中の重炭酸塩濃度は、腎臓によって完全に再吸収され、尿反応がアルカリ性から酸性に変化することで現れます。このような状況下で、血中濃度が正常範囲になるように重炭酸塩を投与すると、尿は再びアルカリ性になります。この反応は近位尿細管性アシドーシスの診断に使用されます。

近位尿細管性アシドーシスの患者は、重炭酸イオンの再吸収障害に加えて、近位尿細管機能の他の変化（リン酸、尿酸、アミノ酸、グルコースの再吸収障害）を呈することがよくあります。血中のK ^{+濃度は通常、正常またはわずかに低下しています。}

近位尿細管性アシドーシスが発生する主な疾患：

• ファンコニ症候群、原発性または遺伝性家族性疾患（シスチン症、ウェストファル・ウィルソン・コノバロフ病、チロシン血症など）の枠組み内、
• 副甲状腺機能亢進症;
• 腎臓疾患（ネフローゼ症候群、多発性骨髄腫、アミロイドーシス、グージェロー・シェーグレン症候群、発作性夜間血色素尿症、腎静脈血栓症、髄質嚢胞腎、腎移植後）
• 利尿剤（アセタゾラミドなど）を服用している

遠位尿細管性代謝性アシドーシス（1型）

遠位尿細管性アシドーシスでは、近位尿細管性アシドーシスとは対照的に、重炭酸塩の再吸収能力は損なわれませんが、遠位尿細管での H ⁺の分泌が減少するため、尿 pH は 5.3 未満に低下しませんが、最小尿 pH 値は通常 4.5 ～ 5.0 です。

遠位尿細管の機能不全により、遠位尿細管性アシドーシスの患者はH ^+を完全に排泄することができないため、代謝中に生成された水素イオンを中和するために血漿中の重炭酸イオンを消費することになります。その結果、血中の重炭酸イオン濃度はほとんどの場合わずかに低下します。遠位尿細管性アシドーシスの患者はアシドーシスを発症しないことが多く、この状態は不完全遠位尿細管性アシドーシスと呼ばれます。このような場合、H ⁺の排泄は腎臓の代償反応によって完全に行われ、過剰な水素イオンを除去するアンモニアの生成増加として現れます。

遠位尿細管性アシドーシスの患者は通常、低カリウム血症および関連する合併症（成長遅延、腎結石傾向、腎石灰化症）を発症します。

遠位尿細管性アシドーシスが発生する主な疾患は次のとおりです。

• 結合組織の全身性疾患（慢性活動性肝炎、原発性肝硬変、甲状腺炎、線維性肺胞炎、グージェロー・シェーグレン症候群）
• 特発性高カルシウム尿症を背景とした腎石灰化症、甲状腺機能亢進症、ビタミンD中毒、ウェストファル・ウィルソン・コノバロフ病、ファブリー病、腎臓病（腎盂腎炎、閉塞性腎症、移植腎症）、薬物使用（アムホテリシンB、鎮痛剤、リチウム製剤）。

近位尿細管性アシドーシスと遠位尿細管性アシドーシスの鑑別診断には、重炭酸塩および塩化アンモニウム負荷試験が使用されます。

近位尿細管性アシドーシスの患者では、重炭酸塩の投与により尿 pH が上昇しますが、遠位尿細管性アシドーシスの患者ではこの現象は起こりません。

アシドーシスが中等度の場合、塩化アンモニウム負荷試験（「検査方法」参照）を実施します。患者には体重1kgあたり0.1gの塩化アンモニウムが投与されます。4～6時間以内に、血中重炭酸イオン濃度は4～5mEq/L低下します。遠位尿細管性アシドーシスの患者では、血漿中の重炭酸イオン濃度が低下しているにもかかわらず、尿pHは5.5以上を維持します。近位尿細管性アシドーシスの患者では、健常者と同様に、尿pHは5.5未満（通常は5.0未満）に低下します。

[ 9 ], [ 10 ], [ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ], [ 16 ]

アルドステロン分泌不足による尿細管性代謝性アシドーシス（4型）

低アルドステロン症およびアルドステロン感受性の低下は、高カリウム血症を常に伴って発症する近位尿細管性アシドーシスの原因と考えられています。これは、アルドステロンが通常、KイオンとHイオンの両方の分泌を増加させるという事実によって説明されます。したがって、このホルモンの産生が不十分な場合、SCFが正常であっても、高カリウム血症および尿の酸性化障害が検出されます。患者の診察では、腎不全の程度に一致しない高カリウム血症、および塩化アンモニウム負荷に対する反応障害を伴う尿pHの上昇（遠位尿細管性アシドーシスの場合と同様）が検出されます。

血清アルドステロン値およびレニン値が低いことで診断が確定します。さらに、血清アルドステロン値はナトリウム制限や体液量減少に反応して上昇しません。

提示された症状複合体は選択的低アルドステロン症症候群として知られており、腎臓によるレニン産生の減少が同時に検出された場合は、高カリウム血症を伴う低レニン血症性低アルドステロン症として知られています。

症候群発症の原因:

• 腎臓の損傷、特に慢性腎不全の段階では、
• 糖尿病、
• 医薬品 - NSAID（インドメタシン、イブプロフェン、アセチルサリチル酸）、ヘパリンナトリウム
• 老年期における腎臓と副腎の退行性変化。

高アニオンギャップ代謝性アシドーシス

AP（アニオンギャップ）は、ナトリウムの濃度と塩化物と重炭酸塩の濃度の合計との差です。

AP = [Na ⁺ ] - ([Cl~] + [HCO3])。

Na ⁺、Cl⁻、HCO⁻_は細胞外液中に最も高濃度で存在します。通常、ナトリウム陽イオンの濃度は、塩化物と重炭酸塩の濃度の合計を約9～13 meq/l上回ります。負電荷の不足は通常、負に帯電した血中タンパク質やその他の測定されていない陰イオンによって補われます。このギャップはアニオンギャップと定義されます。通常、アニオンギャップは12±4 mmol/lです。

血中において検出限界以下の陰イオン（乳酸、ケト酸、硫酸）が増加すると、重炭酸イオンがそれらに置き換わります。その結果、陰イオンの総量（[Cl⁻] + [NH⁻ _]）が減少し、アニオンギャップが増加します。したがって、アニオンギャップは重要な診断指標と考えられており、その測定は代謝性アシドーシスの発症原因の特定に役立ちます。

代謝性アシドーシスは、血液中の有機酸の蓄積によって引き起こされ、高 AP 代謝性アシドーシスとして特徴付けられます。

高アニオンギャップ代謝性アシドーシスの発症原因：

• ケトアシドーシス（糖尿病、飢餓、アルコール中毒）
• 尿毒症;
• サリチル酸塩、メタノール、トルエン、エチレングリコールによる中毒;
• 乳酸アシドーシス（低酸素症、ショック、一酸化炭素中毒など）
• パラアルデヒド中毒。

ケトアシドーシス

これは通常、遊離脂肪酸のCO2_と水への不完全な酸化によって発生し、β-ヒドロキシ酪酸とアセト酢酸の形成が増加します。ほとんどの場合、ケトアシドーシスは糖尿病を背景に発症します。インスリンの不足とグルカゴンの形成の増加により、脂肪分解が増加し、遊離脂肪酸が血液中に流入します。同時に、肝臓でのケトン体の形成が増加します（血漿ケトン濃度は2mmol / lを超えます）。血液中のケト酸の蓄積は、重炭酸塩との置換と、アニオンギャップの増大を伴う代謝性アシドーシスの発症につながります。同様のメカニズムは、長期の飢餓中にも明らかになります。この状況では、ケトンが体内の主なエネルギー源としてグルコースに取って代わります。

乳酸アシドーシス

乳酸（ラクテート）とピルビン酸（ピルビン酸）の血中濃度の上昇によって発症します。これらの酸は通常、グルコース代謝（クレブス回路）中に生成され、肝臓で利用されます。解糖系が亢進する状況では、乳酸とピルビン酸の生成が急増します。乳酸アシドーシスは、嫌気性条件下で組織への酸素供給が減少することでピルビン酸から乳酸が生成されるショック時に最も多く発症します。乳酸アシドーシスは、血漿中の乳酸値の上昇が検出され、アニオンギャップの大きい代謝性アシドーシスが認められた場合に診断されます。

中毒および中毒によるアシドーシス

薬物（アセチルサリチル酸、鎮痛剤）やエチレングリコール（不凍液成分）、メタノール、トルエンなどの物質による中毒も、代謝性アシドーシスの発症につながる可能性があります。これらの状況におけるH ⁺の供給源は、サリチル酸とシュウ酸（エチレングリコール中毒の場合）、ホルムアルデヒドとギ酸（メタノール中毒の場合）です。これらの酸が体内に蓄積すると、アシドーシスの発症とアニオンギャップの拡大につながります。

[ 17 ], [ 18 ], [ 19 ], [ 20 ], [ 21 ], [ 22 ]

尿毒症

重度の腎不全、特に末期には、代謝性アシドーシスを呈することがよくあります。腎不全における酸塩基平衡障害の発症メカニズムは複雑かつ多様です。腎不全の重症度が増すにつれて、

代謝性アシドーシスを引き起こした最初の要因は徐々にその優位性を失い、新しい要因がプロセスに組み込まれて主導的な要因になります。

したがって、中等度の慢性腎不全においては、機能するネフロン数の減少に伴う酸の総排泄量の減少が、酸塩基平衡障害の発症に最も大きく関与しています。腎実質で生成されるH ⁺の日々の内因性産生を除去するのに十分なアンモニアがないため、一部の酸は重炭酸イオンによって中和されます（腎遠位尿細管性アシドーシスに特徴的な変化）。

一方、慢性腎不全のこの段階では、腎臓の重炭酸塩の再吸収能力に障害が生じる可能性があり、腎遠位尿細管性アシドーシスなどの酸塩基平衡障害の発症につながります。

重度の腎不全（SCF 約 25 ml/分）の発症に伴い、有機酸アニオン（硫酸塩、リン酸塩）の保持がアシドーシス発症の主な要因となり、高 AP 患者におけるアシドーシスの発症を決定します。

ESRD で発生する高カリウム血症もアシドーシスの発症に一定の寄与をしており、グルタミンからのアンモニウムの形成が阻害されるため、酸排泄障害が悪化します。

^{慢性腎不全の患者に低アルドステロン症が発生すると、H +}分泌のさらなる減少と高カリウム血症の両方により、アシドーシスのすべての症状が悪化します。

したがって、慢性腎不全では、代謝性アシドーシスの発症のすべての変種が観察されます：正常カリウム血症を伴う高クロール性アシドーシス、高カリウム血症を伴う高クロール性アシドーシス、アニオンギャップの増大を伴うアシドーシス。

症状 代謝性アシドーシス

重症例の症状と徴候には、吐き気、嘔吐、眠気、過呼吸などがあります。診断は臨床所見、動脈血ガス測定、血漿電解質濃度に基づいて行われます。根本的な原因を治療する必要があります。pHが非常に低い場合は、静脈内NaHCO3投与が適応となる場合があります。

代謝性アシドーシスの症状は、その根本原因によって大きく異なります。軽度のアシデミアは通常無症状です。より重度のアシデミア（pH < 7.10）では、吐き気、嘔吐、疲労感が生じることがあります。アシドーシスが急速に進行すると、pH値が高い状態でも症状が現れることがあります。最も特徴的な徴候は過呼吸（正常な呼吸数で深い呼吸）であり、これは肺胞換気の代償的増加を反映しています。

重度の急性アシデミアは、低血圧、ショック、心室性不整脈、昏睡を伴う心機能障害の発症を引き起こします。慢性アシデミアは、骨の脱灰（くる病、骨軟化症、骨減少症）を引き起こします。

診断 代謝性アシドーシス

代謝性アシドーシスの原因を特定するには、まずアニオンギャップを測定することから始まります。

アニオンギャップ上昇の原因は臨床的に明らかな場合もあります（例：血液量減少性ショック、血液透析の欠席など）。しかし、原因が不明な場合は、血液検査を実施し、グルコース、血中尿素窒素、クレアチニン、乳酸などの毒素の有無を調べる必要があります。多くの検査室ではサリチル酸塩、メタノール、エチレングリコールの濃度を測定していますが、必ずしも測定できるとは限りません。これらの物質の存在は、浸透圧ギャップの存在から推測できます。

算出された血清浸透圧（2[Na] + [グルコース]/18 + 血中尿素窒素/2.8 + 血中アルコール/5）を測定値から差し引きます。この差が10を超える場合は、浸透圧活性物質の存在を示しており、高アニオンギャップ性アシドーシスの場合、メタノールまたはエチレングリコールがこれに該当します。エタノール摂取は浸透圧ギャップと軽度のアシドーシスを引き起こす可能性がありますが、有意な代謝性アシドーシスの原因とは考えるべきではありません。

アニオンギャップが正常範囲内にあり、明らかな原因（例：下痢）がない場合は、電解質濃度を測定し、尿中アニオンギャップを算出する（[Na] + [K] - [CI]は通常30～50 mEq/Lであり、消化管からの損失がある場合も同様である）。アニオンギャップの上昇は、HCO3の腎臓からの損失を示唆する。

[ 23 ], [ 24 ], [ 25 ], [ 26 ], [ 27 ]

処理 代謝性アシドーシス

治療は根本的な原因の是正を目的としています。腎不全の場合、またエチレングリコール、メタノール、サリチル酸塩による中毒の場合にも、血液透析が必要となることがあります。

NaHCO3によるアシデミアの是正は、特定の状況においてのみ適応となり、それ以外の状況では安全ではありません。代謝性アシドーシスがHCO3の喪失または無機酸の蓄積に起因する場合（すなわち、正常アニオンギャップアシドーシス）、HCO3療法は比較的安全かつ適切です。しかし、アシドーシスが有機酸の蓄積に起因する場合（すなわち、高アニオンギャップアシドーシス）は、HCO3の使用に関するデータが矛盾しており、そのような場合、死亡率の改善は証明されておらず、一定のリスクが伴います。

初期状態の治療において、乳酸とケト酸はHCO3に代謝されるため、外因性HCO3の導入は過剰および代謝性アルカローシスを引き起こす可能性があります。いずれの状態においても、HCO3は呼吸中枢を抑制することで、ナトリウム過剰、血液量増加、低カリウム血症、高炭酸ガス血症を引き起こす可能性があります。さらに、HCO3は細胞膜を透過しないため、細胞内アシドーシスの改善は見られず、むしろ逆説的な悪化が観察されます。これは、導入されたHCO3の一部がCO2に変換され、それが細胞内に浸透してHとHCO3に加水分解されるためです。

NaHCO3の代替薬としては、代謝酸（H）と呼吸酸（HCO3）の両方に結合するアミノアルコールであるトロメタミン、NaHCO3と炭酸塩（炭酸塩はCO2と反応してO2を生成する）の等モル混合物であるカルビカーブ、乳酸の酸化を促進するジクロロ酢酸などがあります。しかし、これらの物質の有効性は証明されておらず、様々な合併症を引き起こす可能性があります。

代謝性アシドーシスでよく見られるカリウム欠乏も、KCI の経口または非経口投与によって改善する必要があります。

したがって、代謝性アシドーシスの治療は、主に適切な量の重炭酸塩を投与することにより、この病理学的プロセスによって引き起こされる障害を除去することから始まります。代謝性アシドーシスの原因が自然に除去された場合、正常に機能する腎臓は数日以内に体内の重炭酸塩の蓄えを自然に回復できるため、重炭酸塩による治療は不要とみなされます。代謝性アシドーシスを除去できない場合（例えば、慢性腎不全）、代謝性アシドーシスの長期治療が必要となります。