酸塩基平衡障害

体の主要な定数の一つは、細胞外液中の水素イオン（H ⁺ ）濃度の一定性です。健康な人の場合、H + 濃度は40±5 nmol/lです。便宜上、H ⁺濃度は負の対数（pH）で表されることが最も多く、通常、細胞外液のpH値は7.4です。pH調節は、体細胞の正常な機能に不可欠です。

体内の酸塩基バランスには、主に 3 つのメカニズムがあります。

• 細胞外および細胞内の緩衝システムの機能;
• 呼吸調節機構
• 腎臓のメカニズム。

酸塩基平衡異常は、酸塩基平衡異常に関連する病理学的反応です。アシドーシスとアルカローシスは区別されます。

体の緩衝システム

^{緩衝系とは、酸やアルカリを添加した際にH +}濃度、ひいてはpH値の急激な変化を防ぐ有機および無機物質です。これらには、タンパク質、リン酸塩、重炭酸塩が含まれます。これらの系は、体の細胞の内外に存在します。主な細胞内緩衝系は、タンパク質、無機リン酸塩、有機リン酸塩です。細胞内緩衝液は、炭酸（H ₂ CO ₃）のほぼ全負荷を補い、他の無機酸（リン酸、塩酸、硫酸など）の負荷の50%以上を補います。体の主な細胞外緩衝液は重炭酸塩です。

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PH調節の呼吸メカニズム

これらは肺の働きに依存しており、肺は炭酸ガス生成量の大きな変動にもかかわらず、血液中の二酸化炭素分圧（CO2 _{）を必要なレベルに維持することができます。CO2放出の調節は、肺換気量と呼吸数の変化によって行われます}。分時呼吸量が増加すると、動脈血中の二酸化炭素分圧は低下し、逆もまた同様です。肺はCO2_放出を即座に調節するメカニズムを備えているため、酸塩基平衡維持の第一線と考えられています。

酸塩基平衡維持の腎臓機構

腎臓は酸塩基バランスの維持、過剰な酸の尿中への排出、そして体内の塩基の保持に関与しています。これはいくつかのメカニズムによって達成されますが、主なものは以下のとおりです。

• 腎臓による重炭酸塩の再吸収;
• 滴定酸の生成;
• 腎臓尿細管細胞におけるアンモニアの生成。

腎臓による重炭酸塩の再吸収

腎臓の近位尿細管では、ほぼ 90% の HCO3 が膜を介した HCO3 の直接輸送ではなく、複雑な交換メカニズムによって吸収されます。その中で最も重要なのは、ネフロンの腔へのH ^{+の分泌であると考えられています。}

近位尿細管細胞では、炭酸脱水酵素の作用により、水と二酸化炭素から不安定な炭酸が生成され、この炭酸脱水酵素は速やかにH ⁺とHCO ₃に分解します。尿細管細胞で生成された水素イオンは尿細管の内腔膜に入り、そこでNa ⁺と交換されます。その結果、H ^{+ が}尿細管の内腔に入り、ナトリウム陽イオンが細胞に入り、血液中に入ります。この交換は、特殊なキャリアタンパク質であるNa ⁺ -H ^{+ -交換輸送体の助けを借りて行われます。ネフロンの内腔への水素イオンの流入は、HCO}_{3 の}血液への再吸収を活性化します。同時に、尿細管の内腔では、水素イオンは常に濾過されているHCO ₃と速やかに結合して炭酸を生成します。刷子縁の内腔側で作用する炭酸脱水酵素の関与により、H2CO ₃はH2O_とCOに変換されます。 _2.この場合、二酸化炭素は近位尿細管の細胞に戻って拡散し、そこで H2O と結合して炭酸を形成_し、サイクルが完了します。

^{したがって、H +}イオンの分泌により、等量のナトリウムで重炭酸塩が再吸収されることが保証されます。

ヘンレのループでは、濾過された重炭酸塩の約 5% が再吸収され、集合管では、やはり H ⁺の活発な分泌により、さらに 5% が再吸収されます。

滴定酸の形成

血漿中に存在する一部の弱酸は濾過され、尿中で緩衝系として機能します。これらの緩衝能は「滴定酸度」と呼ばれます。これらの尿緩衝液の主成分はHPO4⁻で_{、これに水素イオンが添加されると、酸性度が低い}^二置換リン酸イオン（HPO4⁻ ₊ H ⁺ = H2PO⁻ _）に変換されます。

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腎尿細管細胞におけるアンモニアの生成

アンモニアは、ケト酸、特にグルタミンの代謝中に腎尿細管の細胞内で生成されます。

尿細管液のpH値が中性、特に低い場合、アンモニアは尿細管細胞から内腔へ拡散し、そこでH ⁺と結合してアンモニウム陰イオン（NH ₃ + H ⁺ = NH ₄⁺）を形成します。ヘンレ係蹄の上行脚では、NH ₄⁺陽イオンが再吸収され、腎髄質に蓄積されます。少量のアンモニウム陰イオンはNHと水素イオンに解離し、再吸収されます。NH _3は集合管へ拡散し、ネフロンのこの部分から分泌されるH ^{+の緩衝液として機能します。}

_{NH 3}の形成と NH ₄⁺の排泄を増加させる能力は、腎臓による水素イオンの排泄を可能にする酸性度の上昇に対する腎臓の主な適応反応であると考えられています。

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酸塩基平衡の異常

様々な臨床状態において、血液中の水素イオン濃度が正常範囲から逸脱することがあります。酸塩基平衡の乱れに関連する主な病理学的反応は、アシドーシスとアルカローシスの2つです。

^{アシドーシスは、血液 pH が低い (H +}濃度が高い) ことと、血液重炭酸塩濃度が低いことが特徴です。

アルカローシスは、血液 pH 値が高い (H ⁺濃度が低い) ことと、血液中の重炭酸塩濃度が高いことが特徴です。

酸塩基平衡異常には単純型と混合型があります。一次型、すなわち単純型では、一方の不均衡のみが観察されます。

酸塩基平衡異常の単純な変異

• 原発性呼吸性アシドーシス。pACO2_の上昇を伴う_。
• 一次性呼吸性アルカローシス。
• 代謝性アシドーシス。HCO3濃度の低下によって引き起こされます_。
• 代謝性アルカローシス。HCO3濃度が_上昇すると発生します。

上記の疾患は、多くの場合、患者に複数併存し、混合性疾患と呼ばれます。本書では、これらの疾患の単純な代謝性疾患に焦点を当てます。