酸塩基平衡(さんえんきへいこう、)とは、生体内の水素イオン濃度(pH)を極めて狭い正常範囲内に維持するための生体維持機構(ホメオスタシス)である。
ヒトをはじめとする哺乳類の動脈血のpHは、通常7.35 - 7.45(弱アルカリ性)という極めて限られた範囲に制御されている。この範囲を脱すると酵素タンパク質の変性や細胞機能の低下が生じ、重篤な状態に陥る。
緩衝系と調整機構 生体内で産生される酸や塩基(アルカリ)の負荷に対し、体液のpHを一定に保つために主に3つの防御機構が働いている。
血液による緩衝作用(化学的緩衝系) 血中に存在する化学物質が酸や塩基を速やかに和らげる作用であり、数秒単位で機能する。最も重要なのが炭酸・重炭酸緩衝系である。
この反応はヘンダーソン・ハッセルバルヒの式によって定式化され、二酸化炭素()濃度と重炭酸イオン()濃度の比率によってpHが決定される。その他、タンパク質(アルブミンやヘモグロビン)、リン酸緩衝系も寄与する。
呼吸性調節(肺) 呼吸により二酸化炭素(酸の性質を持つ)を体外に排泄することでpHを調節する。数分から数時間単位で作用する。 呼吸の亢進: 換気量が増加するとが排出され、血中pHは上昇(アルカリ化)する。 呼吸の抑制: 換気量が減少するとが蓄積し、血中pHは低下(酸性化)する。
腎性調節(腎臓) 腎臓は、水素イオン()の排泄と重炭酸イオン()の再吸収・産生を調整する。効果発現には数時間から数日を要するが、最も強力で根本的な調節機構である。
酸塩基平衡の異常 何らかの疾患や生理状態の変化によりpHが正常範囲を逸脱した場合、以下の4つの基本的な異常に分類される。
アシドーシス(酸血症): 血液が酸性に偏る傾向(pH < 7.35) 代謝性アシドーシス: 糖尿病性ケトアシドーシスや乳酸アシドーシス、腎不全などによりが減少した状態。 呼吸性アシドーシス: 慢性閉塞性肺疾患(COPD)や呼吸抑制によりが体内に蓄積した状態。 アルカローシス(アルカリ血症): 血液がアルカリ性に偏る傾向(pH > 7.45) 代謝性アルカローシス: 激しい嘔吐(胃酸の喪失)や過剰な利尿薬の使用などによりが増加した状態。 呼吸性アルカローシス: 過換気症候群などによりが過剰に排出された状態。
これらに対し、生体は肺または腎臓を用いて相互に代償作用(代償性応答)を働かせ、pHを正常値へと戻そうとする。
評価法 臨床現場では、動脈から採血して行う血液ガス分析を用いて酸塩基平衡の評価が行われる。主に以下のパラメータが測定・計算される。 pH(水素イオン指数) (動脈血二酸化炭素分圧) (重炭酸イオン濃度) アニオンギャップ(Anion Gap)
関連項目 水素イオン指数 (pH) ホメオスタシス 血液ガス分析 アシドーシス / アルカローシス ヘンダーソン・ハッセルバルヒの式 腎臓学 / 呼吸器学