核心课程：高阴离子间隙性代谢性酸中*探讨
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重症行者翻译组
阴离子间隙(AG)是一个将血钠浓度与氯化物和碳酸氢根浓度之和进行比较的数学概念，通过这个有用的计算，它将代谢性酸中*分为两类：高AG代谢性酸中*(HAGMA)和高氯性代谢性酸中*，从而界定代谢性酸中*的潜在病因。当将[AG]与碳酸氢盐浓度的变化进行比较时，可以识别其他隐匿性酸碱紊乱。此外，若AG非常小或为负值可提示几种隐匿的疾病或增加了电解质测量中出现假象的可能性。在AJKD肾病学核心课程的这一期中，我们讨论了HAGMA的几个病例，代表了几个非常常见和罕见的病因。这些病例突显了如何将AG作为重要线索来指导临床医生做出正确的诊断。我们还展示了如何在必要时计算并校正低白蛋白血症和严重高血糖的AG。并描述了血浆渗透压和渗透压间隙的计算，当与AG一起使用时，这些计算值如何指导适当的临床决策。
简介
识别、鉴别诊断和适当治疗是临床诊断和治疗酸碱紊乱的基本方面。常根据血液pH值、PCO2、碳酸氢根（或总CO2）和电解质来识别和分类酸碱紊乱。对AG的计算和分析提供了诊断和治疗的额外信息。我们使用的方法被称为“生理学方法”。其他酸碱诊断方法（例如PeterStewart引入的结合了“强离子差”、“总非挥发性弱酸浓度”和PCO2概念的方法）已被某些研究人员和临床医生采用。然而，大多数肾病学家继续使用生理学方法（包含对AG的解释），我们相信这种方法解释和诊断酸碱紊乱合乎逻辑且相对简单。
AG的概念于年由JamesGamble提出，但直到20世纪50和60年代，火焰光度计和自动分析仪的引入提供了常规和快速的血清电解质测定，AG才开始流行。在这里，我们将讨论一些临床情况形，并演示如何正确解释血气参数、电解质和AG，以正确识别甚至是非常复杂的酸碱紊乱，并帮助快速适当的鉴别诊断。
代偿性代谢性酸中*
代谢性酸中*是一种血液中碳酸氢盐[HCO3?]的浓度下降，并产生动脉血液酸性pH值(即7.35)的病理生理紊乱。代谢性酸中*也会引发过度通气代偿反应，从而减少动脉中的二氧化碳，从而降低酸中*的程度。
正常PaCO2为35-45mmhg，代谢性酸中*的代偿性过度通气反应应在12-24小时内完成，其强度与[HCO3?]的降低成正比。所有形式的代谢性酸中*的反应都是相似的，且可预测。确定代谢性酸中*适当呼吸代偿反应的一个常用关系是Winters方程:
PaCO2={1.5×[HCO3?]+8}±2
这种预测关系适用于轻～中重度代谢性酸中*([HCO3?]在7～22mEq/L之间)。更严重的代谢性酸中*([HCO3?]5-7mEq/L)，会最大限度地降低PaCO2，即降至8-12mmhg。或者，轻～中度代谢性酸中*时，[HCO3?]上加15会产生一个与PaCO2相近的数值。如果代谢性酸中*时PaCO2不在预测范围内，可能有复合性呼吸性酸碱紊乱。
阴离子间隙
正常血清的离子分布如图1所示。任何溶液，溶解的阳离子的电荷总数(以mEq/L为单位)必须等于溶解阴离子的电荷总数。但是，若仅考虑3种主要血清电解质（钠[Na+]、氯[Cl-]和碳酸氢盐[HCO3-])的浓度,则阳离子浓度（[Na+]）通常超过阴离子浓度之和（[Cl-]+[HCO3?])：[Na+]（[Cl-]+[HCO3?])。因此，如果[Na+]减去[Cl?]和[HCO3?]之和，就会得到AG(图1)。虽然[AG]的正常范围通常是8～12mEq/L，但正常的电解质值因实验室而异，所以每个实验室应该确定自己的正常[AG]范围。要确定[AG]相对于基线的增加（或减少），最理想的是了解每个患者自己的基线。但是，当基线未知时，我们建议将[AG]基线定为10mEq/L，并对异常白蛋白浓度进行调整，我们会对此进行讨论。
图1.“Gamble图”描述血清中电解质。（A）总阴离子和总阳离子浓度（单位mEq/L）恒等。（B）若仅考虑[Na+]、[Cl-]、[HCO3?]这三种离子，通常有阴离子间隙（AG）。(C)高AG代谢性酸中*，[HCO3?]降低而[Cl-]不变，[AG]反向增加。(D)正常AG或高氯性酸中*，[HCO3?]降低，[Cl-]反向升高。(E)AG代谢性酸中*和代谢性碱中*混合型。若[AG]升高但[HCO3?]没有反向降低，可以考虑AG代谢性酸中*合并代谢性碱中*。(或者AG代谢性酸中*合并慢性呼吸性酸中*——动脉血pH值将有助于区分)。这些关系是基于假设——血清中其他“未测量”的阴离子和阳离子最初在正常范围内并且是稳定的。“未测定”的阴离子和/或阳离子浓度显著增加或减少将影响[AG]。与低蛋白血症有关的问题也将讨论。显著的高磷血症、高钙血症、高镁血症或其他疾病也会增加或减少[AG]。此外，电解质测量的假象可能会发生，这也将在文中讨论。虽然[AG]和[HCO3?]关系是非常有用的概念，但它们在数量上并不精确。经验丰富的临床医生将把这些关系结合患者整个临床和病史的分析。
除盐酸外，当细胞外酸性较强的酸(如乳酸、β-羟基丁酸或乙酰乙酸)蓄积引起代谢性酸中*时，[HCO3-]会下降，而[AG]会相应增加。[AG]的增加程度(或Δ[AG])代表蓄积的酸性阴离子(即乳酸、酮酸阴离子等)的血浆浓度。此外，Δ[AG]通常约等于Δ[HCO3-]。因此，Δ[AG]/Δ[HCO3?]的比值通常约为1。然而，碳酸氢盐和蓄积的酸性阴离子的不同分布空间、细胞内的质子缓冲，以及质子和酸性阴离子在肾脏的不同排泄速率等因素可能会破坏这种1：1的关系。混合型酸碱紊乱也会破坏传统的1：1关系。
高阴离子间隙代谢性酸中*(HAGMA)最常见的原因列于表1。它们被排列为记忆符号“GOLDMARK”(乙二醇[乙烯，丙烯和二甘醇]、5-氧脯氨酸[对乙酰氨基酚]、L[左旋]-乳酸、D[右旋]-乳酸、甲醇、阿司匹林、肾功能衰竭、酮症酸中*)。
表1.高阴离子间隙代谢性酸中*的GOLDMARK助记法
字母
参数
潜在原因
G
Glycols乙二醇
摄入/输注乙烯、丙烯或二甘醇；新陈代谢产生乙醛酸、草酸、乳酸
O
Oxoproline
5-氧脯氨酸
长期使用对乙酰氨基酚可以产生5-氧脯氨酸(一种强酸，也称为焦谷氨酸)
L
L-Lactic
Acidosis
L-乳酸酸中*
多种病因导致的A型和B型乳酸酸中*
D
D-Lactic
Acidosis
D-乳酸酸中*
短肠综合征患者的高碳水化合物负荷
M
Methanol甲醇
新陈代谢产生甲酸
A
Aspirin阿司匹林
中*剂量产生包括酮酸在内的多种有机酸
R
Renal failure肾衰竭
包括硫酸和磷酸在内的多种无机和有机酸的蓄积
K
Ketoacidosis酮症酸中*
β-羟丁酸和乙酰乙酸。
基于Mehta等人在《柳叶刀》上提出的助记法。;():.
相反，当代谢性酸中*是由于盐酸蓄积或碳酸氢钠(或有机酸阴离子钠盐，如丁酸钠、柠檬酸钠、醋酸盐钠、乳酸钠shy;shy;--可等同强效的碳酸氢钠))从体内流失，就出现正常的AG/高氯性酸中*(图1)。
血清白蛋白的净负电荷约为2.5mEq/g，血清白蛋白所带的净负电荷是正常AG的最大组成部分。因此，低白蛋白血症会降低[AG](高白蛋白血症会增加[AG])。当白蛋白浓度降低或升高时，必须“校正”[AG]。当白蛋白低于4.5克/dL的正常水平，白蛋白浓度每降低1克/dL，[AG]下降约2.5mEq/L。[AG]可通过以下公式纠正低白蛋白血症：
AG（校正后）=AG（未校正）+2.5×（4.5-[白蛋白]）
还要注意，按照惯例，AG计算时使用的“[HCO3-]”数值来自实验室静脉血“电解质”的部分的报告。这个数字通常代表静脉二氧化碳总量，包括[HCO3-]、[碳酸]和溶解的二氧化碳。静脉[总CO2]通常比动脉血[HCO3?]大2-4mEq/L。
评估和使用阴离子间隙
病例1：68岁男性，（控制良好的）高血压和良性前列腺肥大的病史，因发烧、排尿困难、乏力3天和寒战1天就诊于急诊科。其生命体征是体温38.6。C、血压90/70mmhg、脉搏bpm、律齐。体检见粘膜干燥和嗜睡状。实验室数值是：[Na+]mEq/L、[K+]3.1mEq/L、[Cl?]mEq/L、[HCO3?]17mEq/L、血清尿素氮(SUN)26mg/dL、肌酐1.1mg/dL、血糖mg/dL、白蛋白2.0g/dL。他的动脉血气(ABG值)为PH7.30、二氧化碳分压(PCO2)为32mmHg、[HCO3?]为15mEq/L、氧分压为72mmHg。
问题1：该患者存在以下哪些酸碱异常？
a）HAGMA及适当的呼吸补偿
b）(正常AG)高氯性代谢性酸中*
c）混合型代谢性酸中*和呼吸性碱中*
d）代谢性碱中*合并代谢性酸中*
这位患者有泌尿系统感染和可能的脓*症的体征和症状。他的血气分析显示酸血症(pH7.3)、[HCO3?]降低至15mEq/L、二氧化碳分压降低至32mmHg。Winters方程预测他的二氧化碳分压约为31毫米汞柱{(1.5x[HCO3?])+8}=31。因此，患者的实验室结果与适当代偿性代谢性酸中*完全符合。
这种酸中*是HAGMA、高氯型还是混合型酸中*？AG初始计算为(-[+17])=10mEq/L，提示AG正常(或高氯)代谢性酸中*。然而，这一计算没有考虑患者有明显的低蛋白血症(2.0g/dL)。这种程度的低蛋白血症将使[AG]降低2.5×(4.5?2)=6.2。因此，在纠正低蛋白血症后，[AG]实际上升高到约16mEq/L。随后，患者的乳酸水平被报道为6mEq/L。这些结果都与乳酸酸中*引起的HAGMA一致。因此，问题1的正确答案是(A)，HAGMA合并适当的呼吸代偿。
乳酸酸中*
住院患者中，乳酸酸中*是引起代谢性酸中*的一种非常常见的原因。当乳酸生成(通常约为1mmol/min)超过乳酸清除率时就会发生。通常情况下，乳酸生成增加是因为组织氧合受损，或者是因为氧输送减少，或者是线粒体氧利用的障碍。
乳酸主要通过葡萄糖酵解产生，少量来自丙氨酸脱氨基。肝脏、肾脏和心脏是主要的乳酸利用器官。主要通过肌肉无氧糖酵解产生乳酸，肝脏将乳酸生成回葡萄糖，这就是Cori循环。
一种常用的分类系统将乳酸酸中*的病因分为A型(与组织氧合明显损害相关的)与B型(与全身性氧合无或不明显损害相关的)。有时，A型和B型乳酸酸中*之间存在部分重叠。
A型乳酸酸中*的典型原因包括低血容量、脓*症、消化道大出血、心力衰竭或心肺骤停。除非组织灌注能迅速恢复，否则预后很差。
B型乳酸酸中*的原因包括各种*素、药物和维生素（即硫胺素）缺乏症，损害细胞和/或线粒体代谢或产生局部缺血。B型乳酸酸中*的一个典型原因是二甲双胍中*，由于急/慢性肾损伤致二甲双胍全身蓄积。B型乳酸酸中*的其他原因包括各种恶性肿瘤（特别是白血病和淋巴瘤）、慢性严重乙醇中*、以及一些治疗人类免疫缺陷病*（HIV）感染者的抗逆转录病*药物的使用。
糖尿病酮症酸中*
病例2：一名25岁男性，10年1型糖尿病病史，胃肠炎并减少胰岛素剂量后出现厌食。然后恶心、呕吐、多尿和呼吸困难，就诊于急诊科。患者亦有长期的抑郁症病史，正服用氟西汀。直立性低血压，呼气有一股水果味。最初的实验室检查结果显示:SUN：40mg/dl、肌酐：1.5mg/dl、葡萄糖：mg/dL、[Na+]：mEq/L、[Cl-]：75mEq/L、[HCO3?]：12mEq/L、K+：3.0mEq/L([AG]：32mEq/L)、白蛋白：4.0g/ml。测定的渗透压为毫升/升，血清β-羟基丁酸酯8mg/L、试纸测尿酮为3+。血液中乙醇浓度检测不到。ABG(动脉血气)示pH值7.16、POmmHg、PCO2:35mmHg、[HCO3?]：12mEq/L。
问题2：他的酸碱紊乱是什么？
a）糖尿病酮症酸中*(DKA)所致HAGMA
b）DKA和代谢性碱中*所致HAGMA
c）DKA所致HAGMA、代谢性碱中*和呼吸性酸中*
d）DKA和高氯酸中*所致HAGMA
该患者的病史、检查和初步实验室检查完全符合DKA。DKA的HAGMA是由于ECF积累了两种“酮酸”(β-羟丁酸和乙酰乙酸)。当这两种酸的浓度增加时，[HCO3?]下降，[AG]增加。在入院时，DKA患者Δ[AG]/Δ[HCO3?]平均比值约为1。然而，在一定程度上酮酸阴离子与钠、钾离子一起从尿液中排泄，这将降低[AG]，并将部分HAGMA性代谢性酸中*从转化为高氯性酸中*。这种现象通常发生在住院后，患者的容量状态因输注含氯化钠的液体重新扩张，肾功能改善。
如果我们假设他的[AG]基线是10，[HCO3?]基线是24，那么他的[AG]从10增加到33，增加了23，[HCO3?]从24下降到12(单位均为mEq/L)，下降了12。因此，他的Δ[AG]或[AG]增加量远远超过了他的[HCO3?]下降量，也就是说他的Δ[AG]/Δ[HCO3?]远远1。因此，我们必须假设，要么是疾病期间产生了额外的碳酸氢盐，要么他最初的[HCO3?]不正常，因而在DKA发生时已经增加到约34mEq/L(译者注：33-10+12=35)。这位患者有呕吐史，所以胃源性代谢性碱中*可能是高[HCO3?]的病因。当Δ[AG]升高明显超过Δ[HCO3?]降低时，这提示HAGMA合并代谢性碱中*(或并不常见的HAGMA合并慢性呼吸性酸中*，由于代偿性反应导致[HCO3?]升高)。
现在考虑一下这个患者的呼吸代偿程度。他的[HCO3?]是12mEq/L，Winters方程预测他的PaCO2应该在26mmHg左右。然而，这位患者的PaCO2是35mmHg，太高了。这表明除HAGMA和代谢性碱中*外，还存在呼吸性酸中*。低钾血症可能导致呼吸肌无力。因此，这位患者患有三重酸碱紊乱(DKA引起的HAGMA、呕吐引起的代谢性碱中*，以及可能是低钾血症引起的呼吸性酸中*)，问题2的答案是(C)。
注意：我们使用报道的[Na+]mEq/L来计算[AG]，因为ECF的高渗性会将水从细胞内液(ICF)移动到ECF中，ECF的扩张稀释了ECF[Na+]，所以高血糖会降低血液中的[Na+]。葡萄糖值为mg/ml将使[Na+]降低约14mEq/L(预计血糖每增加mg/mL将降低[Na+]约2mEq/L)。治疗时，随着血糖下降到正常，水又回到ICF中，[Na+]将从增加到约mEq/L。因此，高血糖的[Na+]校正值为mEq/L。然而，高血糖引起的液体转移也会对ECF氯化物和碳酸氢盐浓度产生类似的稀释效应。因此，按照治疗惯例，当高血糖时，“未校正”（血糖）电解质浓度用于AG计算。
另一个必须了解的问题是患者测量的渗透压(mOsm/L)，比他计算的渗透压(2×[Na+]+(葡萄糖/18)+(SUN/2.8))=mOsm/L高25mOsm/L(这是因为他“真实”的入院血浆[Na+]，即未校正的mEq/L的[Na+]用于渗透压计算方程，分母中的18和2.8是将葡萄糖和血清尿素氮从mg/dL转换为mmol/L的系数）
问题3：该患者出现25mOsm/L渗透压差的最可能原因是什么？
a）酮酸蓄积
b）摄入醇或乙二醇（乙醇除外，入院时未检测到）
c）丙酮
d）高血糖引起的低钠
HAGMA时，酸性阴离子的增加通常与[HCO3?]的减少相匹配。因此，将[Na+]乘以2将得到(的渗透压)应该已经包括了氯化物、碳酸氢盐和任何其他的强酸性阴离子(形成的渗透压)之和，故HAGMA不应直接产生渗透压差。然而，在血液中加入醇、丙酮、甘油等会使测量的渗透压升高，形成“渗透压差”。但若醇/乙二醇等被代谢成酸，这个渗透压差就消失了。酮症酸中*患者通常由于丙酮（以及较小程度的甘油）水平升高而形成渗透压差。这在醇性酮症酸中*患者中也很常见，因此当高渗透压差时，诊断醇或乙二醇中*要谨慎。此外，请注意丙酮不是酸，不会降低[HCO3?]或者提高[AG]。因此，问题3的正确答案是（c），该患者的渗透压差很可能是由丙酮引起的。
病例2，补充：患者接受适当的静脉输液（主要是生理盐水）、以及氯化钾和普通胰岛素静脉输注。第二天早上，他感觉好多了，而且饿了。他的血生化结果如下：SUN18mg/dL、肌酐0.9mg/dL、血糖mg/ml、[Na+]mEq/L、[Cl?]mEq/L、[HCO3?]17mEq/L、[K+]4.0mEq/L、[AG]12mEq/L。
问题4：关于该患者高氯性代谢性酸中*，下列哪项陈述最正确？
a）生理盐水输注稀释了[HCO3?]从而导致高氯性代谢性酸中*
b）这是DKA急性治疗后出现的一种常见的测量假像
C）酮酸阴离子和氯化物的不同分布容积产生高氯性代谢性酸中*
D）酮酸阴离子盐经尿液清除，使得HAGMA转变为高氯性代谢性酸中*
当DKA患者用生理盐水适当治疗以扩大ECF容量时，其肾小球滤过率(GFR)普遍改善，且因容量下降时刺激的肾小管钠重吸收作用减弱。胰岛素治疗可阻止外周脂解，减少长链脂肪酸向肝脏的输送，从而减缓线粒体对长链脂肪酸的摄取和氧化。这些代谢/激素效应会迅速减少肝酮酸的生成。在ECF中蓄积的酮酸阴离子取代了分解的碳酸氢盐。这些酮酸阴离子代表“潜在的”碳酸氢盐，构成Δ[AG]的大部分。若在体内氧化，其在ECF的浓度会下降，并产生等摩尔量的碳酸氢盐。
然而，蓄积的酮酸阴离子的氧化需要许多小时。在此期间，ECF容积的适当恢复可增加肾脏
中2种酮酸阴离子(β-羟基丁酸和乙酰乙酸)钠盐和钾盐的清除。尿液中酮酸盐的丢失会使高[AG]降低，甚至可能使其恢复到正常范围。[Cl?]增加是因为尿中酮酸钠盐相对的大量清除使ECF中相对固定数量的氯化物浓缩(ECF容积下降也消除了尿液中的氯的清除)。输注的生理盐水中[Cl?]相对增高，由于ECF容量减少而产生的液体潴留也会导致高氯血症，但重要性通常低于尿中酮酸钠/钾盐的清除。这种现象，即从HAGMA转为高氯性代谢性酸中*，通常发生在DKA恢复期。随后几天中，由于肾脏分泌氯化铵，[HCO3?]升高、[Cl?]降低，通常在几天内恢复正常电解质模式。因此，问题4的正确答案是(D)：尿中酮酸阴离子盐的清除将HAGMA转化为高氯型代谢性酸中*。
一个类似的机制也解释了为什么吸入甲苯(通过“嗅胶”或喷漆吸入)的患者通常会出现严重的高氯低钾性代谢性酸中*。甲苯本身不是酸，但迅速代谢为苯甲酸(苄基)，然后迅速转化为马尿酸。马尿酸(和/或苯甲酸)在ECF中的积累将产生HAGMA。[HCO3?]下降，马尿酸相应增加。然而，大多数患有这种疾病的患者并无HAGMA，典型的表现为高氯性代谢性酸中*和重度低钾血症。原因是马尿酸的肾脏清除快速有效(实际上，氨基马尿酸的清除率是衡量肾脏总血浆流量的一个指标，因为它既可以自由过滤，也可由肾小管高效分泌)。
如果马尿酸盐与铵离子一起有效清除，代谢性酸中*和升高的AG将得到改善或消除。然而，肾脏需要数天才能大幅增加铵的排泄。因此，在疾病的早期，大部分有效清除的是马尿酸的钠盐而不是铵盐。ECF容积下降，继发性醛固酮增多，大量马酸钠经远端肾小管分泌合并继发性醛固酮增多导致远端肾小管钠离子大量重吸收和钾离子大量分泌。因此，出现明显的钾清除和低钾血症。
几天内，低钾血症和代谢性酸中*共同作用，显著增加了铵离子的排泄。因此，许多患者在几天后表现为低钾高氯性代谢性酸中*和相对较高的尿液pH值(由于高尿铵浓度)。这种模式强烈提示远端肾小管性酸中*(RTA)，事实上，在过去几年中，甲苯中*被报道为RTA的病因之一。然而，高尿铵离子水平代表结合质子和高尿液pH值。极高的尿铵离子浓度排除了远端RTA。
如果潜在的晚期肾病或急性肾损伤(AKI)患者吸入甲苯，马尿酸的有效排泄就会减弱。这时，全身蓄积的马尿酸就会产生HAGMA。
醇/乙二醇中*
案例3：一位60岁的男子被他的妻子带到急诊室就诊，说他在过去3个月里他变得越来越抑郁，他可能试图伤害自己。他精神错乱、不合作、有乙醇味。除此之外的体格检查无异常，生命体征正常。其就诊时的实验室检查结果为：SUN20mg/dL、肌酐1.0mg/dL、血糖mg/dL、[Na+]mEq/L、[Cl?]mEq/L、[HCO3?]24mEq/L、[K+]4.0mEq/L。ABG值为pH7.40、PO2为mmHg、PCO2为40mmHg。尿液分析阴性。他的乙醇水平为mg/dL，血液渗透压为mmol/L。
问题5：以下哪一项最有可能是正确的？
a）他饮用了过量乙醇，血液中的乙醇水平很高，随着乙醇的新陈代谢，病情可能会缓解
b）他曾摄入乙醇，但也有证据表明存在一/几种其他醇/乙二醇
c）由于无高阴离子间隙的代谢性酸中*，所以不太可能摄入甲醇/乙二醇
d）摄入了中*剂量的水杨酸盐/乙醇
在讨论正确答案之前，让我们假设急诊科医生误认为答案(a)是正确的：患者醉酒，他会好转。他在急诊室观察了数小时。
病例3，继续(假设情景)：3小时后，患者仍意识模糊，并越来越有攻击性。复查血清化学检查发现SUN30mg/dL、肌酐1.2mg/dL、血糖mg/mL、[Na+]mEq/L、[Cl?]mEq/L、[HCO3?]16mEq/L、[K+]为4.5mEq/L。ABG值pH7.32、PO2mmHg、PCOmmHg。再次复测血浆渗透压，从mOsm/L降到了mOsm/L。复查尿液分析发现许多与草酸钙相似的晶体。
问题6：导致患者状态改变的最可能原因是什么？
a)乳酸酸中*
b)因乙醛酸和草酸蓄积而继发代谢性酸中*
c)乙醇戒断综合症
d)除了摄入乙醇外，他还摄入了水杨酸盐，现在出现了水杨酸盐诱导的HAGMA
尽管急诊医生将患者的临床和化学检查结果归因于乙醇中*，但的乙醇水平只会使他的血清渗透压增加约(即形成渗透压间隙)约24mOsm/L(用乙醇水平[mg/dL]除以4.6的来估计乙醇形成的渗透压值)。但这个人的渗透压差是57，即-[(×2)+(30/2.8)+(/18)]=57。因此33mOsm/L渗透压差不能用他血液中的乙醇含量来解释(表2)。
表2.乙醇、丙酮和乙二醇对血浆渗透压的影响
分子量(mg/mmol)
每mg%产生的渗透间隙
乙醇
46
22
异丙醇
60
17
丙酮
58
17
甲醇
32
31
乙二醇
62
16
丙二醇
76
13
甘二醇
9
因此，应高度怀疑还摄入了另一种可能有*的醇或乙二醇。当摄入有*的醇（如甲醇、异丙醇或乙二醇）时，也常同时摄入乙醇。共同摄入乙醇会减缓许多（由乙醇脱氢酶氧化的）有*化学物质的氧化。
乙醇氧化生成乙酰CoA，由肝脏代谢。随着乙醇含量下降，共同摄入的有*化学物质加速氧化产生有*有机酸(图2)。这种代谢过程可同时减少渗透压间隙，并产生HAGMA。在这个特殊的案例中，尿液中发现草酸钙晶体(图3)，强烈表明他摄入了乙二醇。因此，对于问题5和6，答案(b)都是正确的，蓄积的有机酸可能主要是乙醛酸和草酸。请注意，通常摄入的有*醇——异丙醇(手消*剂中成份)会被代谢成丙酮。异丙醇和丙酮都不是酸。因此，摄入异丙醇会升高渗透压间隙，但不会产生HAGMA。
图2.甲醇、乙醇、乙二醇和丙二醇的肝脏氧化。产生大量醛类、强酸和其他代谢物，其中许多有*。方格中的代谢物是乙醛酸的下游产物。。
图3.尿中典型草酸钙晶体的显微照片。左：经典“信封背面”草酸钙晶体。右图：较少能确定病因，但更常见的是粗大的针状草酸钙晶体。
其他*素
案例四：一名有精神分裂症病史和情绪障碍的、20岁女性在服用了“一小瓶阿司匹林药片”后就诊于急诊科，说她想自杀。她的精神科医生曾给她处方过口服氟哌啶醇，但否认服用任何其他药物和饮酒。服用阿司匹林后，呕吐数次，并出现呼吸困难和耳鸣。既往无自杀企图史。体检显示其为焦虑的年轻女子，神志清楚，对时间、地点、人物敏感。生命体征：Bp/70mmhg、Pbpm、R26bpm、T37.2℃。体检仅深呼吸和粘膜干燥两项异常。实验室检测结果为：[Na+]mEq/L、[Cl?]95mEq/L、[HCO3?]25mEq/L、[K+]3.8mEq/L、[AG]21mEq/L、白蛋白4.0g/dL、SUN10mg/dL、肌酐1.06mg/dL、血糖mg/dL。吸房间空气时，其ABG值：pH7.63、PCOmmHg、[HCO3?]为24mEq/l、POmmHg。她的水杨酸水平为71.8mg/dL(治疗水平20)，尿液pH值5.5。除水杨酸盐外，*理学筛查均为阴性。
问题7:这位患者的酸碱紊乱是什么?
a)HAGMA
b)HAGMA和呼吸性碱中*
c)HAGMA、代谢性和呼吸性碱中*
d)代谢性碱中*、呼吸性碱中*和假性阴离子间隙升高(假性低氯血症)。
该患者可能在企图自杀时摄入了大量阿司匹林，其血清水杨酸水平在中*范围内。水杨酸中*引起的最典型的酸碱紊乱是HAGMA和呼吸性碱中*的混合性紊乱。中*水平的水杨酸盐直接刺激延髓呼吸中枢，增加呼吸频率和深度，从而产生呼吸性碱中*。水杨酸中*还可以使氧化磷酸化解偶联，抑制柠檬酸循环脱氢酶，加速糖酵解(产生乳酸)，并刺激脂解和肝酮生成。这些代谢变化共同导致HAGMA，水杨酸本身也占HAGMA原因的一小部分。
这位患者的[AG]为21mEq/L(ΔAG=11)，这种程度的代谢性酸中*预计会使其[HCO3?]降低约11mEq/L，但她的[HCO3?]是23mEq/L，这一结果与水杨酸盐中*引起的HAGMA和呕吐引起的代谢性碱中*是一致的。由此产生正常[HCO3?]23mEq/L，不会产生任何呼吸代偿反应。然而，ABG显示为碱性pH：（7.63[当pCO2和HCO3?相等时，pH必为7.63])和PaCO2显著降低(24mmHg)。这是由于水杨酸盐中*引起的呼吸性碱中*。因此，问题7的正确答案是(C)：HAGMA、代谢性和呼吸性碱中*。
在急诊科开始治疗，静脉注射生理盐水和氯化钾。考虑使用可加快肾脏水杨酸盐的清除的碱化利尿，但由于患者明显的碱血症，不能输注碳酸氢盐。通过这种保守治疗，她的病情好转了。
例4(续)：3小时后复查血生化检查，[Na+]mEq/L、[K+]3.5mEq/L、[Cl?]mEq/L、[HCO3?]24mEq/L、SUN9mg/dL、肌酐0.92mg/dL、血糖mg/dL、[AG]?19mEq/L。
问题8：你如何解释这些电解质的值？
a)还摄入了溴盐
b)与水杨酸盐有关的假性高氯血症
c)与水杨酸盐有关的假性高碳酸氢根血症
d)钠浓度假性降低
几种临床情况可以将AG降低到接近0的水平，甚至产生轻度负值。最常见的两种情况是低蛋白血症(“未测”的阴离子减少)和多发性骨髓瘤(IgG骨髓瘤“未测”的阳离子增多，但IgA骨髓瘤通常是例外)。然而，当发现AG为极端负值(比?5mEq/L更负)时，这通常是由于电解质测量中的假象(假性低钠血症、假性高氯血症或假性高碳酸氢血症)所致。
假性高氯血症可由几种临床疾病引起。从病史上看，假性高氯血症最常见的原因是长期摄入溴化物。标本中的溴离子会产生强烈的假性高氯血症。最近，人们发现水杨酸盐也会产生明显的假性高氯血症。
水杨酸盐中*所致的假性高氯血症取决于测量氯化物的特殊技术。现在几乎总是使用各种类型的氯离子选择性电极(Cl-ISE)进行氯离子测量。通常临床标本中可有几种不常见的可改变Cl-ISE通透性的阴离子（溴化物、硫氰酸盐和水杨酸盐的阴离子）会产生假性高氯血症。
水杨酸相关的假性高氯血症不寻常。其严重程度取决于水杨酸盐水平、使用的特定Cl-ISE以及Cl-ISE电极的“年龄”。许多实验室分析仪在数周内使用相同的ISE进行大量测量。使用新的“新的”Cl-ISE，假性氯化物升高可能性很小，但随着电极老化，假性升高越来越严重。因此，问题8的正确答案是（b）。该患者首次测量很可能是使用新的Cl-ISE仪器进行的，而第二次测量是使用旧的不同的分析仪器进行的。
高阴离子间隙代谢性酸中*：不寻常的1号酸
病例5：38岁女性，重度限制性肺病，4个月前双侧肺移植。她有一个复杂曲折的移植后排异过程，几次急性肺排斥反应均成功治疗。曾有过2次AKI，现GFR持续降低。纳差，需要留置胃管。她非常抑郁，并主诉她的胃管留置部位存在持续疼痛。过去三周，她一直服用对乙酰氨基酚，mg，tid。她否认使用过任何其他药物，并表示她不会试图伤害自己。查体:生命体征正常，营养不良，颞部消瘦伴弥漫性肌肉消瘦。胃管出口处有红斑，但无引流。血生化：血糖90mg/dL、SUN10mg/dL、肌酐0.7mg/dL、[Na+]mEq/L、[K+]4.2mEq/L、[Cl?]mEq/L、[HCO3?]12mEq/L；ABG：pH7.21、PaCOmmHg、[HCO3?]10mEq/L、白蛋白3.0g/dL、L-乳酸0.8mmol/L。尿酮阴性，血清β-羟丁酸正常，为0.5mEq/L。冰点时血浆渗透压为mOsm/L。血清水杨酸未检测到。对乙酰氨基酚在治疗范围内。
问题9：HAGMA最可能的原因是：
a)摄入/滴注乙二醇
b)5-氧脯氨酸(焦谷氨酸)
c)饥饿性酮症酸中*
d)D-乳酸酸中*
这位患者患有没有明显病因的HAGMA，没有乳酸或酮症酸中*的生化检查证据。虽然没有测量D-乳酸水平，但没有病史表明她易患这种疾病(D-乳酸中*通常发生在短肠综合征的患者)。如果怀疑D-乳酸酸中*，应该测量血清D-乳酸水平，因为常规的“乳酸”检测只测量乳酸的光学异构体，不检测D-乳酸。
患者有抑郁症病史，但没有摄入*素或*物（或将其输注饲管）的病史。如果她摄入/输注入有*的醇(如甲醇)或二元醇类(如乙二醇)，这些化合物会增加她所测得的渗透压，并会产生渗透压间隙。她测得的正常渗透压mOsm/L，与[Na+]mEq/L(产生约mOsm/L)和正常的葡萄糖和血肌酐(约占9mOsm/L)所产生的渗透压相吻合。
水杨酸盐中*引起的HAGMA，通常由水杨酸本身和水杨酸代谢的中间产物（即有机酸）蓄积共同导致。然而，水杨酸导致的HAGMA只发生在水杨酸中*水平，而在入院时没有检测到水杨酸。所有这些正常或阴性的实验室结果，以及她的临床症状都强烈地表明，她的HAGMA最有可能与慢性摄入对乙酰氨基酚相关。
由于5-氧代脯氨酸（也称为焦谷氨酸）的蓄积，越来越多地认识到长期摄入对乙酰氨基酚(尤其在生病和营养不良的女性)是导致HAGMA的原因。对乙酰氨基酚通过将天然化合物转化为几种硫酸盐代谢物来完成解*，这些代谢物包括硫酸对乙酰氨基酚、对乙酰氨基酚谷胱甘肽和对乙酰氨基酚硫脲酸盐，随后又在尿液中清除。这些转化反应会消耗谷胱甘肽、半胱氨酸和其他硫酸化的中间分子，尤其是患者营养不良时。谷胱甘肽和半胱氨酸的缺乏共同加速了5-氧脯氨酸的生成和蓄积。因此，问题9的正确答案是(b)。
营养不良和慢性病患者特别容易患病并不奇怪，但为什么绝大多数患者是女性仍不清楚。这种疾病与急性对乙酰氨基酚中*不同。高剂量的对乙酰氨基酚可引起急性重度肝*性以及急性肾损伤。对乙酰氨基酚急性中*有时会引起乳酸酸中*。而长期对乙酰氨基酚摄入导致的HAGMA是5-氧代脯氨酸蓄积的结果，可在对乙酰氨基酚治疗或亚治疗水平的患者中发生。
由于对乙酰氨基酚相关的5-氧脯氨酸蓄积导致的HAGMA通常在停用对乙酰氨基酚后迅速消退，患者的总体健康状况通过一般的支持治疗得到改善。尽管给予N-乙酰半胱氨酸似乎是合理的，几乎没有明显的不良反应，但没有明确的证据表明它是必要的，或者它能加速复苏。
虽然由5-氧脯氨酸引起的HAGMA的绝大多数病例是由使用对乙酰氨基酚引起的，但也发现了其他几种原因,如首次被报道为非常罕见的遗传性5-氧脯氨酸酶或谷胱甘肽合成酶疾病的并发症。此外，某些用氟氯西林或奈替米星抗生素治疗的患者和另一些用抗惊厥药物氨己烯酸治疗的患者由于5-氧脯氨酸蓄积发生了HAGMA。然而，最常见的5-氧脯氨酸酸中*是由长期使用对乙酰氨基酚引起的，特别是在营养不良的妇女中。
高阴离子间隙代谢性酸中*：不寻常的2号酸
病例6：一名45岁男性患者在过去5天表现意识模糊、共济失调和言语不清加重。既往病史：3年前腹部刺伤史，行多次腹部手术和广泛的小肠切除术。随后出现慢性间歇性腹泻，体重减轻伴营养不良。家人叙述之前有数次轻度意识模糊。目前他每天服用唯一的药物是复合维生素。他否认摄入任何非法药物或醇类制剂。体检显示生命体征正常。他嗜睡、神志不清、言语不清、眼球震颤、步态蹒跚。实验室检查示：[Na+]mEq/L、[K+]3.8mEq/L、[Cl?]mEq/L、[HCO3?]10mEq/L、SUN12mg/dL、肌酐0.9mg/dL、血糖96mg/dL、白蛋白3.9g/dL、血乳酸1.1mEq/L。尿液分析阴性，尿酮阴性。
问题10：最有可能的酸碱诊断是：
a）慢性腹泻引起的高氯性代谢性酸中*
b）摄入有*醇类制剂
c）D-乳酸酸中*
d）5-氧脯氨酸（焦谷氨酸）酸中*
这位患者有阴离子间隙性代谢性酸中*，并伴有适当的呼吸代偿。[AG]为25mEq/L，比假设基线水平（10mEq/L）高出15mEq/L，与[HCO3?]从25mEq/L降至10mEq/L相匹配。因此，Δ[AG]增加=Δ[HCO3?]减少。Pco2适当代偿降低，所以他没有呼吸性酸碱紊乱。临床表现未提示脓*症，且其L-乳酸水平正常。慢性腹泻通常会有正常AG的高氯性代谢性酸中*。无醇类制剂或乙二醇摄入中*的病史，这时，强烈推荐测量渗透压间隙，因为确诊可能需要数天时间。然而，考虑到他的手术和临床既往病史，乳酸性酸中*应该作为鉴别诊断的首位；因此，问题10的正确答案是(C)。
D-乳酸酸中*是一种罕见的(但可能被低估的)代谢性酸中*，可影响一些患有短肠综合征或其他类型的胃肠道吸收不良的患者。这些患者中，肠道细菌将未被吸收的葡萄糖和淀粉代谢(发酵)成多种有机酸，包括人体代谢非常缓慢的乳酸的光学异构体。因此，当这种乳酸异构体从肠道全身吸收时，就会发生D-乳酸酸中*。
重要的是要知道，大多数实验室在测量“乳酸”水平时不测量D-乳酸。D-乳酸水平的定量需要特殊的分析技术，该检测必须特别安排。接受或摄入大量丙二醇的患者和许多糖尿病酮症酸中*患者中，D-乳酸水平也会增加。在这些患者中，D-乳酸是丙二醇中*的乳酸和糖尿病酮症酸中*中的甲基乙二醛的代谢产物。糖尿病酮症酸中*时，D-乳酸浓度可达8~10mEq/L，因此对HAGMA有显著影响。
短肠综合征患者D-乳酸可能有慢性、低度升高，不足以产生明显的酸中*或症状。然而，碳水化合物负荷会导致严重的症状性D-乳酸酸中*。此外，如果肾功能下降，可能会出现类似的临床情况。
D-乳酸酸中*的患者通常表现为AG代谢性酸中*和特征性的神经异常(如意识模糊、小脑性共济失调、口齿不清、大小便失禁和眼球震颤)。D-乳酸的肾小管重吸收不如L-乳酸有效。因此，肾脏的大量清除D-乳酸可将这种HAGMA转化为高氯性酸中*。如果强烈怀疑是乳酸酸中*，尿D-乳酸的商业途径测量可能会非常有用。
D-乳酸酸中*的治疗必须因人而异。当严重的代谢性酸中*时，可使用碳酸氢钠。当短肠综合征患者出现该综合征时，口服抗菌剂(如新霉素或甲硝唑)会有所帮助，其作用可能是降低D-乳酸产生菌的密度。预防策略包括低碳水化合物饮食，这可减少结肠碳水化合物输送和D-乳酸产生。某些D-乳酸酸中*频繁发作的患者已成功地进行了粪便移植治疗。
总结
AG是一个数学上的“虚拟”结构，因为任何溶液中都不可能有真正的阴离子间隙。然而，这种人工构建对于评估酸碱紊乱和对代谢性酸中*进行分类非常有用。代谢性酸中*很容易被细分为AG增高型(HAGMA)和AG正常型代谢性酸中*(定义为高氯性代谢性酸中*)。
当HAGMA时，[AG]升高和[HCO3?]降低之间的反向关系(称为Δ[AG]/Δ[HCO3?])可以作为某些形式的混合性酸碱紊乱的非常有用的指标。如果HAGMA在单一的流体空间中形成，且没有任何HCO3?或蓄积的强酸的阴离子损失，那么应该存在一个完美的Δ[AG]/Δ[HCO3?]=1：1比例。然而，强酸性阴离子和HCO3?实际上有不同的分布空间，可由肾脏以不同的速率清除。因此，当出现HAGMA时，并不总存在完美的Δ[AG]/Δ[HCO3?]=1:1比例。尽管如此，总的来说，Δ[AG]/Δ[HCO3?]=1:1关系仍然是解释HAGMAs的一个非常好的起点。当AG的增加量（Δ[AG]）明显超过[HCO3?]的下降量时（Δ[HCO3?]）必须强烈考虑存在另外一种酸碱紊乱——代谢性碱中*或慢性呼吸性酸中*。
无论何时报告电解质结果，都应计算AG。AG的高、低或负值都需要临床解释。
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