ICU急性代谢性酸中毒的处理:碳酸氢钠和肾脏替代疗法
ICU急性代谢性酸中毒的处理:碳酸氢钠和肾脏替代疗法
保定市第一中心医院东院重症医学科 闫文文
重症行者翻译组
简介
代谢性酸中毒是一个由弱酸增加或强离子差(SID)降低引起的过程。血清蛋白、白蛋白和无机磷酸盐被认为是弱酸。强离子，如Na+，K+、Ca2+、Mg2+和Cl -在体液中以完全电离的状态存在。SID是强阳离子减去强阴离子的差值，血浆中的正常值为42 mEq/l。Stewart于20世纪80年代提出利用SID和弱酸来量化代谢性酸中毒的方法，但该方法在临床应用中仍存在争议。在临床实践中，血浆碱剩余被广泛用于鉴别代谢性酸中毒。在量化危重患者的酸碱状态方面，碱剩余法与Stewart的 SID方法相当。
代谢性酸中毒分为急性和慢性。虽然没有明确的定义，但急性代谢性酸中毒会在几天内发生。慢性酸中毒可持续数周甚至数年。在这一章中，我们关注重症监护病房(ICU)患者的急性代谢性酸中毒，并提供最近发表的临床研究的最新进展。
ICU代谢性酸中毒的流行病学研究
急性代谢性酸中毒在ICU很常见。然而，流行病学资料缺乏，这限制了我们对代谢性酸中毒的认识，直到最近才有所改善。
一项使用了澳大利亚和新西兰两国的大型ICU数据库的回顾性观察性研究，研究了不同定义下的代谢性酸中毒患者的发生率、特征和结局。重度代谢性酸中毒定义为pH≤7.20，PaCO2≤45mmhg, HCO3−≤20mmol /l，序贯器官衰竭评估(SOFA)评分≥4或乳酸值≥2mmol /l，在ICU患者的比例为1.5%。这些患者在ICU和医院死亡率分别为43.5%和48.3%。中度或重度代谢性酸中毒定义为pH<7.30，碱剩余< - 4 mmol/l, PaCO2≤45 mmHg，发生率为8.4%。在ICU和医院死亡率分别为17.3%和21.5%。中度或重度代谢性酸中毒患者的死亡率高于同一数据库中观察到的脓毒症患者，提示改善患者的代谢性酸中毒具有临床意义。
法国一项多中心前瞻性研究描述了五个ICU中严重酸血症的发生率。重度酸血症定义为pH<7，包括呼吸性酸中毒、代谢性酸中毒和混合性酸中毒。8%(200/2550)的患者在ICU入住24小时内发生严重酸中毒。排除糖尿病酮症酸中毒(DKA)和呼吸性酸中毒患者后，代谢性或混合性重度酸中毒患者ICU死亡率高达57%(89/155)。
最近发表的一项在澳大利亚、日本和台湾18个ICU进行的国际观察性研究中报道，14%(1292/9437)危重患者有中度或重度代谢性酸中毒。ICU代谢性酸中毒的中位发生率为172.5例/年，提示代谢性酸中毒的管理是ICU患者治疗的一个相关问题。
ICU中常见的代谢性酸中毒类型
危重症患者急性代谢性酸中毒的原因多种多样。DKA、乳酸性酸中毒和高氯血症性酸中毒导致的SID降低是大多数严重代谢性酸中毒病例的原因。
DKA是由胰岛素缺乏引起的糖尿病患者的一种急症。肝代谢脂肪酸产生β -羟基丁酸酯和乙酰乙酸，是人体中的强阴离子。由于高血糖诱导渗透性利尿，DKA患者的细胞外液量明显减少。在一篇综述中总结了现有的证据，该综述显示缺乏足够的临床影响数据。迄今为止，对DKA的流行病学和临床结果进行全面的流行病学研究仍然缺乏。
乳酸在人体内是强阴离子，因为99%以上的乳酸被电离。在心源性或低血容量性休克、严重心力衰竭、严重创伤和败血症中，出现乳酸酸中毒后死亡率很高。根据使用的定义，死亡率从30到88%不等。据报道，以SBE(标准碱剩余)<-2 mEq/l为定义的代谢性酸中毒患者中，乳酸性酸中毒患者的死亡率最高(56%)。
最近，静脉输液产品引起的高氯血症性酸中毒已被广泛了解，在ICU中有19% - 45%的患者报道发生高氯性酸中毒。
表1显示了ICU常用静脉输液产品的电解质和SID。从理论上讲，当静脉输液产品中含有SID低于患者血浆的SID的液体时，会发生酸中毒。平衡晶体，例如，林格氏醋酸盐、林格氏乳酸盐和勃脉力复方电解质注射液，含有醋酸盐、乳酸盐或葡萄糖酸盐来取代氯化物。这些强阴离子不会导致SID，因为它们在肝脏代谢的速度比肾脏氯化物排泄的速度快。
为什么代谢性酸中毒很重要
代谢性酸中毒可能有各种不良影响，但最重要的后果是它对心血管系统的影响。对这一效应的认识可以追溯到20世纪60年代，当时的一项研究报告称，在pH<7.1时，当给狗喂食乳酸时，心脏收缩力降低。动物实验也在给予乳酸和盐酸的狗上进行，以产生乳酸酸中毒和高氯酸中毒。给狗注射肾上腺素，去甲肾上腺素和多巴酚丁胺来抵消休克状态。当使用肾上腺素或去甲肾上腺素时，心脏指数降低；然而，使用多巴酚丁胺增加心脏指数。结果表明，酸中毒降低了去甲肾上腺素或肾上腺素的儿茶酚胺反应性。Pedoto等人报告，当给大鼠使用盐酸以模拟高氯血症性酸中毒时，一氧化氮(NO)产生增加，引起血管舒张，导致全身血压降低。由酸中毒引起的致死性心律失常在实验模型中也有报道。然而，人类临床研究尚未证实代谢性酸中毒与心血管功能障碍之间存在因果关系。
在ICU我们如何处理代谢性酸中毒
危重患者代谢性酸中毒不是一种单一的疾病，而是由多种条件引起的综合征。因此，基本原则是治疗引起代谢性酸中毒的根本原因。如果担心代谢性酸中毒可能引起的心功能抑制，可以使用碳酸氢钠。使用碳酸氢钠治疗代谢性酸中毒的基本原理是静脉注射高SID溶液会增加pH值，从而改善心功能。
静脉注射碳酸氢钠对急性代谢性酸中毒的生化作用的证据已被系统地回顾。12项相关研究的总结表明，静脉注射碳酸氢钠期间及之后，pH、血清碳酸氢钠、碱剩余、血清钠和PaCO2均升高。与此相反，血清负离子间隙和钾离子减少。由于二氧化碳的反向扩散和可能损害心脏收缩的离子钙减少，引起了人们关于细胞内酸中毒的担忧。然而，没有一致的证据表明碳酸氢钠给药与离子钙减少或心输出量减少相关。
碳酸氢钠对临床相关结果的影响应在随机对照试验中进行研究。系统综述只发现了两个已进行的随机对照试验。Hoste等人比较了碳酸氢钠和三(羟甲基)氨基甲烷(THAM)对18例轻度代谢性酸中毒患者的影响。这项发表于2005年的试验没有报道临床上重要的结果，可能是因为该试验是作为一个试点试验进行的。自本试验以来，还没有对THAM的效果进行过探索，目前的临床实践很少使用。
2018年发表了一项重要的随机对照试验，研究碳酸氢钠对严重代谢性酸中毒的影响。BICAR-ICU试验在26个法国ICU中纳入了389例严重酸血症患者（pH≤7.20、PaCO2≤45mmhg、HCO3−≤20 mmol/l, SOFA总分≥4分或乳酸≥2mmol/ l)。该试验排除了DKA或慢性肾病(CKD)患者。患者被分为干预组和对照组，干预组在ICU期间接受4.2%碳酸氢钠维持pH值>7.3，对照组进行常规治疗。二者的主要转归（28天死亡率和第7天至少有一个器官衰竭）没有差异。然而，碳酸氢钠治疗与减少ICU中肾脏替代治疗(RRT)的需求相关。此外，在预先确定的急性肾损伤(AKI)患者亚组中(AKIN评分2或3)，碳酸氢钠与改善生存率和减少RRT需求相关。
在一项使用重症监护医学信息Mart (MIMIC)-III数据库的回顾性观察研究中，碳酸氢钠给药与代谢性酸中毒(pH<7.3, HCO3 - <20 mmol/l和PaCO2<50 mmHg)患者的生存率的提高无关，但与2或3级AKI和严重酸血症(pH<7.2)的脓毒症患者的生存改善有关。
最近的一项国际观察研究显示，在目前的临床实践中，18%的中度或重度代谢性酸中毒患者接受了碳酸氢钠治疗。然而，在代谢性酸中毒的前24小时内，碳酸氢钠的总剂量为110 mmol，未根据体重或碱过量进行调整。该研究还报道，尽管缺乏统计学意义，但碳酸氢钠给药可能与具有升压药依赖性的酸中毒患者较低的ICU死亡率相关。鉴于使用碳酸氢钠的基本原理是支持心血管功能，这一发现为进一步研究碳酸氢钠对代谢性酸中毒患者和血管升压药的作用提供了坚实的的基础。
碳酸氢钠与代谢性酸中毒亚型
对于DKA，考虑使用碳酸氢钠，不仅因为碳酸氢钠可逆转酸中毒状态，而且因为酸中毒可能导致胰岛素抵抗。然而，来自美国的一项回顾性单中心研究报道，在pH<7.0的DKA患者中，急诊科给予碳酸氢钠与酸中毒缓解时间无关，住院时间也无差异。2011年的一项系统回顾发现碳酸氢钠不会缩短酸中毒、酮症或血糖水平的持续时间。而且，接受碳酸氢钠治疗的患者低钾血症的发病率较高，并需要纠正。这些发现意味着碳酸氢钠对DKA的有益作用可能是有限的。然而，Chua等人的系统综述显示，在这些患者中，缺乏严格的随机临床试验来评估以患者为中心的结果。
在两项小规模随机、交叉、单中心试验中，碳酸氢钠治疗乳酸酸中毒与生理盐水进行了比较。Cooper等人报道，碳酸氢钠给药可增加pH和PCO2，但血压和心输出量无变化。同样，Mathieu等人发现pH值增加，但包括心脏指数在内的血流动力学参数没有变化。
对于心脏骤停，一些观察性研究报道了在接受碳酸氢钠治疗的患者中，自主循环的恢复率增加。然而，一项研究发现，这种治疗与较差的生存率和出院时的神经系统结果有关。一项初步的随机对照试验显示，治疗后患者的死亡率、自主循环率和神经状态均无改善。目前不建议在心肺复苏中常规使用碳酸氢钠。
代谢性酸中毒的肾脏替代疗法
对于RRT的临床指征还没有明确的共识;然而，严重酸中毒是一个普遍接受的指征。在过去5年发表的关于RRT时机的随机对照试验中，如AKIKI试验、IDEAL-ICU试验和STARRT-AKI试验，均将代谢性酸中毒合并严重酸血症作为绝对适应症之一。
AKIKI试验是法国的一项多中心随机对照试验，纳入3期AKI患者，其中67%的患者有脓毒性休克。该试验比较了3期AKI中RRT的早期启动和有绝对适应症的延迟启动。RRT的绝对指征包括pH<7.15的严重酸中毒，代谢性酸中毒或混合性酸中毒。值得注意的是，对照组中有21%的试验参与者接受了用于治疗代谢性酸中毒的RRT治疗。
IDEAL-ICU试验是在法国进行的另一项多中心随机试验，纳入了脓毒性休克和3期AKI患者。RRT的绝对适应症包括pH<7.15，碱缺失>5 mEq/l或HCO3−<18 mEq/l的代谢性酸中毒。在接受RRT的绝对适应症患者中，13.4%符合代谢性酸中毒的标准。
STARRT-AKI试验是最大的国际RCT，包括来自15个国家的3019例患者。该试验的主要目的是评估在2期或3期AKI时加速启动RRT与有绝对适应症的延迟起始比较是否会改善以病人为中心的结果。RRT的绝对适应症包括严重酸中毒和代谢性酸中毒，定义为pH≤7.2或HCO3−<12 mmol/l。接受RRT治疗的患者中，16.6%符合重度代谢性酸中毒标准。
根据STARRT-AKI试验和BICAR-ICU试验，2或3期AKI患者应避免立即使用RRT进行干预，如果存在严重的代谢性酸中毒，尽管对基础疾病进行了适当的治疗，但仍可能受益于碳酸氢钠。
未来研究议程
最近的临床研究，包括大型随机对照试验，提供了新的证据，并提高了我们对代谢性酸中毒的管理的理解。然而，仍然缺乏从严格的临床研究中获得高质量的数据来指导临床实践。
研究重点包括:
·碳酸氢钠对心血管功能的好处和危害
·碳酸氢钠不仅适用于严重代谢性酸中毒，也可用于中度代谢性酸中毒
·碳酸氢钠治疗2或3期AKI的严重代谢性酸中毒((BICARICU-2, Clinicaltrials. gov identifer NCT04010630，进行中)。
结论
我们回顾了关于代谢性酸中毒最近的流行病学和治疗的临床资料。代谢性酸中毒在ICU很常见，甚至中度代谢性酸中毒的死亡率也高于严重脓毒症。ICU中偶尔使用碳酸氢钠或RRT来恢复代谢性酸中毒引起的酸碱失衡;然而，高质量的证据仍然有限。严重代谢性酸中毒2期或3期AKI的患者可能是碳酸氢钠给药的目标人群。但需要进一步的临床试验来提供与临床相关的患者群体中更可靠的信息。