電解質と体液/代償作用/呼吸性アシドーシスに対する腎臓による代償(略した説明)

POINT!

呼吸性アシドーシスに対して腎臓が代償すると、HCO3-がさらに増大する。

第６章では、肺の機能低下により高CO₂血症がもたらされ、重炭酸緩衝系がH⁺←CO₂方向へ変換することで高CO₂血症が緩衝され、アシドーシスによる酸血症がもたらされることを学んだ。 また、この際、重炭酸イオン（HCO₃^-）が増大することを学んだ。ここまでは下図のようにまとめられる。青丸は正常範囲であり、横軸はpH、縦軸はHCO₃^-濃度である。

重炭酸緩衝系により、高CO₂血症という負荷が肺と腎臓とで分担されたわけである。では、腎臓が分担すべき負荷をこなした、すなわち、過剰となったH⁺の排泄を増大させた場合を検討してみよう。

発症前	H+	+	HCO3-	←→	H2O	+	CO2
原疾患（肺の機能低下）により最初に起こる変化							↑↑↑↑
重炭酸緩衝系の作用	↑↑		↑↑	←			↓↓
＜＜ここまでの総和＞＞	↑↑		↑↑	←→			↑↑
腎臓による代償	↓↓
重炭酸緩衝系の作用	↑		↑	←			↓
＜＜すべての総和＞＞	↑		↑↑↑	←→			↑

１段目（原疾患により最初に起こる変化），２段目（重炭酸緩衝系の作用），３段目（ここまでの総和）	第６章で説明ずみである。ただし、矢印の数が２倍になっている。これは、単に説明の都合である。この状態で、重炭酸緩衝系は化学的平衡（←→）を保っている。
４段目（腎臓による代償）	腎臓が分担すべき負荷をこなし、腎機能が代償性に亢進する。すなわち、過剰となったH+の排泄を増大させ、血漿中のH+量が減少（↓↓）した。これは重炭酸緩衝系にとっては、新たな変化であり、３段目の平衡を崩す。
５段目	化学的平衡に外からの攪乱で変化が生じると、「変化を打ち消す方向」に化学反応が進むため、腎臓による代償（H+↓↓）に対して（H+　＋　HCO3-　←　H2O　＋　CO2方向に反応が進行する。また、「変化量より 少ない 量」化学反応が進むため、変化量は４段目より少なく、矢印は１本ずつある。
６段目（すべての総和）	３段目から５段目までの（すなわち，１，２，４，５段目の）総和である。３段目、すなわち、腎臓による代償と重炭酸緩衝系の作用が加わる前の状態と比較してみよう。 ＊酸血症（pH低下）は緩衝（H+：↑↑→↑）されている ＊高CO2血症は緩衝（↑↑→↑）されている ここに注目しよう！ ＊HCO3-の増大がさらに進行（↑↑→↑↑↑）している

腎臓による代償と重炭酸緩衝系の作用が加わることにより、酸血症（pH低下）が緩衝され、HCO₃^-がさらに上昇した様子を書き加えてみたのが上図である。

動画と音声での説明

最初の病態として、肺機能が低下した場合を考えてみましょう。

二酸化炭素の排出が低下して、血中の二酸化炭素(CO₂)が増大します。

重炭酸緩衝系のバランスが乱されたので、「最初に起こったことを打ち消す方向」、つまりこの場合は左方向に反応が進みます。これにより二酸化炭素(CO₂)が消費されるからです。左向き反応で生成されるため水素イオン (H⁺)が増大し重炭酸イオン(HCO₃^-)も増大します。

「最初に起こったことが完全に打ち消されるわけではない」のですから、二酸化炭素(CO₂)が４増大すると、重炭酸緩衝系の作用により消費される二酸化炭素(CO₂)は、それよりも少ないので、２としましょう。水素イオン (H⁺)も重炭酸イオン(HCO₃^-)も２生成され増大します。

最初の変化と重炭酸緩衝系の作用までをまとめると、このような新たな平衡が成り立ちます。

pHを横軸、重炭酸イオン(HCO₃^-)を縦軸とするグラフにおいて、水素イオン（H⁺）が増大することはpHが低下するので左方移動となります。重炭酸イオン(HCO₃^-)が増大することは上方移動となり、この状態はこのようにプロットされます。

水素イオン（H⁺）が増大したことが、腎機能を促進します。酸(H⁺)の排泄が多くなります。これにより、血中の水素イオン（H⁺）は減少します。これは腎臓による代償とよばれています。

これは、新しい平衡状態にあった重炭酸緩衝系のバランスを乱すことになり、「最初に起こったことを打ち消す方向」、つまりこの場合も左方向に反応が進みます。これにより水素イオン（H⁺）が生成されるからです。左向き反応で生成されるため重炭酸イオン(HCO₃^-)が増加し二酸化炭素(CO₂)も減少します。

ここまでの総和以降をまとめたこのような新たな平衡が成り立ちます。

pHを横軸、重炭酸イオン(HCO₃^-)を縦軸とするグラフにおいて、呼吸性アシドーシスと比べ、水素イオン（H⁺）の増大は小さくなり、左方移動が小さくなります。また重炭酸イオン(HCO₃^-)の増大が大きくなり、上方移動は大きくなります。 この状態はこのようにプロットされます。

Challenge Quiz

1.

腎臓によって代償される前の呼吸性アシドーシス(肺の機能低下による高CO₂血症に対して重炭酸緩衝系が作用した状態)においては、HCO₃^-は正常値よりも　 上昇 低下  正解!する。

2.

腎臓によって代償される前の呼吸性アシドーシス(肺の機能低下による高CO₂血症に対して重炭酸緩衝系が作用した状態)においては、HCO₃^-は正常値よりも　 上昇 低下  正解!する。

3.

呼吸性アシドーシス(による酸血症)に対する腎臓の代償とは、H⁺排泄の　 増大 低下  正解! である。

4.

呼吸性アシドーシス(による酸血症)に対する腎臓の代償とは、H⁺排泄の　 増大 低下  正解! である。

5.

呼吸性アシドーシス(による酸血症)に対して腎臓が代償したのち、重炭酸緩衝系は. H⁺ + HCO₃^- ← H₂O + CO₂ H⁺ + HCO₃^- → H₂O + CO₂  正解! 方向へ作用する。

6.

呼吸性アシドーシス(による酸血症)に対して腎臓が代償したのち、重炭酸緩衝系は. H⁺ + HCO₃^- ← H₂O + CO₂ H⁺ + HCO₃^- → H₂O + CO₂  正解! 方向へ作用する。

7.

呼吸性アシドーシス(による酸血症)に対する腎臓の代償作用と重炭酸緩衝系の作用により、高CO₂血症は　 さらに進行する 緩衝される  正解! 。

8.

呼吸性アシドーシス(による酸血症)に対する腎臓の代償作用と重炭酸緩衝系の作用により、HCO₃^-の増大は　 さらに進行する 緩衝される  正解! 。

9.

呼吸性アシドーシス(による酸血症)に対する腎臓の代償作用と重炭酸緩衝系の作用により、酸血症(pH低下)は　 さらに進行する 緩衝される  正解! 。