代謝性アシドーシス

症状は特異的ではなく、血液ガスサンプリングの明確な適応症が患者に示されない限り、診断は困難です。症状には、動悸、頭痛、低酸素症による重度の不安などの精神状態の変化、視力低下、吐き気、嘔吐、腹痛、食欲の変化と体重増加、筋力低下、骨痛、関節痛などが含まれる場合があります。急性代謝性アシドーシスの患者は、クスマウル呼吸と呼ばれる深く速い呼吸を示すことがあり、これは糖尿病性ケトアシドーシスと典型的に関連付けられています。^{[ 8 ]}速く深い呼吸は呼気中の二酸化炭素の量を増加させ、血清二酸化炭素レベルを低下させ、ある程度の代償をもたらします。呼吸性アルカローシスによる過剰代償によってアルカレミアが形成されることはありません。

極度の酸性血症は、神経系や心臓系の合併症を引き起こす可能性もある。

• 神経学的症状：嗜眠、昏迷、昏睡、発作
• 心臓：不整脈（例：心室頻拍）およびエピネフリンに対する反応性の低下は、いずれも低血圧につながる。

身体診察で疾患の兆候が認められる場合もあるが、多くの場合、それ以外は正常である。エチレングリコール中毒では脳神経の異常が報告されており、メタノール中毒では網膜浮腫が兆候となることがある。

慢性代謝性アシドーシスは非特異的な臨床症状を示すが、慢性腎臓病（CKD）患者の血清重炭酸塩濃度を包括的な代謝パネルの一部として検査することで容易に診断できる。CKDステージG3～G5の患者は、代謝性アシドーシスのスクリーニングを定期的に受けるべきである。^{[ 9 ] [ 10 ]}

一般的に、代謝性アシドーシスは、体内で酸が過剰に産生された場合（例：乳酸アシドーシス、下記のセクションを参照）、血液から重炭酸塩が失われた場合、または腎臓が体から十分な酸を排出していない場合に発生します。^{[ 11 ]}

慢性代謝性アシドーシスは、腎臓がアンモニア生成を介して過剰な酸を排泄する能力が低下することによって最もよく引き起こされます。典型的な西洋食では、1日に75～100 mEqの酸が生成されます^{[ 12 ]。}腎機能が正常な人は、この食事性酸を除去するためにアンモニアの生成を増加させます。腎機能が低下すると、尿細管は過剰な酸を排泄する能力を失い、その結果、血清重炭酸塩、骨、筋肉の貯蔵物を使用して酸を緩衝することになります^{[ 11 ] 。}

急性代謝性アシドーシスの原因は多数あるため、正常なアニオンギャップの有無によって分類すると便利です。^{[ 13 ]}

アニオンギャップの増加

アニオンギャップ増加の原因としては、以下のようなものが挙げられます。

• 乳酸アシドーシス^{[ 14 ]}
• ケトアシドーシス（例：糖尿病性、アルコール性、または飢餓）^{[ 15 ]}
• 慢性腎不全^{[ 16 ]}
• グルタチオン枯渇を伴うアセトアミノフェンの長期高用量摂取による5-オキソプロリン血症^{[ 17 ]} （敗血症、肝不全、腎不全、または栄養失調でよく見られる）
• 酩酊：
  • サリチル酸塩、メタノール、エチレングリコール^{[ 15 ]}
  • 有機酸、パラアルデヒド、エタノール、ホルムアルデヒド^{[ 18 ]}
  • 一酸化炭素、シアン化物、イブプロフェン、メトホルミン^{[ 19 ]}
• プロピレングリコール（L-乳酸とD-乳酸に代謝され、集中治療室で使用される特定の静脈内投与薬の輸液によく含まれる）^{[ 20 ]}
• 大規模な横紋筋融解症^{[ 16 ]}
• イソニアジド、鉄、フェネルジン、トラニルシプロミン、バルプロ酸、ベラパミル^{[ 21 ]}
• トピラマート
• 硫酸塩^{[ 22 ]}

正常なアニオンギャップ

正常なアニオンギャップの原因には以下が含まれます: ^{[ 23 ]}

• 無機酸の添加
  • 塩酸、アンモニアの点滴/摂取₄ Cl
• 消化管からの塩基喪失
  • 下痢
  • 小腸瘻／排液
  • 尿を腸管ループに外科的に迂回させる
• 腎臓における塩基喪失／酸貯留：
  • 近位尿細管性アシドーシス
  • 遠位尿細管性アシドーシス
• 高カロリー食
• アジソン病
• アセタゾラミド
• スピロノラクトン
• 生理食塩水点滴

代謝性アシドーシスの主な種類を区別するために、アニオンギャップと呼ばれる臨床ツールが非常に有用です。アニオンギャップは、主要な陰イオンである塩化物イオンと重炭酸イオンの血清濃度の合計を、主要な陽イオンであるナトリウムイオンの血清濃度から差し引くことで算出されます。（血清カリウム濃度を計算に加えることもできますが、これは正常なアニオンギャップとみなされる基準範囲を変更するだけです。）

血清中のナトリウム濃度が塩化物イオンと重炭酸イオンの合計濃度よりも高いため、「アニオンギャップ」が認められます。実際には、血清は他の微量陽イオン（カリウム、カルシウム、マグネシウム）と陰イオン（アルブミン、硫酸イオン、リン酸塩）が存在するため電気的に中性です。これらの微量陽イオンと陰イオンは、アニオンギャップを計算する式では測定されません。

アニオンギャップの正常値は8～16  mmol/L（12±4）です。アニオンギャップの上昇（16 mmol/L超 ）は、組織低酸素症による嫌気性代謝で生じる乳酸、毒性アルコールの代謝で生じるグリコール酸やギ酸、アセチルCoAがトリカルボン酸（クレブス）回路に入るのではなくケト生成を起こした際に生じるケト酸、硫酸塩やリン酸塩などの代謝産物の腎排泄不全など、「測定されていない」過剰なアニオンの存在を示します。

補助検査は、アニオンギャップ増加性代謝性アシドーシスの原因を特定するのに有用であり、毒性アルコールの存在を示す浸透圧ギャップの検出、ケトアシドーシスを示す血清ケトンの測定、腎機能検査、および腎機能障害を検出するための尿検査などが含まれる。

タンパク質（アルブミン、グロブリン）の上昇は理論的にはアニオンギャップを増加させる可能性があるが、臨床的に高値となることは通常ない。臨床的に頻繁にみられる低アルブミン血症はアニオンギャップを覆い隠す。経験則として、血清アルブミンが1g  /L減少すると、アニオンギャップは0.25mmol  /L減少する。

代謝性アシドーシスは、重炭酸イオン（ HCO ⁻ ₃ ）の濃度が低いことが特徴であり、これは酸（ケト酸や乳酸など）の生成増加、腎臓や消化管からのHCO ⁻ ₃の過剰な喪失、または十分なHCO ⁻ ₃を生成できないことによって起こり得る。^{[ 24 ]}このように、臓器、組織、細胞の最適な機能を維持するためには、体内の酸と塩基のバランスを維持することが重要であることが示されている。

人体は4つの緩衝機構によって血液の酸性度を調節している。

• 重炭酸緩衝系
• 骨におけるタンパク質、リン酸塩、炭酸塩などの様々な分子による水素原子の吸収による細胞内緩衝作用。
• 呼吸代償。過換気は体からより多くの二酸化炭素を排出させ、それによってpHを上昇させる。
• 腎臓の代償作用

代謝性アシドーシスを特徴づける重炭酸塩の減少は、緩衝作用（水と二酸化炭素から）と腎臓での追加生成という2つの異なるプロセスによるものである。緩衝反応は以下のとおりである。$${\displaystyle {\ce {H+ + HCO3- <=> H2CO3 <=> CO2 + H2O}}}$$

ヘンダーソン・ハッセルバルヒの式は、血液のpHと重炭酸緩衝系の構成要素との関係を数学的に記述したものである。$${\displaystyle p{\ce {H}}=pK_{\text{a}}+\operatorname {\mathrm {Log} } {\frac {\left[{\ce {HCO3^-}}\right]}{\left[{\ce {CO2}}\right]}}{\text{,}}}$$ここで、pK _a ≈ 6.1 で ある。臨床現場では、CO ₂濃度は通常、動脈血中のCO _2分圧P _{aCO 2}からヘンリーの法則によって決定される。$${\displaystyle [{\ce {CO2}}]=(0.03{\text{ L}}^{-1}/{\text{mmHg}})\times P_{{\text{a}}{\ce {CO2}}}{\text{.}}}$$

例えば、血液ガス分析装置は通常、測定されたpHとPaCO2_の値から重炭酸イオン濃度を決定します。数学的には、このアルゴリズムはヘンリーの法則の式をヘンダーソン・ハッセルバルヒの式に代入し、その後、式を整理します_。$${\displaystyle \left[{\ce {HCO3^-}}\right]=(0.03{\text{ L}}^{-1}/{\text{mmHg}})P_{{\text{a}}{\ce {CO2}}}\cdot 10^{p{\ce {H}}-pK_{\text{a}}}}$$海面 では、通常の数値は_p H ≈ 7.4、  PaCO 2 _≈ 40 mmHgと  なる可能性があり、これらは$${\displaystyle {\begin{aligned}\left[{\ce {HCO3^-}}\right]&=(0.03{\text{ L}}^{-1}/{\text{mmHg}})(40{\text{ mmHg}})\cdot 10^{7.4-6.1}\\&=24{\text{ L}}^{-1}\end{aligned}}}$$

急性代謝性アシドーシスは、入院中や急性重篤疾患中に最も多く発生します。予後不良と関連していることが多く、pHが7.20のまま治療されない場合、死亡率は57%にも達します。^{[ 2 ]} pHが低い場合、急性代謝性アシドーシスは循環障害や末梢臓器機能障害を引き起こす可能性があります。

^{慢性代謝性アシドーシスは、eGFRが45ml/分/1.73m²}未満の慢性腎臓病（CKD）患者によく見られ、多くの場合、軽度から中等度の重症度ですが、CKDの経過のより早い段階で発症することもあります。複数の動物実験およびヒトを対象とした研究により、CKDにおける代謝性アシドーシスは、その慢性的な性質から、細胞機能に深刻な悪影響を及ぼし、患者の罹患率の上昇に大きく寄与することが示されています。

CKD患者、特に末期腎不全（ESRD）患者における慢性代謝性アシドーシスの最も有害な結果は、骨と筋肉への有害な変化です。^{[ 25 ]酸緩衝作用により骨密度が低下し、骨折[ 26 ]} 、腎性骨異栄養症^{[ 27} ] 、骨疾患^{[ 25 ]}のリスクが増加します。また、タンパク質異化作用の増加により筋萎縮が起こります。^{[28] [ 29 ]さらに、CKD}における代謝性アシドーシスはeGFRの低下とも関連しており、CKDの合併症であると同時にCKD進行の根本原因でもあります。^{[ 30 ] [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ]}

重炭酸塩療法は、一般的に重度の急性アシドーシス（pH < 7.11）の患者、または重度の急性腎障害を伴う軽度のアシドーシス（pH 7.1～7.2）の患者に投与されます。重度の急性腎障害がない限り、軽度の酸性症（pH ≥ 7.1）の患者には重炭酸塩療法は推奨されません。BICAR-ICU試験^{[ 34 ]}では、 pH > 7.3を維持するための重炭酸塩療法は、7日目の全死因死亡率と少なくとも1つの臓器不全の存在という複合アウトカムに全体的な影響はありませんでした。しかし、重度の急性腎障害の患者のサブグループでは、重炭酸塩療法は主要な複合アウトカムと28日死亡率、および透析の必要性を有意に減少させました。

慢性腎臓病（CKD）患者の場合、代謝性アシドーシスを治療することでCKDの進行を遅らせることができます。^{[ 35 ]}

現在、慢性代謝性アシドーシスの治療で最も一般的に使用されているのは経口重炭酸塩です。NKF/KDOQIガイドラインでは、血清重炭酸塩濃度が22 mEq/L未満のときに治療を開始し、22 mEq/L以上の濃度を維持することを推奨しています。^{[ 9 ] [ 10 ]}経口アルカリ療法の効果を調査した研究では、血清重炭酸塩濃度の改善が示され、その結果、腎機能の低下が遅くなり、タンパク尿が減少し、腎不全への進行リスクが減少することが示されました。しかし、経口アルカリ療法の副作用には、胃腸障害、浮腫の悪化、高血圧の悪化などがあります。さらに、慢性代謝性アシドーシスを治療するには大量の経口アルカリが必要であり、錠剤の負担が服薬遵守を制限する可能性があります。^{[ 36 ]}

ベベリマー（TRC 101）は、消化管内の酸と結合して糞便として体外に排出することで代謝性アシドーシスを治療する有望な治験薬であり、体内の酸の量を減らし、血液中の重炭酸塩のレベルを上昇させます。CKDと代謝性アシドーシスを有する人を対象とした第3相二重盲検プラセボ対照12週間臨床試験の結果、ベベリマーは短期的に代謝性アシドーシスを効果的かつ安全に改善することが示され^{[ 37 ]}、長期安全性を評価する盲検プラセボ対照40週間延長試験では、身体機能の持続的な改善と、死亡、透析、またはeGFRの50%低下の複合エンドポイントが示されました^{[ 38 ] 。}