由于固定酸(非揮發酸)產生過多、排出障礙，或由于體內失堿過多，使血漿HCO ₃ ^-原發性減少，并導致pH降低者稱為代謝性酸中毒。

嚴重腹瀉、膽道和腸道瘺管或腸道引流等，使含HCO ₃ ^-的堿性腸液大量丟失(正常人腸液含HCO ₃ ^-量約為50mmol/L)，血Cl ^-代償性增高，形成高氯性代謝性酸中毒。因消化道丟失HCO ₃ ^-，使血漿和腎小球濾液中的HCO ₃ ^-減少，腎小管管腔膜H ⁺-Na ⁺交換減少，故Na ⁺與更多的Cl ^-一起被重吸收；同時在血漿HCO ₃ ^-不足的情況下，回腸和結腸吸收Cl ^-增多，因而導致血氯濃度增高。此外，大量使用碳酸酐酶抑制劑，可使腎小管泌H ⁺和對HCO ₃ ^-回收減少，引起HCO ₃ ^-從尿液中丟失。

乳酸是糖酵解的終產物，在缺氧條件下，葡萄糖分解為丙酮酸后，在乳酸脫氫酶催化作用下生成乳酸。任何原因引起的缺氧，都可以使細胞內糖的無氧酵解增強而產生的乳酸增加，發生乳酸性酸中毒。常見于休克、心搏驟停、低氧血癥、嚴重貧血、肺水腫和心力衰竭等。此外，嚴重的肝臟疾病使乳酸利用障礙亦可引起血漿乳酸過高。當血乳酸濃度>2mmol/L，乳酸/丙酮酸>10時稱為乳酸酸中毒。臨床上將乳酸酸中毒分為A型(乳酸產生過多型)和B型(乳酸清除不足型)。A型多由于組織絕對或相對缺氧而引起，即由于組織供氧不足或耗氧過多所致，如低氧血癥、休克、貧血、心力衰竭等原因所致組織供氧不足，或劇烈運動、抽搐、嚴重哮喘等原因所致組織耗氧過多，使大量丙酮酸轉化為乳酸，產生乳酸酸中毒。B型是由于肝硬化等肝臟疾病使乳酸轉化為丙酮酸減少，導致乳酸堆積(B ₁型)；或由于藥物與毒素干擾組織代謝所致(B ₂型)；或由于某些先天性疾病使糖酵解障礙而乳酸產生過多所致(B ₃型)。

見于體內脂肪被大量動員的情況下，常見于糖尿病、饑餓和酒精中毒等。糖尿病時由于胰島素不足，使葡萄糖利用減少，脂肪分解加速，大量脂肪酸進入肝臟，形成過多的酮體(其中β-羥丁酸和乙酰乙酸為酸性物質)，當其超過了外周組織的氧化能力及腎臟排出能力時可發生酮癥酸中毒。在饑餓或禁食情況下，當體內糖原消耗后，大量動用脂肪供能，也可出現酮癥酸中毒。

大量攝入阿司匹林可引起水楊酸中毒，經過緩沖使得HCO ₃ ^-濃度降低，水楊酸根潴留。長期或大量服用含氯的鹽類藥物如氯化銨、鹽酸精氨酸等，在體內容易解離出HCl，也通過緩沖使HCO ₃ ^-濃度降低。

腎小球濾過率嚴重降低時，體內固定酸不能由尿中排泄，特別是硫酸和磷酸在體內積蓄，H ⁺濃度增加而導致HCO ₃ ^-被緩沖丟失，硫酸根和磷酸根濃度在血中增加。同時因腎小管功能損傷，腎小管上皮細胞泌H ⁺和泌NH ₄ ⁺能力減退，因而發生代謝性酸中毒。

其發病環節是近端腎小管上皮細胞重吸收HCO ₃ ^-功能下降，正常情況下由腎小球濾出的HCO ₃ ^-約90%在近曲小管被重吸收。Ⅱ型腎小管酸中毒時，由于Na ⁺-H ⁺轉運體功能障礙，碳酸酐酶活性降低，HCO ₃ ^-在近曲小管的重吸收減少，尿中排出增多，導致血漿HCO ₃ ^-濃度降低。

其發病環節是集合管的泌H ⁺功能降低，H ⁺在體內蓄積，導致血漿HCO ₃ ^-濃度進行性下降。

各種原因引起細胞外液K ⁺增多時，在腎小管較多的K ⁺與Na ⁺進行交換，而減少了H ⁺-Na ⁺交換，從而使H ⁺排出減少，血漿H ⁺濃度增高，pH降低而致代謝性酸中毒。而在遠曲小管由于小管上皮分泌H ⁺減少，尿液呈堿性，引起反常性堿性尿。

當快速大量地輸入不含HCO ₃ ^-的液體時，機體血液中的HCO ₃ ^-會被稀釋，使其濃度下降。

根據AG值的變化，將代謝性酸中毒分為兩類：高AG型代謝性酸中毒和正常AG型代謝性酸中毒。

以產生過多的酸為特征，是指除了含氯以外的任何固定酸在血漿中濃度增大時的代謝性酸中毒。如乳酸酸中毒、酮癥酸中毒、腎性酸中毒、磷酸和硫酸排泄障礙在體內蓄積和水楊酸中毒等。其固定酸的H ⁺被HCO ₃ ^-緩沖，其酸根(乳酸根、β-羥丁酸根、乙酰乙酸根、H ₂ PO ₄ ^-、 、水楊酸根)增高。這部分酸根均屬未測定陰離子，故AG值增大。此型的特點為AG升高，HCO ₃ ^-降低，Cl ^-正常，且△AG↑=△HCO ₃ ^-↓。

當HCO ₃ ^-濃度降低，而同時伴有Cl ^-濃度代償性升高時，則呈正常AG型或高血氯型代謝性酸中毒。常見于腹瀉所致消化道直接丟失HCO ₃ ^-，輕度或中度腎衰竭泌H ⁺減少，腎小管性酸中毒HCO ₃ ^-重吸收減少或泌H ⁺障礙，使用碳酸酐酶抑制劑，以及含氯的酸性鹽攝入過多等情況。此型的特點為 Cl ^-升高，HCO ₃ ^-降低，AG正常，且△Cl ^-↑ =△HCO ₃ ^-↓。

許多復雜的臨床情況也可出現混合型代謝性酸中毒，如嚴重腹瀉合并休克患者，腹瀉使HCO ₃ ^-丟失，血Cl ^-代償性升高，導致高血氯型代謝性酸中毒；休克時組織細胞缺氧，乳酸產生增加，又導致高AG型代謝性酸中毒，結果出現高AG型合并高血氯型代謝性酸中毒。此時AG升高，Cl ^-升高，HCO ₃ ^-降低，且△AG↑+△Cl ^-↑=△HCO ₃ ^-↓。

酸中毒時細胞外液H ⁺增加后，血漿緩沖系統立即進行緩沖，HCO ₃ ^-及其他緩沖堿與H ⁺結合而不斷被消耗。H ⁺+HCO ₃ ^-→H ₂ CO ₃→CO ₂+H ₂ O，緩沖過程中HCO ₃ ^-耗失，產生的CO ₂由呼吸道排出。結果導致HCO ₃ ^-減少，pH降低。酸中毒發生2～4小時后，通過離子交換方式細胞外2個Na ⁺、1個H ⁺進入細胞內，H ⁺被細胞內緩沖系統緩沖，3個K ⁺從細胞內逸出，導致高鉀血癥。

酸中毒時血液H ⁺濃度增加，刺激頸動脈體和主動脈體化學感受器，反射性地引起呼吸中樞興奮，使呼吸加深、加快，增加肺的通氣量。代謝性酸中毒時當pH由7.4降到7.0時，肺泡通氣量可由正常的4L/min增加到30L/min以上。呼吸加深、加快是代謝性酸中毒的主要臨床表現，其代償意義是使血液中H ₂ CO ₃濃度繼發性降低，減少HCO ₃ ^-/H ₂ CO ₃比值的變化，使血液pH趨向正常。呼吸的代償反應是非常迅速的，一般在酸中毒10分鐘后就出現呼吸增強，30分鐘后即發揮代償調節作用，12～24小時達代償高峰。

在代謝性酸中毒時，腎臟通過加強泌H ⁺、泌NH ₃、泌NH ₄ ⁺及回吸收HCO ₃ ^-，使HCO ₃ ^-在細胞外液的濃度有所提高，使HCO ₃ ^-/H ₂ CO ₃的比值及血液pH有所恢復。在代謝性酸中毒時，腎小管上皮細胞中的碳酸酐酶和谷氨酰胺酶活性增強，使尿中H ₂ PO ₄ ^-和NH ₄ ⁺排出增加，并重新生成HCO ₃ ^-。

1.HCO ₃ ^-原發性降低，<22mmol/L。

2.PaCO ₂代償性降低，<40mmHg(5.33kPa)，其預計代償值(mmHg)為=1.50×HCO ₃ ^-+8±2，但不低于代償極限10mmHg。

3.pH<7.40。

4.AG>16mmol/L(Cl ^-正常)或AG正常(Cl ^-升高)。

單純性代謝性酸中毒時，實測的PaCO ₂值應在預計代償的范圍內。若實測的PaCO ₂超過預計代償值上限，則表明合并有呼吸性酸中毒；若實測的PaCO ₂低于預計代償值下限，則表明合并有呼吸性堿中毒。

例：血氣分析：pH7.30、PaCO ₂ 32mmHg、HCO ₃ ^- 15mmol/L。

判定方法：①pH7.30<7.35，表明酸中毒存在；②HCO ₃ ^- 15<22mmol/L，應考慮為代謝性酸中毒；③代謝性酸中毒時PaCO ₂代償性降低，其預計代償值(按代謝性酸中毒預計代償公式)為PaCO ₂=1.50×HCO ₃ ^-(15mmol/L)+8±2=28.5～32.5mmHg，實測PaCO ₂ 32mmHg在代償變化范圍內，故為單純型代謝性酸中毒。因pH7.30已低于正常值下限7.35，故為失代償性代謝性酸中毒。

判定結果：代謝性酸中毒(失代償)。

由于pH降低使細胞外H ⁺進入細胞內，細胞內K ⁺外逸，可致血K ⁺增高。同時腎小管上皮細胞泌H ⁺增加，H ⁺-Na ⁺交換增加，而K ⁺-Na ⁺交換減少，致使排K ⁺減少，以上因素均導致血K ⁺升高。一般認為血pH每下降0.1，血K ⁺上升0.6mmol/L。

高AG型代謝性酸中毒時，HCO ₃ ^-降低，AG升高，血Cl ^-正常；正常AG型代謝性酸中毒時，HCO ₃ ^-降低，AG正常，血Cl ^-代償性升高。

嚴重酸中毒時可阻斷腎上腺素對心臟的作用，使心肌收縮力減弱，心輸出量減少，尤其在pH<7.20時更為明顯。酸中毒引起心肌收縮力減弱的機制可能是：①H ⁺可競爭地抑制Ca ²⁺與肌鈣蛋白鈣結合亞單位的結合，影響興奮-收縮偶聯；②H ⁺阻止Ca ²⁺由細胞外進入細胞內；③H ⁺影響心肌細胞肌漿網釋放Ca ²⁺，由于細胞內Ca ²⁺減少，導致心肌收縮力減弱。

代謝性酸中毒時出現的心律失常與血鉀升高密切相關，高血鉀時心肌的自律性降低，傳導性降低，興奮性在輕度高血鉀時增高、重度高血鉀時降低，收縮性因興奮收縮偶聯作用減弱而降低。重度高鉀血癥可導致嚴重的傳導阻滯，并可造成嚴重室性心律失常，甚至心室顫動和心臟停搏。

尤其是使毛細血管前括約肌舒張，而靜脈仍收縮，致使微循環容量擴大，回心血量減少，血壓下降。所以治療休克時應重視糾正酸中毒，才能改善血流動力學的障礙。

代謝性酸中毒時中樞神經系統功能障礙的主要表現是抑制，可出現意識障礙、昏迷，最后可因呼吸中樞和血管運動中樞麻痹而死亡。其發生機制與酸中毒時谷氨酸脫羧酶活性增強，使抑制介質γ-氨基丁酸生成增多有關，并與酸中毒使氧化磷酸化過程減弱而導致ATP生成減少，腦組織能量供應不足有關。

H ⁺濃度增加可刺激頸動脈體和主動脈體化學感受器，反射性引起呼吸中樞興奮，從而使呼吸加深、加快，有利于CO ₂代償性呼出增加。此外，腦組織內H ⁺濃度增高，可通過迷走神經作用引起支氣管收縮，因此糾正酸中毒有利于恢復支氣管平滑肌對支氣管舒張藥的反應性。

慢性腎衰竭伴酸中毒時，骨骼中的鈣鹽不斷釋放到血液中用以緩沖 H ₂ CO ₃，使得[HCO ₃ ^-]/[H ₂ CO ₃]的比值增大。在兒童時期會導致纖維性骨炎和腎性佝僂病，在成年時期會導致骨軟化癥。

代謝性酸中毒可以導致胰島素抵抗，肌肉分解代謝增強。

嗜睡、乏力、知覺遲鈍、煩躁、精神恍惚、昏迷等，神經癥狀與γ-氨基丁酸增多、腦組織酸中毒、腦血管擴張、腦細胞水腫等因素有密切關系。

CO ₂結合力下降至15mmol/L(或HCO ₃ ^-下降至14mmol/L)時，常有呼吸變深、加快，若有酮癥可在呼吸氣味中聞到酮味，尿毒癥者可聞到尿味。

食欲缺乏、惡心、嘔吐等。

心率加快、心音低鈍、心排血量降低、血壓下降、室性心律失常、傳導阻滯等。嚴重者可發生心室顫動與心搏驟停(多與血鉀過高有關)。

病因治療是首要治療措施。只要消除病因，輕度的代謝性酸中毒常可自行糾正，無須使用堿性藥物。

低容量休克可伴代謝性酸中毒，經過補液、輸血糾正休克后，輕度代謝性酸中毒可自行糾正。

當血漿HCO ₃ ^-明顯降低時，可在補液的同時，應用碳酸氫鈉溶液糾正酸中毒。可直接提供HCO ₃ ^-，HCO ₃ ^-+H ⁺→H ₂ CO ₃→H ₂ O+CO ₂，CO ₂由肺排出。因此用該藥糾正酸中毒時應注意保持呼吸道通暢，以利CO ₂排出。由于大部分HCO ₃ ^-在細胞外液，細胞外液約占體重的20%，并已知5%碳酸氫鈉1.66ml=1mmol，因此代謝性酸中毒患者應補碳酸氫鈉的量為：

以上公式所計算的補堿量，應于12小時內補給，然后再根據血氣分析結果酌情處理。由于機體對堿中毒的緩沖能力較弱，而且堿中毒的危害性較大，故治療代謝性酸中毒時切勿補堿過量，使pH保持在正常或偏酸狀態較為妥當。

THAM能迅速透過細胞膜，糾正細胞內酸中毒的作用較強，此藥能與H ⁺及H ₂ CO ₃結合，而使[H ⁺]與PaCO ₂降低，可用于代謝性酸中毒和呼吸性酸中毒的治療，尤適用于限鈉的患者。但THAM靜脈滴注過快可引起低血壓、呼吸抑制、血鈣降低，而且此藥堿性較強，靜脈滴注時若漏出血管外，可引起組織壞死，應予注意。3.64%THAM(0.3M)為等滲液，7.28%THAM 1.66ml=1mmol。常用劑量為3.64%THAM每次4～6ml/kg靜脈滴注，一日1～2次。

酸中毒糾正后，游離的鈣離子減少，患者可出現手足抽搐，應靜注葡萄糖酸鈣以控制癥狀。