Nhiễm toan chuyển hóa

Dấu hiệu cơ bản của nhiễm toan chuyển hóa là hạ HCO3-. Hiện tượng này có thể thấy khi nhiễm kiềm hô hấp, nhưng ở đây pH không tăng mà lại giảm. Việc tính khoảng trống anion cho phép xác định các nguyên nhân gây nhiễm toan chuyển hóa. Khoảng trống anion nói lên sự chênh lệch giữa nồng độ các ion dương và âm đo được trong máu.

Bình thường trong máu:

Na + ion dương không đo được = HCO3- + Cl- + ion âm không do được

Khoảng trống ion âm (anion) = (Na+) - (HCO3- + Cl-)

Các cation không được đo gồm: calci (1mEq/L), magnesi (2mEq/L), kali (4mEq/L), gamma globulin. Các ion âm không đo chủ yếu là albumin mang điện âm (2mEq/g/100 ml), phosphat (2mEq/L), sulfat (1mEq/L), lactat (1- 2 mEq/L), và các ion âm hữu cơ khác (3 - 4 mEq/L). Trước đây, người ta tính khoảng trống anion là 12 ± 4 mEq/L. Nhưng với các máy phân tính hiện đại ngày nay, người ta lấy khoảng trống đó là (6 ± 1mEq/L), chủ yếu là do khả năng đo nồng độ Cl cao hơn trước.

Dù rất hữu ích, nhưng khoảng trống anion cũng dễ gây nhầm lẫn, nhất là khi có hạ albumin máu, dùng kháng sinh như carbenicillin, polymyxin, tăng hoặc giảm natri máu.

Bảng. Khoảng trống anion bất thường1

1Phạm vi thay đổi các số liệu khoảng trống anion rất lệ thuộc vào các phương pháp xét nghiệm Labo khác nhau

Giảm khoảng trống anion

Giảm khoảng trống anion là do giảm lượng anion không đo hoặc tăng lượng cation không đo.

Giảm lượng anion không được đo

Nếu nồng độ Na+ bình thường nhưng nồng độ HCO3- hoặc Cl tăng thì sẽ làm giảm khoảng trống anion. Thường gặp khi giảm nồng độ các anion không đo, nhất là khi hạ albumin máu. Cứ giảm 1g/L albumin sẽ làm giảm khoảng trống anion 2 mEq/L.

Tăng các cation không được đo

Nếu nồng độ natri giảm do có thêm các cation không đo, mà HCO3- và Cl- vẫn không đổi, thì sẽ giảm khoảng trống anion. Thường gặp trong: (1) Tăng calci máu, magnesi máu hay kali máu nặng, (2) Đa u tủy xương gây tăng IgG vì 70% IgG tích điện dương, (3) Ngộ độc lithium.

Nhiễm toan có tăng khoảng trống anion (tăng anion không định lượng)

Dấu hiệu chủ chốt trong tinh trạng này là nhiễm toan chuyển hóa (HCO3- thấp) mà nồng độ Cl- máu bình thường, nên khoảng trống anion tăng lên. Thường là do có thêm các acid không chứa clo như acid lactic hay cetonic và các độc tố nội sinh, trừ trường hợp tăng urê máu là do thận giảm thải các acid hữu cơ và các anion.

Nhiễm toan tăng acid lactic

Acid lactic được hình thành từ pyruvat trong quá trình tiêu đường ở điều kiện yếu khí. Vì thế, đa số lactat được tạo ra ở các mô có tốc độ giáng hóa đường mạnh như ở ruột (50% lactat sinh ra ở ruột), ở cơ vân, não, da và hồng cầu. Bình thường, nồng độ lactat được duy trì ở mức độ thấp (1mEq/L) do sự chuyển hóa lactat tại gan để tạo đường mới hoặc oxy hóa trong chu trình Krebs. Ngoài ra, thận cũng chuyển hóa khoảng 30% lactat.

Khi bị nhiễm toan có tăng acid lactic, nồng độ lactat thựờng ở mức 10 - 30mEq/L, chí ít cũng là 4 - 5 mEq/L, và tỷ lệ tử vong thường rất cao, trên 50%. Có 2 thể nhiễm toan tăng acid lactic chính và đều phối hợp với tăng sản xuất hoặc giảm sử dụng lactat. Thể A: do giảm oxy máu hoặc giảm tưới máu tổ chức, còn thể B không thấy có biểu hiện thiếu oxy trên lâm sàng. Thể A hay gặp trên lâm sàng, do giảm tưới máu tổ chức như trong sốc tim, sốc nhiễm khuẩn và sốc chảy máu, ngộ độc co hoặc cyanid. Trong thể này ngoài sự tăng sản xuất lactat, còn có lý do quan trọng hơn là do gan mất khả năng chuyển hóa lactat vì thiếu oxy, và gan mất khả năng tách lactat do nhiễm toạn nặng. Thể B thường là do các nguyên nhân chuyển hóa như đái tháo đường, bệnh gan, suy thận, nhiễm khuẩn, bệnh bạch cầu, u lympho hoặc do nhiễm độc ethanol, methanol, salicylat, isoniazid, pheníbrmin, AIDS.

Ngoài ra, tình trạng nhiễm toan tăng acid lactic không rõ nguyên nhân thường gặp ở bệnh nhân nặng liệt giường, có tỷ lệ tử vong cực kỳ cao.

Nhiễm toan do thể ceton trong đái tháo đường

Bệnh cảnh đặc trưng là tăng đường máu và nhiễm toan chuyển hóa (pH < 7,25 và HCO3- < 16 mEq/L). Thường thì tình trạng nhiễm toan chuyển hóa có tăng khoảng trống anion hay làm nghĩ đến nhiễm toan do đái tháo đường:

H + B- + NaHCO3 < = > CO2 + NaB + H20

Trong đó: B- là thể ceton (β- hydroxybutyrat hay acetoacetat). Cần tính khoảng trống anion qua kết quả điện giải đo được, không tính theo công thức có sửa chữa đối với tác dụng hòa loãng Na+ của tăng đường máu để khỏi làm tăng giả tạo khoảng trống anion này. Tăng khoảng trống anion ở đây là do tăng thể ceton máu phối hợp với tình trạng giảm tưới máu tổ chức làm tăng lactat thứ phát. Khi độ tăng khoảng trống đúng bằng độ giảm HCO3- ta nói là do nhiễm toan chuyển hóa đơn thuần. Nếu nồng độ HCO3- đo được cộng với độ tăng khoảng trống anion cao hơn nồng độ HCO3- bình thường là có nhiễm kiềm chuyển hóa kèm theo, còn nếu thấp hơn thì có nhiễm toan chuyển hóa không thay đổi khoảng trống anion.

Trong giai đoạn hồi phục của nhiễm toan tăng ceton trong đái tháo đường, nhiễm toan tăng khoảng trống anion có thể chuyển thành nhiễm toan tăng clo máu không tăng khoảng trống. Cơ chế ở đây là do: (1) Mức lọc cầu thận được cải thiện sau điều trị làm tăng giữ Cl- nên làm giảm nhẹ khoảng trống anion do pha loãng; (2) Thận hồi phục chức năng lọc sẽ tăng đào thải muối ceton (NaB) được tạo ra từ bicarbonat.

HB + NaHCO3- -> NaB + H2CO3

Thận tái hấp thu anion ceton kém nhưng sự mất anion này được bù trừ bằng cách tăng tái hấp thu Cl. Ngược lại, khi mới có biểu hiện, bệnh nhân đái tháo đường có nhiễm toan mà sự tưới máu thận vẫn bình thường có thể có ceton niệu nặng, nhiễm toan chuyển hóa nặng nhưng khoảng trống anion chỉ hơi tăng. Ngoài ra, còn có những ràng buộc nhất định giữa tăng khoảng trống anion với hạ HCO3- và mất Na+ hay K+ của β hydroxybutyrat dẫn tới giảm khoảng trống anion mà không làm thay đổi sự bài xuất H+ hay mức độ tăng của nhiễm toan.

Vì que thử ceton (Ketostix) thử phản ứng với acetoacetat, rất ít phản ứng với aceton và không hề phản ứng với acid ceto và β-hydroxybutyrat, nên khi bệnh nhân khá lên, phản ứng của Ketostix có thể dương tính mạnh hơn do tăng mức chuyển hóa hydroxybutyrat thành acetoacetat. Chính vì vậy, theo dõi tình trạng lâm sàng và sự giảm khoảng trống anion thường chính xác hơn đo nồng độ aceton máu. Ngược lại, khi có nhiễm toan tăng acid lactic kèm theo, sự thay đổi tình trạng oxy hóa có thể làm tăng β- hydroxybutyric và làm giảm nồng độ acetoacetat có thể định lượng được, nên sẽ làm giảm phản ứng nitroprussid.

Nhiễm toan tăng thể ceton do rượu

Đây là một tình trạng thường gặp ở những bệnh nhân nghiện rượu bị suy dinh dưỡng. Đa số họ có rối loạn hỗn hợp cả toan lẫn kiềm (khoảng 10% số người này có đồng thời 3 loại rốì loạn toan - kiềm). Bệnh nhân có giảm HCO3-, nhưng có đến một nửa số người có pH kiềm. Ba kiểu nhiễm toan ở người nghiện rượu là: (1) Nhiễm toan chuyển hóa do tăng thể ceton trong máu; (2) Nhiễm toan có tăng acid lactic máu do chuyển hóa rượu làm tăng tỷ lệ NADH/NAD dẫn tới tăng sản xuất và giảm sử dụng lactat; đồng thời có thiếu vitamin B1 kèm theo làm ức chế men pyruvat carboxylase dẫn tới tăng sinh acid lactic, thường gặp tăng lactat vừa hoặc nặng (> 6 mEq/L) khi đồng thời bị nhiễm khuẩn, viêm tụy, hạ đường máu; (3) Nhiễm toan tăng clo máu do mất bicarbonat qua nước tiểu khi có thể ceton niệu. Kiềm chuyển hóa xuất hiện khi nôn và kiệt nước. Kiềm hô hấp xuất hiện khi cai rượu, hoặc khi có bệnh gan hay nhiễm khuẩn phối hợp. Khoảng một nửa số bệnh nhân có tăng hoặc hạ đường máu. Khi đường máu > 2,5 g/L, khó phân biệt với nhiễm toan tăng thể ceton do đái tháo đường, cần dựa vào tiền sử không có đái tháo đường và không có hiện tượng không dung nạp đường khi bắt đầu điều trị để loại trừ nhiễm toan trong đái tháo đường.

Độc chất

Nhiễm chất độc và thuốc có thể làm tăng khoảng trống anion do làm tăng acid nội sinh, ví dụ methanol (chuyển thành acid formic), ethylen glycol (thành acid oxalic và acid glycolic), và salicylat (làm tăng acid salicylic và acid lactic), gây ra tình trạng hỗn hợp nhiễm toan chuyển hóa và nhiễm kiềm hô hấp.

Nhiễm toan trong hội chứng tăng urê máu

Khi mức lọc cầu thận giảm xuống < 20 ml/phút, thì thận sẽ mất khả năng đào thải H+ và các anion acid như PO43- và SO42- gây nên nhiễm toan tăng khoảng trống anion. Các anion không định lượng sẽ “thay thế” HCO3-. Có thể gặp nhiễm toan tăng clo và có khoảng trống anion bình thường ở những bệnh nhân suy thận nhẹ hon.

Nhiễm toan không biến đổi khoảng trống anion

Điểm cơ bản trong tình trạng này là hạ HCO3- trong nhiễm toan chuyển hóa được phối hợp với tình trạng tăng clo máu, nên không làm thay đổi khoảng trống anion. Nguyên nhân chủ yếu là mất HCO3- qua đường tiêu hóa và bệnh lý ống thận mất khả năng acid hóa nước tiểu (nhiễm toan ống thận). Đưa vào nồng độ anion niệu, ta có thể phân biệt được hai nguyên nhân này.

Mất HCO3- qua ống tiêu hóa

Nhiều vị trí trên ống tiêu hóa bài tiết HCO3-, đặc biệt là dịch tụy và dịch tiết ruột non chứa rất nhiều HCO3-. Tiêu chảy nặng và dẫn lưu dịch tụy có thể gây mất nhiều HCO3-. Vì hồi tràng và đại tràng giữ ion Cl- khi mất ion HCO3-, nên dẫn tới tăng clo máu. Ngoài ra, mất dịch trong cơ thể cũng dẫn tới việc thận tăng giữ Cl khi có hiện tượng hạ HCO3- máu. Bệnh nhân bị mở thông bàng quang - đại trầng sigma cũng có tăng clo máu do ruột tiết nhiều HCO3- nên Cl bị giữ lại.

Nhiễm toan ống thận

Trong bềnh lý này, nhiễm toan có thể do mất khả năng bài xuất H+ (không sản xuất đủ HCO3- mới) hoặc không tái hấp thú được HCO3-. Dựa vào bệnh cảnh lâm sàng, pH niệu, khoảng trống anion niệu và kali máu, người ta có thể phân biệt được 4 thể bệnh khác nhau.

Nhiễm toan ống lượn xa cổ điển (typ I):

Thể này có nhiễm toan chuyển hóa tăng clo máu và hạ kali máu do ống lượn xa mất khả năng đàò thải ion H+. Dù nhiễm toan, nhưng pH niệu không thể trở thành toan, mà luôn luôn > 5,5 nên làm chậm sự gắn H+ với phosphat (H+ + HPO42- = > H2PO4) và hậu quả là không thải được các loại acid này. Hơn nữa, sự bài tiết NH4Cl- qua nước tiểu cũng giảm nên khoảng trống anion niệu (+). Sự bài tiết K+ tăng lên, có lẽ do ít bị tranh chấp với ion H+ tại ống lượn xa. Do đáp ứng với hiện tượng mất muối tại thận, aldosteron máu tăng. Hay có calci hóa thận và sỏi thận trọng thể này.

Nhiễm toan ống lượn gần (typ II):

Đây là tình trạng nhiễm toan chuyển hóa tăng clo máu và hạ kali máu do ống lượn gần mất khả năng tái hấp thu ion HCO3-. Các thuốc ức chế men anhydrase carbonic (acetazolamid) có thể gây nên tình trạng tương tự. Bình thường, khoảng 90% HCO3- do cầu thận lọc ra sẽ được tái hấp thu tại ống lượn gần. Ống lượn xa rất ít khả năng hấp thu HCO3-, mà ngược lại, khi có quá nhiều HCO3-, sẽ bị rối loạn hoạt động. Có lẽ do mất HCO3- nhiều qua nước tiểu làm giảm HCO3- máu nên giảm sự cung cấp HCO3- tại ống lượn xa. Và khi HCO3- máu hạ < 15 - 18 mEq/L, thì ống lượn xa sẽ không bị tràn ngập HCO3- nữa, và trở lại hoạt động bình thường. Khi đó, nước tiểu sẽ không có HCO3- và pH niệu trở về tính acid. Mất dịch do dùng lợi niệu thiazid là cách điều trị để tăng tái hấp thu HCO3- ở ống lượn gần, làm giảm lượng HCO3- đến ống lượn xa, bớt đái ra bicarbonat và tạo được nước tiểu toan. Nhiều HCO3- đến ống lượn xa cũng làm tăng bài tiết K+, có thể dẫn đến hạ kali máu nếu bệnh nhân nhận nhiều HCO3- hoặc không nhận đủ K+. Trong nhiễm toan ống lượn gần cũng hay gặp thêm các rối loạn hấp thu các yếu tố khác tại ống lượn gần gây ra đường niệu, acid amin niệu, phosphat niệu, acid uric niệu. Các nguyên nhân chính là bệnh đa u tủy xương có kèm hội chứng Fanconi và các thuốc độc thận.

Nhiễm toan do ống thận có kèm suy cầu thận (typ III):

Khi mức lọc cầu thận giảm xuống đến 20- 30 ml/phút sẽ có ảnh hưởng đến khả năng tạo NH3 nên giảm bài xuất NH4+Cl-, dẫn tới nhiễm toan chuyển hóa tăng clo máu mà kali máu vẫn bình thường. Khi mức lọc giảm nặng hơn, sẽ gây nhiễm toan có tăng khoảng trống anion trong hội chứng tăng urê máu.

Nhiễm toan do ống thận có kèm hạ renin và hạ aldosteron máu (typ IV):

Đây là thể duy nhất vừa có tăng kali máu lẫn tăng clo máu trong nhiễm toan chuyển hóa; do thiếu aldosteron hoặc có chất đối kháng aldosteron gây tổn thương sự tái hấp thu natri và bài xuất các ion K+ và H+ tại ống lượn xa. Rất hay bị mất muối do thận. Hạ aldosteron tương đối do hạ renin máu rất hay gặp trong bệnh thận do đái tháo đường, bệnh ống thận - tổ chức kẽ, xơ thận do tăng huyết áp và trong bệnh AIDS. Ở những bệnh nhân này, cần cẩn thận khi dùng các thuốc có thể làm tăng kali máu như các thuốc ức chế men chuyển (làm giảm thêm aldosteron), các thuốc ức chế thụ thể aldosteron như spironolacton, các thuốc chống viêm không steroid.

Nhiễm toan do pha loãng

Truyền nhanh bằng dung dịch muối sinh lý có thể gây nhiễm toan tăng clo máu nhẹ.

Nhiễm toan tăng thể ceton do đái tháo đường đang được điều trị

(xem ở trên)

Sau giai đoạn hạ thán khí máu

Khi bị nhiễm kiềm hô hấp kéo dài, thận giảm bài xuất NH4+ Cl- nên dẫn tới tăng Cl- và hạ HCO3- máu. Nếu điều trị chống nhiễm kiềm hô hấp quá nhanh, PCO2 tăng nhanh đột ngột mà HCO3- vẫn duy trì ở mức thấp cho tới khi thận bắt đầu sản xuất HCO3-, nghĩa là nhiều ngày sau, và như vậy trong khoảng thời gian này sẽ bị nhiễm toan chuyển hóa.

Nuôi dưỡng đường tĩnh mạch quá mức

Khi nuôi dưỡng qua đường tĩnh mạch dịch nuôi dưỡng có thể chứa quá nhiều acid amin như hydroclorid arginin và lysin sẽ làm pH trở nên toan.

Bảng. Các loại nhiễm toan chuyển hóa tăng clo máu mà khoảng trống anion không thay đổi1

1Được phep trích có sửa đổi của Cogan MG từ Fluid and Electrolytes: Physiology and Phathophysiology. Appleton & Lange.

Dựa vào khoảng trống anion niệu để đánh giá nhiễm toan chuyển hóa tăng clo máu

Bình thường khi nhiễm toan, cơ thể tăng đào thải NH4+Cl- qua thận để tăng cường loại bỏ ion H+. NH3 phản ứng với H+ để tạo nên NH4+ và kết hợp với Cl để được thải ra ngoài. Bình thường thận thải 30mEq NH4+Cl- / ngày, nhưng khi quá tải acid, có thể thải tới 200mEq/ngày.

Khoảng trống anion từ một mẫu nước tiểu bất kỳ (bằng [Na+ + K+] - Cl) phản ánh khả năng bài xuất NH4Cl, theo phương trình sau:

Cl- + NH3 + H+ = NH4Cl

Giá trị bình thường của khoảng trống anion niệu là 80. Giá trị (80 - NH3) cho phép phân biệt giữa nhiễm toan chuyển hóa do thận hay do đường tiêu hóa. Nếu nguyên nhân là do tại đường tiêu hóa (mất HCO3- trong tiêu chảy), khả năng toan hóa nước tiểu của thận vẫn bình thường, nên có sự tăng bài tiết NH4Cl; và giá trị này sẽ là số âm (ví dụ - 30 mEq/L). Nếu là nhiễm toan do ống lượn xa thì giá trị này sẽ là số dương (ví dụ + 25 mEq/L); vì bệnh lý chủ yếu ở đây là mất khả năng bài xuất H+ của thận, nên không thể tăng bài xuất NH4Cl được. pH niệu thường không khác nhau trong hai trường hợp này. Bởi vì dù có nhiễm toan, nhưng nếu mất nước do tiêu .chảy làm giảm vận chuyển Na+ tới ống lượn xa, sẽ giảm sự trao đổi ion giữa Na+ và H+, nên pH niệu vẫn thâp, < 5,3. Khi pH niệu cao tương đối, vẫn có sự thải trừ H+ nhờ hệ đệm NH3 = > NH4 do hệ số pK của phản ứng này cao tới 9,1. Mất kali do tiêu chảy họặc quá lạm dụng thuốc tẩy có thể làm ảnh hưởng khả năng toan hóa nước tiểu. Vì vậy, khi có mất dịch, khoảng trống anion niệu cho biết khả năng toan hóa nước tiểu chính xác hơn là pH niệu.

Biểu hiện lâm sàng

Triệu chứng và dấu hiệu

Thường thì chủ yếu là gặp triệu chứng của bệnh chính. Tăng thông khí bù trừ là dấu hiệu lâm sàng quan trọng và có thể bị nhận định nhầm là bệnh lý hô hấp nếu nặng. Nhịp thử kiểu Kussmaul (thở dài, thở sâu, đều) hay gặp.

Dấu hiệu cận lâm sàng

Giảm pH máu, giảm HCO3-, giảm PCO2. Khoảng trống anion có thể bình thường (nếu là có tăng clo máu), hoặc tăng (nếu clo máu bình thường). Có thể gặp tăng kali máu.

Điều trị

Nhiễm toan chuyển hóa có tăng khoảng trống anion

Chủ yếu là điều trị bệnh chính, ví dụ dùng insulin và truyền dịch trong điều trị đái tháo đường để đảm bảo tốt tình trạng tưới máu tổ chức. Chuyển hóa lactat sẽ sản sinh HCO3- làm tăng pH. Việc dùng HCO3- được áp dụng trong điều trị tăng kali máu (bảng) và một số thể nhiễm toan mà khoảng trống anion bình thường. Việc dùng HCO3- để điều trị nhiễm toan có tăng khoảng trống anion rất trái ngược nhau. Dùng một lượng lớn HCO3- có thể gây tác dụng xấu như làm tăng natri và tăng độ thẩm thấu máu. Hơn nứa, HCO3- dễ phân ly thành CO2 và ngấm dễ dàng vào trong tế bào gây hạ pH nội bào và như vậy có thể làm tổn hại chức năng tế bào vì nước phản ứng với CO2 sẽ tạo acid H2CO3 làm toan hóa nội bào nặng hơn. Tuy nhiên trong thực tế, mức độ ảnh hưởng của nó chưa thật rõ rệt. Mặt khác, khi đưa kiềm vào sẽ kích thích men phosphoíructokinase, sẽ làm nặng thêm tình trạng nhiễm toan chuyển hóa tăng lactic do tăng sản sinh lactat. Truyền kiềm cũng làm tăng sinh thể ceton. Tuy nhiên, khi ngộ độc acid salicylic, cần truyền kiềm, trừ phi đã có hiện tượng kiềm máu bù trừ do tăng thông khí, vì tăng pH sẽ tạo điều kiện chuyển từ salicylat thành acid salicylic khó ngâm vào tế bào hơn nên có tác dụng bảo vệ hệ thần kinh trung ương. Khi nhiễm toan do rượu, cần điều trị bằng vitamin B1 và glucose để tránh hội chứng bệnh não Wernicke. Cách tính lượng kiềm cần bù như sau:

Lượng kiềm thiếu hụt (HCO3-) = 1/2 trọng lượng cơ thể (kg) x (24 - HCO3-)

Nửa lượng kiềm hụt này cần được đưa vào cơ thể trong vòng 3 - 4 giờ đầu để tránh quá tải dịch và quá kiềm.

Nhiễm toan có khoảng trống anion bình thường (bảng)

Trong nhiễm toan ống thận, cần bổ xung bicarbonat vì có sự ứ đọng acid trong cơ thể. Tuy vậy, trong nhiễm toan do ống lượn gần, trừ khi quá nặng, còn thì không nên dùng bicarbonat vì tác dụng rất thất thường vả không cần thiết. Nếu nồng độ bicarbonat tăng do truyền kiềm, nồng độ chất này trong dịch lọc cầu thận sẽ cao vượt quá khả năng tái hấp thu của ống lượn gần, làm mất bicarbonat qua nước tiểu và sẽ kéo theo mất kali, làm nặng thêm tình trạng hạ kali máu. Vì vậy, nếu bù kiềm, cần đưa kèm kali trong xử trí nhiễm toan do ống lượn gần.