一、發病原因
1.高AG正常氯性代謝性酸中毒
(1)乳酸性酸中毒：
乳酸性酸中毒是代謝性酸中毒的常見原因。正常乳酸是由丙酮酸在乳酸脫氫酶(LDH)的作用下，經NADH加氫轉化而成，NADH則轉變為NAD 。乳酸也能在LDH作用下當NAD 轉化為NADH時轉變為丙酮酸。因此決定上述反應方向的主要為丙酮酸和乳酸兩者作為反應底物的濃度以及NADH和NAD 的比例情況。正常葡萄糖酵解時可以產生NADH，但是生成的NADH可以到線粒體而生成NAD ，另外丙酮酸在丙酮酸脫氫酶(PDH)作用下轉化成乙酰輔酶A，後者再通過三羧酸循環轉化為CO2及H2O。
在正常氧化條件下，乳酸鹽可以進入肝髒或腎髒細胞內的線粒體，經過α代謝途徑而生成酮酸，後者再分解為H2O和CO2並生成HCO3-。當線粒體因為組織缺O2等而功能不全時，丙酮酸容易積聚在胞漿中代謝成為乳酸鹽。正常人血乳酸水平甚低，為1～2mmol/L，當超過4mmol/L時稱為乳酸性酸中毒。乳酸性酸中毒臨床上分為A、B兩型。
A型為組織灌注不足或急性缺氧所致，如癲癇發作、抽搐、劇烈運動、嚴重哮喘等可以造成高代謝狀態，組織代謝明顯過高;或者在休克、心髒驟停、急性肺水腫、CO中毒、貧血、嚴重低氧血症等時組織供氧不足，這些情況都可使NADH不能轉化為NAD ，從而大量丙酮酸轉化為乳酸，產生乳酸性酸中毒。
B型為一些常見病、藥物或毒物及某些遺傳性疾病所致。如肝髒疾病，以肝硬化為最常見。由於肝實質細胞減少，乳酸轉變為丙酮酸減少，導致乳酸性酸中毒。這型乳酸性酸中毒發展常較慢，但如果在合並有組織灌注不足等情況時，酸中毒可十分嚴重;如存在慢性酒精中毒則更易出現，可能是飲酒使肝糖原再生減少，乳酸利用障礙所致。在惡性腫瘤性疾病時，特別為巨大軟組織腫瘤時常常可有不同程度的乳酸性酸中毒，這是腫瘤組織生長十分旺盛、厭氧代謝明顯以及全身情況下降、營養障礙等綜合因素作用的結果。如果腫瘤向肝髒轉移，病情可以更為加重。化療使腫瘤縮小或手術切除以後，乳酸性酸中毒可得到明顯好轉。部分藥物包括雙胍類降糖藥物、果糖、甲醇、水楊酸以及異煙肼類等服用過多可造成本病，其機製是通過幹擾組織對氧的利用、糖代謝紊亂等。少數先天性疾病，包括Ⅰ型糖原貯積病、果糖-1，6二磷酸酶缺乏、丙酮酸脫氫酶缺乏等，都因為糖酵解障礙、能量代謝不足，從而乳酸產生過多。
D型乳酸性酸中毒見於空-回腸短路手術或小腸切除後等。乳酸杆菌寄生於小腸下部，需要利用葡萄糖及澱粉生長，產生D型乳酸。正常情況下該兩種原料在小腸上部均已被吸收，因此產生的D型乳酸很少。該種手術後腸道常產生大量D型乳酸，體內乳酸脫氫酶並不能將D型乳酸轉化為丙酮酸，因此在手術後D型乳酸大量進入體內，患者常在餐後特別進食大量碳水化合物以後出現一些神經係統症狀，包括頭暈、語言障礙、記憶喪失等類似醉酒症狀。
(2)酮症酸中毒：
酮症酸中毒為乙酰乙酸及β-羥丁酸在體內(特別是細胞外液)的積聚，還伴有胰島素降低，胰高血糖素、可的鬆、生長激素、兒茶酚胺及糖皮質激素等不同程度的升高，是機體對饑餓的極端病理生理反應的結果。乙酰輔酶A在線粒體內通過兩個途徑產生，即丙酮酸的氧化及脂肪酸的氧化，隨後進入三羧酸循環氧化為CO2並產生能量。當超出氧化能力時，兩分子乙酰輔酶A結合形成乙酰乙酸，後者可轉化為丙酮(非酶作用)或β-羥丁酸。丙酮雖為酮體，但不是酸，不影響血HCO3-，可由肺呼出。而乙酰乙酸及β-羥丁酸的積聚則影響HCO3-，出現酸中毒。饑餓時，脂酶活性上升，脂肪分解代謝增強，最終使乙酰輔酶A的生成大量增加，超出其氧化能力。
糖尿病酮症酸中毒由胰島素相對或絕對缺乏加上高胰高血糖素水平所致，常發生在治療中突然停用胰島素或伴有各種應激，如感染、創傷、手術及情感刺激等，使原治療的胰島素量相對不夠。患者血糖、血酮明顯增加，酮體的產生(特別是在肝髒)超過中樞神經及周圍組織對酮體的利用。由於大量滲透性利尿，可出現血容量下降。
乙醇(酒精)性酮症酸中毒見於慢性乙醇(酒精)飲用者，停止進食時可出現，常有嘔吐及脫水等誘因，其血糖水平一般低下，常同時伴有乳酸酸中毒、血皮質醇、胰高血糖素及生長激素增加等，血三酰甘油的水平也升高。在乳酸酸中毒存在時，NADH/NAD 上升，酮體大部分以β羥丁酸形式存在，使硝普鈉反應(一種檢測酮體的方法，主要檢測乙酰乙酸及丙酮)呈陰性。
饑餓性酮症酸中毒為饑餓產生的中等度酮症酸中毒，在開始的10～14h，血糖由糖原分解所維持。隨後糖異生即為葡萄糖主要來源，脂肪氧化分解(特別在肝髒)加速，導致酮症酸中毒。運動和妊娠可加速該過程。
(3)藥物或毒物所致的代謝性酸中毒：
主要為水楊酸類及醇類有機化合物，包括甲醇、乙醇、異丙醇等。
大量服用水楊酸類，特別同時服用堿性藥，可以使水楊酸從胃中大量吸收，造成酸中毒。酸中毒原因除水楊酸本身為酸性物質外，還因為水楊酸可以影響許多酶代謝以及對抗前列腺素，使部分組織器官血流灌注改變等。其高AG很小部分為水楊酸本身所致，大部分為酮體及乳酸。本病常有呼吸性堿中毒，主要因為水楊酸可以強烈刺激呼吸中樞。
甲醇中毒主要見於服用假酒者，飲入後在肝髒經乙醇脫氫酶轉化成甲醇。甲醇很容易透過含脂性組織，中毒後可引致嚴重神經係統及視神經損害。治療也用乙醇以競爭乙醇脫氫酶，同時給予大量葉酸。乙二醇除引起中樞症狀以及心、肺、肝損害外，高AG由其代謝產物，特別是草酸、羥乙酸等所形成，同時有乳酸增加，尿中出現草酸鈣結晶對診斷有一定幫助。
(4)尿毒症性：
慢性腎功能衰竭患者當GFR降至20～30ml/min以下時，高氯性代謝性酸中毒可轉變為高AG性代謝性酸中毒，為尿毒症性有機陰離子不能經腎小球充分濾過而排泄以及重吸收有所增加所致。大多數患者血HCO3-水平不致很低，多在12～18mmol/L之間，這種酸中毒發展很慢。瀦留的酸由骨中的儲堿所緩衝，加上維生素D異常、PTH及鈣磷紊亂，可出現明顯的骨病。與其他高AG代謝性酸中毒相比，尿毒症性AG不能被代謝(β羥丁酸、乙酰乙酸、乳酸等均能被代謝)，沒有潛在性HCO3-，且導致酸中毒的因素(腎功能的慢性毀損)不可能被去除，所以需給予一定的外源性堿性物質，使血HCO3-緩慢回升至20～22mmol/L左右，以減輕骨的病變。
2.正常AG高氯型代謝性酸中毒
主要因HCO3-從腎髒或腎外丟失，或者腎小管泌H 減少，但腎小球濾過功能相對正常引起。無論是HCO3-丟失或腎小管單純泌H 減少，其結果都是使HCO3-過少，同時血中一般無其他有機陰離子的積聚，因此Cl-水平相應上升，大多呈正常AG高氯型酸中毒。
(1)腎外性：
①HCO3-的丟失：
主要從腸道丟失。正常腸道含HCO3-量40～60mmol/L，大量腹瀉或腸梗阻、腸道減壓、造瘺等，可造成HCO3-大量丟失導致高氯性代謝性酸中毒，同時常伴有低血鉀。由小腸絨毛性腺瘤引起的酸中毒可以十分嚴重。使用瀉劑成癮者也可產生。另外，尿液、膽汁的分泌引流也可導致高氯性酸中毒。如果患者合並有慢性腎髒疾病，腎髒不能充分代償性排泄過多NH4 ，可以加重酸中毒。
②尿道旁路手術：
如輸尿管乙狀結腸吻合術後的患者常有明顯高氯性酸中毒，這是因為：
A.結腸可以將在吻合口處將經輸尿管排出以及腸道產生的NH4 直接重吸收，然後在肝髒分解成NH3及H 。
B.乙狀結腸腸腔側有HCO3-/Cl-交換，正常情況下將HCO3-轉運到腸腔，而Cl-重吸收;手術後由於大量含Cl-的尿液經輸尿管進入乙狀結腸，Cl-被大量重吸收，HCO3-大量分泌，可造成明顯高氯性酸中毒。
③酸性鹽類進入體內過多：
主要由過多進入體內的氯化銨、鹽酸精氨酸、賴氨酸等引起。許多腸道外營養液中含有精氨酸、賴氨酸等，代謝後可產生HCl，也有可能導致酸中毒。
④慢性呼吸性堿中毒：
當呼吸恢複正常時，可出現短暫的高氯性酸中毒。因呼吸性堿中毒時腎髒NH4 及TA排泌均減少，同時有輕度細胞外液容量減少，可刺激Cl-的瀦留。該過程一般在2～5天內恢複正常。
(2)腎性：
大部分腎性高氯性酸中毒為腎小管酸中毒。
①腎小管酸中毒。
②慢性腎功能不全：
慢性腎病患者隨腎功能的進行性下降可出現酸中毒，當GFR在20～50ml/min時，一般表現為高氯性代謝性酸中毒;降至15～20ml/min，則轉變為典型的尿毒症性酸中毒(即高AG性)。此類酸化障礙的主要原因不是遠端泌氫障礙，而是腎髒NH4 的產生及排泌減少。當GFR降至20ml/min以下時，PO43-、SO42-及其他有機陰離子開始在體內大量積聚，最終使酸中毒從高氯轉為高AG型。
二、發病機製
1、血液的緩衝作用及細胞內緩衝的代償調節作用
代謝性酸中毒時，血液中增多的H 可立即被血漿緩衝係統所緩衝，通過上述反應，血漿HCO3-及緩衝堿被消耗，生成的H2CO3可由肺排出。細胞內緩衝多在酸中毒2～4h後發生，細胞外液中增多的H 向細胞內轉移，為細胞內緩衝堿所緩衝，而細胞內K 向細胞外轉移，以維持細胞內外電平衡，故酸中毒易引起高血鉀。
2.肺的調節
血液H 濃度增加，刺激頸動脈體和主動脈體化學感受器，反射性引起呼吸中樞興奮，明顯的增加肺的通氣量，使PaCO2繼發性降低，維持HCO3-/H2CO3的比值接近正常，使血液pH值趨向正常。呼吸的代償反應是非常迅速的，一般在酸中毒10min後就出現呼吸增強，30min後即達代償，12～24h達代償高峰，代償最大極限是PaCO2降到10mmHg(1.33kPa)。
3.腎的調節
除腎功能異常引起的代謝性酸中毒外，其他原因引起的代謝性酸中毒，腎通過排酸保堿發揮重要的代償功能。酸中毒時腎小管上皮細胞中碳酸酐酶活性增高，促進腎小管泌H 和重吸收HCO3-增加;磷酸鹽酸化增加;但腎小管泌NH4 增加是最主要的代償機製。腎代償一般在3～5天內發揮最大效應。酸中毒時鉀平衡常有較大影響，酸中毒早期腎對K 排泄減少，但以後則明顯增加。這是由於酸中毒後，血鉀上升，刺激醛固酮分泌以及抑製近端小管對HCO3-的重吸收，使到達遠端小管濾液增加，使尿鉀排出增加。
