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PaCO2もHCO3-も高いとき、主役はどっち？―pHが教える代謝性アルカローシスと呼吸性代償

第110回医師国家試験 G問題 第69問

国試問題にチャレンジ

第110回 G問題 第69問

動脈血ガス分析（room air）の結果を示す。 pH 　 PaCO2 (Torr) PaO2 (Torr) HCO3- (mEq/L) 7.48 52 72 37 単純性の酸塩基平衡障害として，最初の変化（1次性変化）と代償性変化（2次性変化）の組合せで正しいのはどれか。

第110回 G問題 第69問の問題画像
  1. a.呼吸性アシドーシス ―― なし
  2. b.呼吸性アシドーシス ―― あり
  3. c.呼吸性アルカローシス ―― なし
  4. d.呼吸性アルカローシス ―― あり
  5. e.代謝性アシドーシス ―― なし
  6. f.代謝性アシドーシス ―― あり
  7. g.代謝性アルカローシス ―― なし
  8. h.代謝性アルカローシス ―― あり
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対話形式の解説

ドクタードクター
今回は血液ガスの読み方の基本問題だ。PaCO2とHCO3-が同じ方向に動いているとき、どちらが最初の変化でどちらが代償なのかを見分けられるかがポイント。まず、何から見るのが鉄則だったかな。
医学生医学生
最初にpHを見て、アシデミアかアルカレミアかを決めるんでしたよね。
ドクタードクター
その通り。基準値はpH 7.40、PaCO2 40 Torr、HCO3- 24 mEq/Lを軸に覚えておこう。今回のpHは7.45を超えているから、アルカレミアだね。次に、PaCO2とHCO3-がそれぞれどちらに動いているかを見てみよう。
医学生医学生
HCO3-が高いのは代謝性アルカローシスの方向で、PaCO2が高いのは呼吸性アシドーシスの方向です。両方そろっているので、混合性かなと迷ってしまいます。
ドクタードクター
迷うのはもっともだ。ここで大事なのが「代償は過代償にならない」というルール。代償は1次性変化でずれたpHを戻す方向に働くけれど、行き過ぎて逆側に傾けることはない。だから、実際のpHの向きと一致する変化のほうが1次性なんだ。
医学生医学生
pHはアルカリ側なので、アルカリ側に動かしているHCO3-の上昇が1次性、つまり代謝性アルカローシスですね。
ドクタードクター
正解。そしてPaCO2の上昇は、換気を減らしてCO2をため、pHを下げようとする呼吸性代償だ。ただし「単純性」と言い切るには、代償の程度が予測の範囲内かを確かめる必要がある。代謝性アルカローシスの目安はΔPaCO2がおよそ0.7×ΔHCO3-。計算してみようか。
医学生医学生
HCO3-は基準から13上がっているので、0.7倍で約9。PaCO2は40に9を足して49前後が予想値ですね。実測は52だから、幅を考えれば範囲内です。
ドクタードクター
よくできた。予測から大きく外れていれば、別の障害が重なった混合性を疑うことになる。今回は適切な呼吸性代償がある単純性の代謝性アルカローシスと判断できる。では、ほかの組み合わせがなぜ違うかも確認しよう。呼吸性アシドーシスが1次性だったらどうなる？
医学生医学生
腎臓がHCO3-を再吸収して代償しても、pHは7.40を越えてアルカリ側にはならないはずです。だから今回のpHは説明できません。
ドクタードクター
そう。COPDの慢性CO2貯留でもPaCO2とHCO3-はそろって上がるけれど、pHは多くの場合7.35〜7.40あたりにとどまる。同じように両方高くても、pHの向きで見分けるんだ。呼吸性アルカローシスや代謝性アシドーシスは？
医学生医学生
呼吸性アルカローシスならPaCO2が下がるはずで、代謝性アシドーシスならHCO3-が下がるはずなので、どちらも数値の向きが合いません。
ドクタードクター
その通り。最後に紛らわしいのが、代謝性アルカローシスで代償なしとする考え方だ。代償がなければPaCO2は40前後にとどまるはずだから、52まで上がっている時点で代償ありと判断できる。
医学生医学生
PaO2が少し低いのが気になりました。肺に何か病気があるんでしょうか。
ドクタードクター
いいところに気づいたね。低換気で肺胞内のCO2が増えると、そのぶん肺胞の酸素分圧が下がる。簡略式で肺胞気酸素分圧を出すと約85、A-aDO2は約13 Torrで正常範囲だから、ガス交換障害ではなく代償性の低換気で説明できる。ちなみに呼吸性代償は低酸素の刺激で限界があって、PaCO2はおおむね55〜60 Torrくらいまでにとどまるとされている。
医学生医学生
腎臓内科の実習で、嘔吐が続いた患者さんの血液ガスがまさにこんな値だったのを思い出しました。
ドクタードクター
代謝性アルカローシスの原因として代表的だね。嘔吐や胃液吸引による胃酸の喪失、ループ利尿薬やサイアザイド系利尿薬、原発性アルドステロン症やCushing症候群、甘草による偽性アルドステロン症、Bartter症候群やGitelman症候群などがある。尿中Cl-が低ければ生理食塩液で改善しやすいCl反応性、高ければミネラルコルチコイド過剰などのCl抵抗性と分けて考えると、原因検索がスムーズだ。低カリウム血症や細胞外液量の減少がアルカローシスを維持する点も覚えておきたい。
医学生医学生
pH、1次性変化、代償の妥当性、そして原因検索という順番で読めばいいんですね。
ドクタードクター
その流れを毎回きちんと踏めば、混合性障害も見逃しにくくなる。代謝性アシドーシスならアニオンギャップの計算も加わる。手順を体に染み込ませておこう。

まとめ

血液ガスはまずpHでアシデミアかアルカレミアかを判断し、PaCO2とHCO3-のうちpHの向きと一致する変化を1次性とします。代償は過代償にならないため、pHがアルカリ側でHCO3-とPaCO2がともに高い場合は、代謝性アルカローシスに呼吸性代償（低換気によるPaCO2上昇）が加わった状態と読めます。代償の妥当性はΔPaCO2≒0.7×ΔHCO3-で確認し、予測から外れれば混合性障害を考えます。代償性低換気ではPaO2が軽度低下しますがA-aDO2は正常であり、原因検索では嘔吐、利尿薬、ミネラルコルチコイド過剰などを尿中Cl-で整理すると有用です。この手順は救急や病棟で日常的に使う基本技能であり、確実に身につけておく価値があります。

解答・解説

正解はhです

基準値の確認

動脈血ガスの基準値は pH 7.35〜7.45（7.40）、PaCO2 35〜45 Torr（40）、HCO3- 22〜26 mEq/L（24）、PaO2 80〜100 Torr である。呼吸性の因子は PaCO2、代謝性の因子は HCO3-（または BE〈base excess: 過剰塩基〉）で判断する。

ステップ1: pH を見る

pH 7.48 は 7.45 を超えており、アルカレミア（血液がアルカリ側に傾いた状態）である。

ステップ2: 1次性変化を決める

・HCO3- 37 mEq/L は高値で、pH を上げる（アルカリ側へ動かす）変化、すなわち代謝性アルカローシスの方向である。 ・PaCO2 52 Torr は高値で、pH を下げる（酸性側へ動かす）変化、すなわち呼吸性アシドーシスの方向である。 代償は 1次性変化による pH のずれを元に戻す方向に働くが、行き過ぎて pH を逆側へ傾けることはない（過代償は起こらない）。したがって、実際の pH の向きと一致する変化が 1次性である。pH はアルカリ側なので、1次性変化は代謝性アルカローシス、PaCO2 の上昇は代償性（2次性）の変化と判断できる。

ステップ3: 代償が予測範囲内かを確認する

代謝性アルカローシスでは、肺胞換気を減らして CO2 をため、pH を下げようとする（呼吸性代償）。代償の目安は「ΔPaCO2 ≒ 0.7 × ΔHCO3-」である。 ΔHCO3- = 37 − 24 = 13 mEq/L 予測される ΔPaCO2 ≒ 0.7 × 13 ≒ 9 Torr → 予測 PaCO2 ≒ 40 + 9 = 49 Torr（±5 程度の幅） 実測値 52 Torr はこの範囲内にあり、適切な呼吸性代償が起きている単純性の代謝性アルカローシスと矛盾しない。

ステップ4: 数値の整合性と PaO2

Henderson-Hasselbalch の式で検算すると、pH = 6.1 + log［37 /（0.03 × 52）］= 6.1 + log 23.7 ≒ 6.1 + 1.37 ≒ 7.47 で、測定値 7.48 とほぼ一致する。 PaO2 72 Torr とやや低いのは、代償性の低換気で肺胞内の CO2 が増え O2 分圧が下がるためである。肺胞気-動脈血酸素分圧較差 A-aDO2 を計算すると、PAO2 ≒ 150 − 52/0.8 = 85 Torr、A-aDO2 ≒ 85 − 72 = 13 Torr で正常範囲であり、肺そのものの障害（ガス交換障害）はなく、低換気で説明できる。 以上から、1次性変化は代謝性アルカローシス、代償性変化はあり（呼吸性代償による PaCO2 上昇）となる。

選択肢考察

  1. ×a.  呼吸性アシドーシス ―― なし

    PaCO2 52 Torr の上昇自体はあるが、もし呼吸性アシドーシスが 1次性なら pH は酸性側（7.35 未満）に傾くはずである。本例の pH は 7.48 とアルカリ側であり、PaCO2 上昇は 1次性変化ではない。

  2. ×b.  呼吸性アシドーシス ―― あり

    1次性の呼吸性アシドーシスに腎性代償（HCO3- の再吸収増加）が加わった場合でも、代償は pH を完全には戻さず、pH は 7.40 以下にとどまる。pH 7.48 のアルカレミアは説明できないため誤りである。

  3. ×c.  呼吸性アルカローシス ―― なし

    呼吸性アルカローシスは過換気で PaCO2 が低下する病態である。本例は PaCO2 52 Torr と上昇しており、呼吸性アルカローシスの所見は存在しない。

  4. ×d.  呼吸性アルカローシス ―― あり

    呼吸性アルカローシスであれば PaCO2 は低下し、代償として HCO3- も低下するはずである。本例は PaCO2・HCO3- ともに高値であり、合致しない。

  5. ×e.  代謝性アシドーシス ―― なし

    代謝性アシドーシスは HCO3- が低下する病態である。本例の HCO3- は 37 mEq/L と著明に高く、pH もアルカリ側であるため該当しない。

  6. ×f.  代謝性アシドーシス ―― あり

    代謝性アシドーシスに呼吸性代償が起これば、HCO3- 低下とともに過換気で PaCO2 も低下する。本例は HCO3- も PaCO2 も上昇しており、逆の所見である。

  7. ×g.  代謝性アルカローシス ―― なし

    1次性変化が代謝性アルカローシスである点は正しい。しかし代償がなければ PaCO2 は基準範囲（40 Torr 前後）にとどまるはずである。本例では PaCO2 が 52 Torr に上昇し、予測式（ΔPaCO2 ≒ 0.7 × ΔHCO3-）から見込まれる範囲の呼吸性代償が起きているので、「代償なし」は誤りである。

  8. ○h.  代謝性アルカローシス ―― あり

    pH 7.48 のアルカレミアで、HCO3- 37 mEq/L の上昇がその向きと一致するため、1次性変化は代謝性アルカローシスである。PaCO2 52 Torr の上昇は、低換気によって CO2 をため pH を下げようとする呼吸性代償であり、予測値（約 49 ± 5 Torr）の範囲内にある。よって代償性変化ありの単純性代謝性アルカローシスと判断できる。

酸塩基平衡の読み方の手順

1. pH でアシデミアかアルカレミアかを判断する。 2. PaCO2 と HCO3- のうち、pH の向きと一致する方を 1次性変化とする。 3. 代償が予測範囲内か確認し、外れていれば別の障害の合併（混合性酸塩基平衡障害）を考える。 4. 代謝性アシドーシスでは、アニオンギャップ（Na+ −［Cl- + HCO3-］、基準 12 ± 2 mEq/L）を計算して原因を分類する。

代償の予測式（目安）

・代謝性アシドーシス: ΔPaCO2 ≒ 1.2 × ΔHCO3-（Winters の式: PaCO2 ≒ 1.5 × HCO3- + 8 ± 2） ・代謝性アルカローシス: ΔPaCO2 ≒ 0.7 × ΔHCO3-（呼吸性代償には低酸素による限界があり、PaCO2 はおおむね 55〜60 Torr 程度までにとどまる） ・呼吸性アシドーシス: 急性 ΔHCO3- ≒ 0.1 × ΔPaCO2、慢性 ΔHCO3- ≒ 0.35 × ΔPaCO2 ・呼吸性アルカローシス: 急性 ΔHCO3- ≒ 0.2 × ΔPaCO2、慢性 ΔHCO3- ≒ 0.4〜0.5 × ΔPaCO2 呼吸性代償は数分〜数時間で起こるが、腎性代償は完成に数日を要する。

代謝性アルカローシスの主な原因

・H+ の喪失: 嘔吐、胃管からの胃液吸引 ・腎からの H+・Cl- 喪失: ループ利尿薬・サイアザイド系利尿薬、Bartter 症候群、Gitelman 症候群 ・ミネラルコルチコイド過剰: 原発性アルドステロン症、Cushing 症候群、偽性アルドステロン症（甘草） ・アルカリ負荷: 重炭酸ナトリウムの投与、ミルク・アルカリ症候群 ・低カリウム血症、細胞外液量減少（contraction alkalosis）は維持因子となる 尿中 Cl- 濃度が低い（＜20 mEq/L 程度）ものは生理食塩液で改善しやすい「Cl 反応性」（嘔吐など）、高いものは「Cl 抵抗性」（ミネラルコルチコイド過剰など）に分けられる。

慢性呼吸性アシドーシスとの見分け方

COPD などの慢性 CO2 貯留でも PaCO2 と HCO3- はともに上昇するが、代償は不完全なので pH は 7.40 以下（多くは 7.35〜7.40）になる。PaCO2 と HCO3- がともに高いときは、pH がどちらに傾いているかで 1次性変化を見分ける。

POINT

・基準値: pH 7.40、PaCO2 40 Torr、HCO3- 24 mEq/L。 ・PaCO2 と HCO3- が同じ方向に変化しているときは、pH の向きと一致する方が 1次性。代償は過代償にならない。 ・pH↑、HCO3-↑、PaCO2↑ → 代謝性アルカローシス＋呼吸性代償。 ・代謝性アルカローシスの代償の目安: ΔPaCO2 ≒ 0.7 × ΔHCO3-。 ・代償性低換気による PaO2 低下では A-aDO2 は正常。

※問題・正答は厚生労働省の公開資料をもとに掲載しています。