序人の生命の維持にもっとも大きくかかわるのは呼吸と循環である．学生や若手医師の教育
では，急性期重症患者管理のきもは呼吸循環管理であると教える．しかしながら急性期医療で遭遇する病態は呼吸循環障害だけではない．ご存知の通り，生命予後にかかわる臓器機能としては中枢神経・呼吸・循環・肝機能・腎機能・血液凝固の 6 つが挙げられている．われわれ急性期医療にかかわる医師は，常にこの 6 つの臓器機能を意識し全身管理を行っていく必要がある．
肝臓は生体において解毒とグリコーゲンの貯蓄・タンパク合成という代謝に関する大きな役割を果たしている．ひとたび肝機能不全に陥れば，解毒作用の破綻からアンモニアなどの有毒物質の体内貯留をおこし，意識障害ひいては脳浮腫に至ることもある．またタンパク合成能の低下は凝固因子の低下を引き起こし，出血性合併症を引き起こす．腎臓は水分と老廃物の排泄をおもに行う．ひとたび腎機能不全に陥れば体内水分の貯留をおこし，ひいては溢水，肺水腫を引き起こす．また老廃物の体内蓄積は，尿毒症となり意識障害のみならず電解質・酸塩基平衡異常を引き起こす．このように代謝異常は肝臓・腎臓の機能障害によって容易に引き起こされ，その臓器関連性も高い．われわれ急性期医療にかかわるものは肝臓・腎臓・代謝に対する適切な理解が必要不可欠である．
シリーズ 3 冊目となる本書では，重症患者における急性肝不全・急性腎傷害・代謝異常に関する解説を行っている．急性肝不全は集中治療室においては比較的まれな病態ではあるが，近年では肝移植を行える施設も増加し，その治療戦略は以前とは違ってきている．非代
償性肝不全は治らない疾患の一つであり，以前は集中治療の適応でさえないとされていたが，肝移植が一般的となった今日では良い移植の適応となる．しかしながらその評価，内科的治療が大切な領域であることに変わりはない．急性腎傷害も昔は急性腎不全と呼ばれ，その定義もこの 20 年で大きく変化した．急性血液浄化を中心とした腎代替療法も依然として治療の主役ではあるが，その使用法・考え方も大きく変わってきている．代謝異常としての糖尿病・血糖管理，電解質・酸塩基平衡異常も時代の流れとともに考え方，治療法，ターゲットなどが大きく変わってきている．
今回は，より選られた執筆陣による，より最新の情報が記載されていると自負している．
重症患者管理には欠かせない，肝・腎・代謝に関する最新情報をこの一冊からぜひ読み取って欲しい．本書が皆さんの日常患者管理に貢献することを心より願っている．
2018 年 1 月

森松博史
岡山大学大学院医歯薬学総合研究科麻酔・蘇生学分野教授

救急・集中治療アドバンス

重症患者における急性肝不全・急性腎傷害・代謝異常

Contents［急性肝不全］1章

急性肝不全の病態

1‑1 劇症肝炎

徳田賢太郎 2

劇症肝炎の定義，診断基準 3 ／ム 6／

劇症肝炎の臨床像

Topics

劇症肝炎の成因 5 ／7／

劇症肝炎の管理

劇症肝炎発症のメカニズ

7

5

HBV 再活性化による劇症肝炎

1‑2 ウイルス性肝炎

田村純人 12

ウイルス性肝炎の疫学

12 ／

15 ／

ウイルス性肝炎の診断

鑑別診断

15 ／

治療

13 ／

状

14 ／

15 ／

臨床検査

炎

16 ／

肝炎ウイルス以外のウイルス感染による肝機能障害

ウイルス性肝炎の臨床症
肝炎ウイルス感染による肝20

Column B 型肝炎の位置づけ 13
Column 急性ウイルス性肝炎に対する肝移植 16
Column グローバル化時代のリスク 22

1‑3 薬物性肝障害

池田房雄 24

薬物性肝障害の起因薬物
断

25 ／

24 ／

薬物性肝障害の病理所見

薬物性肝障害の発症機序
26 ／

薬物性肝障害の治療

1‑4 術後肝不全
31 ／

術後肝不全に対する治療

術後肝不全の定義

33 ／

術後肝不全を予防する対策

34 ／

HH15，LHL15 41

篠田昌宏，黒田達夫，北川雄光 43

肝機能に関連する血液検査
45 ／

29

39

1‑5 肝機能評価
評価法

薬物性肝障害の診永山 稔，竹政伊知朗 31

術後肝不全の病態

Advice25 ／43 ／肝機能評価に用いられる画像検査

慢性・急性肝不全別の肝機能評価

46 ／

今後の課題

44 ／

肝予備能

48

Column レシピエントの新適応基準 48v

2章

急性肝不全の治療

2‑1 急性肝不全に対する薬物療法松﨑

急性肝不全の分類

52 ／急性肝不全の診断と治療の臨床症状と対処法

55 ／劇症肝炎の薬物療法：病態からのアプローチ

不全の薬物療法：臓器障害の観点から

Topics54 ／孝，森松博史 52

急性肝不全における臓器別
57 ／

急性肝

58
60

脳症に対する新たな治療戦略

2‑2 急性肝不全に対する人工肝補助療法（ALS）
ALS の目的
役割

64 ／

63 ／

on‑line HDF，high flow CHDF の役割

急性肝不全に対する ALS の実際

64 ／

急性肝不全に対する肝移植

64 ／血漿交換（PE）の

ALS の限界と今後の展望

2‑3 急性肝不全に対する肝移植

均 63

今泉

66

篠田昌宏，黒田達夫，北川雄光 68

68 ／る ABO 血液型不適合成人生体肝移植

肝移植の実際：症例提示
75 ／

今後の課題

72 ／

急性肝不全に対す

77

Column 緊急成人血液型不適合移植 76
Column 韓国の脳死肝移植 76［急性腎傷害］

3章

急性腎傷害の定義・診断

3‑1 急性腎傷害（AKI）の定義

髙折佳央梨，内野滋彦 80

歴史的背景：RIFLE 分類，AKIN 分類，KDIGO 分類
義の現状

86 ／

Topics

今後の課題

90

FACTT 試験87

80 ／sCr および尿量による AKI 定

3‑2 AKI の病因分類
AKI の病因93 ／松浦
腎前性 AKI93 ／腎性 AKI94 ／腎後性 AKI亮，野入英世 93
103

3‑3 AKI のバイオマーカー
代表的な AKI のバイオマーカー

森
105 ／

バイオマーカーによる AKI の早期診断

バイオマーカーによる AKI の重症度および生命予後の予測
AKI バイオマーカーの応用

109 ／

今後の課題

107 ／

潔 105

106 ／

臨床介入試験への110

Column 好中球ゼラチナーゼ結合性リポカリン（NGAL）の名前の由来 106
AdviceAcute on Chronic Kidney Disease における AKI バイオマーカーの動き
109vi

Topics

米国の最新 AKI バイオマーカー NephroCheck ® 110

3‑4 AKI 診療ガイドラインのポイント

堀野太郎，寺田典生 114

日本版 AKI 診療ガイドライン作成までの経緯

4章

114 ／

各章（CQ）のポイント

116

急性腎傷害の治療

4‑1 AKI に対する血液浄化法の考え方
血液浄化法の基礎知識 130 ／森山和広，西田 修 130

CH（D）Fによるサイトカインの除去 135 ／の抗菌薬投与の基本的考え方 136 ／CH（D）F中CH（D）F中の栄養成分の喪失と投与量の基本的考え

方 139

Column 腎代替療法（RRT） 130
Column 過大腎クリアランス（augmented renal clearance）とは？ 138
Column 抗菌薬の維持投与量の調整方法 139

4‑2 AKI に対する血液浄化療法の開始と中止
現行のガイドライン

142 ／

開始基準

143 ／

4‑3 AKI に対する血液浄化療法の浄化量
血液浄化療法における浄化量とはおける浄化量152 ／

清水一好，森松博史 142
中止基準

148

村田真理絵，長谷川正宇，河原﨑宏雄 152
浄化量と AKI の予後の関係

154 ／

日本に

158

Column 維持血液透析における Kt/V 153

4‑4 特殊な腎代替療法―小児の血液透析と腹膜透析
小児の特殊性
析

162 ／

161 ／

急性血液浄化療法の適応

小児における腹膜透析

161 ／小椋雅夫，石倉健司 161
小児における血液透

165

Column 長期留置型カテーテルによる維持血液透析：小児の場合 163
Adviceナファモスタットメシル酸塩の使い方 165

Advice

特殊な腹膜透析：持続注入腹膜灌流

166

4‑5 AKI 患者の栄養管理

矢田部智昭 170

集中治療患者における栄養管理
おける血糖管理170 ／AKI 患者の栄養管理

174 ／

176

4‑6 AKI における利尿薬の投与
尿量減少と AKI
非

181 ／集中治療患者に

179 ／

ループ利尿薬土井研人 179

AKI における体液過剰
182 ／

180 ／

AKI における利尿薬投与の是

ヒト心房性ナトリウム利尿ペプチド（hANP） 183

Column GFR と尿細管再吸収によって異なる AKI の表現型 180
Column ループ利尿薬の至適な投与方法とは？ 184vii

4‑7 AKI に対する血管作動薬の効果
ドパミン

188 ／

小坂順子，森松博史 188

ノルアドレナリン

190 ／バソプレシン

191

Column 日本では未承認の薬物について①：フェノルドパム（Fenoldopam） 192
Column 日本では未承認の薬物について②：アンジオテンシン II 194

4‑8 小児における AKI
小児 AKI の疫学

綾 邦彦 196

196 ／小児 AKI の診断

197 ／小児 AKI の治療

4‑9 高齢者における AKI

佐々木 環，城所研吾 205

高齢者における AKI の疫学
AKI の原因

208 ／

200

205 ／

加齢による腎臓の変化

206 ／高齢者における

高齢者における AKI の診断：AKI の臨床経過の把握おける AKI の短期予後と回復後の経過

211 ／理的側面と問題

215

215 ／

今後の課題

高齢者 AKI の治療戦略

208 ／

高齢者に

214 ／

治療の倫

Column 急性尿細管壊死 208
Advice

水・電解質管理に加え積極的な栄養管理を！ 214［代謝異常］

5章

電解質・代謝異常

5‑1 ナトリウム異常

行岡秀和 218

低ナトリウム血症（hyponatremia） 218 ／Advice高ナトリウム血症（hypernatremia） 222

浸透圧性脱髄症候群 221

5‑2 カリウム異常

岡元和文 226

低カリウム血症（hypokalemia） 226 ／Advice

細胞外液量の計算 226

Topics

副腎偶発腫瘍

Topics高カリウム血症治療薬

高カリウム血症（hyperkalemia） 229

227
233

5‑3 糖尿病：急性期血糖管理
糖尿病管理の概念
タリング

242 ／

235 ／

松田直之 235
糖尿病の定義と診断

237 ／糖尿病に合併する病態のモニ

救急・集中治療領域における急性期血糖コントロール

243

Column RAGE 236

5‑4 急性副腎不全（副腎クリーゼ）
副腎と視床下部 ‑ 下垂体 ‑ 副腎系
重症疾患時のHPA 系 249 ／

viii

245 ／

江島
糖質コルチコイド（GC）産生と代謝炎症に関連するGC 作用分子メカニズム 250 ／

豊 245

247 ／
副腎不全

（AI）の一般的な原因分類 250 ／断 254 ／

治療

重症疾患における副腎不全 252 ／副腎不全の診260

Column ACTH 247

6章

酸塩基平衡異常6‑1 重炭酸アプローチ
酸塩基平衡異常の解釈

小竹良文 264
264 ／重炭酸アプローチに基づいた酸塩基平衡の評価法

265

Column アシデミア，アルカレミア，アシドーシス，アルカローシス 266
Topics

消化管における酸および塩基の動態

Topics腎における酸塩基平衡の調節系

273

6‑2 base excess アプローチ
base excess アプローチ以前の概念

271

井上敬太，内藤慶史，佐和貞治 274
274 ／base excess アプローチの実際 276

6‑3 Stewart アプローチ
概念 280 ／SIDe 284 ／木村 聡，森松博史 280

strong ion difference（SID） 281 ／strong ion gap（SIG） 286 ／ATOT 282 ／pH の決定因子のまとめ

SIDaと
287

Column 重炭酸ナトリウムの作用機序 281
Advice

実際の血液ガス分析 285

Column 代償？ 新たな基準値？ 288

索引

291

ix

4章

急性腎傷害の治療

4‑1 AKI に対する血液浄化法の
考え方

はじめに
●

急性腎傷害（acute kidney injury：AKI）に対する持続血液（透析）濾過（continuous hemo（dia）filtration：CH（D）F）は，単に腎代替療法（renal replace★1

ment therapy：RRT）

として腎機能を代替するだけでなく， 炎症性メ

ディエータの除去，制御を介して臓器障害を予防・治療する目的で行われて1）きた歴史がある ．
●

2014 年から，特殊型★2に分類される持続緩徐式血液濾過器（ヘモフィル

ター）を用いた持続血液濾過（CHF）は，腎機能にかかわらず，敗血症に対して使用できるようになった．
●

CH（D）F が導入されると投与した薬物や栄養素が除去されるため，その管★1 腎代替療法
国内では，急性血液浄化法の 手 技 で， 血 液（透 析）濾過などとよばれることが多いが，海外では，腎補助を目的とした血液浄化法をRRT と よ ぶ． こ の 和 訳 が腎代替療法である．

理は複雑になる．CH（D）F 施行中の炎症性メディエータの除去，抗菌薬療★2 特殊型法，栄養療法を考える場合，血液浄化法の原理を理解することが非常に重要

ヘモフィルターの機能区分である．

には標準型と特殊型の 2 区

1 血液浄化法の基礎知識

着能を有し，重症敗血症おa ─ 持続緩徐式血液濾過器（ヘモフィルター）（表 1）●

ヘモフィルター内には，ストロー状の半透膜（中空糸）が約 1 万本程度束ねられており，中空糸の外側に透析液を流し，CHDF として使用することもできる．

●

1 本の中空糸には多数の膜孔が開いており，膜孔半径（ポアサイズともいう）
により物質濾過を制御している．通常，アルブミン（分子量 66, 000）を透過分がある．サイトカイン吸
よび敗血症性ショックの患者の病態改善を目的に使用できるヘモフィルターは特
殊型に，それ以外は標準型に分類される．特殊型のヘモフィルターはセプザイリ
ス ® のみである．
こ こ が ポ イ ント！

日本で保険収載されている
持 続 的 血 液 浄 化 法 は，
CHF で あ り，CHF の 目 的で使用するヘモフィルターを持続緩徐式血液濾過器

Column 腎代替療法（RRT）
腎代替療法（RRT）とは，通常，血液透析，腹膜透析および腎移植を意味する．一般に血液透析や濾過は，多様な腎機能のうち，尿毒素除去，水分除去および体液バランスの調整など一部の腎機能を代替するにすぎず，とくに，日本の持続腎代替療法（CRRT）では，血液浄化量が少ないため尿毒性除去についても十分代替しているとは言い難い．一方，集中治療の必要な AKI は，炎症性メ
ディエータの過剰産生が持続することで，重要臓器の障害が連鎖的に引き起こされる中の一つとして発症することが多い．そのため，CH（D）F の目的は，尿毒素物質の除去よりも，溢水対策やサイトカイン除去を企図することから，
RRT より renal support therapy の用語が理解しやすいと筆者らは考えている．

130（保険名称）という

4-1

表1

AKI に対する血液浄化法の考え方

持続緩徐式血液濾過器一覧
対称構造膜（セルロース系）

対称構造膜（合成高分子）
セプザイリス®

ヘモフィール CH®

UT フィルター（UT フィルター S ®）製造販売会社 バクスター

東レ・メディカル

ニプロ

膜素材

PMMA

CTA

AN69ST
2

膜面積（m ）

0.6

1.0

1.5

0.3

0.6
200

1.0

1.3

1.8

0.1

0.3

0.5

0.7

1.1

1.5

2.1

200

内径（μm）

240

240

膜厚（μm）

50

30

240

15

滅菌方法

EOG 滅菌

ガンマ線

ガンマ線

充塡液

ドライ

ウエット

ドライ

非対称構造膜（合成高分子）
ヘモフィール ®
SHG

エクセルフロー ®/レナサポート ®PS

フロースター ®/レナキュート ®

製造販売会社 東レ・メディカル

旭化成メディカル /
川澄化学工業

ジェイ ･ エム ･ エス /
川澄化学工業

ニプロ

膜素材

PS

PES

PES

PS

シュアフィルター ®

2

膜面積（m ）

0.8

内径（μm）

200

220

200

200

膜厚（μm）

40

20‑75

30

40

滅菌方法

ガンマ線

ガンマ線

EOG 滅菌

ガンマ線

充塡液

ウエット

ウエット

ドライ

ドライ

1.0

1.3

0.3

0.7

1.0

1.3

0.4

0.8

1.1

1.5

0.3

0.9

1.1

1.5

2.1

2.5

ヘモフィルターは中空糸の膜素材から合成高分子系とセルロース系に分類される．また，バルク層の構造から対称構造
膜と非対称構造膜に分類され，AN69ST 膜と PMMA 膜がサイトカインなどのタンパク吸着特性が高いといわれている．
中空糸の特性により滅菌法や充塡液の有無が異なる．
PS：ポリスルホン，PES：ポリエーテルスルホン，CTA：セルローストリアセテート，AN69ST：アクリロニトリルとメタリルスルホン酸ナトリウムとの共重合ポリマー，PMMA：ポリメチルメタクリレート，EOG 滅菌：エチレンオキ
サイドガス滅菌．
こ こ が ポ イ ント

PMMA 膜はCAHとよばれる

させない．
●

非対称構造膜は，中空糸膜表面 1 μm の薄い緻密層（スキン層ともいう）で物質分離を行う．拡散性能，透水性能が高いポリスルホン（polysulfone：PS）
膜，ポリエーテルスルホン（polyethersulfone：PES）膜が該当する．

●

一方，対称構造膜は，緻密層が厚く，サイトカインなどの低分子量タンパクの吸着が認められる（図 1）．アクリロニトリル系（AN69ST）膜とポリメチ
ルメタクリレート（polymethylmethacrylate：PMMA）膜が該当する．これ
らの膜を用いたヘモフィルターは，サイトカイン吸着ヘモフィルター（cyto★3kine‑adsorbing hemofilter：CAH）●！

とよばれることがある 1）．

これらの合成膜に加え，セルロース膜であるセルローストリアセテート

が，機能区分は標準型である．
▶AN69ST：

acrylonitrile（アクリロニトリル）と sodium methallylsulfonate（メタリルスルホ
ン酸ナトリウム）との共重合ポリマー★3 サイトカイン吸着ヘ
モフィルター
ヘモフィルターの中でサイト
カイン吸着特性に優れたヘ（cellulose triacetate：CTA）膜は，膜厚が 15 μm と薄いため透水性が高く， モフィルターは，CAH（cy抗血栓性が比較的よい膜とされている．
●

持続緩徐式血液濾過器は特定保険医療材料として，標準型と特殊型に分類されている．特殊型には，セプザイリス ®（AN69ST 膜ヘモフィルター）のみがtokine‑adsorbing hemofilter）と よ ば れ，CAH を 用
いて行う CH（D）F を CAH‑CHDF とよぶことがある．

131

4章

急性腎傷害の治療

タンパク質（青の部位に吸着）

血液接触側に吸着
高分子鎖の膜全体に吸着図1

PES（ポリエーテルスルホン）
PS （ポリスルホン）

PMMA（ポリメチルメタクリレート）

AN69ST

非対称構造

対称構造

対称構造

微細孔（ミクロポア）膜

微細孔（ミクロポア）膜

緻密（ハイドロゲル）膜

標準型

標準型

特殊型

血液濾過膜の構造とタンパク（サイトカイン）吸着部位

合成高分子系膜の中空糸の多くは微細孔膜であり，細孔を有するが，AN69ST 膜のみがハイドロゲル膜に分類される．サイトカインなどのタンパクは，非対称構造膜の場合は膜表面での吸着に限局されるが，対称構造膜で細孔を有するPMMA 膜の場合は，表面および細孔内に捕獲される．
一方，ハイドロゲル構造のAN69ST 膜の場合は，細孔がないため膜全体を吸着に利用できる．
AN69ST：アクリロニトリルとメタリルスルホン酸ナトリウムとの共重合ポリマー．
こ こ が ポ イ ント

該当し，AKI のみならず，重症敗血症★4および敗血症性ショックが保険適

用である．
●

る．なお，2017 年より，従来から添付文書で使用されていた「急性腎不全」★4 重症敗血症3が発表され，2011年以来
15 年 ぶりに大幅に改 定さに，膜孔サイズより小さい物質は，水の移動を伴うことなく，濃度の高いほれ，同内容が JAMA 誌に掲

膜を介しての濃度差が大きいほど，移動する量は多い．また，物質の分子量が小さいほど拡散速度は速い．よって，小分子物質の除去には透析の原理が適している．
日本の CH（D）F の条件は，透析液流量は 10 mL/ 分程度であり，血液流量に比して透析液流量が十分に遅いため，小分子物質の濃度は，透析液出口付近と血漿中は等しくなる．その結果，血液浄化量★5が同じなら，小分子物質の除去は，CHF＝CHDF＝CHD となる（図 2）．

濾過（filtration）●

回米国集中治療医学会

血液透析で用いられる原理である．半透膜の内外に物質の濃度差がある場合
うから低いほうへと移動する．

●

敗 血 症（sepsis）の 定 義 は，2016 年 2 月22 日， 第 45
（SCCM）において，Sepsis‑

拡散（diffusion）●

症敗血症，敗血症性ショックに保険適用があるb ─ 血液浄化法の原理（拡散・濾過・吸着）●ス® は，AKIのみならず，重一方，標準型は，その他のヘモフィルターが該当し，AKI を適応としていの用語は，「急性腎障害」へと変更されることとなった．

！

特殊型に用いるセプザイリ

半透膜で隔てられた溶液の一方に圧をかけると，膜孔より小さい物質が水とともに膜孔を通過し，反対側へ移動する．膜孔を通過できる大きさの物質で132

載 さ れ た． 重 症 敗 血 症（severe sepsis）の 用 語 は，
今回の改定で使用しないことになったが，旧定義では，臓器障害を伴う敗血症（感染を原因とする全身炎症反
応症候群）を意味する．
こ こ が ポ イ ント！

慢性透析では透析液流量が早いため小分子の除去は濾
過 よ り も 拡 散 が 優 れ る．
CH（D）F では，血液浄化量が同じ場合，小分子物質の除去はCHF＝CHDである

4-1

AKI に対する血液浄化法の考え方★5 血液浄化量

クリアランス
小分子のクリアランスは，血液浄化モード（濾過，濾過透析，透析）によらず一定

中大分子のクリアランスは，濾過が最も高い

血 液 浄 化 量（dose）と は，
透析液流量と濾過液流量の和を意味する．廃液流量も同 義 で あ る．2000 年 に持続モードの場合，
クリアランスは血液流量に影響されない

Lancet 誌 に Ronco ら は，
AKI 患者を対象に CHF による血液浄化量が多いほど有意に生存率が高いことを示した．とくに，敗血症合併

CHF

AKIに対して 45 mL/kg/ 時

CHDFの生存率が高かったため，
45 mL/kg/ 時 の 濾 過 液 流

CHD

量は sepsis dose とよばれた．この研究を契機に高流量血液濾過が敗血症などの

1,000

分子量

10,000高サイトカイン血症を合併した AKI に有効と考えられ
始めた．

図2

透析と濾過による物質除去クリアランス（CH（D）F の場合）

吸着特性のないヘモフィルターを用いて同じ血液浄化量で CH（D）F を施行した場合，小分子の物質は，拡散の原理でも濾過の原理でもクリアランス（CL）はほぼ同じである．一方，中大分子の物質は，拡散では分子量の増大に伴って CL が低くなるのに対し，濾過では膜孔より小さければ小分子物質と同じ CL をもつ．したがって，血液浄化量が同じ場合，CHF は，小分子から大分子の物質を最も幅広く除去できる様式である．
CHF：持続血液濾過，CHD：持続血液透析，CHDF：持続血液透析濾過．

あれば，分子量の大小によらず除去効率は一定である．
●

そのため，拡散の原理では除去しにくい中大分子量物質の除去に適している． 血液浄化量が同じなら， 中大分子量， 低分子量タンパクの除去は，
CHF＞CHDF＞CHD となる（図 2）．

●

血液浄化量が同じ場合，小式である．

分子から大分子の物質を最も幅広く除去できる様式は吸着素材の膜に，物理，化学的相互作用により，血液中の物質が引きつけられる現象である．素材の吸着特性により除去される物質が決まる．そのため，分子量にかかわらず物質の除去が可能である．PMMA 膜や AN69ST 膜
は，サイトカインなどの低分子量タンパクの吸着能に優れている 2）．

c ─ 血液浄化法のクリアランス（CL）の考え方●！

したがって，CHF は，小分子から大分子の物質を最も幅広く除去できる様

吸着（adsorption）●

こ こ が ポ イ ント

CHF であるこ こ が ポ イ ント！

PMMA 膜 と AN69ST 膜 は
サイトカイン吸着特性を有する

3）

血液浄化法に用いるヘモフィルターの物質除去能を表す指標として用いられるのが CLである．ヘモフィルターに流入する血液流量のうちどれだけが完全に除去（濃度が 0 mg/mLであること）されたかに相当する血流速度（mL/分）で表す．

●

血液浄化法の CL の考え方を示す（図 3a）．物質 A の浄化器の入り口濃度が15 mg/mL，血液流量 90 mL/分，出口濃度 10 mg/mL の場合，出口側の血流は，濃度不変（15 mg/mL）の血流 60 mL/ 分と濃度ゼロの血流 30 mL/分の

133

6章

酸塩基平衡異常6 ‑3 Stewart アプローチ
1 概念
a ― 生理学的アプローチと生理化学的アプローチ●

重炭酸アプローチは，Henderson‑Hasselbalch の式に基づき重炭酸イオン濃度［HCO3 −］と二酸化炭素分圧（PCO2）を中心に pH を解釈するもので，「生理学的（physiologic）アプローチ」ともよばれる．

●

Henderson‑Hasselbalch の式を用いた方法は簡便で理解しやすい一方で，［HCO3 −］と PCO2 がまるで独立した因子であるかのような印象を与えてしまうことや，代謝性変化のより詳細な解釈が難しいことが難点である．base
excess（塩基過剰）を用いた方法も，後者の問題点を解決できてはいない．
●

一方で Stewart が提唱したアプローチ法は，酸塩基を水溶液中での水素イオ
ン（H ＋）の動態に関与する因子から考える方法である 1）．その解釈方法は化学的であるため，「生理化学的（physiochemical）アプローチ」ともよばれる．

●

この方法によると，①血中二酸化炭素分圧（PCO2），②強陽イオンと強陰イ
オンの濃度差である strong ion difference（SID），③アルブミンやリンに代表される不揮発性緩衝物質（ATOT）の三者によって水素イオン濃度，すなわ
ち pH が決定されることになる（図 1）．まずはその基本的な概念について説明する．

▶ATOT：

total weak acid
こ こ が ポ イ ント！

強陽イオンと強陰イオンの濃度差を strong ion differ‑ence（SID）とよぶ
こ こ が ポ イ ント！

PCO2，SID，ATOT が 独 立
因子である

b ― Stewart アプローチの基本的概念●

pH は pH＝log10{1/［H ＋］}と定義され，pH の変化は水素イオンの動態と同義である．Stewart はここに注目し，水素イオンの動態に与える因子の中で，他の因子に影響を受けないものを「独立因子」，他の因子と相互に影響し合

アド バ イ ス！

他からの影響を受けずに水
素イオン濃度を決定する因うものを「非独立因子」に分類した．Stewart 法において核となる考え方は， 子（独立因子）が pH を決定

呼吸性
①PCO2

③ATOT

図1

pH
代謝性
②SID

280

Stewart 法 に お け る 水
素イオン濃度に関与する 3 つの独立因子

3つの因子によってpHが決定する．
PCO2：二酸化炭素分圧，ATOT：
不揮発性緩衝物質，SID：strong
ion difference．

6-3

Stewart アプローチ

Column 重炭酸ナトリウムの作用機序
代謝性アシドーシスに対してしばしば投与される重炭酸ナトリウム（メイロン ®）に つ い て 考 え て み よ う． 歴 史 的 に は， 重 炭 酸 ナ ト リ ウ ム に 含 ま れ る
HCO3 −を投与することにより血漿中の HCO3 −が増加し，血漿中をアルカリ化すると説明されてきた．しかし，Stewart 法によると HCO3 − の投与自体に直接的な役割はない．なぜなら，HCO3 −は水と二酸化炭素から発生することができる非独立因子だからである．重要なことは，重炭酸ナトリウムが強陰イオンを含んでいないことであり， その SID は単純にナトリウム濃度である．
NaHCO3 の［SID］は 833 mEq/L であり，細胞外液の［SID］が 40 mEq/L であることと比べると約 20 倍もある．すなわち，生理化学的に考えると，重炭酸ナトリウムの投与によって細胞外 SID が増加し，アルカリ化作用を発揮するのである．また，投与容量そのものと，高張液であることによる細胞内からの容量シフトによって，［ATOT］が希釈されることも影響するだろう．ちなみに，塩化ナトリウムも同様の変化を引き起こすが，1 M の NaOH 溶液の pH が強アルカリ（pH ＝ 14）であることから，溶血・内皮障害・溢出・組織壊死を引き起こすため，臨床で用いることはできない．

以下の 4 点である．
●

水素イオンは，以下の化学式のように水が解離し生み出されるイオンである．
H2O

H ＋＋OH −体内では水は（水素イオンと比べ）ほぼ無限にあるため，水素イオン濃度は水の解離に依存する．
●

生理学的 pH の範囲内において，溶液中で完全に解離するイオンを「強イオン」，部分的に解離するイオンを「弱イオン」とよび，弱イオンの解離は解離定数に依存する．

●

体内では電気的に常に中性であることから，プラスに電荷したイオンの総和とマイナスに電荷したイオンの総和は常に等しい．

●

水溶液中でイオンに解離しない「非電解質」は， 浸透圧（の変化によるこ こ が ポ イ ント！

体内では血液中の陽イオンの総和と陰イオンの総和は等しい［H2O］の変化）やそれぞれの解離定数に影響しない限り，酸塩基平衡には影響しない．
●

以上の生理化学的必要条件をすべて満たす場合，水素イオンの動態は上述の
3 つの独立因子によって決定されるという．この概念では，HCO3 −など他のすべての非独立因子は独立因子によって変化し，水素イオン濃度（と pH）に直接関与しないことになる．① PCO2 による呼吸性アシドーシス・アルカ
ローシスについての解釈は他のアプローチ法と同様であるため本項では割愛
し，② ③によるいわゆる「代謝性」変化を中心に，それぞれの独立因子がな
ぜ水素イオン濃度に影響するかを解説する．

2 strong ion difference（SID）●

強イオンとは，溶液中で完全に解離するイオンのことである．たとえば，塩アド バ イ ス！

強イオンは溶液中で完全に
解離する

281

6章

酸塩基平衡異常化ナトリウム（NaCl）という物質は，溶液中では必ず Na ＋ と Cl − に解離しており，NaCl としては存在しない．一方で，溶液中で部分的に解離するイオ
ンは弱イオンとよばれるが，Stewart 法においては，生理学的 pH の範囲内
において溶液中で完全に解離するイオンはすべて強イオンとしている．たと
えば，乳酸（lactic acid）は生理的 pH の範囲内では常にイオンとして存在す
るため，強イオンに含まれる．
●

ではなぜ強イオンが水素イオンに独立して作用するのだろうか．わかりやす＋−くするため，水溶液中に強陽イオン X と強陰イオン Y のみ存在すると仮定する．
●

水の解離は以下のような平衡状態にある．
H2O

＋

H ＋OH
−

［H ］×［OH ］＝Kw×［H2O］

Kw は水の解離定数を表し，37℃で 4. 3×10 − 16 Eq/L である．
●！

場合，水の解離平衡と電気的中性が同時に満たすべき
生理化学的条件である−

この平衡状態を表す式は，＋

こ こ が ポ イ ント

強イオンと水のみ存在する

こ こ が ポ イ ント！

体内にある物質は化学的に平衡状態にある

体内の［H ＋］や［OH −］が 10 − 6 Eq/L 以下であり，［H2O］が 55 Eq/L 以上であることを考えると，この解離は水の濃度にほとんど影響を及ぼさない
ため，体内では［H ＋］×［OH −］＝K w…①と考えることができる．
電気的中性であるためには，［X ＋］−［Y −］＋［H ＋］−［OH −］＝0…②●

この 2 つの式（①，②）より，水素イオン濃度は，［H ＋］＝

K w＋（［X ＋］−［Y −］）2/4−（［X＋］−［Y −］）/2と表すことができる．
●

アド バ イ ス＋−

SID により［H ＋］が変化し強陰イオンの差（SID）が水素イオン濃度，そして pH を決定するというこ

SID が大きいとアルカローとである（図 2）．
●

生体内ではその恒常機能により，健康な人で［SID］＝ 40 〜 44 mEq/L 程度にコントロールされている 2, 3）．

3 ATOT●

血漿中のイオンは，緩衝作用をもたないイオンである強イオンと緩衝作用をもつイオンに分けることができる．後者は，揮発性のイオン（重炭酸イオン）と不揮発性のイオンから成るが，この不揮発性のイオンは弱イオンに由来する．ここでは，生体内の重要な弱イオンである弱酸を例として論ずる．

●

弱酸（HA）は，以下のような反応式のもと，平衡状態にある．
HA

H ＋＋A −

［H ＋］×［A −］＝KA×［HA］●

KA とは，この反応における解離定数である．また，A を含む物質（［HA］と［A −］）の総量を［ATOT］と定義する．弱酸はどのように酸塩基平衡に関与す282！

この式の意味するところは，［X ］と［Y ］の差，すなわち強陽イオンとシス，小さいとアシドーシ
スになる

6-3

Stewart アプローチ

H＋
SID

OH−

X＋
Y−

陽イオン

陰イオン

図2

強イオンと水のみ存在した場合の Gamblegram

るのであろうか．

●

●

水の解離：
［H ＋］×［OH −］＝ K w●

弱酸の解離：［H ＋］×［A −］＝ KA×［HA］

水の解離，弱酸の解離，物●A の質量保存：［HA］＋［A −］＝［ATOT］

質 A の質量保存，電気的中●

電気的中性：［SID］＋［H ＋］−［A −］−［OH −］＝ 0−
これは強イオンと比べかなり複雑であるが，4 つの未知数（［H ＋］
［OH
,
］,

こ こ が ポ イ ント！

性が満たすべき生理化学的
条件

［A −］
［HA］
,
）に対し 4 つの式があるので，数学的にはこの 4 つの数は計算できるはずである．コンピュータの力を借りて計算すると，［SID］＞［ATOT］のとき，［H ＋］＝K w/（［SID］−［ATOT］）

0＜［SID］＜［ATOT］のとき，［H ＋］≒ KA×{［ATOT］/［SID］−1}となる 4）．
●

この式は溶液中に単一の弱酸のみが含まれる場合にのみ成立するものであるが，少なくとも［ATOT］によって水素イオン濃度が変化することがわかる．

●

弱塩基も同様に［H ＋］に関与し，それぞれのイオンは不揮発性緩衝物質とし！

血漿中で重要な不揮発性緩リンである．すなわち，［ATOT］はアルブミンとリンの合計であり，［A −］は

衝 物 質（ATOT）は 弱 酸 で あ

アルブミンとリンの総電荷であると考えることができる．
●

こ こ が ポ イ ントて働くが，血漿中で重要な不揮発性緩衝物質は主に弱酸であるアルブミンとるアルブミンとリンである

Figge らは，アルブミンとリンの酸塩基平衡に対する影響を定量化し，以下の式を導き出した 5, 6）．
［ATOT］＝2. 7×［Alb, g/dL］＋0. 6×［Pi, mg/dL］［A −］＝［Alb −］＋［Pi −］※［Alb ］
（アルブミンの電荷）＝［Alb, g/L］×［（0. 123×pH）−0. 631］−※［Pi ］（リンの電荷）＝［Pi, mmol/L］×［（0. 309×pH）−0. 469］−※［Pi, mg/dL×0. 3229］＝［Pi, mmol/L］

283