DKA发病的基本环节是由于胰岛素缺乏(图1)和胰岛素反调节激素(即升糖激素)增加(图2)，导致糖代谢障碍，血糖不能正常利用，结果血糖增高，脂肪分解增加，血酮增多和继发代谢性酸中毒与水，电解质平衡紊乱等一系列改变，升糖激素包括胰高糖素，肾上腺素，糖皮质激素和生长激素，其中，胰高糖素的作用最强，胰高糖素分泌过多是引起DKA发病的主要因素，由于胰岛素及升糖激素分泌双重障碍，患者体内葡萄糖运转载体功能降低，糖原合成与糖的利用率下降，糖原分解及糖异生加强，血糖显着增高，同时，由于脂肪代谢紊乱，游离脂肪酸水平增加，给酮体的产生提供了大量前体，最终形成了酮症酸中毒。

　　DKA时，机体发生的病理生理变化主要表现在以下几方面：

　　1.高血糖 DKA患者的血糖多呈中等程度的升高，常为300～500mg/dl，除非发生肾功能不全，否则多不超过500mg/dl，造成患者高血糖的原因包括胰岛素分泌能力的下降，机体对胰岛素反应性降低，升糖激素分泌增多，以及脱水，血液浓缩等因素。

　　高血糖对机体的影响包括：①影响细胞外液渗透区，一般血糖每升高5.6mmol/L (100mg/dl)血浆渗透压相应升高5.5mmol/L(5.5mOsm/kg)，细胞外液高渗引起细胞内液向细胞外移动，细胞脱水，而细胞脱水将导致相应器官的功能障碍，②引起渗透性利尿，DKA时增高的血糖由肾小球滤过可比正常的5.5～11.1mmol/(L·min)要高5～10倍，而近端小管回收糖的最大能力为16.7～27.8mmol/(L·min)，多余的糖由肾脏排出的同时，带走水分和电解质，进一步导致水盐代谢紊乱。

　　2.酮症和(或)酸中毒

　　(1)酮体的组成和代谢：酮体是脂肪β氧化不完全的产物，包括乙酰乙酸，β-羟丁酸和丙酮3种组分(图3)，其中乙酰乙酸为强有机酸，能与酮体粉发生显色反应;β-羟丁酸为乙酰乙酸还原产物，亦为强有机酸，在酮体中含量最大，约占酮体总量的70％;丙酮则为乙酰乙酸脱羧产物，量最少，呈中性，无肾阈，可从呼吸道排出，正常人血酮体不超过10mg/dl，酮症酸中毒时可升高50～100倍，尿酮阳性。

　　由图3可知，脂肪酸β氧化的产物乙酰CoA，既是酮体的前身物，又是酮体消除的必然途径，乙酰CoA是与糖代谢的产物草酰乙酸结合形成柠檬酸，然后进入三羧酸循环而被利用的，如无充足的糖代谢产物草酰乙酸，酮体的消除即出现障碍。

　　(2)脂肪分解增加：DKA病人脂肪酸分解的主要原因包括胰岛素严重缺乏不能抑制脂肪分解，糖利用障碍，机体代偿性脂肪动员增加;以及DKA时生长激素，胰高糖素和皮质醇等促进脂肪分解的激素增加等因素所致。

　　(3)高酮血症：DKA病人脂肪分解增加，产生大量的游离脂肪酸和甘油三酯，大量游离脂肪酸在肝内经β-氧化及与辅酶A(CoA)和ATP耦联形成乙酰CoA，大量乙酰CoA使肝内产生的酮体增加，超过正常周围组织氧化的能力而引起高酮血症。

　　(4)酸血症和酮症酸中毒：酮体中的β-羟丁酸和乙酰乙酸都是强酸，血酮增高使血中有机酸浓度增高(正常的6mmol/L)，同时大量有机酸从肾脏排出时，除很少量呈游离状态或被肾小管泌[H]中和排除外，大部分与体内碱基结合成盐而排除，造成体内碱储备大量丢失而致酸中毒，当血pH值降至7.2时可出现典型的酸中毒呼吸(Kussmaul呼吸)，pH值

　　DKA时知觉程度的变化范围很大，不论其意识状态为半清醒或昏迷，当血浆HCO-3≤9.0mmol/L时，有人认为均可视之为糖尿病酮症酸中毒昏迷(diabetic ketoacidosis and coma，DKAC)，当血HCO-3降5.0mmol/L以下时，则预后极为严重。

　　3.脱水 DKA时血糖明显升高，同时大量酸根产生，渗透性利尿及排酸失水，加上呼吸深快失水和可能伴有的呕吐，腹泻引起的消化道失水等因素，均可导致脱水的发生，脱水的原因有：①高血糖引起的渗透性利尿;②蛋白质和脂肪分解增加，大量酸性代谢物排出时带走水分;③病人入水量不足，特别是老年病人，脱水引起血容量不足，血压下降甚至循环衰竭等严重后果。

　　4.电解质紊乱 DKA时，由于渗透性利尿，摄入减少及呕吐，细胞内外水分转移入血，血液浓缩等均可导致电解质紊乱，临床上所测血中电解质水平可高，可低，也可正常，DKA时血Na 无固定改变，一般正常或减低，早期由于细胞内液外移可引起稀释性低Na ，一般血糖每升高5.6mmol/L，血Na 可下降2.7mmol/L，进而可因利尿和酮体排出而致血Na 丢失增加，但如失水超过失Na 时也可致血Na 增高，血K 多降低，尽管由DKA时组织分解增加和大量细胞内K 外移以致测血K 值并不低，但其总体钾仍低，因为：①渗透性利尿引起大量K 丢失;②DKA时肾小管的泌[H]和制[NH4]功能受损，肾小管内Na -K 交换增加;③呕吐和摄入量不足，因此，DKA病人只要肾功能无损害，治疗时均需补钾。

　　DKA时由于细胞分解代谢量增加，磷的丢失亦增加，临床上可出现低磷血症，近年特别注意DKA病人由于细胞分解增加，磷在细胞内的有机结合会破坏，磷自细胞释放出来由尿排出，约11％ DKA病人血磷低，缺磷可致红细胞2，3-二磷酸甘油减少，而影响氧自血红蛋白解离引起组织缺氧。

　　此外，还应注意DKA时，由于血脂水平增高，可造成水溶性电解质成分(如血钠)呈现假性降低。

　　5.组织缺氧 DKA时带氧系统失常，高血糖致红细胞内糖化血红蛋白(GHb)含量增多，增强血红蛋白与氧的亲和力;缺磷时细胞内2，3-二磷酸甘油酸(2，3-DPG)降低，使血氧解离曲线左移，两者均导致氧释放减少，造成组织缺氧，但由于Bohr效应，即酸中毒时pH值下降，使血红蛋白与氧亲和力下降，而又可使组织缺氧在某种程度得到改善。