急診醫(yī)學(xué)/水與電解質(zhì)平衡概況

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急診醫(yī)學(xué)

總論
- 臨床水與電解質(zhì)平衡和體液的酸堿平衡
  - 水與電解質(zhì)平衡
    - 水與電解質(zhì)平衡概況
    - 水和鈉代謝紊亂
    - 鉀代謝紊亂
    - 鎂代謝紊亂

（一）體液的分布和化學(xué)成分　體液是人體的重要組成部分，總體液約占體重的55～66%，在肥胖的人中所占比重較小，因為脂肪組織含水分較少。應(yīng)用重水是較理想的測定總體液的方法，應(yīng)用溴化物或葡萄糖能測定細胞液容量。

體液分布在細胞內(nèi)外，其總量的1/3為細胞外液（約占體重的20%），2/3為細胞內(nèi)液（約占體重的30%～40%）。細胞外液又分兩部分，流動于血管與淋巴管中的血漿和淋巴液，占體重的4.5%～5%，組織間液約占體重的15%。細胞外液還包含著一部分通透細胞的液體，即胃腸道分泌液、腦脊液，以及胸膜、腹膜、滑液囊等處的液體。這一部分的容量變化很大，主要取決于胃腸道液的變化，正常情況下，約占體重的1%～3%。血容量由血細胞與血漿組成。在疾病情況時，應(yīng)分別測量，才能得到可靠的結(jié)果。

北京協(xié)和醫(yī)院應(yīng)用重水、放射性核素及溴化物示蹤物測量正常人的體液組成列于表7-1。

正常體液的主要成分為水，并含兩大類溶質(zhì)，一類是無機物：鈉、鉀、鈣、鎂、氯、HCO₃、HPO₄、SO₄等電解質(zhì)，以及CO₂、O₂等；另一類是有機物：蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、激素、酶等以及多種代謝產(chǎn)物和廢物。正常情況下，細胞內(nèi)、外的各種成分都是穩(wěn)定的，經(jīng)常保持著平衡狀態(tài)，從攝取的和從碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)等氧化而得到水分總量必須與從腎、肺、皮膚和胃腸道丟失的水分總量相等，各組織臟器的代謝過程方得以正常進行，機體的生命得以延續(xù)。

表7-1正常中國人的體液組成

測定值	性別
	男（n=15）		女（n=7）
	X	S.D.	X	S.D.
總體水（TBW）（%體重）	58.9	5.0	54.5	2.8
細胞外水（ECW）（%體重）	23.3	1.9	25.9	1.9
細胞內(nèi)水（ICW）（%體重）	35.6	4.6	28.6	3.8
紅細胞容量（RCM）（ml/kg）	29.4	2.5	24.7	1.8
血漿容量（PV）（ml/kg）	46.4	6.0	47.1	6.7
全血容量（TBV）（ml/kg）	75.8	7.5	71.8	7.2
脂肪含量（Fat）(%體重)	19.6	6.8	25.5	3.8

細胞內(nèi)和細胞外的電解質(zhì)成分和含量均有差別,但內(nèi)、外的滲透壓是經(jīng)常保持相等的，處于平衡狀態(tài)，主要靠電解質(zhì)的活動和交換來維持。

細胞外主要的陽離子鈉（Na⁺）含量為142mmol/L,主要陰離子為Cl^-和HCO^-₃；細胞內(nèi)主要的陽離子為鉀（K⁺）含量為140mmol/L。細胞外液的Na⁺濃度比細胞內(nèi)Na⁺濃度大10倍多，而細胞內(nèi)液鉀濃度比細胞外液鉀濃度大20～30倍。這種內(nèi)、外懸殊的差別是由細胞膜、酶、能量代謝等一系列過程來維持的，在嚴(yán)重創(chuàng)傷時，這些功能會發(fā)生重度紊亂。

細胞外液電解質(zhì)的含量見表7-2。

表7-2細胞外液電解質(zhì)含量（近似值）

成分電解質(zhì)		含　量 mmol/L	成分電解質(zhì)		含　量 mmol/L
陽離子	Na⁺	142	陰離子	HCl₃^-	27
				Cl^-	102
	K⁺	5
				HPO₄^2-	1
	Ca²⁺	2.5		SO₄^2-	0．5
				有機酸	6
	Mg²⁺	1
				蛋白質(zhì)	16
總量		150.5	總量		152．5

（二）滲透壓概念半透膜是滲透壓存在的基本條件之一。那種只能由溶劑分子通過而溶質(zhì)分子不通過的隔膜叫做半透膜。當(dāng)水和溶液被半透膜分隔時，可以發(fā)現(xiàn)水通過半透膜進入溶液。這種現(xiàn)象叫做滲透作用。當(dāng)水和溶液用透析膜隔開時，由于溶液含有一定數(shù)目的溶質(zhì)微粒，對水產(chǎn)生一定的吸引力，水即滲過透析膜而進入溶液，這種對水的吸引力就叫做滲透壓。

當(dāng)不同的溶液被半透膜分隔時，由于各含有不同的溶質(zhì)微粒數(shù)，水就從溶質(zhì)微粒少的溶液通過半透膜進入到溶質(zhì)微粒多的溶液內(nèi)，直到半透膜兩側(cè)溶液的溶質(zhì)微粒濃度相等為止。這種滲透作用對于調(diào)節(jié)不同體液間隙之間水的分布是很重要的。盡管細胞內(nèi)、外液電解質(zhì)組成不同，但這兩個體液間隙的總的電解質(zhì)濃度大致上相等。這是因為將細胞內(nèi)液與細胞外液分隔開的細胞膜也是一種半透膜，水能夠完全通過。當(dāng)然，人體內(nèi)細胞膜的這種半透膜性質(zhì)是比較復(fù)雜的。

臨床上滲透壓的單位毫滲透分子量/升（簡稱毫滲量/升）（mOsm/L），1mOsm/L即每升溶液中含有1毫克分子量（mM）的溶質(zhì)所產(chǎn)生的對水的吸引力。

細胞外液的滲透壓主要靠電解質(zhì)含量來決定，因此可用下列公式來估算：

滲透壓(mOsm/L)	=	2［Na(mmol/L)+K(mmol/L)］	+	尿素氮（mg/10ml）	+	葡萄糖（mg/10ml）
				2.8		18

此外，由于化學(xué)反應(yīng)是當(dāng)量為基礎(chǔ)的，所以臨床上常用mEq為電解質(zhì)單位，按法定計量制應(yīng)改成mmol。

（三）水和電解質(zhì)的平衡　按體重來稱，一般工作量的成人每日需水量為30～40ml/kg,50kg體重者每日需水量很少超過3000ml。按比例兒童的需水量要大得多，每日需水50～90ml/kg體重。

需水量與食物種類有關(guān)，每克食物氧化后產(chǎn)水量和代謝后排水量見表7-3。

表7-3氧化后每克食物產(chǎn)水量和代謝后排水量

每克食物	氧化后產(chǎn)水量（ml）	代謝后排水量（ml）
糖　類	0.6	-
脂　肪	1.1	-
蛋　白　質(zhì)	0.3	20

水排出的途徑有四：①腎臟：每日排出約1000～2000ml尿，最少為500ml，否則會影響代謝廢物的清除，不能維持細胞外液成分的穩(wěn)定性；②腸道：糞中水分每日～200ml；③皮膚分泌：在氣溫較低時每日有350～700ml未被覺察的汗分泌，高溫情況下，汗液的排出每日可高達數(shù)千毫升；④肺臟：正常人每日呼出250～350ml水分。

正常人消化道中每日分泌大量消化液，其中含水量約為血漿量的1～2倍，但幾乎全被吸收，很少部分在糞中排出。因此，如發(fā)生大量嘔吐或腹瀉，丟失水分之多是可想而知的。

雖然血漿和淋巴液占細胞外液僅總量的1/4。但由于血管和淋巴管分布面積很廣，由毛細血管組成的過濾面和吸收面極廣，幾乎是人體表面積3650倍，且血液和淋巴液流速很快，所以血管和淋巴管內(nèi)、外水分交換迅速、頻繁，有利于氣體交換，養(yǎng)料供應(yīng)和代謝產(chǎn)物的輸送。正常情況時，動脈端毛細血管內(nèi)流體靜壓平均超過血漿蛋白滲透壓，動脈端水分流向細胞間質(zhì)。靜脈端毛細血管內(nèi)流體靜壓低于血漿蛋白滲透壓，水分又自間質(zhì)透入靜脈端的毛細血管內(nèi)，形成血漿（或淋巴液）與組織間液的交流。但任何影響血管內(nèi)流體靜壓或血漿蛋白滲透壓的情況都可以破壞正常體液的交流，發(fā)生水腫等病理現(xiàn)象。

細胞內(nèi)、外的水分交流主要取決于細胞內(nèi)、外電解質(zhì)含量及滲透壓的變化。

水電解質(zhì)平衡的正常調(diào)節(jié)受抗利尿激素（ADH）和醛固酮的控制，前者調(diào)節(jié)細胞外液的滲透壓，后者調(diào)節(jié)細胞內(nèi)、外液的電解質(zhì)含量，兩者都受血容量的影響。失水時血容量下降，血漿滲透壓升高，通過刺激滲透壓受體，ADH的分泌增多，作用于遠端腎曲管及集合管，加強了水分的再吸收，尿量下降，減少水分丟失。醛固酮通過調(diào)節(jié)鈉鹽經(jīng)遠端腎曲小管、腸粘膜等再吸收和鉀的排出來維持細胞外液電解質(zhì)量的穩(wěn)定。

（四）正常電解質(zhì)含量、分布和需要量　體液中有四種重要的陽離子：Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺。這里只討論Na⁺、K⁺和Mg²⁺。

1．Na⁺ 正常人體可交換鈉總量37～41mmol/kg，其中大部分在細胞外液和骨骼中。Na⁺是細胞外液中的主要陽離子，只有約10%存在于細胞內(nèi)液中，它是調(diào)節(jié)體液滲透壓和容量的主要離子。

臨床上通常測定的是血清中的Na⁺含量，其正常值平均為142mmol/l(137～148mmol/l)。正常成人每日需鈉量一般為100～170mmol（6～10g），隨氣溫變化，勞動強度等而變化。鈉的調(diào)節(jié)機制現(xiàn)在還不十分清楚。鈉的吸收主要在胃腸道，少量在胃，大量在空腸吸收，可能通過Na⁺-K⁺激活的ATP酶系統(tǒng)來進行的。醛固酮或醋酸去羥皮質(zhì)醇（DOCA）加強了這個運輸系統(tǒng)的作用。鈉從尿、汗、糞中排出，其中腎臟是主要的調(diào)節(jié)器官。

約2/3從腎小球濾出的鈉在近側(cè)腎小管回吸收，小球與小管之間緊密聯(lián)系配合的機制尚不明了。有兩種假說，其一為滲透壓假說，當(dāng)腎血流量不變，如腎小球過濾率增加，其后果為過濾部分加大，在腎小球輸出小動脈中血容量減少，于是輸出小動脈中蛋白質(zhì)含量增高，小管周圍滲透壓升高，這樣近側(cè)小管對鹽和水的回吸也加大，始終保持著小球-小管平衡。另一假說認為在視丘下或間腦分泌一種利鈉激素，調(diào)節(jié)著近側(cè)小管對鈉的回吸。雖然已經(jīng)有相當(dāng)多的間接證據(jù)支持這后一種假說，但是，始終沒有分離出這種激素。

腎臟回收鈉的部位還有遠側(cè)不管和亨利襻。鈉回收的細調(diào)在遠側(cè)小管進行，受醛固酮的影響，而后者分泌受腎素-血管緊張素系統(tǒng)以及鉀平衡的控制。促使腎素分泌的原因是：腎灌注壓降低或遠側(cè)小管的鈉濃度改變。在亨利氏袢鈉的回吸可能是繼發(fā)于氯的主動回吸。

正常僅約1%小球過濾的鈉排出于尿。

鈉離子可以加強神經(jīng)肌肉和心肌的興奮性，但由于它是細胞外液中的主要陽離子，所以它的主要功能是參與維持和調(diào)節(jié)滲透壓。

2．K⁺　正常人體內(nèi)可交換鉀的總量為34～45mmol/kg，是用同位素稀釋法測定的。其中極大部分（98%）存在于細胞內(nèi)，為細胞內(nèi)液的陽離子。正常人血漿鉀含量平均為5mmol/L(3.5～5.5mmol/L)。細胞內(nèi)含鉀平均146mmol/L，大部可以自由滲透。

人體內(nèi)鉀的來源主要為食物，每天究竟需要多少鉀還不肯定，一般為3～4g。

上胃腸道對鉀的吸收是相當(dāng)完全的，在下消化道血漿中的鉀與腸腔中的鈉交換，通過這個方法，鈉可保存。因此腹瀉、長期服瀉藥或經(jīng)常灌腸均可導(dǎo)致大量失鉀。正常情況下，鉀從尿和汗液中丟失。體內(nèi)鉀主要由腎臟來調(diào)節(jié)。腎小球濾過的鉀有15%從尿中排出。如服大量鉀劑，尿中排出量可達腎小球濾過液的兩倍以上，說明腎小管有排鉀的能力。因此尿液中大部分鉀是由腎小管排出的，而不是從小球濾液中來的。

從腎小球濾過的鉀，有60～80%自近側(cè)腎小管回吸。到亨利襻，鉀的濃度增加，但在遠側(cè)腎小管的上段，其濃度降低至血漿濃度以下。再往下，鈉的濃度和絕對值又漸增，此時鉀的排出是由于鈉的回吸后造成的電解質(zhì)梯度所致。雖然鉀的排出取決于鈉的回吸，但在遠側(cè)小管細胞中的交換，并不是一個離子對一個離子的交換，在遠側(cè)小管，腔內(nèi)還有H⁺也在與Na⁺交換。

在腎臟調(diào)節(jié)鉀平衡方面，醛固酮起著重要作用，它作用于遠側(cè)腎小管，可能通過改變小管腔膜對鈉的通透性，于是增加腔內(nèi)鉀與細胞內(nèi)鈉交換。

鉀的生理功能有以下幾方面。

（1）參與糖、蛋白質(zhì)和能量代謝：糖元合成時，需要鉀與之一同進入細胞，糖元分解時，鉀又從細胞內(nèi)釋出。蛋白質(zhì)合成時每克氮約需鉀3mmol，分解時，則釋出鉀。ATP形成時亦需要鉀。

（2）參與維持細胞內(nèi)、外液的滲透壓和酸堿平衡：鉀是細胞內(nèi)的主要陽離子，所以能維持細胞內(nèi)液的滲透壓。酸中毒時，由于腎臟排鉀量減少，以及鉀從細胞內(nèi)向外移，所以血鉀往往同時升高，堿中毒時，情況相反。

（3）維持神經(jīng)肌肉的興奮性。

（4）維持心肌功能：心肌細胞膜的電位變化主要動力之一是由于鉀離子的細胞內(nèi)、外轉(zhuǎn)移。

3．Mg²⁺　正常成人體內(nèi)鎂的總量約500～1000mmol,其中約50～60%存在于骨骼中，其余儲存在骨骼肌、心肌、肝、腎、腦等組織細胞內(nèi)。體內(nèi)鎂離子總量僅1%在血漿中，正常平均為1mmol/L(0.7～1.2mmol/L)。谷類、蔬菜、干果（如花生、栗子等）鎂含量均很豐富，牛奶、肉、魚、海產(chǎn)品內(nèi)鎂的含量也不少。正常成人每天攝入鎂在5～12.5mmol之間，約70%的攝入量排于糞中，增加維生素D可增加鎂的吸收，而鈣的攝入增加，鎂吸收就減少。血清鎂含量主要由腎調(diào)節(jié)，約1/3的攝入量由尿排出，鈣負荷可增加鎂的排出量。甲狀旁腺加強腎小管對濾液中的鎂回吸，甚至可以全部回吸。低血清鎂可以增加甲狀旁腺素的釋出，減少尿的鎂排出，并升高血清鈣含量。但血清鎂含量并不能作為鎂缺乏的可靠指標(biāo)，血清鎂降低時，鎂不一定確實丟失。同樣，鎂缺乏時，血清鎂可能正常。鎂的主要作用在于它是激活A(yù)TP酶和其他多種酶的金屬輔酶，尤其在糖元分解過程中，鎂起著很重要的作用。鎂缺乏可能與洋地黃抑制ATP酶起協(xié)同作用，其結(jié)果為加大細胞內(nèi)鉀離子丟失，導(dǎo)致心肌對洋地黃敏感，加大對它的吸收，以致通常是非中毒劑量即可誘發(fā)洋地黃中毒。此外酶缺乏可以加強神經(jīng)肌肉的興奮性，故急性低鎂癥時，常見病人有抽搐。