细胞内液中,K + 是重要的阳离子, 其次是 Na + Ca + Mg 2+,Na + 的浓度远低于细胞外液 2- - 主要阴离子是 HPO 4 和蛋白质, 其次是 HCO 3 Cl - 2- SO 3 等 各部分体液中所含阴 阳 离子数的总和是相等的, 并保持电中性, 如果以总渗透压计算, 细胞内

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1 第八篇水 电解质与酸碱平衡 第一章正常水 钠代谢及水 钠代谢紊乱 第一节水 钠的正常代谢 水是机体内含量最多而又重要的构成物质 生命对水的依赖仅次于氧气 体内并无纯水, 各种无机物和有机物大多以水为溶剂而形成水溶液, 不溶于水的物质可与亲水性物质相结合 而形成水溶性较大的复合物, 例如脂类可与亲水性的蛋白质分子结合而形成水溶性的脂蛋白 复合体 体液就是由水和溶解于其中的电解质 低分子有机化合物以及蛋白质等构成 它广 泛分布于组织细胞内外, 构成了人体的内环境 分布于细胞内的液体称细胞内液 (intracellular fluid, ICF), 它的容量和成分与细胞的代谢 和生理功能密切相关 细胞周围的液体称组织间液 (interstitial fluid), 其与血浆 ( 血管内液 ) 共同构成细胞外液 (extracellular fluid, ECF) 机体就是借助细胞外液, 实现细胞之间以及机体与外界之间的物质交换, 以维持正常生 命活动 为了保证新陈代谢的正常进行和各种生理功能的发挥, 维持内环境的相对稳定是十 分必要的, 这主要依靠神经 - 内分泌系统的调节来实现 任何可导致调节障碍的因素作用, 以及水和电解质的变化超越了机体的调节能力, 都将 造成水和电解质代谢的紊乱, 导致体液的容量 分布 电解质浓度和渗透压的异常 这些紊 乱如得不到及时纠正, 常会引起严重后果, 甚至危及生命, 故如何识别水 电解质紊乱, 并 及时采取有效措施, 恢复水 电解质平衡就成为临床上一个十分重要的问题 一 体液的容量和分布 体液总量和分布因年龄 性别 胖瘦而不同 从婴儿到成年人, 体液量占体重的比例逐 渐减少 新生儿体液量约占体重的 80%, 婴儿为 70%, 学龄儿童为 65%, 成年人为 60% 另一方面, 体液总量随脂肪的增加而减少 ( 脂肪组织含水量约为 10%~30%, 而肌肉组织的 含水量约为 25%~80%), 因此胖人体液总量占体重的比例比瘦人少, 胖人比瘦人对缺水的 耐受性更差 一般而言, 成人体液总量占体重的 60%, 其中细胞内液约占体重的 40%, 细胞外液占 体重的 20%, 细胞外液中的血浆约占体重的 5%, 其余 15% 为组织间液 组织间液中有极少 的一部分分布于一些的腔隙 ( 如关节囊 颅腔 胸膜腔 腹膜腔等 ) 中, 为一特殊部分, 也称 第三间隙液 由于这一部分是被内皮细胞与血管内液相分隔, 并由上皮细胞所分泌产生, 故 又称为跨细胞液 (transcellular fluid) 二 体液的构成 体液是由水和溶解于其中的电解质和非电解质所构成 细胞内液和细胞外液电解质成分有很大的差异 细胞外液中的组织间液和血浆中的电解质在性质和数量上大致相等, 在功能上也类似 阳离子主要是 Na +, 其次是 K + Ca 2+ Mg 2+ 等, 阴离子主要是 Cl-, 其次是 HCO 3 - HPO 4 2- SO 4 2- 及有机酸和蛋白质, 两者的主要 区别在于血浆含有较高的蛋白质 (7%), 而组织间液仅为 0.05%~0.35%, 这与蛋白不易透过 毛细血管进入组织间液有关 其对维持血浆胶体渗透压 稳定血管内液 ( 血容量 ) 有重要意义

2 细胞内液中,K + 是重要的阳离子, 其次是 Na + Ca + Mg 2+,Na + 的浓度远低于细胞外液 2- - 主要阴离子是 HPO 4 和蛋白质, 其次是 HCO 3 Cl - 2- SO 3 等 各部分体液中所含阴 阳 离子数的总和是相等的, 并保持电中性, 如果以总渗透压计算, 细胞内外液也是基本相等的 ( 图 8-1-1, 表 8-1-1) 图 体液中主要电解质含量 表 体液中主要电解质含量 血 浆 组织间质 - 淋巴液 细胞内液 mmol/l meq/l mmol/l meq/l mmol/l meq/l 阳离子 Na K Ca 极微 极微 Mg 阳离子总量 阴离子 Cl HCO HPO 4 2+ SO 有机酸 5 5 蛋白质 阴离子总量

3 附 : 关于溶质的度量单位我国已从 1991 年起全面实行法定计量单位 物质的量, 适用单位为国际单位制 (SI) 基本单位摩 ( 尔 )mol 物质的量浓度, 适用单位为 SI 导出单位摩 ( 尔 ) 每升 mol/l, 可按习惯用 SI 词头构成分数单位毫摩 ( 尔 )mmol 及毫摩 ( 尔 ) 每升 mmol/l 本书遵循这一规定 采用摩 ( 尔 ) 这个国际制单位后, 过去使用的 克原子 克当量 以及 克分子浓度 (M) 当量浓度 (N) 等术语均被废止 由于各部位体液的组成成分不一, 但各种溶质所带电荷总和遵守电中性规律, 用毫摩 ( 尔 ) 每升 mmol/l 来表示各溶质的浓度, 不如用毫当量每升 meq/l, 更能直观地体现电中性, 所以本书表 中同时列出两种不同单位 三 体液的渗透压溶液的渗透压取决于溶质的分子或离子的数目, 即渗透活性颗粒的数目, 而与颗粒的大小 电荷或质量无关, 体液内起渗透作用的溶质主要是电解质 血浆和组织间液的渗透压 90%~95% 来源于单价离子 Na + Cl - 和 HCO - 3, 剩余的 5%~10% 由其它离子 葡萄糖 氨基酸 尿素以及蛋白质等构成 由 Na + K + 等离子 ( 晶体颗粒 ) 形成的渗透压, 称为晶体渗透压, 由蛋白质等大分子 ( 胶体颗粒 ) 形成的渗透压, 称为胶体渗透压 血浆总的渗透压是由血浆中电解质与非电解质等所有溶质颗粒加在一起所表现出来的渗透效应 通常血浆渗透压在 280~310mmol/L 之间, 在此范围内称等渗, 低于此范围的称低渗, 高于此范围的称高渗 血浆蛋白质所产生的渗透压虽小, 仅占血浆总渗透压的 1/200, 与血浆晶体渗透压相比微不足道, 但由于其不能自由通透毛细血管壁, 因此对于血管内外液体的交换和血容量的维持具有十分重要的作用 维持细胞内渗透压的离子主要是 K +, 其次是 HPO 2-4 四 体液中水和电解质的功能 ( 一 ) 水的生理功能水是机体中含量最多的组成成分, 是维持人体正常生理活动的重要物质之一, 水的生理功用是多方面的 : 1. 促进物质代谢 : 水既是一切生化反应的必需物, 又是良好的溶剂, 能使溶解在其中的物质广泛接触碰撞, 加速化学反应, 还有利于营养物质的消化 吸收 运输和代谢废物的排泄 水本身也参与水解 水化 加水脱氢等重要反应 2. 调节体温 : 水的比热大, 能吸收代谢过程中产生的大量热能而使体温不至于升高 1g 水在 37 完全蒸发时需要吸收 2407 J 热量, 所以蒸发少量的汗就能散发大量的热量, 水的流动性大, 能随血液迅速分布全身, 而且三部分体液中水的交换非常迅速, 使得物质代谢中产生的热量能够在体内迅速均匀分布 因为水有这些特点, 因而水可以调节体温, 维持产热和散热的平衡 3. 润滑作用 : 泪液可以防止眼球干燥而有利于眼球转动, 唾液可保持口腔和咽部湿润而有利于吞咽, 关节囊的滑液有利于关节转动, 胸膜腔和腹膜腔的浆液可减少组织间的摩擦等都是水的润滑作用 4. 体内的水有相当大的一部分是以结合水的形式存在 ( 其余的以自由水的形式存在 ) 这些结合水与蛋白质 粘多糖和磷脂等相结合, 发挥着极其复杂的生理功能 ( 二 ) 电解质的生理功能能在水中解离为带颗粒 ( 离子 ) 的物质称为电介质 可分为有机电解质 ( 如氨基酸 ) 和无机电解质 ( 即无机盐 ) 两部分 电解质的主要功能为 : 1. 维持体液的渗透压和酸碱平衡 2. 维持神经 肌肉 心肌细胞的静息电位, 参与其动作电位的形成

4 3. 参与新陈代谢等生理活动 五 体液容量及渗透压的调节 细胞外液容量和渗透浓度相对稳定是通过神经 - 内分泌系统的调节实现的 渗透压感受 器主要分布在下丘脑视上核 正常渗透压感受器阈值为 280mmol/L, 当成人细胞外液压有 1%~2% 变动时, 就可以影响抗利尿激素 (antidiuretic hormone, ADH) 的释放 非渗透性刺激, 即血容量和血压的变化可通过左心房和胸腔大静脉处的容量感受器和颈动脉窦主动脉弓的 压力感受器而影响 ADH 的分泌 ( 图 8-1-2) 在一般情况下, 不会因为喝水和吃盐的多少而使 细胞外液的渗透压发生显著的改变 当机体内水分不足或摄入较多的食盐而使细胞外液的渗 透压升高时, 则刺激下丘脑的视上核渗透压感受器和侧面的口渴中枢, 反射性引起口渴的感 觉, 机体主动饮水而补充水的不足 另一方面促使 ADH 的分泌增强肾远曲小管和集合管对 水的重吸收, 减少水的排出 ; 以及抑制醛固酮的分泌, 减弱肾小管对 Na + 的重吸收, 增加 Na + 的排出, 降低了 Na + 在细胞外液的浓度, 使已升高的细胞外液渗透压降至正常 图 抗利尿激素的调节及其作用示意图 反之, 当体内水分过多或摄盐不足而使细胞外渗透压降低时, 一方面通过抑制 ADH 的 分泌, 减弱肾远曲小管和集合管对水的重吸收, 使水分排出增多 ; 另一方面促进醛固酮分泌 ( 图 8-1-3), 加强肾小管对 Na + 的重吸收, 减少 Na + 的排出, 从而使细胞外液中的 Na + 浓度增 高, 结果已降低的细胞外液渗透压增至正常

5 图 醛固酮分泌的调节及其作用示意图 在正常条件下, 尿量具有较大的变动范围 (500~2000ml), 说明肾在调节水的平衡上有很大的潜力 只有在肾功能严重障碍时, 对水的总平衡才有较大影响 实验证明, 细胞外液容量的变化可以影响机体对渗透压变化的敏感性 许多血容量减少的疾病, 其促使 ADH 分泌的作用远超过血浆晶体渗透压降低对 ADH 分泌的抑制, 尽管 ADH 的释放对血浆渗透压的变化极为敏感, 说明此时血容量减少已成为矛盾的主要方面, 机体优先维持的是正常血容量 其它因素, 如精神紧张 疼痛 创伤以及某些药物和体液因子, 如氯磺丙脲 长春新碱 环磷酰胺 血管紧张素 Ⅱ 等也能促使 ADH 分泌或增强 ADH 的作用 近年还证明, 心房肽 (atriopeptin) 和水通道蛋白也是影响水 Na + 代谢的重要体液因素 心房肽或称心房利钠肽 (atrial natriuretic peptide, ANP) 是一组由心房肌细胞产生的多肽, 约由 21~33 个氨基酸组成 当心房扩展 血容量增加 血 Na + 增高或血管紧张素增多时, 将刺激心房肌细胞合成释放 ANP ANP 释放入血后, 将主要从四个方面影响水钠代谢 :1 减少肾素的分泌 ;2 抑制醛固酮的分泌 ;3 对抗血管紧张素的缩血管效应 ;4 拮抗醛固酮的滞 Na + 作用 因此, 有人认为体内可能有一个 ANP 系统与肾素血管紧张素 - 醛固酮系统一起担负着调节水钠代谢的作用 水通道蛋白 (aquaporins, AQP) 是一组构成水通道与水通透有关的细胞膜转运蛋白, 广泛存在于动物, 植物及微生物界 目前在哺乳动物组织鉴定的 AQP 有 6 种 (AQP 0 AQP 1 AQP 2 AQP 3 AQP 4 AQP 5), 每种 AQP 有其特异性的组织分布 不同的 AQP 在肾和其它器官的水吸收和分泌过程中有着不同的作用和调节机制 AQP 1 位于红细胞膜上, 生理状态下有利于红细胞在渗透压变化的情况下, 如通过髓质高渗区时得以生存 此外 AQP 1

6 也位于近曲小管亨氏袢降支管腔膜和基膜以及降支直小血管管腔膜和基膜, 对水的运输和通透发挥调节作用 AQP 2 和 AQP 3 位于集合管, 在肾浓缩机制中起重要作用 当 AQP 2 发生功能缺陷时, 将导致尿崩症 拮抗 AQP 3 可产生利尿反应 AQP 4 位于集合管主细胞基质侧, 可能提供水流出通道 AQP 5 主要分布于泪腺和颌下腺, 可能的作用是提供分泌通道 在肺泡上皮 Ⅰ 型细胞也有 AQP 5 分布, 其对肺水肿的发生有一定作用 AQP 0 是眼晶状体纤维蛋白的主要成分 ( 占 60%), 现认为其对水通透的特性是维持晶状体水平衡的机制, 改变 AQP 0 功能可能会导致晶状体水肿和白内障 总之, 水通道的发现对于水代谢的研究有重要意义, 但目前的了解还是初步的, 许多问题尚待进一步研究 六 正常的水 钠代谢正常水 钠代谢都必须解决二大平衡 1. 总体进出平衡 保证机体内含有相对恒定的水和钠 ; 2. 分布平衡 保证水和钠有规律地分布于机体各部位, 以维持正常生理功能 ( 一 ) 正常水代谢 1. 总体进出平衡 : 即每天摄入的水应该等于每天排出的水, 达到动态平衡 水的来源有饮水 食物水 代谢水 成人每天饮水量波动于 1000~1300ml 之间, 食物水含量约 700~ 900ml 糖 脂肪 蛋白质等营养物质在体内氧化生成的水称为代谢水, 每天约 300ml( 每 100g 糖氧化时产生 60ml, 每 100g 脂肪可产生 107ml, 每 100g 蛋白质可产生 41ml), 在严重创伤如挤压综合征时大量组织破坏可使体内迅速产生大量内生水 每破坏 1kg 肌肉约可释放水 850ml 机体排出水分的途径有四个, 即消化道 ( 粪 ) 皮肤 ( 显性汗和非显性汗 ) 肺( 呼吸蒸发 ) 和肾 ( 尿 ) 每天由皮肤蒸发的水( 非显性汗 ) 约 500ml, 通过呼吸蒸发的水分约 350ml 前者仅含少量电解质, 而后者几乎不含电解质, 故这两种不断蒸发排出的水分可以当作纯水来看待 在显性出汗时汗液是一种低渗溶液, 含 NaCl 约为 0.2%, 并含有少量的 K +, 因此, 在炎夏或高温环境下活动导致大量出汗时, 会伴有电解质的丢失 健康成人每日经粪便排出的水分约为 150ml, 由尿排出的水分约为 1000~1500ml 必须指出, 正常成人每天至少必须排出 500ml 尿液才能清除体内的代谢废物 因为成人每日尿液中的固体物质 ( 主要是蛋白质代谢终产物以及电解质 ) 一般不少于 35g, 尿液最大浓度为 6g%~8g%, 所以每天排出 35g 固体溶质的最低尿量为 500ml, 再加上非显性汗和呼吸蒸发以及粪便排水量, 则每天最低排出的水量为 1500 L 尿量则视水分的摄入情况和其他途径排水的多少而增减 一般情况下, 正常成人每天进出水量约为 2000~2500ml( 表 8-1-2), 维持了此种动态平衡后才能保证正常成人体液总量约占体重 60% 表 正常人每日水的摄入和排出量 摄入 (ml) 排出 (ml) 饮水 1000~1300 尿量 1000~1500 食物水 700~900 皮肤蒸发 500 代谢水 300 呼吸蒸发 350 粪便水 150 合计 2000~ ~2500 即 : 机体如何实现体液进出动态平衡? 主要依靠下丘脑 - 垂体后叶 -ADH 系统的自控调节

7 H 2 O 大量丢失 体液 尿 血浆渗透压 血容量 血压 视上核侧面口渴中枢兴下丘脑视上核渗透压感 奋受器兴奋 左心房 \ 胸腔大静脉容量感受器刺激颈动脉窦主动脉弓压力感受器刺激 \ 口渴饮水 体液总量恢复 ADH 排正常 2. 分布平衡 : 体液必须有规律地发布在机体各部位 这主要依靠二层半透膜 细胞 膜和毛细血管壁上的水通道蛋白来维持 通过细胞膜把体液分为细胞内液和细胞外液, 细胞 外液又被毛细血管壁划分为血管内液构成血浆和血管外液构成组织间液 即 : 占体重 60% 的体液 细胞内液占 40% 细胞外液占 20% 血浆占 5% 组织间液占 15% ( 二 ) 正常钠代谢同样需要解决二大平衡 1. 总体钠进出平衡一般成人每天所需的钠量约为 100~200mmol/d 或 4~6g/d, 主要来自食盐 同时通过肾 肠 皮肤, 随尿 粪 汗排出相等量, 以维持进出达到动态平衡, 从而保证正常成人体内含钠总量约为 40~50mmol/kg BW 其中肾脏是排钠的主要器官, 排钠特点为 : 多吃多排, 少吃少排, 不吃不排 这种自控调节主要依赖肾上腺皮质球状带分泌的醛固酮激素 按照中国人的饮食习惯, 盐的摄入一般都是过量的, 当血钠浓度增高时, 可直接抑制肾上腺皮质球状带合成和释放醛固酮激素, 从而使肾远曲小管重吸收 Na + 减少, 尿钠增加, 有利血钠浓度恢复正常 若伴有细胞外液容量增加时, 随着血容量增加, 可刺激心房肌细胞合成和释放心房利钠肽入血, 从而引起强大的利钠和利尿作用 此举不仅可以恢复血容量, 而且可使体内钠的绝对量也可恢复正常 当血钠浓度降低时, 可通过肾素 - 血管紧张素 - 醛固酮系统激活, 使醛固酮 (aldosterone, ADS) 分泌增加, 从而促进远曲小管重吸收钠, 以致尿钠减少, 血钠浓度恢复正常 2. 分布平衡正常成人体内含钠总量的 40% 存在于骨骼的基质, 平时不进行交换, 能不断进行交换的只占总体钠的 60% 该部分可以交换的钠主要依靠细胞膜上的钠钾泵作用 ( 每消耗 1 个 ATP, 向细胞外排出 3 个 Na +, 换进细胞内 2 个 K + ), 从而使 Na + 成为细胞外液中的主要阳离子, 并作为可兴奋细胞 ( 神经 肌肉 ) 动作电位的决定者 即 : 40~50mmol / kg BW ( 其中 60% 可交换 Na, 通过膜泵作用 ) 10% 存在于细胞内, 浓度为 10mmol / kg H 2O 50% 存在于细胞外, 维持血 Na 浓度为 130 ~150nmol / L

8 第二节水 钠代谢紊乱 水 钠代谢障碍往往是同时或相继发生, 并且相互影响, 关系密切, 故临床上常将两者 同时考虑 在分类时, 一般是根据体液容量或血钠浓度来分 : 症 症 1 低钠血症 根据体液容量可分为 :1 低容量性低钠血症 ;2 高容量性低钠血症 ;3 等容量性低钠血 2 高钠血症 根据体液容量可分为 :1 低容量性高钠血症 ;2 高容量性高钠血症 ;3 等容量性高钠血 3 正常血钠性 根据体液容量异常可分 :1 水过少 ( 等渗性脱水 );2 水过多 ( 水肿 ) 一 低钠血症 低钠血症 (hyponatremia) 是指血清 Na + 浓度 <130mmol/L, 伴有或不伴有细胞外液容量的 改变, 是临床上常见的水 钠代谢紊乱 ( 一 ) 低容量性低钠血症 低容量性低钠血症 (hypovolemic hyponatremia) 也可称为低渗性脱水 (hypotonic dehydration) 特点是失 Na + 多于失水, 血清 Na + 浓度 <130mmol/L, 血浆渗透压 <280 mmol/l, 伴有细胞外液量的减少 1. 原因和机制常见的原因是肾内或肾外丢失大量的体液或体液积聚在 第三间隙 (third space) 后处理措施不当所致, 如只给水 ( 即只饮水或静脉输注 5% 葡萄糖溶液 ) 而未给电 解质平衡液, 又给得不足所致 (1) 经肾丢失 1) 长期连续使用高效利尿药, 如速尿 利尿酸 噻嗪类等, 这些利尿剂能抑制髓袢升 支对 Na + 的重吸收 2) 肾上腺皮质功能不全 : 由于醛固酮分泌不足, 肾小管对钠的重吸收减少 3) 肾实质性疾病 : 如慢性间质性肾疾患可因髓质正常结构破坏, 使肾髓质不能维持正 常的浓度梯度和髓袢升支功能受损等, 均可使 Na + 随尿液排出增加 4) 肾小管酸中毒 : 肾小管酸中毒 (renal tubular acidosis, RTA) 是一种以肾小管排酸障碍为主的疾病 主要发病环节是集合管分泌 H + 功能降低,H + -Na + 交换减少, 导致 Na + 随尿排出 增加, 或由于醛固酮分泌不足, 也可导致 Na + 排出增多 (2) 肾外丢失 1) 经消化道失液 : 如呕吐 腹泻导致大量含 Na + 的消化液丧失 2) 液体在第三间隙积聚 : 如胸膜炎形成大量胸水 腹膜炎 胰腺炎形成大量腹水, 以 及肝硬变腹水等 3) 经皮肤丢失 ; 大量出汗 大面积烧伤可导致液体和 Na + 的大量丢失 2. 对机体的影响 (1) 细胞外液减少, 易发生休克 ; 低容量性低钠血症主要特点是细胞外液量减少 由于 丢失的主要是细胞外液, 严重者细胞外液量将显著下降, 同时由于低渗状态, 水分可从细胞 外液向渗透压相对较高的细胞内转移, 从而进一步减少细胞外液量, 并且因为液体的转移, 致使血容量进一步减少, 故容易发生低血容量性休克 外周循环衰竭症状出现较早, 患者有 直立性眩晕 血压下降 四肢厥冷 脉搏细速等症状

9 (2) 血浆渗透压降低, 无口渴感, 饮水减少, 故机体虽缺水, 但却不思饮, 难以自觉从口服补充液体 同时, 由于血浆渗透压降低, 抑制渗透压感受器, 使 ADH 分泌减少, 远曲小管和集合管对水的重吸收也相应减少, 有利于恢复血钠浓度, 从而导致多尿和低比重尿 但在晚期血容量显著降低时,ADH 释放增多, 肾小管对水的重吸收增加, 可出现少尿 (3) 有明显的脱水体征 : 由于血容量减少, 组织间液向血管内转移, 使组织间液减少更为明显, 机体一方面向外界丢失体液, 另一方面由于低钠血症所致的细胞外液低渗, 促进组织间液中的水向血管内和细胞内转移, 因而病人出现明显的脱水体征, 如皮肤弹性减退, 眼窝和婴幼儿囟门凹陷 (4) 经肾失钠的低钠血症患者, 尿钠含量增多 (>20mmol/L), 如果是肾外因素所致者, 则因低血容量所致的肾血流量减少而激活肾素 - 血管紧张素 - 醛固酮系统, 使肾小管对钠的重吸收增加, 结果导致尿 Na + 含量减少 (<10mmol/L) 3. 防治的病理生理基础 (1) 防治原发病, 去除病因 ; (2) 纠正不适当的补液种类 ; (3) 原则上给予等渗液以恢复细胞外液容量, 如出现休克, 要按休克的处理方式积极抢救 ( 二 ) 高容量性低钠血症高容量性低钠血症 (hypervolemic hyponatremia) 的特点是 H 2 O 的滞留大于 Na + 滞留, 血清 Na + 浓度 <130mmol/L, 血浆渗透压 <280mmol/L, 细胞内液滞留大于细胞外液滞留, 患者因水潴留使体液量明显增多, 故又称之为水中毒 (water intoxication) 由于过多过快输入无盐或低盐溶液所致又称稀释性低钠血症 (dilutional hyponatremia) 1. 原因和机制主要机制是由于在肾排尿功能障碍的基础上, 由静脉过多过快输入无盐或低盐溶液所致 (1) 水的摄入过多 : 如用无盐水灌肠, 肠道吸收水份过多 ; 精神性饮水过多和持续性大量饮水等 ; 以及静脉内过多过快输入含盐少或不含盐的液体, 超出了肾的排水能力 因婴幼儿对水 电解质调节能力差, 更易诱发水中毒 (2) 水排出减少 : 多见于急性肾功能衰竭 其次为 ADH 分泌过多, 如恐惧 疼痛 休克 外伤等, 由于交感神经兴奋解除了副交感神经对 ADH 分泌的抑制 在肾功能良好的情况下, 一般不易发生水中毒, 故水中毒最常发生于急性肾功能不全的病人而又输液不恰当所致 2. 对机体的影响 (1) 细胞外液量增加, 血液稀释 : 实验室检查可见血浆蛋白和血红蛋白浓度 红细胞压积均降低 (2) 细胞内水肿 : 血 Na + 浓度降低, 细胞外液低渗, 水自细胞外向细胞内转移, 造成细胞内水肿, 由于细胞内液容量大于细胞外液, 过多的水分大多聚集在细胞内, 因此, 早期潴留在细胞间液中的水分尚不足以产生凹陷性水肿, 值到晚期或重度病人方可出现凹陷症状 (3) 中枢神经系统症状 : 细胞内外液容量增大对中枢神经系统可产生严重后果 因为成人颅腔容积不可能再改变, 当脑细胞水肿合并脑间质水肿时, 极度肿胀的脑组织可使颅内压增高, 脑脊液压力增加, 从而引起各种中枢神经系统症状, 如头痛 恶心 呕吐 记忆力减退 淡漠 神志混乱 失语 嗜睡 视神经乳头水肿等, 严重病例可发生枕骨大孔疝或小脑幕裂孔疝, 当压迫了延髓背侧心血管运动中枢和呼吸中枢, 即可导致心跳呼吸停止 轻度或慢性病例, 症状常不明显, 多被原发病所掩盖, 只有当血 Na + 浓度降低至 120mmol/L 以下时, 才会出现较明显的症状 (4) 早期尿量增加 ( 肾功能障碍者例外 ), 尿比重下降

10 3. 防治的病理生理基础 (1) 防治原发病 : 急性肾功能衰竭 术后及心力衰竭的病人, 应严格限制水的摄入, 预防高血容量性低钠血症的发生 ; (2) 轻症患者, 只要停止或限制水分摄入, 造成水的负平衡即可自行恢复 ; (3) 重症或急症患者, 除严格进水外, 尚应给予高渗盐水, 以迅速纠正脑细胞水肿, 或静脉给予甘露醇等渗透性利尿剂, 或速尿等强利尿剂以促进体内水分的排出 ( 三 ) 等容量性低钠血症等容量性低血症 (isovolemic hyponatremia) 的特点是 : 血钠下降, 血清 Na + 浓度 <130 mmol, 血浆渗透压 <280mmol/L 一般不伴有血容量的明显改变, 或仅有轻度升高 等容量性低钠血症尽管存在低钠血症, 但有些患者体钠总量是正常或接近正常 细胞外液容量可能有轻度升高 1. 原因和发病机制等容量性低钠血症主要见于 ADH 分泌异常综合征 (syndrome of inappropriate ADH secretion, SIADH) (1) 恶性肿瘤 : 多见于支气管 胰腺 十二指肠 输尿管 前列腺等的癌症, 和淋巴瘤 白血病以及胸腺瘤和间皮瘤等 特别是肺的燕麦细胞癌, 可以自发地 异位合成并分泌大量 ADH 或 ADH 样物质 (2) 中枢神经系统疾病 : 创伤 感染 蛛网膜下腔出血等能刺激内源性 ADH 的合成和释放 (3) 肺部疾病 : 结核病 肺炎 真菌感染 肺脓肿 正压人工呼吸等 上述原因可在不同程度上导致 ADH 的异常释放 由于 ADH 增多, 摄入的水在体内贮留而使细胞外液 细胞内液容量略微扩张, 同时因稀释作用而使细胞外液 Na + 浓度降低 扩张的细胞外液使肾小球滤过率增加同时, 刺激心房肌细胞合成和释放 ANP, 作用于近曲小管, 抑制其对钠和水的重吸收 这两种因素使流至髓袢升支和远曲小管起始部位的钠和水增多 再在 ADH 作用下, 远曲小管和集合管重吸收水增加 细胞外液扩张又可抑制醛固酮的分泌, 从而导致远曲小管对钠的重吸收减少 上述变化的结果是在利钠的同时, 有水份的重吸收, 因而就发生严重的低钠血症, 而尿中钠浓度增高 (>20 mmol/l) 尿液因被浓缩, 故其渗透压高于血浆渗透压 但细胞外液不会有明显增加 由于严重的低钠血症, 细胞外液渗透压低于细胞内, 水向细胞内转移, 所滞留的水约 2/3 分布在细胞内液,1/3 分布在细胞外液, 并且, 仅约 1/12 的液体分布在血管内, 故血容量变化不明显 2. 对机体的影响轻度等容量性低钠血症对机体无明显影响, 也无明显的临床症状 当低钠血症比较明显而有较多的水从细胞外液进入细胞内时, 就会引起脑细胞水肿所致的一系列中枢神经系统症状, 如恶心 呕吐, 甚至抽搐 昏迷等 3. 防治的病理生理基础 (1) 防治原发病 ; (2) 轻度患者可限制水的摄入 ; (3) 重度患者出现抽搐 昏迷按相应方法进行抢救, 并同时用高效利尿剂促使 Na + 水的排出, 以减少细胞外液容量, 然后用高渗盐水补充血清钠, 恢复血 Na + 水平和细胞内外液体的平衡 二 高钠血症高钠血症 (hypernatremia) 时血清钠浓度 >150mmol/L 高钠血症患者血浆皆为高渗状态, 但体 Na + 总量有减少 正常和增多之分 ; 根据细胞外液量的变化可分为低容量性 高容量性和等容量性高钠血症 ( 一 ) 低容量性高钠血症

11 低容量性高钠血症 (hypovolemic hypernatremia) 的特点是失水多于失钠, 血清 Na + 浓度 > 150mmol/L, 血浆渗透压 >310mmol/L 细胞外液量和细胞内液量均减少, 又称高渗性脱水 (hypertonic dehydration) 1. 原因和机制 (1) 水摄入减少 : 多见于水源断绝 进食或饮水困难等情况 ; 某些中枢神经系统损害的病人 严重疾病或年老体弱的病人因无口渴感而造成摄水减少 一日不饮水, 丢失水约 1200ml( 约为体重的 2%) 婴儿一日不饮水, 失水可达体重的 10%, 对水丢失更为敏感, 故临床上更因特别注意 (2) 水丢失过多 1) 经呼吸道失水 : 任何原因引起的过度通气 ( 如癔病和代谢性酸中毒等 ) 都会使呼吸道粘膜不感性蒸发加强, 如果持续时间过长又未得到水分的补充, 则由于其损失的都是不含任何电解质的水分, 故可以引起低容量性高钠血症 2) 经皮肤失水 : 高热 大量出汗和甲状腺功能亢进时, 均可通过皮肤丢失大量低渗液体, 如发热时, 体温每升高 1.5, 皮肤的不感性蒸发每天约增加 500ml 3) 经肾失水 : 中枢性尿崩症时因 ADH 产生和释放不足, 肾型尿崩症时肾远曲小管和集合管对 ADH 反应缺乏以及肾浓缩功能不良时, 多可导致肾排出大量低渗性尿液 使用大量脱水剂如甘露醇 高渗葡萄糖等溶液, 以及糖尿病病人和昏迷的病人鼻饲浓缩的高蛋白饮食, 均可产生溶质性利尿而导致失水 4) 经胃肠道丢失 : 呕吐 腹泻及消化道引流等可导致等渗或含钠量低的消化液丢失 以上情况在口渴正常的人, 能够得到水喝和能够喝水的情况下, 很少引起低容量性高钠血症, 因为水分丢失的早期, 血浆渗透压稍有升高时就会刺激口渴中枢, 在饮水以后, 血浆渗透压即可恢复 但如果没有及时得到水分补充, 再由于皮肤和呼吸道蒸发, 丧失的是纯水, 当体内水的丢失大于钠的丢失, 即可造成低容量性高钠血症 2. 对机体的影响 (1) 口渴 : 由于细胞外液高渗, 可直接兴奋口渴中枢, 引起口渴感 循环血量减少以及唾液腺腺细胞脱水, 唾液分泌减少导致的口干舌燥, 也是引起口渴感的原因 此外体液减少, 有效循环血量降低, 可激活肾素血管紧张素系统, 使血液中血管紧张素 Ⅱ 浓度增高, 也可刺激口渴中枢引起口渴 (2) 细胞外液含量减少, 尿量减少, 尿比重增高 : 由于丢失的是细胞外液, 所以细胞外液容量减少, 同时, 因失水大于失钠, 细胞外液渗透压升高, 可通过刺激渗透压感受器引起 ADH 分泌增加, 加强了肾小管对水的重吸收, 因而尿量减少而尿比重增高 (3) 细胞内液减少大于细胞外液减少 : 由于细胞外液高渗, 可使渗透压相对较低的细胞内液向细胞外转移, 这有助于循环血量的恢复, 但同时也引起细胞脱水, 致使细胞皱缩 所以细胞内液减少大于细胞外液减少 (4) 发热 : 体液向外丢失时, 由于水的丢失大于钠的丢失, 细胞外液呈现高渗, 为了达到渗透平衡, 细胞内液中的水即向细胞外移动, 从而导致细胞内脱水 当体温调节中枢细胞发生脱水时, 体温调节发生异常 ; 汗腺腺细胞发生脱水, 汗液分泌不足, 机体散热发生障碍, 故此种病人容易产生发热 (5) 血液浓缩 : 由于血容量下降, 可反射性地引起醛固酮分泌增加, 但在早期由于血容量变化不明显, 醛固酮分泌可不增多 一般在体液丢失达体重 4% 时, 即可引起醛固酮分泌增加, 后者增强肾小管对 Na + 的重吸收, 它与 ADH 一起有助于维持细胞外液容量和循环血量, 使其不至于下降太多 ADH 的分泌增多促使水重吸收增多, 加上细胞内液向细胞外液转移, 均使细胞外液得到水分的补充, 既有助于渗透压回降, 又使血容量得到恢复, 故在低容性高钠血症时细胞外液量及血容量的减少均没有低容性低钠血症明显, 因而, 这类患者血

12 液浓缩 血压下降及氮质血症一般比低容性低钠血症为轻 (6) 中枢神经系统功能障碍 : 严重的患者, 由于细胞外液高渗使脑细胞严重脱水时, 可 引起一系列中枢神经系统功能障碍, 包括嗜睡 肌肉抽搐 昏迷 甚至死亡 脑体积因脱水 而显著缩小时, 颅骨与脑皮质之间的血管张力增大, 因而可导致静脉破裂而出现局部脑出血 和蛛网膜下腔出血 (7) 尿液变化 : 尿量减少, 尿比重增加机制如前述 尿钠情况, 早期轻度时是升高的, 这是由于 ADH 分泌增加, 目的为了恢复血钠浓度 但是在晚期重度时, 尿钠是减少的, 因 为此时血容量减少占主导地位, 从而导致 ADS 释放增加, 通过钠水滞留恢复血容量 3. 防治的病理生理基础 (1) 防治原发病, 去除病因 ; (2) 补给体内缺少的水分, 不能经口进食者可由静脉滴入 5%~10% 葡萄糖溶液, 但要 注意, 输入不含电解质的葡萄糖溶液过多反而有引起水中毒的危险, 输入过快则又加重心脏 负担 (3) 补给适当的 Na +, 虽然病人血 Na + 升高, 但体内总钠是减少的, 只不过是由于失水 多于失 Na + 而已 故在治疗过程中, 待缺水情况得到一定程度纠正后, 应适当补 Na +, 可给 予生理盐水与 5%~10% 葡萄糖混合液 (4) 适当补 K + 由于细胞内脱水,K + 也同时从细胞内释出, 引起血 K + 升高, 尿中排 K + 也多 尤其当病人醛固酮增加时, 补液若只补给盐水和葡萄糖溶液, 则由于增加了 K + 的转 运至细胞内, 易出现低钾血症, 所以应适当补 K + ( 二 ) 高容量性高钠血症 高容量性高钠血症 (hypervolemic hypernatremia) 的特点使血容量和血钠均增高 1. 原因和机制主要原因是盐摄入过多或盐中毒 (1) 医源性盐摄入过多 : 在治疗低渗性脱水的病人时, 为了纠正其细胞外液的低渗状态 给予了过多高渗盐溶液, 或是在等渗性脱水患者, 没有严格控制高渗溶液的输入, 如果始发 原因是肾本身疾患者将难以及时纠正过来, 则更有可能导致高容量性高钠血症 另外, 在抢 救心跳呼吸骤停的病人时, 为了对抗乳酸中毒, 常常给高浓度的碳酸氢钠, 如果掌握不当, 可造成高容性高钠血症 (2) 原发性钠潴留 : 原发性醛固酮增多症和 Cushing 综合征的病人, 由于醛固酮的持续 超常分泌, 导致远曲小管对 Na + 水的重吸收增加, 常引起体钠总量和血钠含量的增加, 同 时伴有细胞外液量的扩张 2. 对机体的影响高钠血症时细胞外液高渗, 水份自细胞内向细胞外转移, 导致细胞 脱水, 严重者引起中枢神经系统功能障碍 3. 防治原则 :(1) 防治原发病 ;(2) 肾功能正常者可用强效利尿剂, 如速尿, 以除去过 量的钠 ;(3) 肾功能低下或对利尿剂反应差者, 或血清 Na + 浓度 >200 mmol/l 患者, 可用高 渗葡萄糖液进行腹膜透析, 但需连续监测血浆电解质水平, 以免透析过度 ( 三 ) 等容量性高钠血症 等容量性高钠血症 (isovolemic hypernatremia) 的特点是血钠升高, 血容量无明显改变 1. 原因和机制 : 此为原发性高钠血症, 患者通常都有中枢神经系统受损的病史, 病变 常见于下丘脑 可能由于下丘脑受损, 其中的渗透压感受器阈值升高 渗透压调定点上移, 口渴中枢和渗透压感受器对高钠刺激不敏感, 对正常水平的渗透压无反应, 因此, 渴感缺乏 或减退, 只有当渗透压明显高于正常时, 才能刺激 ADH 的释放, 从而在高于正常的水平对 细胞外液的渗透压进行调节 然而, 这类患者对口渴和 ADH 释放的容量调节是正常的, 因 此当容量减少时, 仍能照常引起口渴感和 ADH 的释放, 产生抗利尿作用, 以恢复血容量 故其尽管有高钠血症存在, 但血容量是正常的 这类钠代谢障碍可以是先天性的, 也可以是

13 获得性的 2. 对机体的影响 : 由于前述原因, 本型高钠血症体液容量无明显改变, 只是由于细胞外的高渗状态可引起脑细胞脱水皱缩, 甚至扯破脑静脉而致脑局部和蛛网膜下腔出血, 进而可引起中枢神经系统功能障碍 3. 防治的病理生理基础 :(1) 防治原发病 ;(2) 补充水分以降低血钠 三 血钠浓度正常的体液紊乱 ( 一 ) 血钠浓度正常的细胞外液减少 等渗性脱水血钠浓度正常的细胞外液减少又称为等渗性脱水 (isotonic dehydration), 其特征是钠与水成比例地丢失, 血清钠浓度在 130~150mmol/L, 血浆渗透压在 280~310mmol/L 之间, 以细胞外液减少为主的 1. 原因和机制等渗体液大量丢失所致 见于 : (1) 小肠液丧失 : 如肠瘘, 小肠炎所致的腹泻等引起等渗体液丧失 (2) 大面积烧伤时的血浆大量外渗, 大量快速抽取胸腹水 2. 对机体的影响细胞外液容量减少而渗透压在正常范围, 故细胞内 外液之间维持着水平衡, 细胞内液容量无明显变化, 丢失的主要是细胞外液 临床上既可以有低渗性脱水表现, 又可以有高渗性脱水表现 细胞外液大量减少时, 临床上脱水症表现就比较明显, 为了维持机体内环境稳定, 血容量减少可刺激醛固酮和 ADH 的分泌, 以促进肾对钠和水的重吸收, 使细胞外液容量得以恢复, 故病人往往出现尿量减少, 尿钠下降, 尿比重增加, 如血容量迅速而又明显减少时, 导致有效循环血量降低, 患者也可发生休克 上述这些表现类似于低渗性脱水 但重症脱水病人, 如伴有细胞内液减少时, 病人也可以出现口渴 发热, 中枢神经系统功能障碍等高渗性脱水的表现 事实上血钠浓度正常的细胞外液减少, 也可以随时向不同方向发展, 如不予及时处理, 则可通过不感蒸发继续丧失失水分而转变为高渗性脱水 ; 如只补水而不补盐, 补得又不充分, 则可转变为低渗性脱水 3. 防治原则 :(1) 防治原发病 ;(2) 静脉输注渗透压偏低的氯化钠溶液, 其渗透压以等渗溶液渗透压的 1/2~1/3 为宜 ( 二 ) 血钠浓度正常的细胞外液增多 水肿 1. 水肿的概念血钠浓度正常的细胞外液增多是指钠和水以与其在血浆中大致相同的比例潴留于体内导致的细胞外液容量过多 特点为血清钠浓度在 130~150mmol/L 之间, 血浆渗透压在 280~ 310mmol/L, 以细胞外液增多为主 常见于充血性心力衰竭 肝硬变 肾病综合征 肾功能衰竭 Cushing 综合征或皮质醇治疗 饥饿或营养不良 ( 低蛋白血症 ) 以及医源性快速输入生理盐水等 当过多的等渗液体存留在血管内称之为高容量血症 (hypervolemia), 若过多等渗液体滞留在组织间隙或体腔内称为水肿 (edema) 水肿不是独立的疾病, 而是一种重要的病理过程 水肿发生于体腔内, 一般称之为积水 (hydrops), 如心包积水 胸腔积水 腹腔积水 脑积水等 水肿可发生于局部, 如疖和痈 也可发生于全身, 如肾性水肿 根据水肿发生原因 波及范围 临床特点不同, 水肿有不同的分类和命名方法 如按发病原因可分为心性水肿 肾性水肿 肝性水肿 营养不良性水肿 淋巴性水肿 炎性水肿等 ; 按波及范围可分为全身性水肿 (anasarca) 局部性水肿 脑水肿 肺水肿 皮下水肿等; 按临床特点可分为显性水肿 隐性水肿 凹陷性水肿 非凹陷性水肿 特发性水肿 血管神经性水肿 2. 水肿发生的基本机制正常人体液容量和组织液容量是相对恒定的, 这种恒定依赖于机体对体内外液体交换平衡和血管内外液体交换平衡的完善调节 当平衡失调时, 就为水肿的发生奠定了基础 所以水肿发生的基本机制无非包括 :

14 局部机制 血管内外液体交换失衡导致的组织液的生成量大于回流量 全身机制 体内外液体交换失衡导致的钠 水潴留 局部性水肿虽然可以没有体内外液体交换异常, 但是全身性水肿这两种机制都可参与 (1) 血管内外液体交换失衡 组织间液生成量大于回流量 分布异常 正常情况下组织间液和血浆之间不断地进行着液体交换, 使组织间液的生成和回流保持着动态平衡 影响血管内外液体交换的因素主要有 : 有效流体静压 有效胶体渗透压和淋巴回流 1 驱使血管内液向外滤出的力量是平均有效流体静压 : 平均有效流体静压 = 平均毛细血管压 (2.33kPa) 组织间液流体静压 ( 0.87kPa)= 3.20kPa; 2 促使组织间液回流至毛细血管的力量是有效胶体渗透压 : 有效胶体渗透压 = 血浆胶体渗透压 (3.72kPa) - 组织间液胶体渗透压 (0.67kPa)= 3.05kPa 两者之差即为净滤过压, 或称有效滤过压 : 有效滤过压 =3.20kPa-3.05kPa=0.15kPa 可见, 正常时组织间液的生成略大于回流 但由于不断生成的少量组织间液随即被毛细淋巴管运走, 再进入血液循环, 所以血管内外体液交换处于动态平衡 ( 图 8-1-4), 保证了组织间液的含量相对恒定 一旦上述一个或一个以上因素同时或相继失衡, 都可能成为水肿发生的重要原因 图 血管内外液体交换示意图 1 毛细血管流体静压增高 : 毛细血管流体静压增高可致有效流体静压增高, 平均有效滤过压增大 于是, 组织液生成增多, 当后者超过淋巴回流的代偿能力时, 便可引起水肿 毛细血管流体静压增高的常见原因是静脉压增高 充血性心力衰竭时静脉压增高可成为全身水肿的重要原因 ; 肿瘤压迫静脉或静脉的血栓形成可使毛细血管的流体静压增高, 引起局部水肿 动脉充血也可引起毛细血管流体静压增高, 成为炎性水肿发生的重要原因之一 2 血浆胶体渗透压降低 : 血浆胶体渗透压主要取决于血浆白蛋白的含量 当血浆白蛋

15 白含量减少时, 血浆胶体渗透压下降, 使有效胶体渗透压减少, 有效滤过压增大, 组织液生成增加, 超过淋巴回流代偿能力时, 即可发生水肿 引起血浆清蛋白含量下降的原因主要有 : a. 蛋白质合成障碍, 见于肝硬变和严重的营养不良 ;b. 蛋白质丧失过多, 见于肾病综合征时大量的蛋白质从尿中丧失 ;c. 蛋白质分解代谢增强, 见于慢性消耗性疾病, 如慢性感染 恶性肿瘤等 3 微血管壁通透性增大 : 正常时, 毛细血管允许微量蛋白质滤出, 因此, 在毛细血管内外形成了很大的胶体渗透压梯度 当微血管壁通透性增高时血浆蛋白从毛细血管和微静脉壁滤出 于是, 毛细血管静脉端和微静脉内的胶体渗透压下降, 组织间液的胶体渗透压升高, 有效滤过压增大, 组织间液生成增多 见于各种炎症, 包括感染 烧伤 冻伤 化学伤以及昆虫咬伤等 这些因素可直接损伤微血管壁或通过组胺 激肽类等炎性介质的作用而使微血管壁的通透性增高 这类水肿液的特点是所含蛋白量较高, 可达 3g%~6g% 4 淋巴回流受阻 : 正常情况下, 淋巴回流不仅能把组织液及其所含蛋白回收到血液循环, 而且在组织液生成增多时还能代偿回流, 具有重要的抗水肿作用 在某些病理条件下, 当淋巴干道被堵塞, 淋巴回流受阻或不能代偿性加强回流时, 含蛋白的水肿液在组织间隙中积聚, 形成淋巴性水肿 常见的原因有, 恶性肿瘤侵入并堵塞淋巴管 乳腺癌根治术等摘除主要的淋巴结, 可致相应部位水肿 ; 丝虫病时, 主要的淋巴管道被成虫堵塞, 可引起下肢和阴囊的慢性水肿 这类水肿液的特点也是蛋白含量较高, 可达 4g%~5g%, 其原因是水和晶体物质透过血管壁回收到血管内, 以至蛋白浓缩 (2) 体内外液体交换平衡失调 ( 球 - 管失衡 ) 钠 水潴留正常人钠 水的摄入量和排出量处于动态平衡状态, 从而保持体液量的相对恒定 这种平衡的维持依赖于排泄器官正常的结构和功能, 以及体内的容量及渗透压调节 肾在调节钠 水平衡中起重要的作用, 平时经肾小球滤出的原尿总量中只有 0.5%~1% 左右排出体外,99%~99.5% 被肾小管重吸收 其中约 65%~70% 由近曲小管主动吸收 ; 远曲小管和集合管对钠 水吸收主要受激素调节, 这些调节因素保证了球 - 管的平衡, 即肾小球滤过减少, 肾小管重吸收相应减少 所谓球 - 管平衡失调指的是当肾小球滤过减少时, 肾小管重吸收不相应减少, 甚至反而增加 球 - 管平衡失调是体内外液体交换失衡导致钠 水潴留的根本机制 ( 图 8-1-5) 影响球- 管平衡失调的因素有 :

16 图 球 - 管失平衡基本形式示意图 1) 肾小球滤过率下降 : 当肾小球滤过钠水减少, 在不伴有肾小管重吸收相应减少时, 就会导致钠 水的潴留 引起肾小球滤过率下降的常见原因有 :1 广泛的肾小球病变, 如急性肾小球肾炎, 炎性渗出物和内皮细胞肿胀或慢性肾小球肾炎肾单位严重破坏, 肾小球滤过面积明显减少等 ;2 有效循环血量明显减少, 如充血性心力衰竭 肾病综合征等使有效循环血量减少 肾血流量下降 以及继发于此的交感 - 肾上腺髓质系统 肾素 - 血管紧张素系统兴奋, 使入球小动脉收缩, 肾血流量进一步减少, 肾小球滤过率下降, 导致钠 水潴留 2) 近曲小管重吸收钠水增多 : 当有效循环血量减少时, 近曲小管对钠水的重吸收增加使肾排水减少, 成为某些全身性水肿发病的重要原因 1 心房肽分泌减少 : 正常人血液循环中存在有低浓度的 ANP, 表明平时就有 ANP 从心肌细胞储存的颗粒中释放出来 如有效循环血量明显减少时, 心房的牵张感受器兴奋性降低, 致使 ANP 分泌减少, 近曲小管对钠水的重吸收增加, 从而导致或促进水肿的发生 2 肾小球滤过分数 (filtration fraction, FF) 增加 FF 增加是肾内物理因素的作用 FF= 肾小球滤过率 / 肾血浆流量, 正常时约有 20% 的肾血浆流量经肾小球滤过 充血性心力衰竭或肾病综合征时, 肾血流量随有效循环血量的减少而下降, 由于出球小动脉收缩比入球小动脉收缩明显, 肾小球滤过率相对增高, 因此 FF 增加, 此时由于无蛋白滤液相对增多, 而通过肾小球后, 流入肾小管周围毛细血管的血液, 其蛋白和血浆胶体渗透压也相应增高, 同时由于血流量的减少, 流体静压下降, 于是, 近曲小管重吸收钠和水增加, 导致钠水潴留 3) 远曲小管和集合管重吸收钠水增加 : 远曲小管和集合管重吸收钠 水受激素调节 1 醛固酮分泌增多 : 醛固酮的分泌作用是促进远曲小管重吸收钠 进而引起钠水潴留 醛固酮增加的常见原因是 :a. 分泌增加 : 当有效循环血量下降, 或其它原因使肾血流减少时, 肾血管灌注压下降, 可刺激入球小动脉壁的牵张感受器及肾小球滤过率降低使流经致密

17 班的钠量减少, 均可使近球细胞肾素分泌增加, 肾素 - 血管紧张素 - 醛固酮系统被激活 临床上见于充血性心力衰竭 肾病综合征及肝硬变腹水 ;b. 灭活减少 : 肝硬变患者肝细胞灭活醛固酮的功能减退, 也是血中醛固酮含量增高的原因 2 抗利尿激素分泌增加 :ADH 的作用是促进远曲肾小管和集合管对水的重吸收, 是引起水潴留的重要原因之一 引起 ADH 分泌增加的原因有 :a. 充血性心力衰竭发生时, 有效循环血量减少使左心房和胸腔大血管的容量感受器所受的刺激减弱, 反射性的引起 ADH 分泌的增加 ;b. 肾素 - 血管紧张素 - 醛固酮系统被激活后, 血管紧张素 Ⅱ 生成增多, 进而导致醛固酮分泌增加, 并促使肾小管对钠的重吸收增多, 血浆渗透压增高, 刺激下丘脑渗透压感受器, 使 ADH 的分泌与释放增加 4) 肾血流重分布 : 当休克等因素导致有效循环血量降低, 或应激所致的交感 - 肾上腺髓质系统剧烈兴奋, 都可使肾血流重布 通过皮质肾单位的血流明显减少, 而较大量的血流转移至近髓肾单位 皮质肾单位因髓袢短, 不能进入髓质高渗区, 对钠 水的重吸收较少 ; 近髓肾单位因髓袢长, 其肾小管深入髓质高渗区, 对钠 水的重吸收较多 肾血流重分布使肾小管对钠 水的重吸收增多 以上是水肿发病机制中的基本因素 在各种不同类型的水肿发生发展中, 通常是多种因素先后或同时发挥作用 同一因素在不同的水肿发病机制中所居的地位也不同 因此, 在治疗实践中, 必须对不同患者进行具体分析, 这对于选择适宜的治疗方案具有重要意义 3. 水肿的特点及对机体的影响 (1) 水肿的特点 1) 水肿液的性状 : 水肿液含有血浆的全部晶体成分, 根据蛋白含量的不同分为漏出液和渗出液 1 漏出液 (transudate) 的特点是水肿液的相对密度低于 1.015; 蛋白质的含量低于 2.5g%; 细胞数少于 500/100 ml 2 渗出液 (exudates) 的特点是水肿液的相对密度高于 1.018; 蛋白质含量可达 3g%~5g%; 可见多数的白细胞 后者由于毛细血管通透性增高所致, 见于炎性水肿 但也有例外, 如淋巴性水肿时虽微血管通透性不增高, 水肿液相对密度可不低于渗出液 2) 水肿的皮肤特点 : 皮下水肿是全身或躯体局部水肿的重要体征 当皮下组织有过多的液体积聚时, 皮肤肿胀 弹性差 皱纹消失, 用手指按压时可能有凹陷, 称为凹陷性水肿 (pitting edema), 又称为显性水肿 (frank edema) 实际上, 全身性水肿病人在出现凹陷之前已有组织液的增多, 并可达原体重的 10%, 称为隐形水肿 (recessive edema) 那么, 为什么在组织间隙中已有液体的积聚而无凹陷呢? 这是因为分布在组织间隙中的胶体网状物 ( 化学成分是透明质酸胶原及粘多糖等 ) 对液体有强大的吸附能力和膨胀性 只有当液体的积聚超过胶体网状物的吸附能力时, 才游离出来形成游离的液体, 后者在组织间隙中具有高度的移动性, 当液体积聚到一定量时, 用手指按压该部位皮肤, 游离的液体就从按压点向周围散开, 形成凹陷 数秒钟后凹陷自然平复 3) 全身性水肿的分布特点 : 最常见的全身性水肿是心性水肿 肾性水肿和肝性水肿 水肿出现的部位各不相同 心性水肿首先出现在低垂部位 ; 肾性水肿先表现为眼睑或面部水肿 ; 肝性水肿则以腹水为多见 这些特点与下列因素有关 :1 重力效应 : 毛细血管流体静压受重力影响, 距心脏水平面垂直距离越远的部位, 外周静脉压与毛细血管流体静压越高 因此, 右心衰竭时体静脉回流障碍, 首先表现为下垂部位的流体静脉压增高与水肿 2 组织结构特点 : 一般来说, 组织结构疏松, 皮肤伸展度大的部位容易容纳水肿液 组织结构致密的部位如手指和足趾等, 皮肤较厚而伸展度小不易发生水肿 因此, 肾性水肿由于不受重力的影响首先发生在组织疏松的眼睑部 c. 局部血液动力学因素参与水肿的形成 : 以肝性水肿的发生为例, 肝硬变时由于肝内广泛的结缔组织增生与收缩, 以及再生肝细胞结节的压迫, 肝静脉回流受阻, 进而使肝静脉压和毛细血管流体静压增高, 成为肝硬变时易伴发腹水的原

18 因 (2) 水肿对机体的影响除炎性水肿具有稀释毒素, 运送抗体等抗损伤作用外, 其它水肿对机体都有不同程度的不利影响 其影响的大小取决于水肿的部位 程度 发生速度及持续时间 1) 细胞营养障碍 : 过量的液体在组织间隙中积聚, 使细胞与毛细血管间的距离增大, 增加了营养物质在细胞间弥散的距离 受坚实骨壳的包裹限制的器官和组织, 急速发生重度水肿时, 压迫微血管使营养血流减少, 可致细胞发生严重的营养障碍, 如脑水肿等 2) 水肿对器官组织功能活动的影响 : 水肿对器官组织功能活动的影响, 取决于水肿发生的速度及程度 急速发展的重度水肿因来不及适应及代偿, 可能引起比慢性水肿重得多的功能障碍 若为生命活动的重要器官, 则可造成更为严重的后果, 如脑水肿引起颅内压升高, 甚至脑疝致死 ; 喉头水肿可引起气道阻塞, 严重者窒息死亡 4. 防治原则 (1) 去除原发病因 : 如低蛋白血症所致, 可补充血浆白蛋白 ; (2) 治疗原发病 : 如心衰所致水肿, 可应用强心药 ; (3) 合理使用脱水剂和利尿药

19 第三节钾代谢紊乱 一 正常钾代谢及钾代谢紊乱 钾是细胞内液中的主要阳离子, 钾的平衡电位就是神经 肌肉细胞的静息膜电位 正常 机体内钾的进出动态平衡和细胞内外钾的分布平衡对于维持细胞的正常代谢功能乃至机体 生命活动极为重要 ( 一 ) 正常钾代谢及生理功能 正常钾代谢必需实现两种动态平衡, 即进出平衡和分布平衡 1. 进出平衡蔬菜 水果等天然食物中富含钾盐, 成人每天随饮食摄入的钾约为 40~ 120mmol( 或 2~4g), 进入体内的钾,90% 约过 4h 经肾从尿中排出, 少量随粪便 (5~10mmol) 和汗液 (0~10mmol) 排出体外, 以达到进出动态平衡 由此可见肾脏是排钾的主要器官 微 穿刺法研究证明 : 从肾小球滤出的钾, 几乎全部在近曲小管和髓袢被重吸收, 尿中排出的钾 主要来自远端肾单位 远端肾单位排泌 K + 的主要部位是 : 远曲小管与集合管的连结段 皮 质集合管的主细胞及乳头部和内髓集合管 肾脏排钾的特点为 : 多吃多排, 少吃少排, 但 是不吃也排 在钾摄入量极少或无钾摄入的情况下, 肾脏每日仍能排出 20~40mmol 的钾, 二周后, 每天还有 5~10mmol 的钾排出 因此低钾血症是临床上常见的症状 影响肾脏排 钾的主要因素有 : (1) 醛固酮和血浆钾浓度醛固酮促进肾排泌钾增加的机制在于激活细胞膜上 Na + -K + -ATP 酶, 通过消耗 ATP 的过程, 重吸收 Na + 增加, 细胞内 Na + 浓度增加, 有利于肾小管上皮细胞内 K + 排入管腔 ; 肾小管对 Na + 重吸收增加, 管腔内负电荷增大, 有利于肾小 管上皮细胞内的 K + 进入管腔 ; 增加肾小管上皮细胞管腔膜上钾离子通道开放的数量 近年 还证明醛固酮能促进由粪便和汗液排钾 血浆钾浓度增加不仅能刺激肾上腺皮质释放醛固酮, 同时本身对皮质集合管也能起到醛 固酮样的作用 (2) 远曲小管和集合管中尿液流速和流量 K + 主要由远曲小管和集合管排泌, 远端肾小 管内液体流速及流量增加, 可降低小管内液体中钾离子浓度, 扩大了肾小管中尿液和肾小管 细胞内液中的钾离子浓度差, 从而促进钾的排泌 (3) 肾小管细胞管腔面跨膜电位肾小管上皮细胞排泌钾离子受管腔膜面跨膜电位的 影响, 皮质集合管钾排泌细胞的正常跨膜电位 ( 管腔负电位 ) 为 -35~-50mV 当小管液中的 钠离子大量被重吸收, 或管腔内滞留有大量不易吸收的阴离子, 如 HCO - 3 SO 2-4 HPO 2-4 乳酸根 乙酰乙酸根 - 羟丁酸根等, 或肾小管上皮细胞内 K + 和 H + 浓度增高时, 都可使跨 膜电位差增大, 促使肾小管上皮细胞内 K + 顺此电位梯度被排泌 只有当每天摄入的钾等于每天排出的钾, 实现了进出动态平衡后, 才能保证正常成人总 体钾含量为 50~55mmol/kg 体重 2. 分布平衡体内钾的 98% 存在于细胞内, 细胞内液钾浓度为 140~160mmol/L; 仅 有 2% 存在于细胞外液, 血清钾浓度为 3.5~5.5mmol/L, 并且相当稳定 细胞内外钾离子浓 度差异十分显著, 比例可达 35:1 如此悬殊的细胞内外的钾离子浓度差的形成, 主要依靠 细胞膜上的 Na + -K + -ATP 酶, 通过消耗能量的主要转运过程来实现, 每消耗一分子 ATP, 从细胞内泵出 3 个 Na +, 同时泵入 2 个 K +, 从而保证 K + 成为细胞内液中的主要阳离子,Na + 成为细胞外液中的主要阳离子 主动转运 Na + K + 不仅需要消耗一定的能量, 而且也需要一 定的时间 正常人摄入或静脉内输入钾后需经 15 小时左右, 细胞内 外的 K + 才能达到平衡 而在病理情况下 ( 如心衰时 ), 因 Na + -K + -ATP 酶活性降低, 平衡所需要的时间则更长 ( 约 45

20 小时 ) 在此种情况下, 低钾血症时补钾需要有耐心 影响细胞内外钾离子分布的主要因素有 : (1) 激素的作用儿茶酚胺对 K + 分布的影响因受体不同而异 兴奋 受体, 能降低细胞 对 K + 的摄取 刺激 受体, 可与胰岛素作用一样, 通过激活细胞膜上 Na + -K + -ATP 酶, 促进 细胞摄取 K + (2) 血浆钾浓度钾摄入后, 血浆钾浓度升高, 即可激活细胞膜上 Na + -K + -ATP 酶, 消 耗 ATP, 促进钾进入细胞内 相反, 低钾血症时, 钾从细胞内溢出以维持血浆钾浓度 (3) 酸碱平衡状态酸中毒时, 细胞外液 H + 浓度增加, 为了维持细胞外液 ph 值尽量不变,H + 进入细胞内, 交换出细胞内的 K +, 使细胞外液 K + 浓度升高 相反, 碱中毒时, 细胞外液 H + 浓度减小, 细胞内 H + 代偿性地释出, 给以补偿, 为了维持体液电中性, 必然同时换 入相应量的 K +, 从而使细胞外液 K + 浓度降低 一般认为血液 ph 每升高和降低 0.1 单位, 血清钾浓度将降低或升高 0.6mmol/L 因此, 酸中毒时常伴有高钾血症 而碱中毒时则常伴 有低钾血症 (4) 物质代谢状况实验证明, 细胞在摄取葡萄糖合成糖原时, 每合成 1g 糖原约有 0.33mmol 的钾进入细胞 细胞在摄取氨基酸合成蛋白质时, 每合成 1g 蛋白质约伴有 0.45mmol 的钾沉积于细胞内 相反, 在糖原和蛋白质分解过程中, 可由细胞内释出相应量 的钾 因此, 在组织生长 创伤修复或长期应用胰岛素等时, 由于合成代谢增强, 钾进入细 胞增多, 可使血钾浓度降低 当组织破坏 溶血 肿瘤细胞坏死 挤压综合征时, 钾可从细 胞内释出, 使血钾浓度升高, 尤其当肾功能不全出现少尿或无尿时, 血钾浓度升高更为明显 3. 生理功能 (1) 参与细胞内新陈代谢细胞内一些参与新陈代谢的酶类, 如丙酮酸激酶和含巯基的 酶等都必须由钾激活 钾往往参与细胞内糖元和蛋白质的合成 (2) 维持细胞静息膜电位钾是形成神经和肌肉细胞静息膜电位的物质基础 静息膜电 位主要决定于细胞膜对钾离子的通透性和膜内外钾离子浓度差 由于安静时细胞膜对钾有通 透性, 在化学梯度作用力下, 细胞内钾向膜外被动扩散, 造成内负外正, 这种电位差有阻止 K + 外流作用的极化状态时, 便形成了静息膜电位 它是可兴奋组织细胞 ( 神经和肌肉 ) 兴奋 的基础 (3) 调节细胞内外的渗透压和酸碱平衡钾是细胞内主要的阳离子, 是维持细胞内渗透压的基础 K + 又通过细胞膜与细胞外液中的 H + Na + 进行交换, 参与细胞内外的渗透压和酸 碱平衡的调节 ( 二 ) 钾代谢紊乱在通常情况下, 血清 K + 浓度基本上能反映体内 K + 的水平 但在异常情况下, 两者之间 并不一定呈现平行关系 ( 如低钾血症型周期性麻痹, 有低钾血症, 但机体可不缺钾 ), 而临床 上的症状和体征主要取决于血清 K + 浓度异常变化的速度和程度 所以钾代谢紊乱主要是指细胞外液中 K + 浓度的异常变化, 尤其是血清 K + 浓度的变化 它包括低钾血症和高钾血症, 是水 电解质代谢紊乱中的一种常见的病理过程 1. 低钾血症血清钾浓度低于 3.5mmol/L, 称为低钾血症 (hypokalemia) 低钾血症时, 机体的含钾总量不一定减少, 如细胞外钾向细胞内转移时, 就属于此种情况 但是, 大多数 情况下, 低钾血症的患者也伴有体内钾总量的减少 (1) 原因和机制 1) 摄入不足 : 一般食物所含的钾足够机体的需要, 因此在正常饮食的情况下不易产生 缺钾现象 只有在不能进食, 如胃肠道梗阻或昏迷 ; 禁食, 如胃肠手术后 ; 胃肠外营养时没 有同时给予钾或补钾不够, 才会导致缺钾和低钾血症 2) 排出过多

21 1 经消化道失钾 : 各种消化液内所含的钾浓度均高于或接近血清钾浓度, 因此, 频繁 呕吐 严重腹泻 胃肠减压 肠瘘 胆瘘等均可导致钾大量丧失, 造成低钾血症 它的机制 为 :a. 富含钾的消化液大量丢失, 势必造成机体严重失钾, 导致体内发生缺钾和低钾血症 ; b. 剧烈呕吐 严重腹泻等引起大量消化液丧失, 会造成血容量减少, 由此刺激醛固酮分泌 增加 醛固酮既可促使结肠排钾增多, 同时又能促进肾脏泌钾增加 ;c. 呕吐所引起的代谢 性碱中毒也可使肾脏排钾增加 2 经肾失钾 : 这是成人失钾最重要的原因 常见因素有 :a. 排钾利尿剂长期和过量应 用 : 例如, 抑制近曲小管碳酸酐酶活性的利尿药, 如乙酰唑胺, 由于肾小管上皮细胞生成和排泌 H + 减少, 使远曲小管中 K + -Na + 交换增多, 尿钾排出增加 抑制髓袢升支粗段或远曲小管起始部 Cl - 和 Na + 重吸收的利尿药, 如速尿 利尿酸 噻嗪类等, 因导致远端小管内钠含 量增多,K + -Na + 交换增加, 而致尿钾排出增多 ;b. 渗透性利尿 : 如急性肾功能衰竭的多尿 期 糖尿病高血糖时 以及甘露醇的应用, 所致的渗透性利尿, 随着远曲小管内尿液流速加 快, 导致尿钾增多 ;c.Ⅰ 型和 Ⅱ 型肾小管酸中毒 :Ⅰ 型 ( 远端型 ) 肾小管性酸中毒, 由于远曲小管泌 H + 障碍, 导致 K + Na + 交换增加, 尿钾排出增多 ;Ⅱ 型 ( 近端型 ) 肾小管性酸中毒, 由于近曲小管重吸收 HCO 3 - 障碍, 增大了远曲小管内的负电荷, 从而促进肾排钾增多 ; d.fanconi 综合征 : 病变发生在近曲小管, 近曲小管缩短, 与肾小球连接处的近曲小管细胞 变扁, 出现 鹅颈 样畸形, 是一种多原因引起的以近曲小管重吸收多种物质障碍为特征的 综合征, 表现为尿中大量丧失 HCO 3 - K + 和磷而出现代谢性酸中毒 低钾血症和低磷血症 ; e. 盐皮质激素过多 : 如原发性和继发性醛固酮增多症时, 肾远曲小管和集合管 Na + -K + 交换 增加, 导致肾脏排钾增加 (Bartter 综合征 : 本病于 1962 年由 Bartter 首先报告 此病为常染 色体隐性遗传 其特征为近球细胞增生, 肾素分泌增加并伴有继发性醛固酮分泌增多, 临床 上出现低钾血症性碱中毒 此症肾脏排钾增多的机制, 一般认为除醛固酮作用外, 尚有近曲小管, 特别是髓袢升段对 NaCl 重吸收的缺陷, 使远曲小管内 Na + 含量增高,Na + -K + 交换增 强, 从而导致尿钾排出增多 );f. 镁缺失 : 镁缺失常引起低钾血症 髓袢升支的钾重吸收有 赖于肾小管上皮细胞的 Na + -K + -ATP 酶, 而此酶需 Mg 2+ 激活 因此, 缺镁时, 可因细胞内 Mg 2+ 不足而使此酶失活, 导致钾重吸收障碍, 尿钾增加 3 经皮肤汗液失钾 : 汗液含钾约为 5~10mmol/L 一般情况下, 出汗不致引起低钾血 症 但在高温环境中进行重体力劳动时, 可因大量出汗丢失较多的钾, 倘若没有及时补充可 造成低钾血症 3) 钾向细胞内转移增多 : 钾由细胞外向细胞内转移时, 可引起低钾血症, 但体内钾含 量可不发生改变 1 碱中毒 ; 无论是代谢性碱中毒或呼吸性碱中毒都能通过细胞内外离子交换进行代偿, H + 从细胞内外溢出避免细胞外液 ph 发生明显增高, 与此同时, 为了维持体液电中性或阴阳 离子平衡, 必然要求相应量的细胞外液中的 K + 进入细胞内 但是急性和慢性呼吸性碱中毒 对血钾影响不大, 而代谢性碱中毒伴低钾血症, 常有失钾因素如利尿剂 呕吐 醛固酮增多 同时参与 2 促进合成代谢激素应用过多 : 应用大剂量胰岛素治疗糖尿病酮症酸中毒时, 出现低 钾血症的机制为 : 胰岛素促进细胞合成糖原时, 需要钾参与 因而在合成糖元时, 细胞外液 中的钾随葡萄糖进入细胞内 胰岛素能增强细胞膜 Na + -K + -ATP 酶活性, 促使钾进入骨骼肌 细胞 如不及时补钾极易发生低钾血症 3 低钾血症型周期性麻痹 : 本症可为家族性也可为散发性 临床特点为发作性低钾血 症 肌无力 麻痹, 但尿钾不高, 体内钾偏低或正常, 常可因食用高碳水化合物食物, 注射 葡萄糖 胰岛素 肾上腺素 ACTH 及某些盐皮质激素而诱发, 发病机理为骨骼肌对 K + 的 吸收异常增多 骨骼肌吸收钾增多原因尚不清楚, 可能与糖代谢异常有关, 发作时常伴有糖

22 原合成增加 4 甲状腺机能亢进 ( 甲亢 ): 甲亢可伴发周期性麻痹, 其症状与周期性麻痹相同 发病机理可能是甲状腺素使肾上腺素能 受体对儿茶酚胺的敏感性增强, 并可提高 Na + K + ATP 酶的活性, 从而使钾向细胞内转移, 或与糖代谢异常有关 5 钡中毒 : 钡能特异地阻断钾从细胞内流出的通道, 导致钾由细胞内外流受阻, 因而钡中毒时会发生低钾血症 (2) 对机体的影响低钾血症对机体的影响, 在不同的个体有很大的差别 低钾血症的临床表现也常被原发病和水钠代谢紊乱所掩盖 低钾血症的临床症状和体征取决于血钾降低的速度和程度 一般情况下, 血钾浓度越低对机体的影响越大 慢性失钾者, 虽然血钾浓度也降低, 但临床症状不明显 低钾血症主要临床表现是神经和肌肉 ( 横纹肌 平滑肌 心肌等 ) 的功能障碍 1) 对神经肌肉的影响可兴奋的组织细胞的兴奋性是由静息电位 (Em) 与阈电位 (Et) 间的距离决定的 距离越大, 需要增强刺激强度才能引起扩播性兴奋, 其兴奋性就降低 距离缩小, 较弱刺激便能引起扩播性兴奋, 其兴奋性就增强 而静息电位除与细胞内外钾的绝对值有关外, 更重要的还是取决于细胞内钾浓度与细胞外钾浓度的比值, 即 [K + ] i /[K + ] o 这种关系可由下列公式表示 : r [K E m =-61 log r [K ] 0.01 [Na ] i o 0.01 [Na r = 3:2, 是 Na + -K + -ATP 酶泵的主动转运比 ;0.01 是钠对钾的相对膜通透性 如果钾和钠均为正常浓度, 则细胞内的负电位值为 : 3/2 [140] 0.01[12] E m =-61 log =-86 mv 3/2 [4.4] 0.01[145] 此外还与跨膜离子通道活性 跨膜的电导和电流 膜的通透性等有关 在急性低钾血症时, 细胞外液中的钾离子浓度急剧降低, 而细胞内液中的钾离子在短时间内尚来不及外溢补充, 致使细胞内外的钾离子浓度差显著增大,[K + ] i /[K + ] o 比值增高, 电位梯度增大, 细胞内钾外流增多, 从而导致静息电位增大 ( 负值增大 ), 静息电位与阈电位之间差距 (Em-Et) 变大, 使可兴奋的组织细胞对兴奋刺激敏感性下降, 因而兴奋性降低 通常把这种因 Em-Et 距离增大而导致可兴奋性细胞的兴奋性降低称之为超极化阻滞 ( 状态 )( 图 8-1-6) 发生于不同的组织细胞可有不同的表现 ] ] i o

23 图 细胞外液钾浓度和钙浓度对骨骼肌细胞静息电位 (Em) 与阈电位 (Et) 的影响 1 对中枢神经系统的影响 : 轻度低钾血症患者常表现为精神萎靡 神情淡漠 倦怠 重者有反应迟钝, 定向力减弱 嗜睡甚至昏迷 其发生机制可能是 :a. 低钾血症时脑细胞静息电位负值增大使兴奋性下降 ;b. 缺钾影响糖代谢, 使 ATP 生成减少, 影响脑细胞功能 ; c. 血清钾浓度降低, 可使脑细胞膜 Na + -K + -ATP 酶活性下降 2 对骨骼肌的影响 : 一般当血清钾浓度低于 3 mmol/l 时, 即可出现四肢软弱无力 ; 低于 2.5mmol/L 时, 可出现软瘫, 通常下肢重于上肢, 轻者丧失劳动力, 重者能累及躯干, 导致呼吸肌麻痹, 后者为低钾血症患者的主要死亡原因, 但较为少见 体检可发现四肢肌张力降低, 腱反射减弱甚至消失 上述变化除与肌细胞兴奋性降低所致有关外, 同时还与细胞内缺钾, 降低了丙酮酸磷酸及 ATP 酶活性, 以致能量的产生和利用发生障碍, 从而引起肌收缩力减弱, 严重表现为弛缓性麻痹 此外, 钾对骨骼肌的供血有调节作用 严重缺钾 ( 血钾低于 2.5mmol/L), 患者肌肉运动时, 不能从细胞内释出足够的钾, 使血管扩张, 导致骨骼肌的供血不足, 从而引起肌肉痉挛, 缺血性坏死和横纹肌溶解 至于横纹肌溶解发生机制, 低钾所致的肌细胞内代谢障碍也参与其中 3 对消化系统平滑肌的影响 : 低钾血症时常发生胃肠道运动减弱, 轻者表现为食欲减退, 消化不良, 轻度腹胀, 恶心 呕吐和便秘 ; 严重者可出现麻痹性肠梗阻 其发生机理为低钾血症引起消化道平滑肌细胞超极化阻滞,ATP 的产生和利用发生障碍, 从而导致收缩力下降 慢性失钾时, 如经胃肠道或肾失钾时则症状不明显, 很少出现肌肉麻痹 这是因为当血清钾浓度缓慢下降时, 随着细胞内外钾浓度差扩大, 细胞内的钾有充分时间外移, 以维持细胞内外钾离子浓度的正常比值 尽管此时细胞内外钾离子浓度均有所降低, 但对静息膜电位影响不大, 神经肌肉兴奋性几乎无改变, 临床症状不明显 2) 对心脏的影响 : 低钾血症时, 对心脏的主要影响为心律失常 轻度低钾血症多表现为窦性心动过速 房性及室性早搏 重度低钾血症可致室上性或室性心动过速及室颤 发生机制目前仍缺乏满意的解释, 一般认为主要是通过改变心肌细胞的电生理特性, 影响心肌细

24 胞的兴奋性 自律性 传导性和收缩性所致 1 对兴奋性的影响 : 急性低钾血症时, 由于心肌细胞膜内外钾离子浓度差增大, 心肌 细胞静息膜电位按 Nernst 方程式计算应该增大, 但实际所见静息膜电位是降低的, 这是由 于细胞外液钾离子浓度降低时, 心肌细胞膜的钾电导 (potassium conductance) 降低 ( 膜电导是 膜电阻的倒数, 在恒定的 Em 和离子浓度时, 膜通透性与膜电导有着直接的比例关系 一般 来说, 两者含义是一致的, 即钾电导降低, 膜对钾离子通透性减弱 ), 从而使细胞内钾离子 外流减少, 静息膜电位降低 ( 负值减小 ), 使静息电位与阈电位间的距离缩小, 兴奋所需要的 阈刺激较小, 因而心肌的兴奋性是提高的 同时由于钾电导降低所致复极化 3 期钾外流减慢, 超常期延长, 加上细胞外液低钾对 2 期 Ca 2+ 内流的抑制作用减弱,Ca 2+ 内流加速, 复极化 2 期缩短, 有效不应期变短, 故低钾血症患者, 容易出现早搏 ( 期外收缩 ) 2 对自律性的影响 : 自律性取决于心肌快反应细胞 4 期的自动去极化 在心肌快反应 细胞,3 期复极未达到最大复极电位时, 由于外向钾电流 I K 2 孔道的钾电导进行性衰减使细 胞内钾的外流逐渐减少, 而钠离子则缓慢地内流入细胞, 进入细胞内的正电荷量逐渐超过溢 出细胞外的正电荷量, 膜就开始自动去极化, 当达到阈电位时就发生 0 期去极化 在低钾血 症时,I K 2 通道的钾电导降低, 使细胞内钾离子外流比正常减慢, 而持续性的钠离子内流相 对加快, 因而快反应自律细胞的自动去极化加速, 自律性因此升高 3 对传导性的影响 : 低钾血症时因心肌细胞静息电位负值变小, 去极化时电压依赖的 钠通道开放减少, 钠内流速度减慢, 故动作电位 0 期除极速度减慢, 幅度减小, 与周边部位 电位差缩小, 因而心肌细胞兴奋的扩布减慢, 传导性降低 心肌兴奋性增高, 超常期延长, 快反应细胞自律性增高, 以及传导性降低, 尤其是单向 阻滞所引起的兴奋折返, 更易使低钾血症患者出现心律失常, 为临床上极其常见的症状 4 对收缩性的影响 : 由于细胞外液低钾, 在复极化 2 期时, 对 Ca 2+ 内流的抑制作用减弱, 复极化 2 期 Ca 2+ 内流加速, 因为 Ca 2+ 是心肌细胞兴奋收缩的偶联因子, 因此早期轻度 细胞外低钾可使心肌收缩性增强 但慢性缺钾时, 由于心肌细胞内缺钾, 致使细胞代谢障碍 引起心肌细胞变性 坏死,ATP 产生及利用障碍, 而使心肌收缩性减弱 心电图检查通常能较敏感地反映出低钾血症状况 低钾血症的主要表现有 :T 波压低 增宽 倒置, 为复极化 3 期延长之故 ;T 波后出现高大的 U 波, 一般认为与超常期延长有关 ;S-T 段压低, 是因为 2 期一时性 Ca 2+ 内流加速, 促进了一时性 K + 外流, 导致的复极化 2 期加速之故 ;Q-T 或 Q-U 间期延长,P-R 间期或 P-Q 间期延长,QRS 综合波增宽都是心肌 细胞的传导性降低所致, 反映了心肌细胞兴奋的扩布减慢 其中 T 波后出现明显的 U 波, 以及 S-T 段压低为低钾血症或缺钾的特征性表现 ( 图 8-1-7) 在上述图形中也可出现 Ⅰ ~ Ⅱ 房室传导阻滞, 及各种心律失常

25 图 血浆钾浓度对心肌细胞膜电位及心电图的影响 3) 对肾脏的影响 : 1 尿浓缩功能障碍 : 在慢性缺钾时, 肾脏对尿的浓缩功能降低, 病人常表现为多尿和 低比重尿 其发生机制是 :a. 慢性缺钾时集合管和远曲小管上皮细胞受损, 对 ADH 的反应性降低, 从而导致水重吸收障碍, 引起多尿和低比重尿 ;b. 髓袢升支受损, 对 Na + Cl - 重吸收减少, 影响髓质正常渗透压梯度 ( 高渗环境 ) 形成, 从而使尿液浓缩发生障碍 2 缺钾性肾病 : 人类慢性低钾血症 1 个月以上, 即可逐渐发生近曲小管 ( 偶尔见远曲小 管 ) 上皮细胞特殊的空泡变性, 还可有肾间质纤维化, 肾小管萎缩和扩张 有人认为上述变 化与钾缺乏时刺激肾小管上皮细胞 NH 3 的生成增多有关 4) 对酸碱平衡影响 : 低钾血症患者的酸碱平衡状态与原发疾病或引起低钾血症的原因 有关 例如, 当原发疾病为肾小管性酸中毒, 或引起缺钾的原因为腹泻时, 患者可伴有代谢 性酸中毒 ; 当引起缺钾的原因是长时间应用高效能利尿药如速尿 利尿酸时, 患者可出现代 谢性碱中毒 但是, 缺钾和低钾血症本身往往倾向于引起代谢性碱中毒 机制 :1 机体缺钾时, 远曲小管内 K + -Na + 交换减少, 故 H + -Na + 交换增加, 因而排 H + 增多 ;2 低钾血症时 ( 原因为细胞外钾向细胞内转移者除外 ), 细胞内 K + 向细胞外移动, 细胞外的 H + 转移入细胞内, 从而使细胞外液 H + 浓度降低 ;3 缺钾时肾排氯增多, 机体缺氯就可引起代谢性碱中毒 碱中毒时, 尿液一般呈碱性, 但在缺钾等引起的代谢性碱中毒, 因缺钾肾小管上皮细胞 K + -Na + 交换减少, 促进 H + -Na + 交换增强, 导致肾泌 H + 增多, 尿液呈酸性 此种状况称为 反 常性酸性尿 (paradoxial acidic urine) 5) 对代谢的影响 1 糖代谢 : 血浆钾离子浓度降低可抑制胰岛 细胞分泌胰岛素, 从而使糖原合成和糖的 利用发生障碍, 糖耐量降低, 食糖时易发生高血糖 此外血浆钾浓度降低本身也有增高血糖 的作用 2 蛋白质代谢 : 缺钾可引起负氮平衡, 因而钾缺乏可以成为儿童生长障碍的原因之一 (3) 防治原则

26 1) 去除原发病因, 尽早恢复正常饮食 2) 低钾血症较严重 ( 血清钾浓度低于 3.0mmol/L) 或有明显的临床表现, 如心率失常, 肌肉瘫痪者应及时补钾 补钾应遵循下述原则 :1 见尿补钾, 无尿不补钾 即尿量每小时大 于 30ml 时才能补钾, 每日尿量少于 500ml 时不宜补钾, 以避免发生高钾血症, 杜绝高钾引 起心搏骤停 ;2 补钾途径, 最好为口服, 若不能口服或遇紧急情况, 可考虑静脉内滴注 ;3 控制剂量和速度 一般口服氯化钾每日 3~6g; 若静脉滴注, 可将 1.0~1.5g 氯化钾加入 500ml 生理盐水或 5% 葡萄糖溶液中, 终浓度控制在 30~40mmol/L, 以防刺激血管壁而引起疼痛 补钾量需视缺钾严重程度而定, 滴注速度控制在每小时 10~20mmol 快速补钾需在心电图 监护下进行 因为正常人细胞外液总钾量仅 70mmol, 而细胞内钾含量约为 3500mmol, 所以缺钾主 要是细胞内缺钾, 在心衰 缺氧等疾病情况下, 出现低钾血症, 补入的钾进入细胞达到分布 平衡所需时间显著延长, 因此补钾不能操之过急 宜数日数周断续给予, 逐步使缺钾得以恢 复 2. 高钾血症血清钾浓度高于 5.5mmol/L 称为高钾血症 (hyperkalemia) 但血钾并不一 定反映体内钾的含量, 在体内钾含量减小时, 血清钾浓度也可能升高 此外还需注意排除假 性高钾血症 假性高钾血症是指测得的血清钾浓度增高, 而在体实际的血浆钾或血清钾浓度 并未增高的情况 最常见的原因为采血样时发生溶血, 细胞内的 K + 大量释出所致, 但肉眼 很容易出现血清带红色 此外, 当血小板数超过 /L 时, 在形成血清过程中血小板释放 的钾可使血清钾明显超过血浆钾 而当白细胞计数超过 /L 时, 也可因取血后血样放置期间白细胞的 K + 释放使血清 K + 或血浆钾浓度升高 (1) 原因和机制 1) 钾摄入过多 : 在肾功能正常情况之下, 因高钾饮食引起的高钾血症极为罕见 只有 当静脉内过多过快输入钾盐, 特别是在肾功能低下时, 才能引起高钾血症 2) 肾排钾减少 : 这是引起高钾血症最主要的原因 常见于以下这些情况 : 1 肾功能衰竭 : 急性肾功能衰竭的少尿期及慢性肾功能衰竭末期出现少尿或无尿时, 因 肾小球滤过率减少或肾小管排钾功能障碍, 往往发生高钾血症 临床上以急性肾功能衰竭引 起的高钾血症最为多见, 包括因各种原因 ( 例如休克 失液 出血等 ) 所致的功能性肾功能衰 竭, 因肾小球滤过率急剧而又严重减少时, 所致钾在体内潴留 慢性肾功能衰竭时, 除非肾 小球滤过率低于 15ml/min, 否则不易发生高钾血症 2 盐皮质激素缺乏 : 醛固酮主要作用于肾远曲小管和集合管, 促进其对钠的重吸收和钾 氢的排泌 此外, 对结肠粘膜, 涎腺及汗腺等也有同样的作用, 因此醛固酮分泌减少或作用 减弱时, 经常发生高钾血症 此种情况见于 :a.addison 病 ;b. 肾上腺皮质激素合成所必 需的酶缺乏,c. 低肾素性低醛固酮症 : 继发于糖尿病肾病或间质性肾病等 ;d. 假性低醛固 酮症 : 为外周器官对醛固酮的反应性降低 ;e. 使用抑制肾素 - 血管紧张素 - 醛固酮轴的药 物, 如血管紧张素转化酶抑制剂 ( 卡托普利 ) 和醛固酮拮抗剂 ( 安体舒通 ) 等 3 原发性肾小管泌钾缺陷 :a. 高钾性远曲小管性酸中毒 : 即 Ⅳ 型肾小管性酸中毒 它 不同于 Ⅰ 型或 Ⅱ 型肾小管酸中毒, 发生机能可能是 : 醛固酮分泌减少或对醛固酮的反应性降低, 或者非醛固酮依赖性的远曲小管的 H + 和 K + 分泌障碍, 造成 H + 和 K + 在体内潴留而发生 高钾血症 - 高氯性代谢性酸中毒 ;b. 间质性肾炎及系统性红斑狼疮患者, 可有远曲小管泌 钾障碍 ;c. 肾移植最初阶段肾小管尚无排钾功能, 极易发生高钾血症 4 抑制肾小管泌钾的药物大量应用 : 如氨苯喋啶能抑制远曲小管和集合管对 K + 的分泌, 导致钾在体内潴留 过量洋地黄由于抑制细胞膜 Na + -K + -ATP 酶, 可导致肾小管泌钾障碍, 又可使组织细胞摄钾减少, 从而使血钾升高 3) 细胞内钾大量释出 :

27 1 大量溶血和组织坏死 : 如血型不合的输血 严重创伤 ( 挤压综合征 ) 等情况时, 若伴有 肾功能不全, 即可发生高钾血症 2 组织缺氧 : 严重缺氧时,ATP 生成不足, 细胞膜 Na + -K + 泵功能障碍, 非但细胞外液 中的钾不能泵入细胞, 而且细胞内液中的钾可大量外流, 引起高钾血症 3 酸中毒 : 酸中毒时, 细胞外液中的 H + 进入细胞内被缓冲, 为了维持体液电中性, 同时有细胞内的 K + 和 Na + 被释放到细胞外 酸中毒还可引起肾小管上皮细胞内 H + 浓度增加, 致使 H + -Na + 交换增多, 抑制 Na + -K + 交换, 从而导致高钾血症 4 家族性高钾性周期性麻痹 : 这是一种常染色体显性遗传性疾病, 产生原因可能为肌细 胞膜异常, 在剧烈运动和应激后发作, 发作时钾从肌细胞内释出, 使血钾升高, 并引起骨骼 肌麻痹, 一定时间后可自行恢复 5 胰岛素缺乏 : 糖尿病酮症或非酮症患者均可发生高钾血症 其发生机制是 : 胰岛素缺 乏影响了细胞膜 Na + -K + -ATP 酶的功能, 从而妨碍了钾进入细胞内, 引起高钾血症 6 受体阻滞剂过量应用 : 例如心得安可导致高钾血症 机理见前述 (2) 对机体的影响高钾血症对机体的影响主要表现为肌无力和心律失常, 但严重的高 血钾性瘫痪较少见, 因为血钾水平尚未高至致瘫痪程度时, 患者往往已因致命性的心律紊乱 或心搏骤停而死亡 1) 对骨骼肌的影响 : 轻度高钾血症 ( 血清钾浓度 5.5~7.0mmol/L) 时, 细胞外液钾浓度 的增高, 使 [K + ] i /[K + ] o 比值变小, 细胞内 K + 外流减少, 静息膜电位降低 ( 负值减少 ), 相当 于部分去极化, 因而兴奋所需的阈刺激减少, 肌肉的兴奋性增强, 临床上可出现肌肉轻度震 颤, 手足感觉异常 重度高钾血症 ( 血清钾浓度 7~9mmol/L) 时, 骨骼肌细胞的静息电位过 小, 甚至等于或低于阈电位, 快钠离子通道失活, 难以形成动作电位, 肌肉细胞不易被兴奋, 兴奋扩布困难, 这种状态称去极化阻滞 临床上可出现四肢软弱无力 腱反射减弱或消失, 甚至出现弛缓性麻痹等症状 肌肉症状常称出现于四肢, 然后向躯干发展, 也可波及呼吸肌 2) 对心脏的影响 : 高钾血症对机体的主要危险是重症高钾血症能引起心室纤维颤动和 心搏骤停 1 对兴奋性的影响 : 静息期心肌细胞对钾已处于最大通透状态, 高钾血症时虽可使心肌 细胞膜钾电导增大, 但由于细胞内外钾浓度差缩小, 静息期细胞内 K + 外流的驱动力降低, 使其作用不能显现出来, 因此轻度高钾血症时, 心肌细胞静息膜电位仍有轻度减少, 相当于 心肌细胞部分去极化, 故使心肌兴奋性增高 ; 然而重度高钾血症时, 由于静息膜电位过小, 甚至等于或小于阈电位, 此时可使快钠离子通道失活, 不易形成动作电位, 心肌兴奋性降低 或消失, 临床上可出现心脏停搏 2 对自律性的影响 : 在高钾血症时, 心房传导组织 房室束 - 浦肯野纤维网的快速反应 自律细胞膜上的 I K 2 孔道的钾电导增高, 故在到达最大复极化电位后, 细胞内钾的外流比正 常时加快而此时持续性的钠内流 ( 背景电流 ) 相对缓慢, 导致快反应自律细胞的 4 期自动去极化减慢, 自律性降低 3 对传导性的影响 : 传导性取决心肌兴奋部位与周围部位的电位差 高钾血症时, 由于心肌静息膜电位降低, 膜上的快钠通道部分失活或能被激活的快钠离子通道减少, 以致 0 期时的钠内流减慢 减少, 导致 0 期除极的速度减慢, 幅度减小, 因而兴奋的扩布减慢, 传导性降低, 故心房内 房室间或心室内均可发生传导延缓或阻滞 若发生单向传导阻滞, 加上有效不应期缩短而形成的兴奋折返, 可导致室性纤维颤动 综合高血钾对心肌细胞兴奋性 自律性 传导性以及神经 ( 如迷走神经 ) 的影响, 加上其他离子异常, 以及血 ph 改变的参与, 高钾血症对心律的影响极为复杂, 在临床上可见到各种心律失常, 包括各种过缓性心律失常, 如房室传导迟缓和完全房室传导阻滞 窦性心动过

28 缓 慢性室性心率和心脏收缩不全 ; 也可发生心动过速, 如窦性心动过速 频繁的室性期外 收缩, 室性心动过速和室性纤维性颤动 K + 浓度升高速度可影响心律失常发生的类型 血 清 K + 浓度缓慢升高多引起自律性降低和广泛性传导阻滞 ; 而快速输入钾溶液则可引起室性 异位心率, 最后发生室颤 严重高钾血症可因严重的传导阻滞或心肌兴奋性消失而引起心搏 骤停 4 对收缩性的影响 : 高钾血症时, 细胞外液 K + 浓度增高, 可抑制心肌细胞复极化 2 期 时的 Ca 2+ 内流, 因而使兴奋 - 收缩偶联作用减弱, 心肌收缩性降低, 可使心脏停搏于舒张 期 高钾血症的心电图表现为 :T 波高尖, 基底狭窄, 为复极化 3 期加速之故 Q-T 间期缩 短, 因复极化 3 期加速, 致动作电位时程缩短所造成 P 波压低 增宽,P-R 或 P-Q 间期延 长,QRS 综合波增宽,R 波降低, 是高钾血症时动作电位 0 期膜内电位上升的速度减慢, 幅度减小, 因而兴奋的扩布减慢, 传导时间延长所致 高尖的 T 波尚可见于脑血管意外 心动过速 心内膜下出血等 但高钾血症时 T 波基 底变窄并有 Q-T 间期缩短, 而脑血管意外和心内膜下出血时 T 波基底较宽, 并有 Q-T 间期 延长 3) 对酸碱平衡的影响 : 高钾血症时, 由于细胞外液钾过多,K + 移入细胞内, 细胞内 H + 移向细胞外 ; 以及肾小管上皮细胞内 K + 浓度升高, 促进了 K + -Na + 交换, 减少了 H + -Na + 交换, 而且高钾血症似能减少肾小管上皮细胞产氨, 从而使排 H + 减少 因此高钾血症常伴发代谢 性酸中毒 酸中毒应排酸性尿, 才对机体有利, 但此时为了维持血钾内稳, 肾小管上皮细胞 K + -Na + 交换增加, 抑制了 H + -Na + 交换, 因此排出的尿却呈碱性, 所以称此尿为 反常性碱 性尿 (paradoxial alkaline urine) (3) 防治原则 : 轻度高钾血症应去除引发高钾血症的原因, 积极治疗原发病及限制高钾 饮食, 一般都能自行缓解 重度高钾血症 ( 血清钾浓度在 7.0mmol/L 以上 ) 应迅速采取紧急 措施降低血钾, 保护心脏 1) 对抗钾对心肌的毒害作用 : 可静脉内注射 10% 葡萄糖酸钙或高渗钠溶液 血钙增高 可使心肌细胞阀电位负值变小, 从而使静息膜电位与阈电位间的电位差接近正常, 恢复心肌细胞的正常兴奋性 细胞外液 Ca 2+ 浓度增高还使动作电位 2 期 Ca 2+ 内流加速, 增强心肌收 缩性 血钠增高, 可促进除极时的钠离子内流加快, 动作电位 0 期上升速度加快, 幅度加大, 使心肌传导性恢复正常 但疗效均较短暂 2) 促使钾进入细胞内 : 静脉注射乳酸钠或碳酸氢钠溶液, 也可应用葡萄糖 - 胰岛素静 脉滴注, 通过提高血液 ph 值, 或促进糖原合成, 使 K + 进入细胞, 降低血钾浓度 3) 排出体内过多的钾 : 可应用阳离子交换树脂如聚苯乙烯磺酸钠等经口服或灌肠, 在 胃肠道内通过 Na + -K + 交换, 促进体钾排出 对严重高钾血症患者, 可用腹膜透析或血液透 析, 借以排除体内过多的钾