第三章水和电解质代谢紊乱 (Disturbances of water and electrolyte balance) 北京大学医学部病理生理教研室 吴立玲
42 岁男性, 因恶心 呕吐 腹胀和腹部绞痛 3 天入院 既往史 :20 岁做过阑尾切除术 体检 : Case study T38.7 C, 脉搏 104 beats/min BP 115/70 mmhg 腹胀, 有压痛和反跳痛 皮肤和舌干燥, 尿量 5ml/h 化验 : 血 [Na + ]152 mmol/l [Cl - ] 108 mmol/l [K + ] 5.4 mmol/l 尿比重 1.038
Questions 假设其体重 60kg, 约有多少体液和血浆? 正常机体是如何维持水与电解质平衡的? 该患者有哪些临床表现和化验检查异常? 该患者发生何种水电解质紊乱? 脱水患者是不是都有少尿的表现? 如果需要静脉输液, 应该补什么液体?
第一节 水与电解质的代谢 (Metabolism of water and electrolyte)
一 体液的容量和分布 (Volume and distribution of body fluid) 体液 (body fluid) 体内的水和溶解在其中的物质 Solutes:electrolytes and nonelectrolytes
水与电解质平衡 体液的容量 (volume) 化学成分 (composition) 渗透压 (osmotic pressure) 分布 (distribution)
Total body water (TBW) 60% 细胞内液 Intracellular fluid (ICF) 40% 细胞外液 Extracellular fluid (ECF) 组织液 Interstitial fluid(isf) 血浆 Plasma 组织间隙 15% 5% Transcellular fluid (third space) 1%
影响体液容量的因素 Body fluid TBW (%) Adult male TBW(%) Adult female TBW(%) Infant Normal 60 50 70 Lean 70 60 80 Obese 50 42 60 年龄 脂肪含量 性别
水在体内的分布 (%) 足月婴 周岁婴 儿童 成人 体液总量 80 70 65 60 细胞内液 35 40 40 40 组织液 39.5 25 20 15 血浆 5.5 5 5 5
二 体液的电解质 (Electrolyte in body fluid) ECF: Na + Cl - HCO 3 - ICF: K + Mg 2 + HPO 4 2- Pr -
160 120 血 [Na + ] 140 mmol/l 血 [Cl - ] 104 mmol/l 血 [HCO 3- ] 24 mmol/l 80 40 ECF ICF 0 Na + K + Cl - HCO 3 - HPO 4 2- 细胞内外电解质的分布
消化液 胃液 :H +,K +, Cl - 肠液 :Na +,K +,Cl -,HCO 3 - 胰液 :Na +,K +,HCO 3 -
三 体液的渗透压和水的交换 (Osmotic pressure of body fluid and water movement)
( 一 ) 体液的渗透压 (Osmotic pressure of body fluid) 血浆渗透压 280~310 mmol/l 溶液的渗透压取决于溶质的微粒数目 (mosm/l) 血 Na + 产生的渗透压约占血浆总渗透压的 45%~50%
( 二 ) 水的交换 (Water movement )
1. 细胞内外水的运动 (Water movement between outside-inside of cell) 水自由通过细胞膜 蛋白质 Na + K + Ca 2+ 等选择性通过细胞膜 正常时细胞内外渗透压相等 当细胞内外渗透压不相等时, 首先通过水的转移来调节
2. 血管内外水的运动 (Water movement between outside-inside of capillary) 水和电解质自由交换 血管内外电解质成分相等 蛋白质等大分子物质受限 血浆胶体渗透压是调节组织液回流是重要因素
3. 体内外水的运动 (Water movement between outside-inside of body) Daily intake (ml/day) Drinking 1300 Daily output (ml/day) Urine 1500 Water in food 900 Water of oxidation 300 Lungs 400 Skin 500 Stool 100 Total 2500 Total 2500
每日最低尿量 500ml ( 从尿排代谢废物 35g/ 日 最大浓度 6~8g%) 呼吸道失水 Insensible lose 皮肤不显性蒸发 生理需水量 :1500ml/day
四 水与钠平衡的调节 (Regulation of water and sodium balance)
1. 渴感 (thirst) ECF 渗透压 血容量 下丘脑视上核 渴中枢
2. 抗利尿激素 (antidiuretic hormone, ADH) ECF 渗透压 渗透压感受器 ( 下丘脑和颈内动脉 ) ADH 肾重吸收水 ECF 量 渗透压 有效循环血量 容量感受器 ( 左心房和胸腔大静脉 )
3. 醛固酮 (aldosterone) 有效循环血量 醛固酮 肾重吸收 Na + H 2 O ECF 量 低血 Na + 高血 K +
Regulation Water and Electrolyte Balance 水平衡 :thirst and ADH 钠平衡 :aldosterone 感受细胞外液渗透压和血容量 感受血容量 血 Na + 和血 K + 浓度
第二节水 钠代谢紊乱 (Disturbances of water and sodium balance)
类型 脱水 (dehydration) 高渗性 低渗性 等渗性 水过多 (water excess) 水中毒 水肿
低钠血症 (hyponatremia) The serum sodium concentration <130 mmol/l 高钠血症 (hypernatremia) The serum sodium concentration >150 mmol/l
一 脱水 (Dehydration) 体液容量减少 (>2%) Body water deficit
( 一 ) 高渗性脱水 (Hypertonic dehydration) 1. 概念 Water loss>sodium loss Serum[Na + ] >150 mmol/l Plasma osmotic pressure >310 mmol/l 低容量性高钠血症 (Hypovolemic hypernatremia)
2. 原因 (1) 入量不足 水源断绝 丧失口渴感 进食困难 滴水不进, 人能活多久? (2) 丢失过多 大量出汗 尿崩症和渗透性利尿 呼吸道和皮肤蒸发
3. 影响 (effects) 失水 > 失 Na + 皮肤蒸发 脱水热 ECF 量 ECF 渗透压 渴中枢 口渴 血容量 脉速,BP 血 [Na + ] 血浆渗透压 ADH 肾重吸收水 尿少比重高 细胞内脱水 CNS 功能障碍 幻觉, 躁动
脱水热 (dehydration fever) 因皮肤蒸发水减少 引起的体温上升
高渗性脱水的主要发病环节 ECF 高渗 主要脱水部位 ICF 减少
4. 防治的病理生理基础 (Pathophysiological basis of prevention and treatment) 5% 葡萄糖溶液 0.9% 氯化钠 5% 碳酸氢钠 及时补水 适当补钠 葡萄糖溶液 生理盐水
( 二 ) 低渗性脱水 (Hypotonic dehydration) 1. 概念 sodium loss > water loss serum[na + ] <130 mmol/l plasma osmotic pressure < 280 mmol/l 低容量性低钠血症 (hypovolemic hyponatremia)
2. 原因 钠平衡调节 : 多吃多排, 少吃少排, 不吃不排 丢失过多 胃肠道丢失 肾性失钠 : 间质性肾炎 皮肤丢失 : 血浆渗出 液体积聚在第三间隙 : 肠梗阻
3. 影响 (effects) 失 Na + > 失水 血 [Na + ] 血渗透压 ECF 渗透压 ADH 肾重吸收水 尿量正常 ( 早期 ) 水移入细胞 脑细胞 肿胀 淡漠嗜睡 ECF 量 血容量 肾血流量 醛固酮 ADH 组织液 脱水征 脉速 直立性眩晕 BP V 萎陷 尿少 氮质血症尿 Na +
脱水征 : 因组织间液量减少, 临床 上出现皮肤弹性减退 (reduced skin turgor) 眼窝下陷, 婴幼儿囟门凹陷等体征
直立性眩晕 (postural dizziness) 晕厥 (swoon) 是一种突然发生的短暂的意识 丧失 直立性血压的正常生理调节 : 从蹲卧位突然改变为直立位时, 由于重力的作用大约有 300-800ml 血液蓄积于下肢, 而使回心血量骤减, 动脉血压降低
调节机制 经颈动脉窦和主动脉弓压力感受器, 引起交感肾上腺系统兴奋, 心率加快, 小动脉收缩 直立时下肢骨骼肌张力增高和等长收缩, 促使血液回流心脏 直立位胸腔负压增大, 有助于心脏充盈, 心输出量和血压增加
低渗性脱水的主要脱水部位 ECF 对患者的主要威胁循环衰竭
4. 防治的病理生理基础 轻 中度补生理盐水 ( 机体排水量大于排 Na + 量 ) 当血 Na + 明显减少时可补少量高渗盐水 ( 减轻细胞水肿 ) 可否只补 5% 葡萄糖溶液?
( 三 ) 等渗性脱水 (Isotonic dehydration) 1. 概念 sodium loss = water loss serum[na + ] 130~150 mmol/l plasma osmotic pressure 280~310 mmol/l
2. 原因 丢失等渗液 胃肠道丢失 肾性失钠 : 间质性肾炎 皮肤丢失 : 血浆渗出 液体积聚在第三间隙 : 肠梗阻
3. 影响 (effects) (1) 血浆渗透压和血钠的变化? ECF 渗透压正常, 血 [Na + ] 正常 (2) 容量的变化? 脱水的主要部位? ECF 减少血容量, 组织液量 ICF 变化不明显 (3) 激素水平的变化? 醛固酮 ADH 分泌 尿量
4. 防治的病理生理基础 生理盐水 + 葡萄糖液 ( 补水量多于补 Na + 量 )
42 岁男性, 因恶心 呕吐 腹胀和腹部绞痛 3 天入院 既往史 :20 岁做过阑尾切除术 体检 : Case study T 38.7 C, 脉搏 104 beat/min BP 115/70 mmhg 腹胀, 有压痛和反跳痛 皮肤和舌干燥, 尿量 5ml/h 化验 : 血 [Na + ] 152 [Cl - ] 108 [K + ] 5.4 尿比重 1.038 该患者有哪些临床表现和化验检查异常? 该患者发生何种水和电解质紊乱?
病史 : 有无发生水与电解质平衡紊乱的可能表现 : 有无水 电解质紊乱的特征性症状和体征化验 : 准确判断类型的依据
病史 : 呕吐, 丢失过多 进食? 入量减少? 有发生水与电解质紊乱的可能 表现 : 皮肤和舌干燥, 尿量减少, 心率加快, 尿比重 1.038 脱水 化验 : [Na+] 152 mmol/l 原发疾病 : 急性肠梗阻水钠代谢紊乱 :Hypovolemic hypernatremia
高渗性脱水 呕吐, 丢失过多 进食? 入量减少 水丢失 > 钠丢失 ECF ECF 渗透压 组织液 血容量 皮肤黏 膜干燥 心率 血压 (-) 尿量 尿比重
各种类型脱水的比较 脱水主要部位 口渴感皮肤弹性 血压 血 Na + 尿量尿钠含量 氮质血症 高渗性脱水 低渗性脱水
Case study 病史 :62 岁男性, 嵌顿性腹股沟疝入院 体检 : 消瘦 虚弱 舌干 组织充盈差 治疗 : 术前 NS 1L 术中 NS 1.5L 术后 NS 1L GS 2L 昏昏欲睡 躁动, 血 [Na + ]133 mmol/l GS 1L 昏迷 抽搐 死亡 What happened in the patient?
二 水过多 (Water excess) 体液容量增多 Excess of body water.
( 一 ) 水中毒 (Water intoxication) 1. 概念 低渗性液体在体内潴留的病理过程 serum[na + ] < 130 mmol/l plasma osmotic pressure < 280 mmol/l 高容量性低钠血症 (hypervolemic hyponatremia)
2. 原因 (1) 水排出减少 急 慢性肾功能障碍 (2) ADH 分泌过多 应激 (3) 入水过多
应激为什么引起 ADH 分泌增加? 正常 : 副交感神经抑制 ADH 分泌 应激 : 交感神经兴奋 副交感神经抑制 解除对 ADH 分泌的抑制
3. 影响 水潴留 ECF 量 ECF 渗透压 血 [Na + ] 血液稀释 水移入细胞 ICF 渗透压 ICF 量 脑细胞水肿 嗜睡 躁动 脑疝
细胞内外液量均, 渗透压均 水潴留的主要部位是细胞内 对机体危害最大的是脑水肿
4. 防治的病理生理基础 预防 限水 排泄 : 利尿 转移 : 小剂量高渗盐水 ( 减轻细胞水肿 )
Case study 病史 :62 岁男性, 嵌顿性腹股沟疝入院 体检 : 消瘦 虚弱 舌干 组织充盈差 治疗 : 术前 NS 1L 术中 NS 1.5L 术后 NS 1L GS 2L 昏昏欲睡 躁动, 血 [Na + ]133 mmol/l GS 1L 昏迷 抽搐 死亡
( 二 ) 水肿 (Edema) 1. 概念 (concept) 过多的液体积聚在组织间隙 Accumulation of excess fluid within the interstitial spaces. 过多的液体在体腔内积聚又 称为积水 (hydrops)
1. 分类 (Classification ) (1) 按原因 心性 肝性 肾性 炎症性 过敏性 特发性 (2) 按部位 (3) 按范围 皮下水肿 喉头水肿 视乳头水肿 肺水肿 脑水肿局部性 (local edema) 全身性 (anasarca)
(4) 按皮下水肿液存在状态 显性水肿 (frank edema) 又称凹陷性水肿 (pitting edema) 隐性水肿 (recessive edema)
2. 水肿的机制 (mechanisms of edema) 影响组织液生成回流的基本因素 毛细血管内压 血浆胶渗压 组织胶渗压 组织流体静压 淋巴回流 Cap 内压组织胶渗压 血浆胶渗压组织流体静压淋巴
(1) 血管内外液体交换异常 (Imbalance of exchange between intra- and extra-vascular fluid) 组织液生成 > 回流 Alteration in capillary hemodynamics that favors the movement of fluid from the vascular space into interstitium.
毛细血管流体静压增高 (Increased capillary hydrostatic pressure) 血浆胶体渗透压降低 (Decreased plasma colloid osmotic pressure) 摄入 ; 合成 ; 丢失 肾病综合征 (Nephritic syndrome)
微血管壁通透性 (Increased capillary permeability) 漏出液 (transudate) 蛋白质含量低, 比重低, 细胞数少 渗出液 (exudate) 蛋白质含量高, 比重高, 白细胞多
Case study 病史 : 男性,46 岁, 因腹胀 腹痛伴发热 体检 :T38.6 C,P 114 次 / 分,R 23 次 / 分,BP130/55mmHg 皮肤见多发蜘蛛痣 巩膜黄染, 黏膜干燥 心率齐, 呼吸浅, 两肺呼吸音减弱, 无发绀 腹部膨隆, 全腹压痛, 有液波震颤 双胫前水肿 神志清醒, 反应灵敏, 无扑翼样震颤
实验室检查 : 血 WBC 12 10 9 /L,Hb 125g/L 肝功能 : 总胆红素升高 明确该肝硬化患者合并腹痛的 原因是诊断性腹腔穿刺 腹水分析 : 蛋白质含量 26g/L, 比重高于 1.021,WBC 830/100ml 自发性细菌性腹膜炎
微血管壁通透性 (Increased capillary permeability) 淋巴回流障碍 (Lymphatic obstruction) 橡皮腿 乳腺癌术后
(2) 体内外液体交换平衡失调 (Imbalance of exchange between intra- and extra-body fluid)
肾小球滤出钠 水 99%~99.5% 65%~70% 0.5%~1% 肾小管重吸收 近曲小管吸收 滤出液排出 钠水潴留 Na + and water are retained by the kidney.
肾小球滤过率下降 (Decreased glomerular filtration rate) 滤过面积 有效循环血量
肾小管重吸收增加 (Increased tubular reabsorption) 近曲小管重吸收 ( 球 - 管平衡失调 ) 球 - 管平衡失调的机制 肾小球滤过分数增高 ( 滤过分数 = 肾小球滤过率 / 肾血浆流量 )
afferent arteriole 肾小球有效滤过压 (Net filtration pressure) efferent arteriole blood intracapillary hydrostatic pressure intracapsula r hydrostatic pressure plasma colloid osmotic pressure 肾小球毛细血管血压是液体滤出的动力 (60 mmhg) 血浆胶体渗透压和囊内压是液体重吸收的动 力 (32 mmhg+18 mmhg)
循环血量减少 : 出球小动脉收缩 > 入球小动脉收缩肾小球滤过率 / 肾血浆流量 滤过分数增加 血浆从肾小球滤出增多 管周血管中胶体渗透压相对增高 血流量减少, 毛细血管内压相对降低 近曲小管重吸收钠水增多
Renal cortex Cortical nephron Renal medulla Juxtamedullary nephron (20%~25%) 心输出量 肾血流量 皮质层 (94%) 外髓 (5%) 内髓 (<1%)
肾小管重吸收增加 (Increased tubular reabsorption) 近曲小管重吸收 ( 球 - 管平衡失调 ) 肾内血流重新分布 远曲小管和集合管重吸收 ( 醛固酮 ADH )
3. 常见全身性水肿的 发病机制及特点
心性水肿 (Cardiac edema) 左心衰 心源性肺水肿 右心衰 心性水肿 特点 : 因重力作用先发于下垂部位
机制 右心功能 心输出量 V 淤血 V 压 肾血流量 Cap 内压 胃肠肝淤血 GFR 醛固酮 ADH 蛋白吸收合成 血浆胶渗压 肾小管重吸收 钠水潴留 水肿
肝性水肿 (Hepatic edema) 特点 : 腹水为主 晚期血吸虫患者
晚期血吸虫病 思考题 肝性水肿的发生机制? 痢疾患者可能发生哪种类 型的脱水?
谢谢!