电解质和酸碱平衡

第六章电解质和酸碱平衡紊乱的生物化学检验BriefContents第一节体液中水和电解质的平衡第二节水和电解质平衡紊乱的生物化学检验第三节血气分析与酸碱平衡体液（bodyfluid）：是指机体内存在的液体，包括水和溶解于其中的物质－电解质、小分子有机物和蛋白质等。电解质是体液中存在的离子，具有维持体液渗透压、保持体内液体正常分布的作用，是人体体液的主要组成成分，参与机体重要的生理和生化过程。正常情况下，机体具有完善的缓冲和调节系统；通过缓冲体系、肺、肾脏的代偿，维持水、电解质和酸碱平衡稳定状态。第一节体液中水和电解质的平衡体液以细胞膜为界，分为细胞内液（intracellularfluid，ICF）和细胞外液（extracellularfluid，ECF）。ECF按存在部位又分为细胞间液（interstitialfluid）和血浆，前者包括淋巴液。约1/3的总体水（totalbodywater，TBW）分布在ECF，2/3存在于ICF。各部位体液之间受机体生理机制的调节处于动态平衡一、水和电解质平衡水平衡:每天进入机体的水，经机体代谢在体液间转移交换，最后等量地排出体外，使各部分体液保持动态平衡的过程。每天成年人一般应补充1000～1500ml水人体内水含量以总体水（totalbodywater,TBW）表示，与年龄、性别、疾病等密切相关。人体各组织含水量也不相同水平衡的调节机制1.水平衡的调节中枢：下丘脑。2.调节途径：通过口渴中枢，抗利尿激素（antidiuretichormone,ADH）以及肾三大环节而完成调控。其它如心房肽、肾素-醛固酮系统亦有调节水平衡的功能。3.水摄入：当血浆晶体渗透压升高、血管肾张素Ⅱ增多、生活习惯等刺激下丘脑的渴觉中枢，引起口渴而增加水摄入量；当摄入量到一定程度后，渴饱满中枢兴奋，口渴感受消失。4.水的排出：主要依赖于ADH、醛固酮和肾脏等。影响ADH合成与分泌的因素：血浆晶体渗透压、血容量、剧烈运动及疼痛等。ADH作用远端肾小管的受体，增加肾小管上皮细胞对水的通透性，促进水的重吸收。水平衡的调节二、电解质平衡体液电解质中主要阳离子有钾（K+）、钠（Na+）、镁（Mg2+）和钙（Ca2+），主要阴离子包括氯离子（Cl-）、磷酸根（HPO42-，H2PO4-）、碳酸氢根（HCO3-）、硫酸根（SO42-），以及乳酸和蛋白质等有机阴离子。二、电解质平衡细胞外液的阳离子主要是Na+，阴离子主要是Cl-，其次是HCO3-。细胞内液的阳离子主要是K+，其次是Mg2+，阴离子以有机磷酸根（HPO42-）和蛋白质为主。同位素标记实验证明，Na+可通过主动转运机制，即依赖于细胞膜上的钠钾泵将Na+从细胞内泵出到细胞外，同时将细胞外的K+收回到细胞内。电解质平衡血浆与细胞间液:以具有半透膜作用的毛细血管壁相隔，除蛋白质不易透过外，水和其它电解质能自由通过。ECF与ICF:间由细胞膜相隔。细胞膜是半透膜，对物质通过具有高度选择性，水、尿素、O2、HCO3-、肌酐可以自由通过，而K+、Na+、Ca2+、Mg2+、蛋白质等不能自由通过，所以ECF与ICF化学成分相差很大。一水平衡紊乱基本原因：水摄入和水排出不相等，不能维持体内水的动态平衡。水平衡紊乱的表现：①总体水过少或过多；②总体水变化不大，但水的分布有明显异常。水平衡紊乱多伴有体液中电解质的改变及渗透压的变化。第二节水和电解质平衡紊乱的生物化学检验（一）脱水（总体水过少）脱水是由于水摄入过少和/或水丢失过多而引起细胞外液减少。根据血浆钠浓度的变化分为高渗性、等渗性和低渗性脱水三种。1．高渗性脱水1.以水丢失为主。2.原因：进水量不足、高热出汗过多、胃肠道和泌尿道丢失大量低渗液体。3.结果：（1）使总体水减少；（2）血浆渗透压增高（＞295mOsm/kg·H2O）；（3）血浆Na+浓度＞150mmol/L，4.临床表现：细胞内液的水向细胞外转移，引起剧烈口渴、体温上升以及各种神经精神症状（记忆力减退、烦躁、谵妄以至昏迷），同时还有尿量减少，体重明显下降。2．低渗性脱水以电解质丢失为主。原因见左图。表现：（1）血浆渗透压降低，水份由血液经组织间液流向ICF；（2）血容量明显降低、血液浓缩、尿钠减少。（3）出现恶心呕吐，眼球凹陷、皮肤干燥及弹性降低、颜面瘦削等脱水貌。3．等渗性脱水主要是细胞外液的丢失，丢失的电解质和水基本平衡，血浆渗透压仍维持在正常水平。如烧伤、失血及胃肠液的丢失等，各部分液体之间无明显水的转移。细胞外液减少，血容量不足，血压下降，外周血液循环障碍。（二）水肿（总体水增多）水肿：当机体摄入水过多或排出量减少，以致体液在体内积聚过多、血容量增加以及组织器官水肿。原因：血浆蛋白浓度降低、充血性心力衰竭、水和电解质排泄障碍等。分类：按照体液晶体渗透压的不同，水肿可分为高渗性（盐中毒）、等渗性（水肿）和低渗性（水中毒）水肿。1．高渗性水肿原因：高张盐水或高张NaHCO3的大量输入。表现：血浆Na+浓度增高（＞150mmol/L）血浆渗透压增高ICF的水份向ECF转移——引起细胞脱水﹑组织间液和血容量明显增多，出现血压增高﹑颈静脉怒张、心脏负荷增加和四肢浮肿等症状。2．低渗性水肿亦称水中毒，见于急性和慢性肾功能衰竭。ECF和血容量增加——（1）血Na+被稀释，出现稀释性低钠血症（低于130mmol/L）；（2）血浆渗透压降低，使ECF的水分向ICF转移，各部份渗透压重新平衡，而容量均增大；（3）尿量增多，尿钠减少。严重者因脑细胞水肿致颅内压增高，而出现各种神经精神症状，甚至惊厥、昏迷、死亡。3．等渗性水肿亦称全身性水肿。可原发于心脏、肝、肾等疾病。通过醛固酮和ADH使水、钠排出减少，体内水、钠潴留，ECF增多，但渗透压正常。临床表现——主要为组织间液与血容量增多，血液被稀释。二、钠、氯平衡紊乱（一）钠、氯代谢及平衡紊乱正常成人钠、氯的来源主要是食物中的NaCl，随食物进消化道的NaCl几乎全部以离子形式被人体吸收，构成细胞外液中的主要电解质成分，Na+和Cl-主要通过肾脏排泄，少量通过汗液排出。正常成人每日NaCl需要量约为4.5～9g。（二）高钠血症临床上细胞外液Na+＞150mmol/L称为高钠血症（hypernatremia）。因摄入钠过多或水丢失过多而引起。较为少见，主要见于水排出过多而无相应的钠丢失（如水样泻、尿崩症、出汗过多）和糖尿病病人由于水随大量糖尿排出。高钠血症时，细胞外液渗透压升高，细胞内水向细胞外转移，病人出现口渴等细胞内脱水症状。（三）低钠血症临床上细胞外液Na+＜130mmol/L称为低钠血症（hyponatremia）。低钠血症：血浆中Na+130mmol/L。常见原因：1.肾性因素肾功能损害引起——渗透性利尿、肾上腺功能低下、肾素生成障碍以及急、慢性肾功能衰竭等。2.非肾性因素呕吐、腹泻、肠瘘、大量出汗和烧伤等。除钠丢失外还伴有水丢失，血浆渗透压降低，引起水分向细胞内转移，出现细胞水肿，严重者可出现脑水肿。3．抗利尿激素失调和低醛固酮血症等4．假性低钠血症由于血浆中某些固体物质增加，使单位体积的水含量减少，血清钠浓度相对降低（钠只溶解在水中）。如高脂血症（甘油三脂高于16.5mmol/L）及高球蛋白血症（多见于骨髓瘤）等。钠的主要生理功能有：①参与酸碱平衡的调节；②维持体液容量，维持细胞外液渗透压；③维持肌肉、神经的应激性。三、钾平衡紊乱（一）钾代谢及平衡紊乱人体K+主要来自食物。正常血清钾浓度为3.5～5.5mmol/L，细胞内液中K+浓度为150mmol/L。钾在细胞内液的量约为细胞外液的40倍，维持这种梯度平衡，主要依赖于细胞膜上的“钠-钾泵”作用，使细胞排钠储钾。(一)钾的生理功能1在细胞内参与蛋白质和糖原合成。2调节酸碱平衡当出现酸中毒时，ECF中H+增加，H+进入细胞而K+移到细胞外；肾小管上皮细胞泌H+增加，泌K+减少——血钾增高。3维持细胞内液的渗透压4对神经肌肉和心肌的兴奋性作用。心肌兴奋性∝[Na+]●[Ca2+]●[OH-][K+]●[Mg2+]●[H+]神经-肌肉兴奋性∝[Na+]+[K+][Ca2+]+[Mg2+]+[H+]钾对神经-肌肉、心肌的兴奋性的影响(二)钾平衡1．摄入与排出平衡水果肉类蔬菜尿液粪便汗液机体维持K+平衡的最低需要量为20～30mmol，正常人每天摄入K+量为50～75mmol，足以维持生理需要。肾脏是维持血钾水平恒定的关键器官。通过肾小球滤过的K+，完全由近曲小管重吸收，尿排出的K+是由远端肾单位分泌的。2．细胞内外平衡K是细胞内液的主要阳离子，约为细胞外液的40倍——依赖于细胞膜上的Na+-K+ATP酶来维持两者正常梯度，使细胞排钠储钾。当缺氧、酸中毒等使细胞损伤甚至死亡时，此种作用减弱以至消失，钾即从细胞内移出。思考题细胞内液占98％：细胞内约为150mmol/L细胞外液占2%：血清为4.0mmol/LK（三）钾平衡紊乱※钾平衡紊乱与否，要考虑钾总量和血钾浓度。血清钾浓度并不能准确反映体内总钾的情况——血钾总量的98%存在于细胞内，细胞膜对钾的通透性较低，钾透过细胞膜速度缓慢。※临床观察钾平衡时，除检测血钾外，还应从影响钾代谢和钾代谢紊乱后代谢变化的多方面检查，以便综合分析钾平衡紊乱的原因和对机体代谢的影响程度。血浆钾浓度比血清钾浓度低约0.5mmol/L1.低钾血症（hypokalemia）低钾血症：血清钾低于3.5mmol/L。常见原因：（1）钾摄入不足——长期低钾饮食、禁食、吸收不良等。（2）钾排出增多：①胃肠道丢失——如严重呕吐、腹泻等。②肾脏丢失——见于肾功能衰竭多尿期等。（3）分布异常——细胞外钾进入细胞内，造成低血钾。（4）血浆稀释2.高钾血症(hyperkalemia)高钾血症：血清钾高于5.5mmol/L。常见原因：（1）钾输入过多：输入某些药物、过多库存血等。（2）钾排泄障碍：急、慢性肾功能衰竭等使肾小管排钾减少；盐皮质激素缺乏或肾小管排K+缺陷。（3）细胞内钾向细胞外转移：①组织细胞破坏：见于严重溶血、大面积烧伤等。②酸中毒：血浆H+往细胞内转移，细胞内的K+外移，同时肾小管上皮细胞泌H+增加，泌钾减少。四、氯平衡紊乱※氯是细胞外液中主要阴离子，血浆浓度为96~108mmol/L。※机体通过膳食及食盐的形式摄入氯和钠。通常摄入体内NaCl的量大于其需要量。※肾脏是氯的主要排出途径。※氯在体内的变化基本与钠一致。※血清氯水平一般与碳酸氢盐水平呈相反关系。———Cl-与HCO3-为细胞外的两个主要阴离子，机体为了重新吸收和再生更多的碳酸氢盐，就必须从尿中排出更多的氯以维持电解质平衡。五体液钠、钾、氯测定钠、钾测定氯的测定（一）钠、钾测定1．标本的采集与处理血液标本：血清、血浆（1）血浆钾比血清低0.2～0.5mmol/L。（2）血清或血浆标本应及时分离，不能溶血。溶血:0.5%RBC溶血,血［K+］↑0.5mmol/L。时间：全血未及时分离或冷藏，血［K+］↑。25℃,1.5h,血［K+］↑0.2mmol/L4℃,1.5h,血［K+］↑0.3mmol/L4℃,5h,血［K+］↑2mmol/L尿液样品：收集24h尿并加防腐剂或冷藏保存。2．测定方法※原子吸收分光光度法（AtomicAbsorptionSpectrophotometry，AAS）※火焰发射分光光度法（FlameEmissionSpectrophotometry，FES）※离子选择电极法（IonSelectiveElectrod，ISE）※分光光度法1酶法2大环发色团显色法（1）FES※原理：发射光谱分析——根据火焰中激发态回降到基态时发射的光谱强度进行定量分析。※定量方法：内标法、外标法A.内标法：将样本用含有一定浓度参比元素如锂（Li+）或铯（Cs+