(Disturbances of water and electrolyte balance)病理生理教研室病理生理教研室 吴立玲吴立玲(Normal metabolism of water and electrolyte)一、体液的容量和分布一、体液的容量和分布(Volume and distribution of body fluid)体液体液(body fluid)体内的水和溶解在其中的物质。体内的水和溶解在其中的物质。(Water and electrolytes balance)v体液的容量体液的容量(volume)v化学成分化学成分(composition)v渗透压渗透压(osmotic pressure)v分布分布(distribution)相对恒定相对恒定Total body water (TBW) 60%v细胞内液细胞内液Intracellular fluid (ICF)40v细胞外液细胞外液Extracellular fluid (ECF)组织间隙组织间隙15组织液组织液Interstitial fluid(ISF) 血浆血浆5%PlasmaTranscellular fluid(third spacethird space) 1影响体液容量的因素影响体液容量的因素Body fluid TBW (%) Adult male TBW(%) Adult femaleTBW(%) InfantNormal605070Lean706080Obese504260q年龄、性别、胖瘦年龄、性别、胖瘦二、体液的电解质二、体液的电解质 (Electrolyte in body fluid)ECF: Na+、Cl-、 HCO3-ICF: K +、 Mg2 +、 HPO42- Pr- 血血Na 140 mmol/L血血Cl 104 mmol/L血血HCO3 24 mmol/L 平均正常值平均正常值 三、体液的渗透三、体液的渗透压压 和水和水的交换的交换(Osmotic pressure of body fluid and water movement)( (一一) )体液的渗透压体液的渗透压(Osmotic pressure of body fluid) 280310 mmol/L (mOsm/L)血浆渗透压血浆渗透压 ( (二二) ) 水的交换水的交换(Water movement ) 1.1.细胞内外水的运动细胞内外水的运动(water movement between outside-inside of cell) 水自由通过水自由通过, ,蛋白质、蛋白质、NaNa、K K、CaCa2+2+等不能自等不能自由通过由通过2.2.血管内外水的运动血管内外水的运动(water movement between outside-inside of capillary) 蛋白质等大分蛋白质等大分子物质受限子物质受限, ,水和电解质自水和电解质自由交换由交换Daily intake (ml/day)Daily output(ml/day) Drinking 1300 Urine 1500Water in food 900 Lungs 400Water of oxidation 300 Skin 500Stool 100Total 2500Total 25003. 体内外水的运动体内外水的运动(Water movement between outside-inside of body) v每日最低尿量每日最低尿量500ml500mlv呼吸道失水呼吸道失水v皮肤不显性蒸发皮肤不显性蒸发生理需水量生理需水量: : 1500ml/day( (从尿排代谢废物从尿排代谢废物35g/35g/日日 最大浓度最大浓度6 68g8g）三、三、水和钠的生理功能水和钠的生理功能(Physiologic function of water and sodium)( (一一) )水的生理功能水的生理功能(Function of body water)v 促进物质代谢促进物质代谢v 调节体温调节体温v 润滑润滑( (二二) )钠的生理功能钠的生理功能( (Physiologic function of sodium)v维持体液的渗透压和酸碱平衡维持体液的渗透压和酸碱平衡v 参与细胞动作电位的形成参与细胞动作电位的形成 四、水与钠平衡的调节四、水与钠平衡的调节(Regulation of water and sodium balance) 1.1.渴感渴感(thirst)渴渴中枢中枢ECF渗透压渗透压 血容量血容量 2.2.抗利尿激素抗利尿激素(antidiuretic hormone , ADH)ECFECF渗渗透压透压有效循有效循环血量环血量渗透压渗透压感受器感受器ADH肾肾重吸重吸收水收水ECFECF量量渗透压渗透压容量感受器容量感受器3.3.醛固酮醛固酮(aldosterone)有效循有效循环血量环血量醛固酮醛固酮肾重吸收肾重吸收Na+H2OECF量量低血低血NaNa+ +高血高血K K+ +4242岁男性，因恶心、呕吐、腹胀和腹部岁男性，因恶心、呕吐、腹胀和腹部 绞痛绞痛3 3天入院。天入院。既往史：既往史：2020岁做过阑尾切除术。岁做过阑尾切除术。体检：体检： T 38.7T 38.7 C C，脉搏脉搏104 beat/min104 beat/min BP 115/70 mmHg BP 115/70 mmHg 腹胀，有压痛和反跳痛。腹胀，有压痛和反跳痛。 皮肤和舌干燥，尿量皮肤和舌干燥，尿量5ml/h5ml/h化验：血化验：血NaNa152mmol/L, 152mmol/L, Cl Cl- -108mmol/L,108mmol/L, K K+ + 5.4mmol/L 5.4mmol/L， 尿比重尿比重1.0381.038Case studywoman 38 ， 2-day history of weakness and postural dizziness（直立性眩晕直立性眩晕 ）History：laxative（泻药）泻药）abuse with multiple bowel movements each day Physical examination： BP 110/60 mmHg falls to 80/50 mmHg HR 100 beats/min and regular Skin turgor is poor The mucous membrane is dryCase studyLaboratory testNa+ = 140 mmol/LK+ = 3.3 mmol/LCl- 116 mmol/LUrine Na+ = 9 mmol/LBUN = 40 mg/dLArterial pH = 7.25HCO3- = 12 mmol/L PaCO2 = 28 mmHg (Disturbances of water and sodium balance) v脱水脱水(dehydration) 高渗性高渗性 低渗性低渗性 等渗性等渗性v水过多水过多(water excess) 水中毒水中毒 水水 肿肿类型类型（Classification）v低钠血症低钠血症（hyponatremia) The serum sodium concentration150 mmol/L一、脱水一、脱水(Dehydration) 体液容量减少体液容量减少(2%)(2%)。To describe water deficit 1.1.概念概念(concept) 低容量性高钠血症低容量性高钠血症 (hypovolemic hypernatremia)( (一一) ) 高渗性脱水高渗性脱水(hypertonic dehydration) v water losssodium lossv serumNa+ 150 mmol/L v plasma osmotic pressure 310 mmol/L2.2.原因原因 (causes) (1)(1)入量不足入量不足(decrease of intake) (2)(2)丢失过多丢失过多(lost from ECF) v 水源断绝水源断绝v 丧失口渴感丧失口渴感v 进食困难进食困难 v大量大量出汗出汗v尿崩症和渗透性利尿尿崩症和渗透性利尿v呼吸道蒸发呼吸道蒸发 失水失水 失失NaNa+ +渴中枢渴中枢口渴口渴 血容量血容量脉速脉速,BP,BP皮肤蒸发皮肤蒸发脱水热脱水热ECF量量ECF渗透压渗透压3. 3. 影响影响(effects)细胞内脱水细胞内脱水 CNSCNS功能障碍功能障碍幻觉幻觉, ,躁动躁动 ADH 肾重吸收水肾重吸收水尿少尿少比重高比重高血血Na+血浆渗透压血浆渗透压脱水热脱水热 (dehydration fever) 因因皮肤蒸发水减少皮肤蒸发水减少引起的体温上升。引起的体温上升。 高渗性脱水的主要发病环节高渗性脱水的主要发病环节 ECF高渗高渗 主要主要脱水部位脱水部位 ICF减少减少4 4防治的病理生理基础防治的病理生理基础(pathophysiological basis of prevention and treatment) v 及时补水及时补水v 适当补钠适当补钠1.1.概念概念(concept) 低容量性低钠血症低容量性低钠血症 (hypovolemic hyponatremia)( (二二) ) 低渗性脱水低渗性脱水(Hypotonic dehydration) v sodium loss water lossv serumNa+ 130 mmol/L v plasma osmotic pressure 失水失水水移入水移入 细胞细胞ECF渗渗 透压透压 ECF量量 组织液组织液 脱水征脱水征脱水征脱水征 血容量血容量 脉速、脉速、BP 、V萎陷萎陷ADH 肾血流量肾血流量 醛固酮醛固酮尿少、氮质血症尿少、氮质血症尿尿Na+ 脑细胞脑细胞 肿胀肿胀 淡漠淡漠嗜睡嗜睡 ADH 肾重吸肾重吸 收水收水 尿量正常尿量正常（早期）（早期）血血Na+ 血渗透压血渗透压 3. 3. 影响影响(effects)脱水征：脱水征：因组织间液量减少，临床因组织间液量减少，临床 上出现皮肤弹上出现皮肤弹性减退、眼性减退、眼 窝下陷，婴幼儿窝下陷，婴幼儿囟门凹陷囟门凹陷 等体征。等体征。 低渗性脱水的主要脱水部位低渗性脱水的主要脱水部位 ECF ECF 对病人的对病人的主要威胁主要威胁 循环衰竭循环衰竭4 4防治的病理生理基础防治的病理生理基础(pathophysiological basis of prevention and treatment) v轻、中度补生理盐水轻、中度补生理盐水 ( (机体排水量大于排机体排水量大于排NaNa+ +量量) )v重度补少量高渗盐水重度补少量高渗盐水 ( (减轻细胞水肿减轻细胞水肿) )1.1.概念概念(concept) ( (三三) ) 等渗性脱水等渗性脱水(Isotonic dehydration) v sodium loss water lossv serumNa+ 130150 mmol/Lv plasma osmotic pressure 280310 mmol/L2.2.原因原因 (causes) 丢失丢失等渗液等渗液(lost isotonic fluid) v胃肠道丢失胃肠道丢失(gastrointestinal losses) v肾性失钠肾性失钠(renal losses)v皮肤丢失皮肤丢失(skin losses)v液体积聚在第三间隙液体积聚在第三间隙(accumulate in third space)3. 3. 影影响响(effects)ECFECF渗透压正常，血渗透压正常，血NaNa+ + 正常正常醛固酮醛固酮、ADH分泌分泌 尿量尿量 ECFECF减少减少 血容量血容量组织液组织液量量 ICFICF变化不明显变化不明显(1)(1)血浆渗透压和血钠的变化血浆渗透压和血钠的变化？(2)(2)容量的变化？脱水的主要部位？容量的变化？脱水的主要部位？(3)(3)激素水平的变化？激素水平的变化？4 4防治的病理生理基础防治的病理生理基础(pathophysiological basis of prevention and treatment) v 补水量多于补补水量多于补NaNa+ +量量4242岁男性，因恶心、呕吐、腹胀和腹部岁男性，因恶心、呕吐、腹胀和腹部 绞痛绞痛3 3天入院。天入院。既往史：既往史：2020岁做过阑尾切除术。岁做过阑尾切除术。体检：体检： T 38.7T 38.7 C C，脉搏脉搏104 beat/min104 beat/min BP 115/70 mmHg BP 115/70 mmHg 腹胀，有压痛和反跳痛。腹胀，有压痛和反跳痛。 皮肤和舌干燥，尿量皮肤和舌干燥，尿量5ml/h5ml/h化验：血化验：血NaNa 152 152 ClCl- - 108 108 K K+ + 5.4 5.4 尿尿比重比重 1.0381.038Case study急性肠梗阻急性肠梗阻，hypertonic dehydrationwoman 38 ， 2-day history of weakness and postural dizziness（直立性眩晕直立性眩晕 ）History：laxative（泻药）泻药）abuse with multiple bowel movements each day Physical examination： BP 110/60 mmHg falls to 80/50 mmHg HR 100 beats/min and regular Skin turgor is poor The mucous membrane is dryCase studyLaboratory test：Na+ = 140 mmol/LK+ = 3.3 mmol/LCl- 116 mmol/LUrine Na+ = 9 mmol/LBUN = 40 mg/dLArterial pH = 7.25HCO3- = 12 mmol/L PaCO2 = 28 mmHg Case study病史：病史：62岁男性，嵌顿性腹股沟疝入院。岁男性，嵌顿性腹股沟疝入院。体检：体检：消瘦、虚弱、舌干、组织充盈差消瘦、虚弱、舌干、组织充盈差治疗：治疗：术前术前 NS 1L 术中术中 NS 1.5L 术后术后 NS 1L GS 2L昏昏欲睡、躁动，血昏昏欲睡、躁动，血Na+133 mmol/L GS 1L昏迷、抽搐、死亡昏迷、抽搐、死亡What happened in the patient?二、水过多二、水过多(Water excess)体液容量增多。体液容量增多。1.1.概念概念(concept) 高容量性低钠血症高容量性低钠血症 (hypervolemic hyponatremia)( (一一) )水中毒水中毒(water intoxication)v 低渗性液体在体内潴留的病理过程低渗性液体在体内潴留的病理过程v serumNa+ 130 mmol/L v plasma osmotic pressure 回流回流Alteration in capillary hemodynamics that favors the movement of fluid from the vascular space into interstitium. v毛细血管流体静压增高毛细血管流体静压增高(increased capillary hydrostatic pressure)v血浆胶体渗透压降低血浆胶体渗透压降低(decreased plasma colloid osmotic pressure) 摄入摄入； 合成合成； 丢丢失失v 微血管壁通透性微血管壁通透性(increased capillary permeability) v漏出液漏出液( (transudate) )蛋白质含量低，比重低，细胞数少蛋白质含量低，比重低，细胞数少v渗出液渗出液( (exudate) )蛋白质含量高，比重高，蛋白质含量高，比重高， 白细胞白细胞多多 v 淋巴回流障碍淋巴回流障碍(lymphatic obstruction) (2) (2) 体内外液体交换平衡失调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、水肾小球滤出钠、水999999.599.5 肾小管重吸肾小管重吸收收65657070 近曲小管吸近曲小管吸收收0.50.51 1 滤出液排滤出液排出出 钠水潴留钠水潴留Na+ and water are retained by the kidney.( (decreased glomerular filtration rate) ) 滤过面积滤过面积有效循环血量有效循环血量 v 肾小球滤过率下降肾小球滤过率下降v肾小管重吸收增加肾小管重吸收增加(Increased tubular reabsorption)肾内血流重新分布肾内血流重新分布近曲小管重吸收近曲小管重吸收 （球（球- -管平衡失调）管平衡失调）远曲小管和集合管重吸收远曲小管和集合管重吸收 ( (醛固酮、醛固酮、ADH) )肾小球滤过分数增高肾小球滤过分数增高( (滤过分数肾小球滤过率滤过分数肾小球滤过率/ /肾血浆流量肾血浆流量) )球球- -管平衡失调的机制管平衡失调的机制(net filtration pressure)肾肾小球有效滤过压小球有效滤过压Blood hydrostatic pressure( (BHP) ) 60 mmHg outColloid osmotic pressure( (COP) ) -32 mmHg inCapsular pressure( (CP) ) -18 mmHg inNet filtration pressure( (NFP) ) 10 mmHg outNFPBHP60 outCOP32 inCP10 out18 in循环血量减少循环血量减少: :出球小动脉收缩出球小动脉收缩 入球小动脉收缩入球小动脉收缩肾小球滤过率肾小球滤过率 / /肾血浆流量肾血浆流量 滤过分数增加滤过分数增加因血浆从肾小球滤出增多血浆从肾小球滤出增多管周血管中胶体渗透压相对增高管周血管中胶体渗透压相对增高血流量减少，流体静压相对降低血流量减少，流体静压相对降低近曲小管重吸收钠水增多近曲小管重吸收钠水增多3.3.常见全身性水肿的常见全身性水肿的 发病机制及特点发病机制及特点v心性水肿心性水肿(cardiac edema)左心衰左心衰心源性肺水肿心源性肺水肿 右心衰右心衰心性水肿心性水肿特点特点: :因重力作用先发于下垂部位因重力作用先发于下垂部位机制机制右心功能右心功能V V淤血、淤血、V V压压肾血流量肾血流量Cap内压内压水肿水肿胃肠肝淤血胃肠肝淤血蛋白吸收合成蛋白吸收合成血浆胶渗压血浆胶渗压GFR 钠水潴钠水潴留留肾小管重吸收肾小管重吸收醛固酮醛固酮ADHADH心输出量心输出量(Potassium homeostasis and its disorders)病理生理教研室病理生理教研室 吴立玲吴立玲病史：病史： 男男4141岁，呕吐岁，呕吐4 4天，天， 不能进食食物和水。不能进食食物和水。既往史：既往史：胃溃疡，服用抗酸药治疗。胃溃疡，服用抗酸药治疗。体检：体检：重病容。血压重病容。血压100/60mmHg100/60mmHg 心率心率90 beats/min90 beats/min 皮肤干燥、弹性差，皮肤干燥、弹性差， 腱反射减弱。腱反射减弱。Case study化验：化验：血血NaNa+ +145mmol/L145mmol/L Cl Cl- -92mmol/L 92mmol/L K K+ +2.6mmol/L2.6mmol/L HCO HCO3 3- -34mmol/L34mmol/L BUN35mg/dl BUN35mg/dl EKG:T EKG:T波低平，波低平，STST段降低段降低 抽出抽出3 3升胃内容物升胃内容物诊断：诊断： 幽门梗阻幽门梗阻 一、正常钾代谢一、正常钾代谢(Normal metabolism of potassium) 1. 1. 摄入摄入(intake)： 食物食物2. 2. 吸收吸收(absorption): 肠道肠道3. 3. 分布分布(distribution)： 98% 细胞内细胞内(ICF) 2% 细胞外细胞外(ECF) serum K+ 3.55.5mmol/L4. 4. 排泄排泄(excretion) : 肾肾（urine 80%90） 肠肠 (feces 10) 皮肤皮肤 (sweat)体内钾体内钾(50mmol/Kg体重体重)细胞外细胞外2%血清钾血清钾（3.55.5mmol/L）Distribution and content of potassium within body细胞内细胞内98%98%(150mmol/L)5. 5. 功能功能(function)v参与细胞代谢参与细胞代谢(Promoting the cell metabolism)v维持细胞膜静息电位维持细胞膜静息电位 (Maintenance of the resting membrane potential)v调节渗透压和酸碱平衡调节渗透压和酸碱平衡 (Regulating the osmotic pressure and acid-base balance) 6. 6. 钾平衡的调节钾平衡的调节(Regulation of potassium balance)1. 激素：激素：胰岛素，儿茶酚胺胰岛素，儿茶酚胺2. 细胞外液的细胞外液的K+浓度浓度3. 酸碱平衡酸碱平衡影响钾在细胞内外转移的因素影响钾在细胞内外转移的因素醛固酮醛固酮: : Na- - K+泵活性泵活性 细胞外液的细胞外液的K K+ +浓度浓度酸碱平衡酸碱平衡: : H使使Na-K泵活性泵活性 远曲小管液流速加快远曲小管液流速加快影响肾排钾的因素影响肾排钾的因素Na+K+K+Na+K+小管液小管液主主 细细 胞胞血液血液-70mV0mV-50mV二、低钾血症二、低钾血症(Hypokalemia)概念概念 (concept) Serum K+ 5.5mmol/L( (一一) )原因和机制原因和机制(Causes and mechanisms)1. 1. 排钾减少排钾减少(decreased K+ excretion)少尿少尿(oliguria)潴钾性利尿剂潴钾性利尿剂醛固酮醛固酮2. K2. K+ +从细胞内逸出从细胞内逸出(K+ shifts out of cells) v 细胞损伤细胞损伤(cell injury)v 酸中毒酸中毒(acidosis)v 高钾性周期性麻痹高钾性周期性麻痹 (hyperkalemic periodic paralysis)3. 3. 入钾过多入钾过多(increased K+ intake)碱中毒碱中毒(alkalosis)H+ H+K+血血K+ 酸中毒酸中毒(acidosis)H+ H+ K+血血K+ ( (二二) )对机体的影响对机体的影响(Effects) 1. 1. 对神经肌肉兴奋性的影响对神经肌肉兴奋性的影响 (effects on neuromuscular excitability) 神经肌肉兴奋性先神经肌肉兴奋性先 后后 血血K K+ + 细胞内外细胞内外 KK+ + 差差 静息电位静息电位 阈电位阈电位兴奋性兴奋性( (重度）重度）静息电位静息电位与阈电位距离与阈电位距离兴奋性兴奋性( (轻度）轻度）机制机制(mechanism)除极化阻滞除极化阻滞 (hypopolarized blocking) 静息电位等于或低于阈电静息电位等于或低于阈电位使细胞兴奋性降低的现象。位使细胞兴奋性降低的现象。2.2.对心脏的影响对心脏的影响(effects on the heart) 心肌传导性心肌传导性心肌兴奋性先心肌兴奋性先后后心肌自律性心肌自律性心肌收缩性心肌收缩性血血K K+ + 细胞内外细胞内外 K K+ +差差静息电静息电 位位与阈电位距离与阈电位距离 兴奋性兴奋性 低于阈电位低于阈电位 兴奋性兴奋性0 0期期NaNa+ +内流内流 0 0期除极化期除极化 传导性传导性膜对膜对K K+ +通通 透性透性 4 4期期K K+ +外流外流 自动除极化自动除极化 自律性自律性CaCa2+2+内流内流收缩性收缩性 3期期K+ +外流外流, ,复极加速复极加速 T波高尖波高尖传导性传导性 P-R间期延长间期延长 QRS波增宽波增宽传导阻滞及自律性传导阻滞及自律性 心律失常心律失常心电图的变化心电图的变化高钾血症时心电图的变化高钾血症时心电图的变化 3.3.对酸碱平衡的影响对酸碱平衡的影响(effects on acid-base balance) 高血钾高血钾 酸中毒酸中毒( (三三) ) 防治的病理生理基础防治的病理生理基础(Pathophysiological basis of prevention and treatment) v 减少血钾来源减少血钾来源v 促进钾移入细促进钾移入细胞胞v 对抗钾的毒性对抗钾的毒性v 排钾排钾病史：病史： 男男4141岁，呕吐岁，呕吐4 4天，天， 不能进食食物和水。不能进食食物和水。既往史：既往史：胃溃疡，服用抗酸药治疗。胃溃疡，服用抗酸药治疗。体检：体检：重病容。血压重病容。血压100/60mmHg100/60mmHg 心率心率90 beat/min90 beat/min 皮肤干燥、弹性差，皮肤干燥、弹性差， 腱反射减弱。腱反射减弱。Case study化验：化验：血血NaNa+ +145mmol/L145mmol/L Cl Cl- -92mmol/L 92mmol/L K K+ +2.6mmol/L2.6mmol/L HCO HCO3 3- -34mmol/L34mmol/L BUN35mg/dl BUN35mg/dl EKG:T EKG:T波低平，波低平，STST段降低段降低 抽出抽出3 3升胃内容物升胃内容物诊断：诊断： 幽门梗阻幽门梗阻