授课题目

水、电解质代谢障碍

授课形式

理论课

授课时间

2007.03.09－2007.04.02

授课学时

4

教学目的

与 要 求

1．低渗性脱水、高渗性脱水、等渗性脱水和水中毒的概念、病因和机制。

2．水肿的概念、病因和机制。

基本内容

1．掌握水、电解质平衡的调节。

  2．掌握低渗性脱水、高渗性脱水、等渗性脱水和水中毒的概念、病因和机制。

  3．掌握水肿的概念、病因和机制。掌握常见水肿类型的发生机制。

  4．熟悉体液体分布和电解质含量、不同液体水和电解质交换以及水和电解质的生理功能。

  5．了解水、钠代谢的分类和水肿的表现特征、水肿液的分类及水肿对机体的影响。

  6．了解各类水、电解质紊乱的防治原则。 

重 点

难 点

1. 机体对水、电解质平衡进行精细调节的机制（三个水平，三种激素)

2. 不同类型脱水时细胞内外液体转移的方向和机制，对机体的影响

3. 肾脏对整体水钠代谢的调节，钠水潴留引起水肿的机制

4. 局部水肿形成的主要机制

主要教学

媒 体

多媒体幻灯

主 要 外

语 词 汇

Intracellular fluid volume (ICV)，Extracellular fluid volume (ECV)，Interstitial fluid (ISF)，

Osmolality，The renin-angiotensin-aldosterone cascade，Dehydration，Hyposmolal dehydration，Hyperosmolal dehydration，edema，vascular permeability，……

有关本内容的新进展

微循环通透性升高的内皮细胞机制；

水通道蛋白的研究进展；

淋巴微循环研究的进展。

主要参考资料或相关网站

教材：肖献忠主编，病理生理学 第一版，高等教育出版社 2005

参考：金惠铭、王建枝主编 病理生理学 第六版  人民卫生出版社 2004

王迪洵 主编 人体病理生理学  第二版，人民卫生出版社 2002

http://www.mfi.ku.dk/ppaulev/content.htm

系、教研室

审查意见

符合大纲要求，可以按计划实施。

课后体会

教学内容

时间分配和

媒体选择

Chapter 3   Water and Electrolytes Metabolisms Disorders

水、电解质代谢紊乱

向学生介绍本章节的主要内容和主讲教师

第一节 水、钠代谢的生理学基础

第二节 水、钠代谢紊乱  （黄巧冰)

第三节 钾代谢紊乱  （周翔)

第一、   二节内容的讲授思路：

正常的水和电解质代谢和功能 (several definitions)

$

水和电解质代谢的调节 (regulation in different levels)

$

水钠代谢障碍  （脱水，水肿)

   原因（Causes)

   机制 （Consequences，mechanisms)

   治疗原则 （Therapy principles)

第一节   水、钠代谢的生理学基础

(Physiologic basis of water and sodium balance)

一.  正常的水和电解质代谢
几个概念

1. 细胞内液容量 ( Intracellular fluid volume , ICV) － What is ICF?

2. 细胞外液容量 (Extracellular fluid volume, ECV) － What is ECF?

3. 细胞外液（Plasma and  Interstitial fluid组织间液－What is ISF)

4. 渗透压： (mOsm/L)

（一)、 体液的容量与分布  

体液：指体内各种含无机物和有机物的水溶液。

请学生记住上述组成的百分比是：in a  70 kg healthy young man. 这个断句的英文每一个意义词有体现了不同机体体液分布的特点。体液的总量的分布因胖瘦（体重)、性别、年龄不同而有所差别。

跨细胞液（transcellular fluid)：是由上皮细胞分泌的、分布在一些密闭的腔隙中的液体，是组织间液极少的一部分。如关节液、腹腔液等。又称为透细胞液、穿细胞液，或分泌液（secreted fluid)。

小儿体液的特点：①按单位体重计算，年龄愈小，体液越多；②总量中，细胞外液，特别是组织间液占比率大；③代谢旺盛，水的交换率高；④调节能力差，易发生水电解质紊乱。 

二、水的功能与平衡

1、水的主要生理功能

(1).促进物质代谢（参与化学反应，并提供反应场所)

(2). 调节体温

(3). 润滑作用

(4). 分子的结合水

(5). 良好溶剂，利于物质运输

2. 电解质的分布和特点  电解质的分布用图显示。

电解质分布的特点：

(1) 各体液中阴、阳离子数不一致；

(2) 电中性法则；

(3) 细胞内外阴、阳离子构成不同；

(4) 渗透平衡法则；

(5) 钾钠钙镁能自由通过血管膜，却不能自由通过细胞膜。

请注意: 细胞外液的主要阳离子是Na⁺

细胞内液的主要阳离子是K⁺

机体如何维持细胞内外阳离子分布的差异?

Na⁺, K⁺ －ATP酶（Na⁺, K⁺ －ATPase，pump)又请注意ATP（能量)在电解质分布调节中的作用。 

3. 渗透压的概念和意义

(1). 渗透压的概念：渗透压是由溶液中溶质微粒所产生的渗透效应形成的。其大小取决于溶质的微粒数目，而与溶质微粒的大小无关。

(2). 血浆总渗透压、血浆胶体渗透压及血浆晶体渗透压

1)血浆总渗透压：指血浆中的阴离子、阳离子以及非电解质分子所产生的渗透压的总和。正常范围是： 280～310 mOsm/L。血浆总渗透压包括血浆胶体渗透压和血浆晶体渗透压。

2)血浆胶体渗透压：指血浆蛋白质分子所产生的渗透压。

特点： ①分子量较大，分子个数较少，产生的渗透压较低，大约是 1.5 mOsm/L。②不能透过血管膜，所以在维持血管内外渗透压方面起重要作用。

3) 血浆晶体渗透压：指血浆中的晶体物质微粒(主要是电解质离子)所产生的渗透压。血浆晶体渗透压：与一般意义上的血浆渗透压相等同。

特点：①占血浆渗透压的绝大部分，能自由通过血管膜。② 不能自由通过细胞膜，在维持细胞内外渗透压方面起重要作用。

血浆渗透压：主要来源于单价离子如Na+，Cl−和HCO3−

正常值280～310 mmol/L (280～310 mOsm/L)

= 血浆[ Na+ ] (mmol/L) x 2 + 10 

4. 水和电解质和渗透压平衡的调节 （重点掌握)

(三个水平，两个系统，三种激素)

(1). 三个水平:

1). 通过细胞膜调节细胞内液和细胞间液的平衡

   水自由通过，

   蛋白质、Na^＋、K^＋、Ca²⁺等不能自由通过

2).   通过血管壁调节血浆与细胞间液的平衡

蛋白质等大分子物质受限

水和电解质自由交换

3). 通过摄取和排出调节整体的平衡（饮食，肾脏)

（2)两个系统：

健康人体可以通过两个系统调节整体水钠的进出

1)渗透压或离子浓度调节水的进出渴感中枢：第三脑室的穹隆下室（SFO)终板血管器（OVLT)

2)血容量或血压调节钠的分泌心房和大血管的容量感受器主动脉体和颈动脉窦的压力感受器  

（3)三种激素(名称, 刺激因素，分泌调节，作用)

1). 抗利尿激素

名称: Antidiuretic hormone （ADH )or 加压素

刺激因素: 血浆晶体渗透压的升高，有效循环血量和血压的降低

分泌调节: 下丘脑渗透压感受器，渴感受体与中枢

作用: 渴感与摄水，肾脏重吸收水增多

2). 醛固酮

名称: Aldosterone

刺激因素: 循环血量的减少，渗透压的下降

分泌调节: 肾素－血管紧张素－醛固酮系统（RAAS)

作用: 优先维持循环血量，使远曲小管重吸收钠增多，氢、钾排出增多（排钾保钠)

3). 利钠肽

名称: Atrial natriuretic peptide (atrioeptin) ANP(心房肽=心房利尿钠肽=心房利钠肽)

刺激因素: 有效循环血量和心房压力的增加

分泌部位: 心房肌细胞颗粒

作用: 促进NaCl和水的排出，利尿、排钠及松弛血管平滑肌的作用

机制：减少肾素分泌

抑制醛固酮的分泌

拮抗醛固酮的滞钠作用

对抗血管紧张素的缩血管效应

小结：Briefly

ADH:   主要调节水的平衡，减少水的排出；

醛固酮：主要调节钠的平衡，减少钠的排出；

利钠肽：促进水和钠的排出。

血浆渗透压升高时：ADH分泌增多，醛固酮分泌减少；

血浆渗透压降低时：醛固酮分泌增多，ADH分泌减少；

循环血量降低时：ADH和醛固酮的分泌都增加。

   4)水通道蛋白（Aquaporins, AQP)

是一种细胞膜转运蛋白；广泛存在于生物细胞；目前已知的哺乳动物有AQP约10种，每种AQP分别有特异的组织分布、功能和调节机制。

第二节   水、钠代谢紊乱

(Disturbances of water and sodium balance)

临床上水、钠代谢紊乱常同时或先后发生，水代谢障碍常常会影响到钠的平衡，同样，钠平衡障碍也会影响到水的摄入和排出，所以水、钠代谢紊乱常常一并讨论。但是，二者的变化不一定平行，使得此病理过程复杂多变。

水钠代谢紊乱的分类 用表格显示。（幻灯)

一、 脱水  （dehydration)

几个概念：

什么是低容量(脱水)：体液容量的明显减少（丢失>体液总量的2%)。

Dehydration is the loss of water and salts from the body (loss >2% body fluid).

Salts: Sodium (Na+), Potassium(K+) Chloride(Cl−),……

高钠血症（hypernatremia)：血清钠离子浓度>150 mmol/L，血浆呈高渗状态

低钠血症（hyponatremia)：血清钠离子浓度<130 mmol/L，血浆呈低渗状态

（一)   低渗性脱水= 低容量性低钠血症

hypotonic dehydration =hypovolemichyponatremia

1. 定义与特点：失Na+ 多于失水

血清[Na+ ]<130 mmol/L

血浆渗透压<280 mmol/L

伴有细胞外液量减少

2. 原因与机制：机体丢Na+、丢水的时候，只补充水而未给电解质。

（1)经肾丢失

利尿剂使用不当（抑制Na＋的重吸收)

醛固酮分泌不足（Na＋的重吸收不足)

肾实质病变（髓质破坏，不能重吸收Na＋)

肾小管酸中毒（renal tubular acidosis, RTA)

（2)肾外丢失

消化道（上消化道：呕吐；下消化道：腹泻)

皮肤（大量出汗，大面积烧伤)

第三间隙积聚（胸水，腹水)  

由此可见，低血钠性体液容量减少的发生，往往与体液丢失后只补水而未补钠有关。但也必须指出，即使没有采用不适当的补液措施，大量体液丢失本身也可以使有些患者发生低渗性脱水。这是因为大量体液丢失所致的细胞外液容量显著减少，可通过对容量感受器的刺激引起ADH分泌增多，从而导致肾脏重吸收水分增加及细胞外液低渗（低渗性脱水)。
 

3. 低渗性脱水对机体的影响 （从水、电解质调节的三个水平入手进行分析)

(1) 细胞内外的水、电解质交换特点：由于细胞外液低渗，水分从细胞外更多地进入细胞；

(2) 循环血量的变化：细胞外液丢失为主，循环血量明显减少，易发生休克；

(3) 整体水平表现：血容量的减少导致细胞间液向血管转移，因此，脱水体征明显； 

脱(失)水体征：由于血容量减少，组织间液向血管内转移，组织间液减少更明显，病人出现皮肤弹性减退，眼窝和婴幼儿囟门凹陷。

渴感来自于血浆渗透压的升高，因此本型脱水病人没有明显渴感，并且由于血浆渗透压的降低，可抑制ADH的分泌。

(4)实验室检查：尿钠含量变化（经肾丢失者增高，其余的因为代偿的作用，尿钠降低)

4.低渗性脱水的治疗：

消除病因，适当补液（等渗液为主) 

（二)   高渗性脱水 = 低容量性高钠血症

hypertonic dehydration ＝ hypovolemichypernatremia

1. 定义和特点：失水多于失钠血清

Na+浓度>150 mmol/L 血浆渗透压>310 mmol/L

细胞外液量明显减少 

2. 原因与机制：水摄入减少：水源断绝或摄入困难，水丢失过多，失液未补充：

丢的途径：呼吸道失水（不含任何电解质)

皮肤失水（高热，大汗，高代谢率)

经肾丢失（尿崩症，尿浓缩功能不良)

消化道丢失

3. 高渗性脱水对机体的影响 （仍然从水钠调节的三个水平入手进行分析)

(1) 细胞内外的水电解质交换特点：由于细胞外液高渗，水分从细胞内向细胞外液转移，细胞脱水；脑细胞脱水可致CNS功能障碍（嗜睡，抽搐，昏迷，死亡)；

(2) 循环血量的变化：以失水为主，故细胞外液量减少；由于各种代偿机制，使循环血量得到一定的补充；

(3) 整体水平表现：由于细胞外液高渗，渴感明显，有助于及时补充水分（病弱及老人渴感减退)；

（4)实验室检查：尿少，尿比重增加。

脱水热：高渗性脱水的小儿，由于脱水，从皮肤蒸发的水分减少，使散热收到影响，导致体温升高，称之为脱水热。

4.  高渗性脱水的治疗：去除病因，补水（5～10％G.S)适时补钠（N.S ＋5～10％G.S)适当补钾。

（三)   等渗性脱水

特点:血清钠维持在130~150 mmol/L

血浆渗透压维持在280~320 mOsm/L

原因: 以消化道失液为主

临床表现: 口渴，少尿，脱水体征

可以发展为：高渗性脱水（不显性水不断丢失)

低渗性脱水（补液不当)  

用表格总结三型脱水的特点。 结束第一次课。

第二次课主要讲授“水肿”。首先要复习有关“水钠代谢紊乱”已学习的内容。

水和电解质平衡调节的：

三个水平－细胞，血管，整体

两个系统－渗透压和循环血量为刺激因素

三种激素－ADH，醛固酮，ANP

复习水钠代谢紊乱的分类。

利用劣质奶粉造成的“大头娃娃”引入水肿的概念。

二、水肿  

1. 概念：过多的液体在组织间或在体腔内积聚成为水肿。属于正常血钠性体液容量（水)过多。

English definition－Edema （Fluid Overload): Abnormal interstitial fluid  accumulation

水肿发生在体腔内，又称为积水（hydrops)

2. 分类：按范围分：局部、全身

按病因分：肾性、心性、肝性、营养不良性

按部位分：皮下，脑，肺

   什么是细胞水肿？

3. 发病机制：仍然可以从水钠代谢的三个水平“细胞，血管，整体”入手。

（1)血管内外液体交换失衡导致组织液的生成增多（血管水平)－导致局部水肿

血管内外液体交换的进行取决于血管内外的滤过压。

实际滤过压＝有效流体静压－有效胶体渗透压

（外移力)  （内吸力)

血管内外液体交换受多种因素调控。在维持组织液生成与回流的平衡方面，平均实际滤过压和淋巴回流的正常等起着重要作用。正常情况下，驱使血管内液向外滤出的力量是平均有效流体静压。在毛细血管，其平均血压为17 mmHg，组织间隙的流体静压为-6.5 mmHg，两者之差即为平均有效流体静压，约为23.5 mmHg。促使液体回流至毛细血管内的力量是有效胶体渗透压。正常人血浆胶体渗透压为28 mmHg，组织间液的胶体渗透压为 5 mmHg，两者之差即为有效胶体渗透压，约为23 mmHg。有效流体静压减去有效胶体渗透压的差值，是平均有效滤过压，约为0.5 mmHg。可见正常的组织液的生成略大于回流。但淋巴回流把不断生成的组织液送回循环系统内，维持血管内外液体交换处于动态平衡。用图显示。

任何影响实际滤过压发生变化的因素，都可以导致血管内外液体交换的失衡，引起水肿。

1)毛细血管流体静压增高：毛细血管流体静压增高可导致有效流体静压增高，因而使平均实际滤过压增大，组织液生成增多。当后者超过淋巴回流的代偿能力时，便可引起水肿发生。全身或局部的静脉压升高，是有效流体静压增高的主要原因。常见于充血性心衰、血栓栓塞和肿瘤压迫。此外，由于动脉扩张充血也可使有效流体静压增高，导致水肿，如：炎性水肿。

 2)血浆胶体渗透压降低：血浆胶体渗透压主要取决于血浆蛋白尤其是白蛋白的浓度。当血浆白蛋白含量减少时，血浆胶体渗透压下降，导致有效胶体渗透压下降，从而使平均实际滤过压增大，组织液的生成增加。

血浆清蛋白下降的主要原因有：①合成↓：肝硬化、营养不良等；②丧失↑：肾病综合症、烧伤等；③分解↑：慢性感染、恶性肿瘤。

 由于晶体物质（电解质)能自由通过毛细血管壁，因此晶体渗透压对血管内外液体的交换影响不大。

请同学们分析劣质奶粉导致大头娃娃形成的原因和机制。

 3)血管壁通透性增加：正常毛细血管只容许微量血浆蛋白滤出。当微血管壁通透性增高时，血浆蛋白可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，而组织间液的胶体渗透压上升，最终导致有效胶体渗透压明显下降，促使溶质及水分的滤出增多，回收减少。此型水肿其水肿液中所含蛋白量较高，可达30～60g/L。

血管通透性增高引起水肿的细胞和分子机制将在公共选修课“休克的细胞和分子机制”中详细讲述。

 4)淋巴回流受阻：正常的淋巴回流不仅能把组织液及其所含蛋白质回收到血液循环，而且在组织液生成增多时，还能代偿回流，因而具有重要的抗水肿作用。淋巴回流受阻时，含高蛋白（可达30～50g／L)的水肿液就可在组织间隙中积聚，从而形成淋巴性水肿（lymph edema)。常见的原因有，恶性肿瘤细胞侵入并堵塞淋巴管；丝虫病时主要的淋巴管道被成虫阻塞时，可引起下肢和阴囊的慢性水肿等。

举例图示说明。

 （2)肾脏钠水排出障碍导致钠水潴留

体内外液体交换的平衡失调 —钠、水潴留（全身性水肿，水钠调节整体水平的失衡)

肾脏的球管平衡：肾小球滤过的钠、水中99%~99.5% 由肾小管重吸收。

其中60％～70％由近曲小管主动吸收

    远曲小管和集合管对钠、水的重吸收受激素调节

若肾小管的功能不能与肾小球的滤过率保持平衡（球-管失平衡)时，导致钠水滞留和细胞外液量增多。

1)肾小球滤过率下降：

常见原因有原发和继发两类。①原发性肾小球滤过率下降。见于广泛的肾小球病变，如急性肾小球肾炎时，炎性渗出物和内皮细胞的肿胀可导致肾小球滤过率明显下降；慢性肾小球肾炎肾单位严重破坏时，肾小球滤过面积明显减少等也会导致肾小球滤过率明显下降。②继发性肾小球滤过率下降。多继发于有效循环血量减少，如充血性心力衰竭和肾病综合征。

2)肾血流重分布：

正常时约有90％的肾血流通过靠近肾表面外2／3的皮质肾单位。皮质肾单位约占肾单位总数的85％，其髓袢短，不进入髓质高渗区，对钠水重吸收功能相对较弱。而数量上约占15％的近髓肾单位则髓袢很长，深入髓质高渗区，对钠水重吸收功能较强。

当有效循环血量减少时，可发生肾血流重新分布的现象。其机制有：①肾皮质交感神经丰富；②肾素含量较高而形成的血管紧张素II也较多；③同时肾皮质血管对缩血管物质更敏感。所以皮质肾单位血管发生强烈收缩，血流量相对减少，而近髓肾单位血管收缩较轻，血流量相对增多。结果使肾小管钠、水重吸收增加，导致球-管失衡。

3)近端小管重吸收钠水增多：

当有效循环血量减少时，近端小管可以通过以下机制使钠水的重吸收增加，致使肾排水减少，成为某些全身性水肿发生的重要原因。

一方面有肾小球滤过分数（filtration fraction，)增加：

滤过分数＝肾小球滤过率／肾血浆流量。

当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时，由于出球小动脉收缩比入球小动脉收缩更为明显，则肾小球滤过率下降的程度小于肾血浆流量下降的程度，即肾小球滤过率相对增多，故滤过分数增加，血浆中非胶体成分滤过量相对增多。因此，血液在肾小球后，流经出球小动脉的血液被浓缩，血浆胶渗压明显升高，而出球小动脉延伸后，形成毛细胞血管，缠绕在肾小管周围，所以肾小管周围毛细血管内的血液中的血浆胶体渗透压增高而流体静压则进一步下降，促进近端小管钠水重吸收，导致钠水潴留。

另一方面有心房利钠肽（www.med126.comANP)分泌减少：

ANP能抑制近端小管对钠的主动重吸收。同时，血中AN执业医师P可作用于肾上腺皮质球状带，抑制醛固酮的分泌。因此，循环血容量的明显减少也可通过ANP分泌减少而促使近端小管对钠水重吸收增加。

4)远端小管和集合管重吸收钠水增加：

远端小管、集合管重吸收钠水功能受ADS和ADH的调节。① 醛固酮分泌增多：醛固酮具有促进远端小管重吸收钠的作用，当其分泌增多时可引起钠水潴留。② 抗利尿激素分泌增加：抗利尿激素具有促进远端小管和集合管对水重吸收的作用，也是引起钠水潴留的重要原因。

（3)细胞水合：细胞内水过多（水中毒时……)如能量缺乏时。

总之，水肿是一个复杂的过程，有许多因素参与。对于临床常见的水肿，通常是多种因素先后或同时发挥作用的。同一因素在不同类型水肿发病机制中所处地位也不同。因此，在临床实践中必须具体问题具体分析，方能正确选择适宜的处理措施。

4、水肿的特点

（1)水肿的皮肤特点

  凹陷性水肿(pitting edema)

 隐性水肿(recessive edema)

（2)水肿液的性状

  根据水肿液蛋白含量的不同可将水肿液分为漏出液和渗出液。列表说明。

（3)常见水肿的发生机制分析和分布特点

心性水肿：先出现在下垂部位，立位时以下肢尤以足踝部最早出现且较明显，然后向上扩展。患者静脉压升高、肝肿大、双下肢明显水肿、腹水。左心衰竭时，则发生心源性肺水肿。

肝性水肿：腹水明显，躯体其他部位不明显。

肾性水肿：先表现于眼睑或面部水肿，然后向下扩展。分肾炎性水肿和肾病性水肿。肾炎性水肿：一般只有眼睑和面部水肿，重者可累及全身。多为非凹陷性。肾病性水肿：眼睑及全身性水肿。凹陷性。

营养不良性水肿：白蛋白合成↓、分解↑。多为全身性水肿。

淋巴性水肿：淋巴回流受阻，如：阻塞、压迫等。多见于上、下肢水肿。

炎性水肿：见于感染炎症和非感染性炎症。多为局部水肿。

肺水肿：常见于肺炎、左心衰竭等。分为间质性肺水肿和肺泡水肿。

脑水肿：根据水肿发生原因常分为三类。

①  血管源性脑水肿：主要由微血管通透性↑引起；

②  细胞中毒性脑水肿：多由缺血、缺氧，细胞受损，能量代谢障碍所致；

③  间质性脑水肿：为脑内导水导受阻，脑脊液回流障碍所致。

5、水肿对机体的影响：水肿对机体既有有利效应，如稀释毒素、运送抗体和补体。但其对机体的不利影响也是十分明显，主要表现有细胞营养障碍和干扰器管组织的功能活动。其影响的大小取决于水肿发生的部位、速度和程度。

6、水肿的防治原则：积极防治原发病、利尿、补充血浆白蛋白、适当减少钠水的摄入等。

预防医学专业的同学要注意：许多时候，水电解质平衡失调的发生与环境、饮水和饮食卫生条件等有关，重在预防。

总结4个学时的内容。

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