电解质平衡概述

出处：按学科分类—医药、卫生 军事医学科学出版社《临床实用补液手册》第9页（4326字）

一、电解质平衡概述

电解质平衡指体液中阴离子和阳离子之间的平衡。人体体液中所含的碳酸、盐酸、氯化钠、碳酸氢钠、葡萄糖等物质中，除葡萄糖外的酸、碱、盐成分皆为电解质。电解质在水中解离后按照所带电荷的不同又分为阴离子和阳离子。正常情况下，细胞内液和细胞外液的电解质成分和含量有着很大的区别，但体液中阴离子和阳离子之间经常保持平衡状态，这主要依靠电解质的活动和交换来维持。

细胞外液中的主要阳离子是钠(Na⁺)，其含量为142mmol/L，主要阴离子为Cl^-和HCO₃-，其含量分别为102mmol/L和27mmol/L。细胞内液的主要阳离子是钾(K⁺)，含量为140mmol/L，细胞内的主要阴离子是HPO₄^2-，含量为50mmol/L。细胞外液的Na⁺浓度是细胞内液Na⁺的浓度的10倍多，而细胞内液的钾浓度比细胞外液钾浓度大20～30倍。

体液中的电解质有很重要的生理功能，它不仅与正常的渗透压和水平衡等有着密切关系，而且对维持正常的神经肌肉兴奋性也有重要作用。对骨骼肌、平滑肌及神经组织，Na⁺、K⁺能使其兴奋性增高，而Ca²⁺、Mg²⁺和H₊可使兴奋性降低，故当细胞外液K⁺浓度下降时，神经肌肉的兴奋性随之降低，出现肌肉无力、麻痹等症状；Ca²⁺浓度降低时，抑制性减弱，兴奋性增强，可出现手足搐搦，甚至肌痉挛。Na⁺能加强心肌细胞的兴奋性，K⁺对心肌有抑制作用，而Ca²⁺有加强心肌细胞收缩力的作用。此外，电解质还能通过影响细胞内外的各种酶的活性而影响机体的新陈代谢。体液的电解质组成见表1-3。

表1-3 成人体液电解质成分(mmol/L)

二、钠离子平衡

钠离子是体液(特别是细胞外液)中的主要阳离子，对保持细胞外液容量、调节酸碱平衡、维持正常渗透压和细胞的生理功能起着重要的作用。正常人体可交换钠总量平均37～41mmol/kg，其中大部分在细胞外液和骨骼中，临床上通常测定的血清中的钠含量，其正常值平均为142mmol/L。

(一)钠的摄入、分布和排泄

正常人每日需钠量为100～170mmol(相当于氯化钠6～10g)，随气温、劳动强度等变化。正常成人每日所摄入的钠几乎全部被胃肠道所吸收，其中少量在胃部，大量在空肠吸收，吸收的过程主要依靠Na⁺～K⁺激活的三磷酸腺苷(ATP)酶系统来进行。体内钠的50% 存在于血液和组织间液中，细胞内液的钠约占10%，骨骼和结缔组织约占40%。机体内钠按照其游离活动性又可分为可交换性钠和非交换性钠两种，前者包括所有存在于细胞外液、细胞内液的钠及骨骼中的小部分钠，后者则全部沉积于骨骼中。钠从尿、汗、粪中排出，其中肾脏是主要的调节器官，肾脏每日排出的钠量等于食入量减去汗液中丢失的钠量。

(二)钠离子的调节

肾脏对钠的吸收和排泄作用基于以下两种假说。其一为渗透压假说，当肾血流量不变，如肾小球滤过增加，血浆的滤过部分加大，使肾小球输出小动脉中血容量减少，于是输出小动脉中蛋白质含量增高，导致肾小管周围渗透压升高，使近曲小管对盐和水的回吸收增加，从而维持着球-管平衡。其二是认为在下丘脑或间脑组织分泌一种利钠激素，调节着近曲小管对钠的回吸收，肾脏回吸收钠的部位还包括远曲小管和亨氏襻，主要受肾上腺皮质分泌的醛固酮的影响；而醛固酮的分泌受肾素-血管紧张素系统及钠平衡的控制，血钠水平及肾灌注压变化可作用于肾脏的近球小体和致密斑，使其产生肾素。肾素作用于血管紧张素原生成血管紧张素Ⅰ，又经肺部的转换酶作用转化为具有较强生物活性的血管紧张素Ⅱ，最后经分解酶的作用可生成血管紧张素Ⅲ，后者可刺激肾上腺皮质分泌醛固酮。

三、钾离子平衡

钾离子是机体最重要的阳离子之一，用同位素稀释法测得正常人体内可交换钾的总量为34～45mmol/kg，其中98%存在于细胞内，为细胞内液的主要阳离子。细胞内钾的浓度平均为146mmol/L，大部分分布于肌肉、肝脏、骨骼及红细胞等中，可自由渗透。钾离子对于细胞的容量调节、酸碱平衡、生长发育，以及其他许多代谢如蛋白质合成、葡萄糖和氨基酸代谢，三磷酸腺苷生成等都有密切关系。细胞外液中的钾的含量仅占人体总钾量的2%，其中约1/4在血浆中。正常人血浆钾浓度为3．5～5．0mmol/L。

(一)钾的摄入、分布和排泄

正常人每天需要钾3～4g，摄入的钾在小肠以消耗能量的主动弥散方式被动吸收，仅有5～10mmol/L的钾由粪便排出。在心脏和骨骼肌的推动下，钾由血液和淋巴液转运全身各处，当机体靠细胞分解代谢提供能量时，少量的钾可由细胞内释出。钾可渗透过细胞膜，但需依靠消耗能量的Na⁺-K⁺ATP酶的作用，使钾保持在细胞内，而使钠保存在细胞外。钾还能在部分器官分泌，其浓度为汗液5mmol/L；胃液5～25mmol/L；胰液3～10mmol/L；胆汁3～12mmol/L；小肠液2～10mmol/L。90%食入的钾由肾脏排泄，其余的部分通过汗腺和粪便排出。每天从肾小球滤过的钾全部在肾小管被重吸收，但为了与钠交换，远端肾小管有60～90mmol的钾被分泌排出，故当钾食入减少或停止食入后，每日仍有50mmol的钾继续由肾脏排泄。

(二)钾离子的调节

体内钾的调节主要由肾脏来进行。肾小球滤过的钾约有15%从尿中排出，当机体摄入大量钾剂时，尿中的排出量可达肾小球滤过液的2倍以上。在肾脏调节钾离子平衡上，醛固酮起着重要的作用，它作用于远曲肾小管，以促进钾与钠交换的形式增加钾的分泌，而保留钠。另外，当酸中毒时，氢离子(H₊)在血中增加，钾从细胞内移出与氢交换，以减轻酸中毒；同时，在远端肾小管内，由于氢多于钾，故钾与钠交换受抑制，而氢与钠交换增加，致使血钾水平升高。碱中毒时，发生的情况正好相反。另外，当葡萄糖合成糖原时，需要与相当水平的钾离子结合以进入细胞内，临床上可利用此法降低血钾水平。

四、镁离子平衡

镁离子是细胞内液中的主要阳离子之一，是中枢神经系统中神经传导的重要递质，能保证心肌收缩，抑制神经肌肉兴奋的传导，是细胞内糖和蛋白质代谢的许多酶的金属辅酶，并能激活Na⁺-K⁺ATP酶的活性，尤其在糖原分解过程中起着很重要的作用。

(一)镁的摄入、分布和排泄

正常成人体内镁的总量500～1000mmol，其中50%～60%存在于骨骼中，其余储存于骨骼肌、心肌、肝、肾、脑等组织细胞内。体内镁离子总量仅1%存在于血浆中，成人每日摄入镁在7．5～12．5mmol之间，仅有约1/3在小肠被重吸收。增加维生素D可促进小肠对镁的吸收，其余随粪便排出。正常情况下血清镁的浓度平均为1mmol/L(0．7～1．2mmol/L)，其中约1/3与蛋白质结合，约2/3处于游离状态。谷类、蔬菜、干果(如花生、栗子等)中镁含量丰富，牛奶、肉、鱼等产品内镁含量也不少。除随粪便排出的镁离子外，约1/3的摄入量由肾脏从尿中排出，每天约4mmol。肾小管亦能分泌少量镁。

(二)镁离子的调节

血清镁含量主要由肾脏调节，甲状旁腺素加强肾小管对滤液中镁的重吸收，甚至可以全部回吸收；低血清镁可以增加甲状旁腺素的分泌，减少尿中镁的排出，并升高血清钙含量，高钙血症时镁的排出增加，低钙血症时则相反。但血清镁含量并不能作为镁缺乏的可靠指标，血清镁降低时，镁不一定确实缺乏，同样，镁缺乏时血清镁可能正常。

五、钙离子平衡

钙是机体内含量最多的阳离子，钙能引起神经冲动的传导，使骨骼肌收缩，加强心脏的收缩，维持正常细胞的渗透性，使凝血酶原转变为凝血酶，并和磷一起形成骨和牙齿。

(一)钙的摄入、分布和排泄

正常成人钙总量约为500mmol/kg，婴儿总量约为210mmol/kg。其中，大于98%的钙与磷酸根结合构成骨骼，约1%钙在细胞外液中，还有少量的钙在细胞内。食物中的钙主要在小肠上段吸收，只有溶解状态的钙离子才能被吸收。酸性环境促进钙的溶解，故能促进钙的吸收。此外，维生素 D、甲状旁腺素和蛋白质也有利于钙的吸收；相反，碱性物质、过多的脂肪、磷酸盐和草酸盐能使钙沉淀，故不利于吸收。正常血清钙浓度为2．25～2．75mmol/L，近一半的钙呈游离状态，即游离钙，具有生理作用；另一半钙离子与血浆蛋白结合存在。钙大部分由粪便排出，少部分从尿中排出。

(二)钙离子的调节

维生素D的活性形式——1，25(OH)₂·D₃能促进小肠上段对钙、磷的吸收，提高甲状旁腺素动员骨骼内钙解离回吸收入血，促进肾小管对钙、磷的回吸收。甲状旁腺对血钙水平的变化起着负反馈调节作用，当血清钙水平下降时，甲状旁腺分泌更多的甲状旁腺素，增加骨内钙的回吸收，增加肾脏对磷的排泄，使血清钙水平升高。如果血清钙水平高于正常值范围，就会抑制甲状旁腺素的分泌，使血清钙水平下降。另外，甲状旁腺的C细胞分泌的降钙素亦参与血钙水平的调节，当血清钙水平升高时，刺激 C细胞分泌降钙素，抑制骨内钙的回吸收，减少骨钙进入细胞外液，使血清钙水平下降。反之亦然。