临床化学之体液平衡紊乱及其检查

临床化学之体液平衡紊乱及其检查体液平衡紊乱及其检查体液是细胞与外界环境进行物质交换的媒介。它主要由水和溶解于水中的物质组成，包括电解质、小分子有机物和蛋白质等。电解质指无机物与部分以离子形式存在的有机物，具有维持体液渗透压、保持体内液体正常分布的作用，参与机体重要的生理和生化过程。非电解质包括不能解离的物质，如葡萄糖和尿素等。一、机体水及电解质平衡理论、重要电解质的检查方法、参考值及临床意义（一）体液中水、电解质分布及平衡：1.水的分布及平衡人体内含水量与年龄、性别和组织结构等因素有关。成人每日水的出入量主要包括食物、饮水和代谢内生水等，共计2500ml。影响体液动态平衡的因素包括血浆与细胞间液和细胞间液与细胞内液之间的渗透压差异。水代谢平衡的调节中枢在下丘脑，口渴和抗利尿激素（ADH）等都是调节体液平衡的重要因素。2.电解质分布及平衡电解质在血浆、细胞间液和细胞内液中的含量和分布不同。主要阳离子包括Na+、K+、Ca2+和Mg2+，主要阴离子包括Cl-和HCO3-。各体液中主要的正、负离子不同，需要注意电解质的平衡和检查方法。总之，了解体液平衡的理论和电解质的分布及平衡对于临床检验非常重要，可以为诊断和治疗提供参考依据。细胞内外液的钠和钾浓度差异由NaKATP酶（钠泵）的主动转运功能维持。电解质的作用包括维持细胞内外渗透压、体液的分布和转移、参与酸碱平衡调节以及维持神经肌肉兴奋性。钠泵通过将细胞内液的钠离子转移到细胞外液，将钾离子转移到细胞内液，来完成物质的转运。这个过程需要耗能。各体液中正、负离子总数相等，即阴阳离子平衡。在各种体液中，Na＝HCO3＋Cl＋12（10）mmol/L。各体液中蛋白质的含量不同，细胞内液＞血浆＞组织间液，对维持胶体渗透压有重要作用。各体液的渗透压相同，摩尔渗量为294～296mOsm/L，理论渗透压为756～760kPa。电解质与血浆晶体渗透压（mmol/L）的计算公式为血浆晶体渗透压＝2（Na＋K）＋葡萄糖＋尿素。阴离子隙（AG）是指细胞外液中所测的阳离子总数和阴离子总数之差。AG升高多见于代谢性酸中毒，原因包括氮质血症、磷酸盐和硫酸盐潴留、乳酸堆积和酮体堆积等。钠的代谢调节主要通过肾脏实现，包括球-管平衡和肾素-血管紧张素-醛固酮系统等。其他激素也参与了钠的调节。钾的代谢调节也主要通过肾脏实现，包括醛固酮和糖皮质激素等因素。钾在细胞内外转移的因素包括生理性和病理性因素。水平衡紊乱表现为总体水过少或过多，或者总体水变化不大但水分布有明显差异。水平衡紊乱往往伴随有体液中电解质的改变及渗透压的变化。脱水是指人体体液丢失造成细胞外液的减少，可分为高渗性、等渗性和低渗性脱水。1）高渗性脱水是指失水大于失电解质的情况，常见于饮水不足或高温作业大量出汗等情况。其特点为体液电解质浓度增加，渗透压升高，血浆Na浓度大于150mmol/L或Cl与HCO3浓度之和大于140mmol/L；细胞外液量减少；细胞内水向细胞外液转移，造成细胞内液明显减少。2）等渗性脱水是指失水等于失盐的情况，常见于呕吐和腹泻等丧失消化液的情况。其特点为体液电解质浓度改变不大，渗透压保持正常，血浆Na浓度为130~150mmol/L或Cl与HCO3浓度之和为120~140mmol/L；细胞外液量减少，细胞内液量正常；细胞外液量减少可导致血容量不足，血压下降、外周血液循环障碍等。3）低渗性脱水是指失盐大于失水的情况，常见于只补充水分而未补充丧失的电解质的情况，如胃肠道消化液的丧失（腹泻、呕吐等）以及大量出汗情况下。其特点为细胞外液的渗透压低于正常，血浆Na浓度小于130mmol/L或Cl与HCO3浓度之和小于120mmol/L；细胞外液量减少，细胞内液量增多，体重稍有减轻。2）水过多可分为高渗性、等渗性和低渗性三种类型。水肿是等渗性水过多的一种表现，常见于细胞外液量（主要是组织液）增多，而渗透压仍在正常范围。一般当增加的体液量超过体重的10%以上时，可出现水肿临床表现。常见的水肿原因包括ADH分泌过多、充血性心力衰竭、肾功能障碍、肝硬化等。1）钠平衡紊乱常伴有水平衡紊乱。低钠血症是指血浆钠浓度小于135mmol/L的情况。血浆钠浓度是血浆渗透浓度（Posm）的主要决定因素，Posm降低导致水向细胞内转移，进而出现细胞水肿，严重者有可能出现脑水肿和消化道紊乱。低钠血症的原因包括摄入少、丢失多、水绝对或相对增多。可分为肾性和非肾性原因两大类，肾性原因包括渗透性利尿、肾上腺功能低下以及急、慢性肾功能衰竭等，非肾性原因见于呕吐、腹泻、肠瘘、大量出汗和烧伤等疾病过程。细胞内钾的转移方式有多种，例如在大面积烧伤或组织细胞破坏时，细胞内钾会大量释放到血液中；而在代谢性酸中毒时，细胞内钾则会向细胞外转移，同时肾小管上皮细胞分泌H增加，泌K减少，导致钾潴留于体内。在测定钠钾时，可采用血清、肝素锂抗凝血浆、汗、粪便、尿及胃肠液等样品。然而，钾测定结果会受到溶血的干扰，因为红细胞中的钾比血浆中高二十几倍，所以在采样时需严格防止溶血。此外，全血未及时分离或冷藏也会导致血钾上升。测定钾、钠和氯的方法包括火焰光度法、离子选择电极法、冠醚法和酶法。其中，火焰光度法可用于测定血清、尿液、脑脊液及胸腹水的Na和K，具有结果准确可靠、广泛应用等优点。化学测定法主要利用复环王冠化合物如穴冠醚或球冠醚（冠醚）等离子载体，通过选择性结合不同直径的金属离子来测定离子浓度。离子选择电极法则是一种电化学传感器，通过敏感膜将离子活度转换成电位信号，从而测定未知溶液的离子活度。酶法则利用钠依赖的β-半乳糖苷酶催化人工底物ONPG，从而测定钠的含量。需要注意的是，氯的测定方法中整合滴定法误差较大，而离子选择电极法虽然具有优点，但电极寿命有限，会随着使用时间的增加而老化。酶法测钾的原理是利用对丙酮酸激酶的激活作用，催化磷酸烯醇式丙酮酸变为乳酸，同时消耗还原型辅酶Ⅰ。在波长340nm处测量NADH的吸光度下降。酶法测氯的原理是利用氯使α-淀粉酶与钙离子结合变成有活性的形式，然后与α和β葡萄糖苷酶共同催化人工合成底物2-氯-4-硝基苯酚-β-D麦芽庚糖苷（CNP-G7）使其水解产生2-氯4-硝基苯酚，此产物在波长405nm处有最大吸收。血氯浓度与α-淀粉酶活性成正比，同时也与2-氯-4-硝基苯酚的生成量成正比。酶法的优点是不需要特殊仪器，但价格较贵。阴离子间隙的描述错误的是D，临床上以AG降低多见。使细胞内钾向细胞外转移引起高钾血症的是B，代谢性酸中毒。高渗性脱水引起血浆容量减少，组织间液容量减少，细胞内液容量减少。关于电解质的叙述错误的是D，严重创伤时血钾浓度明显升高。目前临床上最为简便和准确的血清[Cl]测定方法是C，离子选择电极法。血气及酸碱平衡紊乱是临床常见问题。检查指标包括pH、pCO2、HCO3-等。正常值为pH7.35-7.45，pCO235-45mmHg，HCO3-22-26mmol/L。酸碱平衡紊乱的类型包括代谢性酸中毒、代谢性碱中毒、呼吸性酸中毒和呼吸性碱中毒。常见的原因包括肾功能不全、肺功能不全、糖尿病酮症酸中毒等。血气及酸碱平衡紊乱的检查结果可以帮助医生进行诊断和治疗决策。1.酸碱度及氢离子活度（pH及[H]）：血液pH代表血液的酸碱度，即pH＝-lg[H]。正常人动脉血pH的参考值为7.35～7.45。pH＜7.35为酸血症，pH＞7.45为碱血症。血pH的相对恒定取决于HCO3/H2CO3缓冲系统，此系统的比值为20:1。pH异常只能说明有酸血症或碱血症，不能判断是呼吸性或代谢性的，pH正常不能排除酸碱平衡紊乱。2.二氧化碳总量（T-CO2）：是指血浆中各种形式的CO2的总和，包括HCO3（95%）、少量物理溶解的CO2及极少量的其他形式的存在的CO2。参考值为24～32mmol/L，平均28mmol/L（动脉全血中）。T-CO2是代谢性酸碱中毒的指标之一，代酸↓，代碱↑。3.碳酸氢盐（HCO3）：HCO3是体内碱储的主要成分，对酸有较强的缓冲能力，其变化直接影响pH，是判断酸碱平衡的主要参考依据。根据需要有两种可供选用指标：AB（实际碳酸氢盐）和SB（标准碳酸氢盐）。参考值为AB：22～27mmol/L；SB：22～27mmol/L；儿童略低。一般认为AB＝SB＝正常为正常酸碱平衡状态。AB＝SB＜正常代酸未代偿，AB＝SB＞正常代碱未代偿，AB＞SB呼酸或代碱，AB＜SB呼碱或代酸。正常人AB约等于SB，二者间的差别就是呼吸对HCO3的直接影响，如果AB＞SB则提示有CO2的潴留（多见于通气不足）；AB＜SB则提示CO2的过度清除（多见于通气过度）。4.氧分压（PaO2）：代表肺泡-毛细血管膜的氧分压差，是评价肺功能和氧合能力的指标之一。参考值为80～100mmHg，低于80mmHg为低氧血症。PaO2的降低可见于肺部疾病、循环衰竭、高原缺氧等情况。5.氧饱和度（SaO2）：血红蛋白中结合氧的比例，是评价氧合能力的指标之一。参考值为95%～100%，低于90%为低氧血症。SaO2的降低可见于肺部疾病、循环衰竭、高原缺氧等情况。6.氧化还原电位（EH）：代表氧化还原系统的平衡状态，是评价氧化还原状态的指标之一。参考值为-80～-20mV，数值越负表示氧化状态越强，数值越正表示还原状态越强。EH的改变可见于代谢性酸中毒、缺氧、中毒等情况。7.氧化还原动力学指标（Redox）：包括氧化还原电位（EH）、活性氧（ROS）、抗氧化能力（AOA）等，是评价氧化还原状态的综合指标。Redox的改变可见于代谢性酸中毒、缺氧、中毒等情况。和[H2CO3]同时升高：代表呼吸性酸中毒。③PaCO2↓（＜35mmHg）：为低碳酸血症，常见于高原反应、肺栓塞等，由于肺通气量增加，造成呼吸性碱中毒。＜20mmHg（2.65kPa）为呼吸衰竭；＜15mmHg（1.99kPa）引起脑缺氧。④PaCO2正常而[H2CO3]↑：为代碱，常见于失水、呕吐、胃肠减压等，由于失去酸，血液中碱性物质相对增多。⑤PaCO2正常而[H2CO3]↓：为代酸，常见于严重腹泻、肾小管酸中毒等，由于失去碱，血液中酸性物质相对增多。呼出增多→代偿性呼吸性碱中毒。-（2）失代偿型代谢性酸中毒：[HCO3]原发性下降，PaCO2不升高1）原因：①呼吸功能不全，无法代偿；②呼吸中枢抑制，如药物中毒、脑病等。2.碱中毒：-（1）代谢性碱中毒：[HCO3]原发性升高1）原因：①碱性药物过量，如碳酸氢钠治疗；②失液性碱中毒，如呕吐、胃肠减压等；③低氯性碱中毒，如肾上腺皮质激素过量。2）代偿型代谢性碱中毒[H]↓→血浆缓冲对作用→HCO3↑／H2CO3→CO2↓、PCO2↓→刺激呼吸中枢→肺呼吸减慢，CO2呼出减少→代偿性呼吸性酸中毒。-（2）失代偿型代谢性碱中毒：[HCO3]原发性升高，PaCO2不降低1）原因：①肺功能不全，无法代偿；②呼吸中枢兴奋，如低氧血症、高热等。综上所述，酸碱平衡紊乱的判断应结合PaCO2、HCO3-、pH、电解质等指标进行综合分析。对于代偿性酸碱中毒，应注意代偿的程度和速度，及时监测和调整治疗方案。对于失代偿性酸碱中毒，应根据病因进行针对性治疗。1.HCO3-↓可以在12～24小时内发生，而恢复需要3～5天。2.在急性呼酸中，PaCO2会上升，而在急性呼碱中，PaCO2会下降。3.血浆缓冲系统中，缓冲能力最强的是NaHCO3/H2CO3。4.HCO3-↑可以在12分钟内发生，但HCO3-↓需要2～3天才能发生。5.在失代偿性呼吸性酸中毒中，NaHCO3/H2CO3＜20/1，原发性H2CO3↑。6.在pH＝7.16，PCO2＝50mmHg，HCO3-＝18mmol/L的情况下，应考虑代谢性酸中毒伴呼吸性酸中毒。7.测定血气的仪器包括电极、进样室、CO2空气混合器、放大器元件、数字运算显示器和打印机等部件。8.标本采集和运送需要注意正确的方法和条件，以保证血气分析结果的准确性。标本采集和运送是血气分析检验的重要环节。最佳采血部位是动脉血，常取肱动脉、股动脉、前臂动脉等部位。为了测定全血血气，必须使用抗凝剂，一般使用肝素抗凝，最适用肝素锂，浓度为500～100