体液电解质和微量元素检验第十一章讲解

第十一章体液电解质和微量元素检验陈银霞鹤壁职业技术学院1掌握电解质、微量元素的概念与生理功能，常见电解质与微量元素检测的方法、原理及临床意义2熟悉电解质的代谢与调节、水盐代谢紊乱机制以及人体内必需的微量元素

了解有害微量元素对人体的毒性作用3学习目标4能熟练进行体液电解质与微量元素的实验室检测，并具有合理解释实验结果的能力第一节钠、钾、氯代谢与检验体液：是指机体内覆盖的液体，包括水和溶解于其中的无机盐及一些有机物电解质：以体液形式存在的水都含有浓度不等的无机盐成分，这些无机盐和可溶性蛋白质常以离子形式存在，称为电解质

体液中水、电解质分布及其功用1.分布成人体液约占体重的60%细胞内液（40%）

以细胞膜为界血浆（5%）细胞外液（20%）细胞间液（15%）脑脊液淋巴液消化液等（一）体液电解质的含量与分布特点6细胞外液阳离子：Na+等阴离子：Cl-、HCO3-等细胞内液阳离子：K+、Mg2+等阴离子：HPO42-、蛋白质等2.分布特点：（1）血浆与细胞间液的大部分电解质含量基本接近，但蛋白质不同，血浆的明显高于细胞间液，这一差异对于维持血浆胶体渗透压及血浆与细胞间液之间水的交换具有重要意义（2）细胞内液电解质总量大于细胞外液，但细胞内、外渗透压基本相等，这是因为细胞内液二价离子、蛋白质多，但这些电解质产生的渗透压较小（二）体液电解质的生理功用1.维持细胞的渗透压及容量平衡

2.可形成缓冲体系，对体液中的酸、碱起缓冲作用，在维护体液的酸碱平衡中起重要作用。如：HCO3-/H2CO3

、HPO4-/H2PO42-

、蛋白质盐/蛋白质3.维持神经肌肉和心肌的兴奋性体液中的Na+、K+、Ca2+、Mg2+等均可影响神经肌肉的兴奋性神经肌肉的兴奋性∝离子浓度对心肌兴奋性也有一定的影响，它们的关系是：心肌兴奋性∝4.与骨质的代谢密切相关钙、磷、镁、钠等是构成人体骨骼和牙齿的主要组成成分，机体中99%的钙、86%的磷、60%的镁、40%～50%的钠都分布在骨组织。5.其它如Ca2+作为凝血因子参与血液凝固、作为激素的“第二信使”对细胞内代谢具有重要的调节作用、是许多酶（脂肪酶、ATP酶等）的激活剂等

磷参与体内核酸、核苷酸、磷脂、磷蛋白等重要生物分子的组成、参与高能磷酸化合物的合成与多种磷酸化的中间产物的生成等Mg2+广泛参与人体物质代谢中许多酶促反应THANKS钠、钾、氯的代谢及平衡紊乱1.钠、氯代谢：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，每日需要量约4.5～9g。60Kg重的成年人体内含Na+总量约60g左右，其中约50％存在于细胞外液，血清钠为135～145mmol/L，另有40％～45％存在于骨骼中。细胞内液中含钠量较少，约占总量的5％～10％，且主要存在于肌细胞中。氯也主要存在于细胞外液，血清中氯含量为96～105mmol/L

Na+和Cl-的排泄主要通过肾脏，少量由汗液排出。肾脏对Na+的排泄有严格的调节作用，尿中排出Na+量随摄入Na+量的多少而增减，这对于维持体内Na+含量的恒定有重要意义

排泄特点：多吃多排、少吃少排、不吃不排吸收与排泄2.钠、氯与体液平衡紊乱体液平衡主要由体液中水和电解质的含量和比例决定。

脱水：人体体液丢失造成细胞外液的减少

水肿：当机体摄入水过多或排出减少，使体液中水增多，也称为水中毒。根据失水和失Na+的比例不同，可将脱水分为:高渗性脱水失钠＜失水等渗性脱水失钠＝失水低渗性脱水失钠＞失水二、钾的代谢及其平衡紊乱1.钾的代谢

人体K+主要来自食物。蔬菜、果品、肉类均含有丰富的K+。成人每日约需K+2～3g，一个60kg重的成人体内K+总量120g左右，其中98％存在于细胞内液，仅有2%存在于细胞外液。因而血清K+浓度很低，仅为3.5～5.5mmol/L，而细胞内液中K+浓度为150mmol/L左右吸收与排泄

食物中所含的钾90%在消化道以离子的形式吸收。由于食物中K+含量很丰富，很少出现K+的缺乏。K+的排泄主要通过肾脏随尿排出。肾脏排K+量可根据K+的摄入量和其它排出途径的排泄情况而变化，但对K+的控制能力不如保Na+能力强

排泄特点：多吃多排、少吃少排、不吃也排2.钾代谢平衡紊乱（1）胰岛素对K+的分布有明显的调节作用临床上对高血钾（hyperkalimia）病人，常用静脉补充胰岛素和葡萄糖，促进血K+进入细胞内，从而使血K+降低（K+进）（2）酸碱平衡与K+的分布有密切的关系

酸中毒高血钾碱中毒低血钾K+H+（K+出）（K+进）（3）物质代谢对K+分布的影响

引起低血钾：

合成1g糖原需0.15mmolK+进入细胞（K+进）

合成1g蛋白质需0.45mmolK+进入细胞

组织生长、创伤修复，蛋白质的合成代谢加强，K+进入细胞增多

引起高血钾：糖原与蛋白质的分解释放等量的K+到细胞外；（K+出）严重创伤、感染、缺氧及溶血，蛋白质分解代谢增强，从细胞内向细胞外转移

THANKS钠、钾、氯的检测一、标本的采集和处理

血清、肝素化的抗凝全血、尿液和其它体液均可作为钠、钾测定的标本血浆钾比血清钾低0.1～0.2mmol/L避免使用含钾钠的抗凝剂，若使用ISE法或比色法测定，则不能使用肝素铵，以免造成假性升高避免溶血尿标本注意防腐火焰光度法（FES法）（参考方法）检测方法酶法离子选择电极法（ISE法）（二）钠、钾的检测

含有钠、钾的标本和助燃气进入雾化室雾化后喷入火焰，在高温作用下，钠、钾原子获得能量被激发成为激发态。不稳定的激发态原子又迅速释放出已获能量回到基态，发射出各种元素特有波长的辐射光谱。钠的辐射波长为589nm，钾的辐射波长为766nm，这些金属元素发射的特异光谱经各自相应波长滤色片过滤后照射在光电池或光电管上产生电流。经放大器放大在电流表显示器上显示电流大小。标本中钠、钾浓度越大，发射的光谱强度越强，发射光谱强度直接与钠、钾浓度呈正比1.火焰光度法（FES法）定量方法：

外标法：用不同浓度的钠、钾标准液制成标准曲线，然后对血、尿标本进行测定，并从标准曲线上查得钠、钾的浓度

内标法：内标法是在标本稀释液中加入浓度恒定的锂或铯，同时测定钠、钾和锂（铯）浓度。根据钠、钾的电信号和锂（铯）的电信号作为定量参数进行钠、钾含量的计算

内标法标本稀释度大，钠、钾测定与标准元素锂（铯）的测定同时进行，可减少由于雾化速度、火焰温度波动所引起的误差，其准确性和精密度均较外标法好，多数实验室采用内标法。被推荐为钠、钾测定的参考方法

2.离子选择电极法

是当今定量测定钠、钾浓度的量常用的方法，通常选用对Na+或K+敏感的玻璃膜电极或用缬氨霉素膜制成的K+电极Na+电极离子交换膜的主要成分是硅酸锂

定量方法：

直接电位法间接电位法3.酶法【参考范围】血清钠 135～145mmol/L血清钾 3.5～5.5mmol/L尿钠儿童﹤5.0mmol·kg-1/24h成人130～260mmol·kg-1/24h尿钾儿童（1.03±0.7）mmol·kg-1/24h成人50～102mmol·kg-1/24h【临床意义】1.钠

血清钠增高：血清钠浓度超过145mol/L为高钠血症，临床上常见于肾上腺皮质功能亢进、严重脱水、ADH分泌不足等

血清钠降低：血清钠浓度低于135mol/L为低钠血症，临床上常见于胃肠道失钠（呕吐、腹泻、引流等）、尿钠排出增多（严重肾盂肾炎、肾小管严重损害等）、皮肤失钠（大量出汗、大面积烧伤和创伤等）、抗利尿激素（ADH）过多（肾病综合征、肝硬化腹水）等2.钾（1）血清钾增高：常见于肾上腺皮质功能减退症、急性或慢性肾功能衰竭、休克、组织挤压伤、重度溶血、口服或注射含钾溶液过多等（2）血清钾降低：常见于严重腹泻、呕吐、肾上腺皮质功能亢进、服用利尿剂、胰岛素的应用、家族性周期性麻痹发作时、钡盐与棉籽油中毒等库仑电量分析法检测方法（二）氯的检测

硫氰酸汞比色法离子选择电极法（ISE法）硝酸汞滴定法

ISE法是目前测定Cl-最好的、也是使用最多的方法。氯电极是由AgCl、FeCl3-HgS为膜性材料制成的固体膜电极，对样本中的Cl-有特殊响应。氯电极总是与钠、钾电极配套使用，测定氯所需的试剂和定标液也是与钠、钾电极应用的缓冲液和校准液组合在一起。ISE法简便、快速、准确、精密1.ISE法【参考范围】血清（浆）氯化物96～105mmol/L脑脊液氯化物120～132mmol/L尿氯化物排出量儿童﹤4.0mmol·kg-1/24h

成人170～255mmol·kg-1/24h【临床意义】1.血清（浆）氯化物增高：临床上高氯血症常见于高钠血症、代谢性酸中毒、失水大于失盐等2.血清（浆）氯化物降低：临床上低氯血症常多见，常见原因有氯化钠的异常丢失或摄入减少（严重呕吐、腹泻，胃液、胰液及胆汁的丢失等）、艾迪生病、抗利尿激素分泌增多的稀释性低钠、代谢性碱中毒等THANKS

钙的代谢与检测一、钙的代谢及调节(一)钙的代谢钙代谢：正常人体内平均含钙量为1～1.25kg，其中99％的钙分布在骨骼和牙齿中，其余钙分布于体液和其他组织中。正常人血钙为2.1～2.7mmol/L，离子钙为1.15～1.42mmol/L

可扩散钙：60％非扩散钙：40％钙离子结合钙血钙血浆中[Ca2+]、[H+]、[HCO3-]的关系可用下式表示：

影响食物中钙吸收的因素：活性维生素D3年龄钙盐在肠道的溶解状态乳糖、乳酸和一些氨基酸食物中的植酸、草酸食物中钙磷比例钙的排泄途径排泄途经肠道：食物中未吸收的钙和肠道分泌的钙，占人体每日摄入钙总量的80％

肾脏：经肾排泄的钙占体内总排钙量的20％，但尿中钙的排泄量随血液中钙浓度的变化而增减，在调节体内钙平衡方面发挥主要作用（二）钙代谢的调节主要通过神经体液进行调节1.甲状旁腺素（PTH）:PTH的靶组织是肾脏、骨和小肠

2.降钙素：多肽类激素

3.1，25-(OH)2-D3:是维生素D在体内的活性形式，是维生素D在肝肾经羟化作用转变而成的。它的靶器官是小肠、骨和肾二、钙的检测1.血清钙的检测血清钙检测包括离子（游离）钙与总钙的测定，离子钙比总钙更有临床价值，但在反映机体内钙总体代谢状况上，还是不能完全代替总钙的检测（1）血清离子钙（ICa2+）的测定

ISE法是测定ICa2+最常用的方法，也是ICa2+测定的参考方法测定原理：离子钙分析仪通常采用比较法来测定样品溶液中离子钙和pH，即先测量两个已知标准液中的离子钙和pH的电极电位，在仪器程序内建立一条斜率曲线，然后测量样品溶液中离子钙和pH的电极电位，从已建立的斜率曲线上求出样品溶液中离子钙浓度和pH，并计算出标准化离子钙（nCa2+）浓度，直接在仪器上显示出结果或打印出分析报告血液中离子钙受多种因素影响，特别是标本pH的改变对Ca2+影响较大，pH降低能使Ca2+增加，反之减少有的离子钙分析仪在测定血清离子钙浓度的同时，可测量血清pH，再计算出pH7.4时的标准化离子钙浓度【参考区间】1.15～1.42mmol/L【临床意义】1.血清ICa2+增高：见于甲状旁腺功能亢进、代谢性酸中毒、肿瘤、维生素D过多症等。2.血清ICa2+降低：见于原发性和继发性甲状旁腺功能减退、慢性肾衰竭、肾移植或进行血液透析的患者、维生素D缺乏症、呼吸性或代谢性碱中毒、新生儿低钙血症等⑵血清总钙测定

测定方法主要有滴定法、原子吸收分光光度法、分光光度法、同位素稀释质谱法、酶法等

决定性方法：ID-MS

参考方法：原子吸收分光光度法常规方法：分光光度法（O-CPC法、MTB法）邻甲酚酞络合酮（OCPC）法

OCPC是一种金属络合指示剂和酸碱指示剂，在碱性溶液中可与钙离子螯合生成紫红色螯合物，与同样处理的钙标准液比色，可求得血清钙的含量

pH118-羟基喹啉

Ca2+

+OCPC紫红色螯合物

MTB法

MTB是一种酸碱指示剂和金属络合剂，在碱性溶液中与钙离子螯合后，反应从淡绿色变成蓝色，在612nm处与同样处理的钙标准液比色，即可求得血清总钙含量

PH10-13、8-羟喹啉Ca2++MTB淡绿色变成蓝色【参考区间】OCPC法：成人：2.03～2.54mmol/L

儿童：2.25～2.67mmol/LMTB法：成人：2.08～2.60mmol/L

儿童：2.23～2.80mmol/L【临床意义】血清钙增高常见于甲状旁腺功能亢进症、维生素D过多症、多发性骨髓瘤、结节病引起肠道过量吸收而使血钙增高血清钙降低可引起神经肌肉应激性增强而使手足搐搦，主要见于：①甲状旁腺功能减退；②慢性肾炎尿毒症；③佝偻病与软骨病；④吸收不良性低血钙；⑤大量输入柠檬酸盐抗凝后2.尿钙的检测

尿钙的测定方法、原理及试剂与血钙测定相同。一般采用OCPC法或MTB法。在收集尿标本时，每100ml尿液应加入10ml浓HCL，或调节尿样的pH＜2.0，以溶解尿液中的钙盐，否则测定结果可能偏低【参考区间】

尿钙的排泄量随饮食不同有较大幅度的变化低钙饮食时尿钙3.75mmol/24h一般钙饮食时尿钙＜6.75mmol/24h高钙饮食时尿钙可达10mmol/24h【临床意义】1.尿钙增高主要见于甲状旁腺功能亢进症、维生素D中毒、维生素A中毒、肾上腺皮质功能亢进症、肢端肥大症、肝豆状核变性、特发性高尿钙症等2.尿钙降低主要见于甲状旁腺功能减退、维生素D缺乏、乳糜泻、尿毒症晚期、阻塞性黄疸等THANKS微量元素代谢与检验微量元素（traceelements）的定义：是指含量占体重0.01％以下，每日需要量在100㎎以下的元素微量元素的分类

必需的无害的有害的人体内必需微量元素有：铁（Fe）、铜（Cu）、锌（Zn）、铬（Cr）、钴（Co）、钼（Mo）、镍（Ni）、钒（V）、硅（Si）、锡（Sn）、铯（Se）、碘（I）、氟（F）等无害的微量元素有：钛（Ti）、钡（Ba）、铌（Nb）、锆（Zr）等有害的微量元素有：镉（Cd）、汞（Hg）、铅（Pb）、铝（Al）等一、微量元素对人体各种生命活动的影响1.促进机体的生长发育2.对神经系统结构和功能的影响3.内分泌系统的影响4.对免疫系统的影响5.对心血管疾病及创伤的影响6.对肿瘤发生、发展的影响7.对胚胎及胎儿发育的影响二、微量元素与疾病

微量元素缺乏或过多，可导致某些地方病的发生。如缺碘与地方性甲状腺肿及呆小病有关；低硒与克山病和大骨节病有关。即使是必需微量元素如铁、铜、锌、钴、锰、铬等进入机体过多也会引起急性或慢性中毒，如接触六价铬可引起特征鹰眼状铬溃疡及鼻中隔穿孔；还有铁中毒、锌中毒、锰中毒等。接触或吸收过量的有害微量元素可导致各种职业病（一）必需微量元素

在体内分布很广，几乎所有的组织都含有铁。铁在体内分两类，即功能铁和储存铁。功能铁是指在体内具有重要生理功能的铁，包括血红蛋白、肌红蛋白、少量含铁酶及运铁蛋白中所含的铁；储存铁有分为铁蛋白及含铁血黄素，铁蛋白的铁是可以被立即动用的储存铁1.铁（iron，Fe）影响铁吸收的因素①与铁在胃肠道存在的状态有关，只有溶解状态的铁才能被吸收②酸性环境有利于铁盐的溶解，故胃酸可促进铁的吸收，而柠檬酸、氨基酸、胆汁酸等能与铁形成不溶性盐，使铁的吸收受到影响③食物的铁多为Fe3+，而Fe3+不如Fe2+易吸收，食物中的还原性物质如维生素C、谷胱甘肽、半胱氨酸等，能使Fe3+还原成Fe2+

，增加铁的吸收

Fe2+从小肠进入血液后，首先在铜蓝蛋白（CER）的催化下，氧化成Fe3+，然后与血浆中运铁蛋白结合而运输。铁主要用于合成血红素，进而合成各种含铁蛋白质，如血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素、过氧化氢酶等，只有少量用于合成非血红素化合物铁硫蛋白等，铁广泛参与机体的物质代谢，并对机体发育及免疫功能产生影响2.锌（zinc，Zn）

锌在体内可通过多种途径发挥作用：①与多种酶的合成和活性有关，如DNA聚合酶、RNA聚合酶、胸腺核苷酸酶、谷氨酸脱氢酶、乳酸脱氢酶等，它们在蛋白质、脂肪、糖和核酸代谢以及组织呼吸中都起着重要作用②可促进机体生长发育。锌是调节基因表达即调节DNA复制、转录的DNA聚合酶的必需组成部分，因此，锌缺乏会导致创伤组织的愈合困难、性器官发育不全或减退、生长发育不良，儿童出现缺锌性侏儒症③可促进维生素A的正常代谢和生理功能。锌参与维生素A还原酶和视黄醇结合蛋白的合成，促进视黄醛的合成和变构，以维持血浆维生素A的正常水平④与巨噬细胞的释放、白细胞的吞噬、趋化和杀菌等作用有关，故锌缺乏可引起免疫功能障碍3.铜（cuprum，Cu）

铜在体内的主要生理功能：①参与许多酶的组成，如赖氨酸氧化酶、细胞色素酶、超氧化物歧化酶、多巴胺-β-羟化酶等，对细胞内代谢、神经传导和内分泌功能均有重要作用②CER促进Fe3+还原为Fe2+，增强小肠对体铁的吸收，加速血红蛋白及铁卟啉的合成，从而促进幼稚红细胞的成熟，维持正常的造血功能4.硒（selenium，Se）

硒的主要生理功能：①硒是体内多种酶的组成成分，其中谷胱甘肽过氧化物酶（glutathioneperoxidase，GSH-Px）是体内重要的含硒酶，硒的抗氧化功能与人类衰老、癌变、心血管疾病、中枢系统疾病的关系日益受到重视②硒参与辅酶A和辅酶Q的合成，并可增强丙酮酸、α-酮戊二酸氧化系统的酶活性，在三羧酸循环及呼吸链电子传递中发挥重要作用③硒具有保护视器官健全的功能④硒具有拮抗和降低机体内许多重金属的毒性作用，它与银、镉、汞、铅等形成不溶性盐，减低重金属对机体的毒害作用⑤硒能促进淋巴细胞产生抗体，增强机体对疾病的抵抗力⑥硒参与保护细胞膜的稳定性及正常通透性，消除自由基的毒害作用，抑制脂质的过氧化反应，从而保护心肌的正常结构和功能⑦硒能调节维生素A、维生素C、维生素E、维生素K的吸收与消耗，并能与维生素E起协同作用，加强维生素的抗氧化作用5.铬（chromium，Cr）

铬的主要生理功能：①增强胰岛素的作用及调节血糖②铬可增加胆固醇的分解和排泄。因此缺铬可造成胰岛素生物学效应降低，糖代谢及脂代谢紊乱，出现高胆固醇血症，从而易诱发动脉粥样硬化和冠心病③铬可与机体中核蛋白、蛋氨酸、丝氨酸等结合，故缺铬可影响蛋白质代谢及生长发育6.钴（cobalt，Co）

体内钴主要以维生素B12的形式发挥作用，维生素B12

参与机体一碳单位代谢，影响细胞增殖和分化。因此，钴的缺乏可导致叶酸利用率下降，骨髓造血功能降低，造成巨幼红细胞性贫血。维生素B12

能促进铁的吸收及储存铁的动员，也能促进锌的吸收和利用7.锰（manganese，Mn）

锰是体内多种酶如精氨酸酶、丙酮酸羟化酶和超氧化物歧化酶等多种酶的的组成成分，锰与多糖聚合酶和糖基转移酶的活性有关。锰缺乏时黏多糖合成受到干扰，影响软骨和骨骼生长，导致骨骼畸形。此外，锰也与造血、生殖和中枢神经系统功能有关8.氟（fluorum，F）氟对骨、牙的形成有重要作用，可增加骨硬度和牙齿的耐酸蚀能力。氟缺乏时易发生龋齿，氟过量常引起氟中毒而使牙齿呈斑斑釉状9.碘（iodine，I）

碘主要用于甲状腺激素T3、T4的合成。甲状腺激素在调节机体能量的转换和利用，维持正常生长发育和智力发育方面发挥着重要作用。甲状腺能主动聚集碘，某些地方性甲状腺肿与当地土壤及水中缺碘有关有害的微量元素

铅是对人体有毒性作用的重金属，主要引起以神经、消化、造血系统障碍为主的全身性疾病铅中毒机制中最主要的是引起卟啉代谢紊乱，使血红蛋白合成障碍；铅可致血管痉挛、直接作用于成熟红细胞而引起溶血、可使大脑皮质兴奋和抑制的正常功能产生紊乱，从而引起一系列的神经系统症状等1.铅（plumbum，Pb）2.汞（mercury，Hg）

金属汞及其化合物主要以蒸气和粉尘形式经呼吸道侵入机体，还可直接经消化道、皮肤侵入。汞主要经肾、肠道排出，还可由肺呼出，汗液、乳汁、唾液也可排出少量。汞对机体的毒性作用，主要是因为汞与酶的巯基（—SH）结合后，使酶的活性丧失，影响细胞的正常代谢而出现中毒症状3.镉（cadmium，Cd）

镉主要通过呼吸道、皮肤吸收，分布到全身各个器官。镉的排泄主要通过粪便排出，其次是经肾由尿排出，少量可随胆汁排出。镉化合物可抑制肝细胞线粒体氧化磷酸化过程，对各种氨基酸脱羧酶、过氧化物酶、脱氢酶等均有抑制作用，从而使组织代谢发生在障碍。镉还可直接损伤组织细胞和血管，引起水肿、炎症和组织损伤4.砷（arsenic，As）

砷及其化合物主要经呼吸道、消化道和皮肤吸收，吸收入血后主要与血红蛋白结合，随血液分布到全身组织和器官。砷的毒性作用主要表现在：砷对细胞中的巯基（—SH）有很强的亲和力，进入机体的砷可与许多含巯基的酶结合，特别是易与丙酮酸氧化酶的巯基结合，使酶丧失活性，丙酮酸不能进一步氧化，从而影响细胞的正常代谢三、血清铁的检测

微量元素检测的样本主要有血液、尿液、毛发、胃液、脑脊液、唾液、精液、汗液、担汁及肝、肾、肺、肠、脑、心、肌肉等脏器组织，样本的采集应遵循三大原则：针对性、适时性和代表性。在收集样本及整个分析过程中，均需严格防止离子的污染

血清中铁的含量很低，均以Fe3+形式与运铁蛋白结合。故血清铁测定的同