第十三章 水和电解质代谢

第十四章水和电解质代谢

体液

主要内容

水平衡

电解质平衡

水和电解质平衡的调节

微量元素及镁代谢

钙、磷代谢

掌握：体液含量、分布、组成特点及抗利尿激素和醛固酮对水和无机盐代谢的调节作用；钙和磷的生理功能及1,25-（OH）2-D3、甲状旁腺素和降钙素对钙磷代谢的调节。熟悉：水和无机盐的生理功能；水平衡，钾、钠、氯代谢及影响血钾的因素。了解：微量元素代谢。学习目标概述体液：指由体内水及溶解于水中的无机盐和有机物组成的，广泛分布于细胞内外的液体。电解质：体液中以离子状态存在的无机盐、某些小分子有机物和蛋白质，主要是无机盐。细胞的正常代谢和功能与体内水、电解质的含量、分布、组成保持相对稳定密切相关。

第一节体液

体液的含量和分布体液电解质的组成、含量及其分布特点

各部分体液间的交换（一）体液的含量和分布体液:成人体液总量约占体重60%体液细胞内液(40%)细胞外液(20%)血浆(5%)组织间液(15%)一、体液的含量和分布各种体液的生理作用细胞内液：提供大部分生化反应场所血浆：沟通了各组织、器官之间的联系

组织间液：构成内环境，是细胞摄取营养物质和排出代谢产物的渠道细胞外液：（二）影响体液含量和分布的因素

体液含量及分布因年龄、性别、胖瘦情况而异。

年龄体液的含量随年龄的增长而下降性别一般男性体液的含量较女性为高胖瘦肌细胞中的体液含量明显高于脂肪细胞

婴幼儿调节水和电解质平衡的能力较差，易发生水和电解质平衡失调（一）体液电解质的含量按含量不同可分为：主要有K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、HCO3-

、

HPO42-、有机酸根和

Pr-等主要有铁、铜、锌、硒、碘、钴、锰、钼、氟、硅等二、体液的电解质含量及其特点

1.主要电解质：2.微量电解质：10

10160

160

极微

极微

17.5

35

187.5

205

2

2

8

870

140—

———

5580

205145

1454

41.5

31

2

151.5

154

115

11530

301

20.5

151146.5

154142

1424

42.5

51.5

3

150

154103

10327

271

20.5

16

616137.5

154血浆体液中各种电解质的含量组织间液mmol/Lmmol/L*细胞内液电解质阳离子Na+K+Ca2+Mg2+总计阴离子Cl-HCO3-HPO42-SO42-有机酸蛋白质总计mmol/Lmmol/L*mmol/Lmmol/L*mmol/L*：电荷浓度（二）体液电解质分布的特点1.各体液中正、负离子总量相等（即阴阳离子平衡）2.各体液中主要的正、负离子不同

细胞内液

细胞外液主要阳离子主要阴离子

Na+

K+

Cl-

HCO3

-HPO4

2

-Pr

-

3.各种体液渗透压基本相等4.各体液中蛋白质的含量不同

细胞内液＞血浆＞组织间液（对维持血浆胶体渗透压有着重要作用）

三、体液的交换（复习、生理）（一）血浆与组织间液间的交换

交换部位：毛细血管交换力量：有效滤过压

血浆与组织间液之间的交换血浆组织液毛细血管压组织液胶体渗透压血浆胶体渗透压组织间液静水压正常时，流出与回流量基本相等心功能不全静脉回流受阻毛细血管压水肿低蛋白血症血浆胶体渗透压组织液回流水肿低分子量物质毛细血管壁（二）细胞内液与组织间液之间的交换

交换部位：细胞膜

交换力量：主要为细胞内、外液的

Na+

、K+产生的晶体渗透压细胞内液与组织间液之间的交换H2OH2OK+K+Pr、Ca2+、Mg2+Pr、Ca2+、Mg2+CO2HCO3-Cl-O2CO2HCO3-Cl-O2氨基酸尿素葡萄糖氨基酸尿素葡萄糖Na+Na+钠泵“水向高处流”第二节水和无机盐的生理功能水的生理功能无机盐的生理功能一、水的生理功能

1.细胞的组成成分2.调节体温3.运输作用4.促进并参与物质代谢

是良好溶剂，提供反应环境

作为反应物，直接参与代谢5.润滑作用

唾液、泪液、关节液、粘液等二、无机盐的生理功能1.维持体液渗透压和酸碱平衡

Na+Cl-

维持细胞外液的晶渗压（容量）

K+HPO42-维持细胞内液的晶渗压（容量）

K+组成血红蛋白缓冲体系/Na+组成碳酸氢盐缓冲体系2.维持神经、肌肉兴奋性神经、肌肉兴奋性[Na+][K+]+[Ca2+][Mg2+][H+]++∝心肌兴奋性[Na+][K+]+[Ca2+][Mg2+][H+]++∝

4.维持细胞的正常的新陈代谢（1）作为酶的辅酶或激活剂

Cl-是淀粉酶的激活剂

（2）参与或影响物质代谢例：K+参与糖原和蛋白质等的代谢

细胞合成糖原和蛋白质时，K+进入细胞，反之，糖原和蛋白质分解时，K+返回血浆临床应用静脉滴注胰岛素葡萄糖液，以缓解高血钾外源性葡萄糖胰岛素糖原K+大量进入细胞从而缓解了高血钾3.构成组织细胞成分第三节

水和钠、钾、氯的代谢水平衡钠、钾、氯代谢水与无机盐代谢的调节一、水平衡——水的摄入与排出（一）水的摄入（来源）1.饮水：成人一般约1200ml/d2.食物水：成人约1000ml/d3.代谢水（内生水）：成人约300ml/d

来自物质代谢生物氧化过程所产生的水，称为代谢水（内生水）。合计：2500ml/d（二）水的排出（去路）1.肺排水：成人一般约350ml/d3.消化道排水：成人一般约150ml/d2.皮肤排水：非显性出汗：成人约500ml/d显性出汗：因环境温度、湿度及活动强度而不同4.肾排水：成人一般约1500ml/d合计：2500ml/d肾排水目的有二：水的动态平衡与临床的关系

正常成人每日进出水量：2500ml/d

最低生理需要量：1500ml/d此数值常被称作为最低需水量，是临床补充水分的一个依据。

排多余的水：此量通常为多饮多排排代谢废物：成人每天约产生的代谢废物

35g，约需500mL尿液溶解，故正常成人最低尿量为500ml/d二、钠、钾、氯代谢（一）钠和氯的代谢1、含量和分布含量：以体重60Kg的人为例含Na+约60g、Cl-约100g

血清[Na+]:138~145mmol/L

血清[Cl-]:103mmol/L分布：主要在细胞外液及骨骼，骨骼为体内的钠储存库。2.摄入和排出主要来自食盐，由胃肠道吸收。尿、汗、粪90%的Na+从肾排出摄入：排出：多吃多排、少吃少排、不吃不排。肾排Na+特点：经肾随尿排出(二)

钾的代谢1.含量和分布保持血浆[K+]恒定具有重要意义

分布：主要在细胞内液血清[K+]:3.5～5.5mmol/L含量：以体重60Kg的人为例，含K+约120g2.影响血浆[K+]恒定的因素（1）物质代谢（2）体液H+浓度合成1g糖原,0.15mmolK+进入细胞内合成1g蛋白质,0.45mmolK+进入细胞内糖原或蛋白质分解,则有同样量K+出胞外临床上注射葡萄糖和胰岛素治疗高血钾酸中毒常伴高血钾,碱中毒常伴低血钾3.摄入和排出正常成人需钾2～4g/日,正常膳食可满足摄入排出90%经肾由尿排出多吃多排,

少吃少排,

不吃也排肾排K+特点：4.低血钾与高血钾（1）低血钾

血[K+]<3.5mmol/L称为低血钾。原因：①摄入过少如摄食障碍、禁食

②丢失过多严重吐泻、过多利用利尿剂

③分布异常如糖尿病酸中毒

主要表现：软弱无力、倦怠、腹胀、尿潴留和呼吸困难等。

治疗原则：最好口服补钾；切忌10%KCl静脉推注；需静脉滴注，应注意“四不宜”原则即：不宜过早(见尿补钾)

不宜过多不宜过浓

不宜过快(注意滴速)（2）高血钾

血[K+]>5.5mmol/L称为高血钾。原因：①输入钾过多如输入钾过多

过快

②排泄障碍常见肾功能衰竭

③分布异常细胞内钾外移（烧伤、缺氧）主要表现：极度疲乏、肌肉酸痛、肢体湿冷、面色苍白、嗜睡和心动过缓等，严重时心跳可停止于舒张状态。临床处理：高血钾对心肌有严重毒性作用，应采取紧急措施降低血钾。除限制钾的进入量外，可注射大量葡萄糖及胰岛素促进K+向细胞内转移以降低血钾，或用葡萄糖酸钙及乳酸钠对抗K+的毒性作用。调节水盐平衡的成员神经系统激素主要通过肾脏的功能实现

水盐代谢调节特点①动因：体液容量和渗透压的变化。②调节效应：通过调节摄入量与排出量，使体液的容量、渗透压、各种离子的浓度和比例等在整体上维持相对平衡。

三、水与无机盐代谢的调节（一）神经调节高盐饮食、机体失水(1%～2%)大脑皮层丘脑下部渗透压感受器口渴饮水细胞外液渗透压恢复正常刺激细胞外液渗透压1.抗利尿激素(ADH)---9肽激素

分泌：下丘脑视上核,室旁核储存：神经垂体分泌调节:下丘脑渗透压感受器左心房血容量感受器颈动脉及主动脉压力感受器（二）激素调节ADH的主要作用

增加肾远曲小管和集合管对水的重吸收，调节水代谢，维持体液渗透压作用机制ADH

+上皮细胞表面受体ACATPcAMP膜蛋白磷酸化水通道开放肾小管对水的重吸收↑+2.

醛固酮（盐皮质激素）分泌：肾上腺皮质球状带作用：促进肾远曲小管和集合管排K+和H+、重吸收Na+，Cl-、H2O伴Na+被动重吸收保Na+

、保水、排K+

、排H+

，增加血容量(排钾保钠)总的作用：作用机制：醛固酮入细胞核转录和合成醛固酮诱导蛋白肾小管上皮细胞膜上的钠泵运转肾小管对Na+重吸收↑水和电解质代谢的调节1.肾素-血管紧张肽系统(活性↑,醛固酮分泌↑)醛固酮分泌↑3.血[Na+]:血[Na+]↑醛固酮分泌↓[Na+]/[K+]比值↑醛固酮分泌↓[Na+]/[K+]比值↓醛固酮分泌↑2.血[K+]：血[K+]↑醛固酮分泌影响因素3.心钠素(ANF，又称心房肽)合成和分泌：心房肌细胞形式：α-ANF、β-ANF、γ-ANF作用部位：肾小管髓袢上行段生理功能：作用最强的利尿、利钠剂作用机制ANF

↑腺苷酸环化酶排Na+、利尿细胞外液↑,血压↑

此外，ANF还可抑制肾素、醛固酮和抗利尿激素的分泌雌激素：促使水、钠在体内潴留4.其他激素胰岛素：促进钾入细胞甲状腺激素：增加钾移出细胞，随尿排出激素释放作用部位功能ADH醛固酮心钠素垂体

远曲小管集合管重吸收水维持水平衡肾上腺皮质

同上保钠排钾,维持电解质平衡心房细胞髓袢升支重吸收钠↓抗醛固酮抗ADH总结

钙磷与骨的关系

钙、磷的生理功能

血钙和血磷

钙磷的分布、吸收与排泄

钙磷代谢的调节第四节钙、磷代谢

镁的代谢磷

钙一、钙、磷的生理功能1.构成骨和牙的主要成分，起支持和保护作用2.第二信使作用5.降低神经肌肉兴奋性1.参与成骨2.参与核苷酸和核酸的组成3.参与体内糖复合物的合成

4.参与辅酶(基)的组成5.参与酶的共价修饰6.磷酸根参与绝大多数代谢过程

7.构成体内缓冲体系生理功能4.增强心肌的收缩，与K+相拮抗3.参与血液凝固钙磷共同的功能

—

形成骨胳，起机体支架的作用二、钙、磷的含量、分布吸收与排泄含量

钙

2%700～1400g

磷

0.8%～1.2%400～800g(占成人体重)钙、磷是人体含量最丰富的无机元素（一）钙、磷的含量与分布磷骨、牙：85%体液、软组织：15%钙羟磷灰石结晶无定形磷酸钙沉淀体液钙不扩散钙:与蛋白质结合可扩散钙骨、牙(99%)分布游离钙(Ca2+)难离解化合物（二）钙磷的吸收与排泄1.钙的吸收与排泄（1）吸收部位：小肠上段（十二支肠和空肠）钙的吸收与年龄成反比（2）排泄——主要由消化道随粪便排泄2.磷的吸收与排泄（1）吸收（与钙相似）（2）排泄——

主要由泌尿道小便排泄3.钙、磷吸收的影响因素：钙1,25-(OH)2D3(主要)：促进肠对钙磷的吸收酸性条件：利于吸收(钙盐溶解度增加)年龄:

成负相关草酸、磷酸等与钙结合成不溶性钙盐，阻碍钙的吸收与食物中钙磷比例有关(应1:1～1:1.2)磷酸性条件利于吸收钙、镁、铁等离子过多时，易与磷酸根结合成不溶性盐影响吸收1,25-(OH)2D3吸收钙磷的吸收与排泄

食物钙磷肠道血管骨骼成骨溶骨肾粪便排泄重吸收60%～80%磷20%钙尿排泄80%钙20～40%磷钙十二指肠和空肠钙磷小肠上段磷三、血钙和血磷(一)血钙(指血浆钙)游离钙难解离钙45%蛋白结合钙(50%)

可扩散钙不扩散钙

只有Ca2+才能发挥生理功能成人:2.25～2.75mmol/L

儿童:2.5～3.0mmol/LCa2++血浆蛋白质

血浆蛋白结合钙当血[Ca2+]<0.9mmol/L时,发生手足搐搦

☆正常时浓度恒定☆血钙的存在形式HCO3-[H+]☆

与临床的关系游离钙神经肌肉兴奋性PH

碱中毒(二)血磷1.定义:

血浆中的无机磷酸盐中所含的磷量

血钙和血磷浓度相互影响，两者呈反向变化血钙↑→血磷↓;血钙↓→血磷↑2.浓度：正常成人血磷:

1.0～1.6mmol/L乘积=

35~40

成骨作用=溶骨作用（正常成人）乘积＞40，钙磷以骨盐形式沉积（少年儿童）乘积＜35，骨盐溶解（佝偻症）(三)血钙和血磷浓度

每

100ml血液中钙磷的质量之积是一常数正常人钙磷浓度(mg/dl)乘积为35～40四、钙磷与骨的关系1.骨的组成

骨由骨的细胞、骨盐和骨基质组成。骨盐是骨中的无机盐，有两种形式，即无定形骨盐（磷酸氢钙）和羟磷灰石结晶。

骨的细胞有骨原细胞、破骨细胞、成骨细胞和骨细胞。2.成骨作用与骨的钙化

骨的生长、修复或重建过程称为成骨作用。3.溶骨作用与骨的脱钙

原有旧骨的溶解和消失称为骨的吸收或溶骨作用。溶骨作用包括骨基质的水解和骨盐的溶解，后者又称为脱钙。五、钙磷代谢的调节参与钙磷代谢的激素1,25-(OH)2D3甲状旁腺素(PTH)降钙素(CT)作用靶器官肾小肠骨(一)1,25-(OH)2D3合成1.合成及调节VitD3

25-(OH)D31,25(OH)2D324,25-(OH)2（无活性）1,24,25-(OH)3D3(无活性)1α-羟化24-羟化(肾)25-羟化(肝)1α-羟化24-羟化●反馈调节：1,25(OH)2D3↑1,25(OH)2D3生成↓24,25-(OH)2D3生成↑●激素调节：PTH1,25(OH)2D3生成↑24,25-(OH)2D3生成↓生理剂量CT1,25(OH)2D3生成↓25-羟化酶(肝)1α-羟化酶(肾)24-羟化酶(肾)+1α-羟化酶调节2.1,25(OH)2D3对钙磷代谢的调节作用CaBP促进钙的吸收mRNA（2）促进骨代谢更新，利于骨的生长和钙化

缺乏时儿童易患佝偻病，成人易患骨软化病(3)促进肾近曲小管重吸收钙磷(作用弱)(1)

促进小肠对钙磷的吸收机制与类固醇激素类似肠粘膜细胞1,25(OH)2D3总效果:血钙和血磷浓度↑(二)甲状旁腺素(PTH)1.PTH合成、分泌的调节合成：甲状旁腺细胞主要调节因素：细胞外液[Ca2+]

血[Ca2+]正常时，PTH保持一定的基础分泌血[Ca2+]↑，PTH的合成分泌↓血[Ca2+]↓，PTH的合成分泌↑血中[Ca2+]水平与PTH水平呈负相关本质:84肽2、PTH对钙磷代谢的调节作用(1)对肾的作用(主要)①促进肾小管重吸收钙,

抑制肾小管重吸收磷②刺激肾脏1,25(OH)2D3的生成，

间接促进小肠对钙磷的吸收(2)

对骨的作用促进溶骨作用，骨盐溶解，释出钙和磷对磷:肾的作用>对骨和对肠的间接作用总效果:升高血钙和降低血磷(三)降钙素(CT)1.CT合成分泌的调节合成：甲状腺C细胞调节因素：血钙水平血钙↑，CT分泌↑本质：32肽血钙↓，CT分泌↓2、CT对钙磷代谢的调节作用(1)对骨的作用：抑制骨盐溶解，促进成骨作用，减少骨释出钙磷(2)对肾的作用：抑制肾小管对钙磷重吸收，促其排泄(3)对肠的作用：抑制1α-羟化酶，减少1,25(OH)2D3合成，间接抑制肠对钙磷的吸收总效果:降低血钙和血磷1,25(OH)2D3、PTH、CT的协同作用CT骨盐沉着血[Ca2+]↓PTH血[Ca2+]↑血磷↓1,25(OH)2D3骨盐溶解促分泌肾排磷↑促合成钙重吸收↑钙吸收↑促分泌抑分泌钙吸收↓小肠小肠

血钙血磷1,25(OH)2D3、PTH、CT对钙、磷代谢的影响调节因素1,25(OH)2D3肠吸收钙

肾重吸收钙磷肾排泄

钙磷

溶骨作用

成骨作用PTHCT****：生理剂量**：大剂量六、镁的代谢1.含量与分布

含量：镁约为0.8～1.2mol（20～30g）

血镁浓度的参考值为0.7～1.0mmol/L。

分布：50%存在于骨骼，45%存在于细胞内液，5%存在于细胞外液。肝、肾和肌肉含镁较多。2.吸收与排泄

需要量：10～20mmol（0.2～0.5g）/日。吸收：主要在小肠，吸收率约为30%。排泄：主要通过肾和肠道。3.生理作用（1）镁是多种酶的辅助因子或激活剂。

广泛参与体内各种物质代谢及生命活动的各个环节。参与维持DNA、RNA及核糖体的空间结构的稳定。对中枢神经系统和神经-肌肉接头能起到镇静和抑制作用。（2）镁作用于外周血管系统，引起血管扩张，具有降低血压的作用。

Mg(HCO3)2等碱性镁是良好的抗酸剂，可中和胃酸；

Mg2+在肠腔中吸收缓慢，镁盐常用作导泻剂；当低渗硫酸镁溶液可增加胆汁排泄，作为利胆剂。概念指在人体内总含量低于体重万分之一以下，每天需要量在100mg以下的元素。人体必需的微量元素主要有14种：铁、碘、铜、锌、氟、钼、锰、硒、钴、铬、镍、钒、锶、硅第五节微量元素

1．常量元素：是指人体元素组成约有60种，其中含量在占体重万分之一以上、需要量在100mg/d以上的元素，如C、H、O、N、S、P、Na、K、Cl、Ca、Mg。

2．微量元素：

是指含量仅为体重的万分之一以下、需要量在100mg/d以下的元素，现已确知的、有重要生理功能的有铁、铜、锌、碘、氟、硒、钼、钴、铬、锰、锡、钒等；虽然机体对这些元素的需求量很少，但不能缺乏，否则产生缺乏病。微量元素主要来自食物，动物性食物含量较高。

微量元素的一般生理作用☆

主要有以下方面：

(1)参与构成酶的活性中心或辅酶。

(2)参与体内物质运输。

(3)参与激素和维生素的活性结构的形成。随着对微量元素的认识的不断深入，其在人体中的作用日益受到人们的重视，发现许多微量元素在生化、生理、营养、肿瘤的发生及临床诊断中都具有极其重要的意义，并揭示了一些原来病因不明、防治不易的疾病的发病机理。如缺硒导致的克山病、缺锌诱发的侏儒症、缺碘与地方性甲状腺肿等。

微量元素代谢异常的原因

1）膳食和饮水中供应的微量元素不足。2）膳食中微量元素的吸收利用率降低。3）需要量增加。4）排出过多。5）遗传性缺陷病。

一、铁

1.含量与分布。含量：正常成年人体内含铁约3～5g，平均4.5g。女性稍低，与月经期失血失铁、怀孕期及哺乳期铁的消耗量增加有关。分布：血红蛋白含铁占铁总量的65～80%，肌红蛋白约占5%。过氧化物酶、过氧化氢酶、细胞色素类、铁硫中心等结构中约占1%，其余的25%为贮存铁。贮存：主要是以铁蛋白和铁血黄素的形式沉积在肝、脾、骨髓、骨骼肌、肠黏膜、肾等组织中。

2.铁的来源及需要量来源：动物性食物如血、肝脏、瘦肉，不仅含铁丰富而且吸收率很高。此外还来自体内红细胞衰老破坏后所释放的血红蛋白铁。需要量：成年男性及绝经后的妇女每日需铁约0.5～1.5mg，经期妇女约2mg，妊娠期妇女约3.6mg，儿童约1mg。3.铁的吸收与排泄

吸收：

部位主要在十二指肠、胃和空肠。

排泄：

正常情况下，铁的吸收与排泄保持动态平衡，正常人每日经各种途径排出的铁约0.5～1mg。人体大部分铁随粪便排出，也有一部分铁从泌尿生殖道脱落细胞中丢失，通常每日尿排出铁不超过0.5mg。

4.铁的运输与贮存

运输：从小肠黏膜细胞吸收入血的Fe2+由血浆铜蓝蛋白（同时具备血清亚铁氧化酶的活性）氧化成Fe3+，Fe3+与血浆中的运铁蛋白结合。

贮存：机体内超过需要量的铁以铁蛋白和含铁血黄素两种形成贮存。

铁蛋白是铁贮存的主要形式，绝大部分分布肝实质细胞、骨髓、肝和脾的网状内皮细胞中，铁在铁蛋白中以Fe2+的形式存在。5.生理功能

铁是血红蛋白和肌红蛋白、过氧化物酶、过氧化氢酶、细胞色素类的重要组成成分，在氧代谢和能量代谢中起重要作用。缺乏：缺铁性贫血是铁缺乏最常见的疾病。WHO将其列为世界四大营养缺乏症之一，在我国铁也被归为严重缺乏之列，尤其在女性和儿童、青少年人群中更为突出。过量：当大量堆积时，可能将引起肝硬化、糖尿病及房性心律不齐等。

二、锌

1.含量与分布含量：成人体内含锌约2～3g，

分布：遍布于全身许多组织中。以视网膜、脉络膜及前列腺等组织含锌量最高，其次为骨骼、头发、指甲。

需要量：成人每日需要量为15～20mg。儿童约需锌6～10mg/d。来源：锌主要来自动物性的食物如牡蛎、泥鳅、鲱鱼以及肉、蛋、内脏等。2.锌的吸收与排泄

吸收：部位在小肠。肠腔内有一种来自胰脏的与锌特异结合的小分子因子，能促进锌的吸收。锌在血中以与白蛋白或运铁蛋白结合的形式而运输。吸收率：食物中的植酸、钙、纤维素影响锌的吸收，这可能正是植物性食物锌的吸收率较低的原因之一。

排泄：锌主要随胰液、胆汁排泄入肠腔，最后由粪便排出。3.锌的主要生理功能

1）参与人体内许多金属酶的组成。

2）促进机体的发育和组织再生。

3）促进食欲。

4）促进维生素A的正常代谢和生理功能。

5）促进性器官与性机能的正常发育。

6）锌参与粘多糖的代谢，能保护皮肤和软骨的健康。

7）参与免疫功能过程。

三、碘

1.含量与分布含量：正常成人体内碘含量25～50mg，分布：大部分集中于甲状腺中。