CK注:在以往的译文中已经涉及电解质酸碱平衡紊乱的议题,如酸碱平衡紊乱评估、碱剩余的应用和乳酸酸中毒诊治,这些都是棘手的临床概念或临床问题(链接):
住院患者血钠紊乱的情况似乎更为常见,和酸碱平衡的关系小一些,却是临床难点之一;深刻认识和理解其病因、后果,以及纠正紊乱过程的注意事项对每一位临床医生都极为重要。此文内容不仅仅涉及临床诊治的要点和注意事项,更重要的是帮助临床医生理解这一过程。另有包含四个与血钠紊乱相关的典型病例,将在近期发出,可关注。
血钠紊乱
Disorder of Plasma Sodium
病因、后果和纠正
Causes,Consequnces, and Correction
核心图表:
细胞内外液溶质,以及水平衡和血钠浓度
星形胶质细胞与神经血管单元
严重低钠血症纠正的治疗与限制
严重高钠血症纠正的治疗与限制*
血钠浓度快速改变的后果
人类细胞生存于盐水环境,其健康度取决于细胞胞体对细胞外液盐分浓度的调节。通过调节水的摄入和排泄,渗透压调节系统多数情况会防止血钠浓度偏离正常水平(135-142mmol/l)。超出系统调节范围的絮乱会使细胞暴露于低张或者高张的液体中。此综述着重于血钠代谢絮乱的病因、后果及纠正的原则框架。
血钠浓度与细胞外渗透压
Plasma Sodium Concentration and Extracellular Tonicity
血钠浓度影响细胞容积。“渗透压”描述的是血浆对细胞的作用--高渗使细胞收缩,低渗使细胞膨胀。高血钠常提示高渗透压;低血钠常提示低渗透压,但有些例外情况(如高血糖性低血钠、假性低血钠),本文未涉及。
血钠浓度,电解质与机体含水量
Plasma Sodium Concentration and the Electrolyte and Water Content of the Body
细胞内外溶质浓度(渗透压)必须是一致的,这是由于水通道(水通道蛋白)使质膜具有水通透性。“钠泵”(Na+/K+–ATP
同时,血浆中钠浓度应该等于总的体液中钠与钾浓度之和。这个假设性关联已通过 Edelman
Na+e:可交换钠,K+e:可交换钾,H20:水。公式中存在截距为 -25.6;血钠浓度,与可交换(Na离子+K离子)与总体液量的比值的回归曲线不通过 0
图
血浆钠浓度根据体内钠和钾含量(比率的分子)与总体水(比率的分母)的比率来确定。 这种浓度通过钠,钾和水的净外部平衡(摄入减去输出)以及溶液中游离的钠与骨、软骨和皮肤中的聚阴离子蛋白多糖结合的钠之间的内部交换而改变。
既然已知体内有大量的钠束缚于骨、软骨和结缔组织,可以假设这些组织为钠的储存库,可根据需要吸收或者释放钠。虽然早期证据支持“钠储存库”这一概念,但这一理论在之后的半个世纪没有得到支持,也没有继续研究下去。然而,在过去十年中,钠储存库的概念再次受到重视。高盐饮食的病人,钠在体内积累,但其似乎在没有改变血钠浓度、体重和细胞外体液量的情况下“消失不见”。在低钠血症纠正过程中,钠、钾和水平衡并不总能解释这一过程的血钠浓度改变。
皮肤中的蛋白聚糖作为钠储存库,其负电荷可以用来结合钠离子,以在对间质组织钠出现浓度差异时作出相应改变。大鼠试验表明,慢性低钠血症是比维生素D缺少更易导致骨质缺乏病因,并且骨中钠丢失高于钙丢失。慢性低钠血症中破骨细胞活性增加,这是由于钠离子的直接作用,或者可能是血管加压素对这些细胞的影响。
人类的慢性低钠血症与骨质疏松症和骨折相关。 在极限耐力、持续数几个小时的田径赛事中,骨密度将有所下降,骨密度的显著下降与血钠浓度改变密切相关。
血钠浓度与渗透压的平衡
Plasma Sodium Concentration and Tonicity Balance
Edelman
血钠浓度因总钠+钾平衡总浓度(分子)和水量平衡浓度 (
如果没有考虑同时存在的经尿丢失,不太可能准确预测静脉补液对血钠浓度影响。尿液的电解质浓度(钠 +
主要含尿素(蛋白质终产物)的等渗及高渗尿液可以几乎不包含电解质成分。由氮质血症、分解代谢、高蛋白饮食中恢复而产生并排泄的尿素,将会引起高钠血症,除非此时对已经丢失的游离水量进行补充。由于尿素可导致无电解质水排泄的增加,故其可用来治疗低钠血症。
钠与血
Sodium and the Blood–Brain Barrier
钠可经由内皮细胞间隙,易于通过全身毛细血管膜。因此,在多数组织中血浆与组织液的钠浓度几乎一致,微小差异由血管内白蛋白引起。相比而言,颅脑毛细血管的内皮连接很紧密,由星形胶质细胞的足突所贴敷;由此形成血 -
图
颅脑毛细血管具有紧密连接,并且由表达水通道蛋白-4的星形细胞足突排列贴敷,使得它们对水可渗透但对钠不渗透。 星形胶质细胞在空间和功能上与内皮细胞、神经元、周细胞和小胶质细胞相关,为大脑提供了抵抗由钠紊乱引起的渗透压变化的第一道防线。
血钠浓度的调节
Regulation of the Plasma Sodium Concentration
由于血钠浓度影响脑的体积,所以大脑中存在细胞容量感受器不足为奇;容量感受器细胞可调节渴感和抗利尿激素的释放。渗透压感受器,更确切的应为张力性感受器,系下丘脑神经元在其细胞膜上表达的瞬时型感受器电位离子通道 1(TRPV1)和瞬时型电位感受器离子通道 5(TRPV5)。
瞬态电压感受器阳离子通道属于一个大分子家族。在果蝇的光感受器中首次发现,随后发现其是自然界许多感觉的感受器受体。比如 TRPV
渗透压调节正常时,当血钠浓度低于135mmol/l,渴感及抗利尿激素释放均被抑制。在没有抗利尿激素时,尿液渗透压可降低至 50mOsm/kg。典型西方饮食,日常尿液渗透压为 900mOsm
尽管反应因人而异,抗利尿激素通常在血钠浓度高于135mmol/l
然而就算是完全性尿崩症(抗利尿激素完全缺失或者抗利尿激素完全无反应)也常常不会导致高钠血症,因为渴感会促使尿液丢失情况下的水量补给。如果难以获得水,或者病人年幼、年老、或虚弱而不能独自摄取水时,便可发生高钠血症。(CK注:或者渴感中枢破坏)
尿液最大程度的稀释可阻止低钠血症的发生,除非水摄入非常大(>1L/h)(如精神分裂症患者强迫性喝水)或者尿量排出率非常低(吃的少大量喝啤酒的人)。除了这些情况下,低渗性低钠血症与机体稀释尿液能力的障碍相关——肾稀释功能区钠转运降低(大部分是由于利尿剂的使用),如抗利尿激素的作用,或者罕见的、遗传性抗利尿激素受体基因的激活突变。抗利尿激素的作用,以及肾素、血管紧张素、醛固酮和交感神经系统参与的因循环血量不足、抗利尿激素介导的低钠血症的神经体液性应答,这些因素会使血容量减少或者导致水肿的情况更为复杂(如心衰,肝硬化)。
很多低钠血症的病因具有可逆性--可通过治疗或者有自限性,比如血容量减少、药物治疗、皮质醇不足、恶心、疼痛和应激。一旦低钠血症的病因得以解决,对低血钠浓度反应的正常渗透压感受器将会阻止抗利尿激素的释放,最终导致尿液最大程度的被稀释、低钠血症得到纠正。
尽管在抗利尿作用持续存在下,给予抗利尿激素拮抗剂(又可称为“水利尿”或者“促水排泄剂”)同样也会稀释尿液。因此,抗利尿激素拮抗剂会增加血钠浓度;此类药物已经通过FDA批准,用来治疗因抗利尿激素不适当分泌综合征(SIADH)或者心衰引起的低钠血症。
尿钠与血钠浓度
Urinary Sodium and the Plasma Sodium Concentration
尿钠排泄相对独立于血钠水平;尿钠水平的检测有助于鉴别 SIAD
SIADH
血钠浓度快速改变的病因
Causes of Rapid Changes in the Plasma Sodium Concentration
如果摄取或者灌注的水量超过肾脏排泄自由水的能力,血钠浓度将会迅速下降。如果摄取或者灌注大量浓缩盐溶液,或因促水排泄药物(抗利尿激素拮抗剂)或者渗透性利尿(主要原因是葡萄糖尿)引起大量无电解质液(水)丢失,而未即使补充时,血钠浓度将会迅速上升。丢失或者摄取大约 3ml/kg 体重的水将会改变大约 1mmol/L 的血钠浓度。
无论未经治疗的尿崩症、或者自发恢复的低钠血症、或使用抗利尿激素拮抗剂,这些情况所导致的尿液最大稀释都可引起血钠浓度提升达 2.5mmol/L.h。在(假设)没有尿液水分丢失的情况下,1ml/kg
血钠浓度异常的后果
Consequences of an Abnormal Plasma Sodium Concentration
极度低渗透压可使细胞膜破裂(肿胀);极度高渗透压可破坏细胞骨架(皱缩),导致 DNA
自然界常见的有机渗透物质包括细胞内小分子物质(如谷氨酸盐、牛磺酸、肌醇);它们的浓度在改变时不会干扰细胞功能。低渗透压促使细胞通过容量敏感性通道释放有机渗透物质来降低细胞(内)渗透压;然而,同时出现的渗透物质累积转运体(osmolyte-accumulating transporters,如牛磺酸转运体、TauT
虽然渗透性调节絮乱可影响所有细胞,但低钠或者高钠血症的临床表现主要是神经系统症状,血钠浓度在任何方向的快速变化均会导致严重的、永久的,甚至有时是致命性脑损伤(表 1
表
*
†渗透性脱髓鞘综合征发生于正常摄水的低钠血症门诊病人血钠快速上升,或者病程大于等于 2
表 2. 严重高钠血症纠正的治疗与限制*
*严重高钠血症定义为血浆钠浓度高于150 mmol / L。 在没有尿液水损失的情况下,每Kg体重3ml无电解质水将使血浆钠浓度降低约1mmol/L。
星形胶质细胞的足突包绕脑毛细血管和神经细胞,其可表达水通道蛋白(如水通道蛋白-4)保证了水可以通过血 -
转运后的 24h
慢性低钠血症快速纠正后导致的脑损伤表现为双相病变(biphasic illness),称为渗透性脱髓鞘综合征(osmotic demyelination syndrome):起初症状减轻,随后逐渐出现新的神经系统症状。渗透性脱髓鞘综合征临床表现广泛多样,包括癫痫、行为异常、运动障碍。最严重的病人发生“闭锁”、不能行动、说话和吞咽,这是因为脑桥中央脱髓鞘的缘故。尽管渗透性脱髓鞘病可导致永久的伤残或死亡,但多数病人——甚至是需要呼吸机支持的病人——身体机能可能完全恢复。急性高钠血症也可导致脑脱髓鞘,但没有渗透性脱髓鞘病的双相临床病程(图 3)。
慢性高钠血症和慢性低钠血症一样可导致可逆性脑病。尤其在婴幼儿中,为适应慢性高钠血症而(在细胞内)增加的有机渗透物质会缓慢丢失。因此,慢性高钠血症通过补液快速纠正,将会引起癫痫和囟门膨出,这提示出现脑水肿(图 3)。
图
低钠和高钠血症的快速发生或者迅速纠正均会引起脑损伤。血钠水平的快速上升(无论是急性高钠血症还是慢性低钠血症得到快速纠正)可引起渗透性脱髓鞘病。在儿童,脑水肿是急性低钠血症或者慢性高钠血症迅速得到纠正后的一个并发症。
轻微偏离正常范围的血钠浓度甚至会增加死亡风险,但是与血钠浓度异常相关的死亡,很少与神经系统的并发症相关。导致血钠异常的相关疾病(病因)才是死亡率增加的原因,且长期渗透压紊乱也会引起非神经系统的不良后果;观察性研究表明,就纠正住院患者低钠血症可降低死亡率。细胞为适应低钠血症而排出有机渗透物,如牛磺酸和肌醇,本身具有抗氧化损伤的保护作用。大鼠慢性 SIADH
血钠浓度絮乱的纠正
Correction of an Abnormal Plasma Sodium Concentration
临床医生在对待低钠或者高钠血症病人时应及时处理急性紊乱导致的急症危险,同时也应该注意过度纠正的潜在性危害。血钠浓度迅速降低或者迅速上升,或者导致严重症状是进行积极干预的指证。治疗应该在加强(频繁)监测血钠浓度水平的指导下进行,而不是仅仅通过公式得出。
致命性脑肿胀---低钠血症引起的罕见并发症,也是临床医生最为关注的--仅见伴有颅内疾病的低钠血症病人报道,或者在一些特定引起血钠浓度快速降低的情况下出现,比如术后低钠血症和自身诱发水中毒,在数小时内即可发生的(表 1)。由于脑肿胀不能超过其自身(体积)的 5%,故按照这个量对低钠血症进行纠正,应可以避免这种急性水中毒导致的最严重并发症;经验性观察研究支持这一预测。增加血钠浓度
低钠血症常为慢性病程,实际病程不清楚时应推测为慢性;为了减少症状、改善预后,应(根据具体情况选择)通过液量限制、盐剂、缓慢输注 3%
如果出现血钠浓度上升速度超过8mmol/L.d,或存在渗透性脱髓鞘风险时,或没有上述风险因素而每日血钠上升速度达10-12mmol/L时,进行反复的降钠治疗是合适的(justified)(表1)。虽然该理论的获益尚未在人体(试验观察)中得到验证。为了避免无意的过度纠正(见补充材料的病例4,另有译文),可以预防性给予去胺加压素,主要是基于对较过量的尿液水丢失的预期,而非直接的反应;低钠血症通过缓慢输注 3%
慢性高钠血症的限制性纠正,应将血钠浓度的降低限制于每小时 0.5mmol/L,可降低与再水化(恢复水状态)导致的脑水肿和癫痫的风险。但是,对这些并发症(脑水肿和癫痫等)的担忧(仅在儿童中有报道)不应该成为对成人急性高钠血症病人进行积极性再水化的障碍,以避免脑出血和渗透性脱髓鞘病(表 2)。高钠血症的无意的过度纠正与低钠血症的相比风险很小,并且成人高钠血症的治疗常常不足。
结论
Conclusions
血钠浓度紊乱使细胞暴露于低渗或者高渗应激。尽管所有细胞均可受到影响,但是低钠血症和高钠血症的临床表现主要是神经系统症状;血钠浓度在任一方向的快速变化均会导致严重的、永久,甚至有时是致命性的脑损伤。由于(慢性紊乱)脑组织已适应了异常的血钠浓度水平,过度纠正是有害的而且应该避免。
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