渗透压是溶液中溶质微粒对水的吸引力。简单来说,溶液的浓度越高,其中溶质微粒就越多,对水的吸引力也就越大,渗透压也就越高。从物理学角度来看,渗透压的产生是由于溶质微粒在溶液中形成的一种“拉力”,促使水分子从低浓度溶液一侧向高浓度溶液一侧移动,以试图平衡两侧的溶质浓度差异。在生物体内,渗透压对于维持细胞的正常形态和功能、调节体内的水平衡以及物质的跨膜运输等方面都起着至关重要的作用。
人体内的渗透压主要分为晶体渗透压和胶体渗透压。晶体渗透压由血浆中的晶体物质(如钠离子、氯离子等无机盐以及葡萄糖等小分子有机物)形成,约占血浆总渗透压的99.6%。它对于维持细胞内、外的水平衡和细胞的正常体积有着关键作用。因为细胞膜允许水分子自由通过,但对许多溶质微粒具有选择性,当细胞外液的晶体渗透压发生改变时,水分子就会通过渗透作用进出细胞,从而影响细胞的形态和功能。例如,当细胞外液晶体渗透压升高时,细胞内的水分会流向细胞外,导致细胞失水皱缩;反之,细胞外液晶体渗透压降低时,细胞会吸水膨胀,甚至可能破裂。
胶体渗透压则主要由血浆中的蛋白质(如白蛋白等)形成,虽然其数值相对晶体渗透压较小,但在维持血管内、外的水平衡方面发挥着重要作用。血管壁允许水分子和小分子物质自由通过,但对蛋白质等大分子物质具有一定的屏障作用。当血浆胶体渗透压降低时,血管内的水分会进入组织间隙,导致组织水肿;而血浆胶体渗透压升高时,组织间隙中的水分则会回流到血管内。
1. 经皮肤失水:在高温环境下进行剧烈运动或长时间劳作时,人体会通过出汗大量散热,导致水分丢失。如果没有及时补充足够的水分,就会使体内的渗透压升高。例如,运动员在马拉松比赛中,长时间处于高温环境且持续运动,大量出汗却未能充分饮水,可能会出现高渗性脱水,此时血浆渗透压升高。此外,大面积烧伤患者,由于皮肤屏障功能受损,大量体液从烧伤创面渗出,也会导致机体失水,引起渗透压升高。
2. 经呼吸道失水:在干燥、高温的环境中,或者患有发热性疾病时,呼吸频率加快、加深,呼吸道黏膜水分蒸发增多。比如,在高原地区,空气干燥且含氧量低,人体呼吸会代偿性加快,呼吸道失水增加。另外,发热时,体温每升高1℃,呼吸道不显性失水可增加约250 - 300ml,若不及时补充水分,就容易导致渗透压升高。
3. 经胃肠道失水:严重的呕吐、腹泻是导致胃肠道失水的常见原因。如感染性腹泻患者,肠道黏膜受到病原体侵袭,分泌大量液体进入肠道,同时肠道吸收功能障碍,导致大量水分和电解质丢失。频繁的呕吐也会使胃内液体大量排出,若未能及时补充,可引起体内渗透压升高。此外,反复使用泻药或进行肠道清洁准备时,也会导致肠道内水分过度丢失,进而影响渗透压。
4. 经肾脏失水:尿崩症是一种因抗利尿激素(ADH)分泌不足或肾脏对ADH不敏感,导致肾脏重吸收水功能障碍的疾病。患者会出现多尿症状,每日尿量可达数升甚至数十升,大量水分从尿液中排出,从而使体内渗透压升高。此外,使用某些利尿剂(如呋塞米等强效利尿剂)时,若使用不当或剂量过大,会抑制肾脏对水和电解质的重吸收,导致尿液增多,水分丢失,也可能引起渗透压升高。
1. 高钠饮食:长期大量摄入高钠食物,如腌制食品(咸菜、咸鱼等)、加工肉类(火腿、香肠等)以及某些调味品(酱油等),会使体内钠离子含量升高。钠离子是形成晶体渗透压的主要成分之一,过多的钠离子会导致血浆晶体渗透压升高。例如,一些口味较重、长期习惯高盐饮食的人群,其体内渗透压可能会相对较高,增加了高血压等疾病的发生风险。
2. 静脉输注高渗溶液:在临床治疗中,有时需要静脉输注高渗溶液,如20%甘露醇溶液常用于降低颅内压,50%葡萄糖溶液可用于治疗低血糖等。如果输注速度过快或剂量过大,会使血液中的溶质浓度迅速升高,导致血浆渗透压升高。此外,在进行肠内营养支持时,如果营养液的浓度过高,未经充分稀释就输注,也可能引起胃肠道局部渗透压升高,导致水分吸收障碍和腹泻等问题,同时还可能影响全身的渗透压平衡。
当细胞外液渗透压升高时,细胞内的水分会向细胞外转移,导致细胞失水。以神经细胞为例,神经细胞失水会影响其正常的电生理活动。神经冲动的传导依赖于细胞膜两侧离子浓度的变化和电位差的维持,细胞失水会破坏这种平衡,可能导致神经传导功能异常,出现头晕、乏力、嗜睡甚至昏迷等症状。对于红细胞来说,失水会使红细胞皱缩,影响其变形能力和在血管中的流动,严重时可导致血液黏稠度增加,增加血栓形成的风险。此外,长期的细胞失水还可能影响细胞内各种代谢酶的活性,干扰细胞的正常代谢过程,对细胞的生长、修复和功能维持产生不利影响。
渗透压升高会使血液的渗透压高于组织液,导致组织液中的水分进入血液,使血容量增加。短期内,这可能会加重心脏的负担,尤其是对于心功能不全的患者来说,可能诱发或加重心力衰竭。同时,血容量的增加还可能引起血压升高,因为血管内液体量增多会对血管壁产生更大的压力。此外,渗透压升高导致血液黏稠度增加,会使血流阻力增大,进一步影响心脏的泵血功能和血液循环的顺畅性,长期可增加心血管疾病的发生风险。
当体内渗透压升高时,下丘脑的渗透压感受器受到刺激,会促使垂体后叶释放抗利尿激素(ADH)。ADH作用于肾脏的集合管和远曲小管,增加对水的重吸收,使尿液浓缩,尿量减少,从而试图降低体内的渗透压。然而,如果渗透压持续升高且肾脏长期处于高负荷的重吸收状态,可能会对肾脏功能造成损害。例如,长期的高渗环境可能导致肾小管上皮细胞损伤,影响肾脏的正常排泄和重吸收功能,甚至可能引发肾功能衰竭。此外,尿液浓缩还会使尿液中的溶质浓度升高,增加泌尿系统结石形成的风险。
如前所述,神经细胞对渗透压的变化较为敏感。渗透压升高除了影响神经细胞的电生理活动外,还可能导致脑水肿。由于细胞外液渗透压升高,水分从脑细胞外间隙进入血管内,导致脑细胞间隙缩小,颅内压升高。患者可能出现头痛、呕吐、视力模糊等症状,严重时可压迫脑组织,影响脑的正常功能,甚至危及生命。此外,长期的渗透压失衡还可能影响神经递质的合成、释放和代谢,干扰神经系统的正常调节功能,导致情绪改变、认知功能障碍等问题。
1. 口服补液:对于轻度的渗透压升高,如因出汗或轻度腹泻导致的失水,可通过口服补液来纠正。口服补液盐是一种常用的选择,它含有适量的葡萄糖、氯化钠、氯化钾等成分,能够补充丢失的水分和电解质,同时利用葡萄糖促进钠和水的吸收。此外,也可以饮用适量的温开水、淡盐水或含有电解质的运动饮料。但要注意,不能一次性大量饮水,以免引起水中毒。一般建议少量多次饮用,每次100 - 200ml,间隔15 - 30分钟。
2. 静脉补液:对于严重的失水或不能口服补液的患者,如严重呕吐、腹泻导致脱水或昏迷患者,需要进行静脉补液。静脉补液的种类和量应根据患者的具体情况而定。一般先补充等渗溶液,如0.9%氯化钠溶液,以纠正脱水和恢复血容量。随后可根据电解质检测结果,适当补充含有钾、镁等电解质的溶液,以及葡萄糖溶液等。在补液过程中,要密切监测患者的生命体征、尿量、电解质水平等,调整补液的速度和种类。
1. 控制钠的摄入:对于因高钠饮食导致渗透压升高的人群,应减少高钠食物的摄入。选择低盐饮食,多食用新鲜的蔬菜、水果、全谷物等富含膳食纤维和钾的食物。钾有助于促进钠的排出,维持体内的电解质平衡。例如,香蕉、土豆等食物富含钾元素,可以适当增加摄入。同时,减少腌制食品、加工肉类和高盐调味品的使用,烹饪时可采用清蒸、水煮等低盐的烹饪方式。
2. 合理选择饮品:避免饮用高糖、高盐的饮料,如碳酸饮料、某些果汁饮料等。可以选择饮用白开水、淡茶水等健康饮品。对于需要补充能量的人群,可以适量饮用低糖的运动饮料,但要注意控制饮用量。此外,一些具有利尿作用的饮品,如绿茶、冬瓜汤等,在适量饮用的情况下,有助于促进体内多余水分和溶质的排出,对降低渗透压可能有一定帮助。
如果渗透压升高是由某些疾病引起的,如尿崩症、肾脏疾病等,应积极治疗原发疾病。对于尿崩症患者,可根据病因给予相应的治疗,如补充抗利尿激素(如去氨加压素)或针对病因进行手术治疗等。对于肾脏疾病导致的渗透压异常,应根据具体病情采取相应的治疗措施,如控制血压、血糖,减少蛋白尿,必要时进行肾脏替代治疗(如血液透析、腹膜透析等)。此外,对于感染性疾病导致的呕吐、腹泻等引起的失水,应积极控制感染,使用敏感的抗生素或抗病毒药物进行治疗。
渗透压升高是一个涉及多方面因素的生理病理过程,对人体的细胞、循环系统、泌尿系统和神经系统等都可能产生不良影响。了解渗透压升高的原因、影响和应对措施,对于维持人体的健康平衡至关重要。无论是日常生活中因饮食和环境因素导致的轻微渗透压变化,还是疾病引起的严重渗透压失衡,都应引起足够的重视。通过合理的补水、饮食调整和积极治疗原发疾病等措施,可以有效地预防和纠正渗透压升高,保障身体的正常生理功能。