สมดุลของน้ำและอิเล็กโทรไลต์

สมดุลของน้ำและอิเล็กโทรไลต์คือการควบคุมปริมาตร ออสโมลาริตี และองค์ประกอบไอออนิกของของเหลวในร่างกาย ไตเป็นอวัยวะหลักที่ทำหน้าที่ปรับการขับถ่ายน้ำและอิเล็กโทรไลต์ เช่น โซเดียม โพแทสเซียม และอื่นๆ เพื่อให้สอดคล้องกับการรับเข้าและการสูญเสีย โดยมีสัญญาณที่รับรู้ปริมาตรและออสโมลาริตีเป็นตัวนำ และทำงานผ่านฮอร์โมนและระบบประสาท

Definition

สมดุลของน้ำและอิเล็กโทรไลต์คือการรักษาระดับปริมาตรของเหลวในร่างกาย ออสโมลาริตี และความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์ให้คงที่ โดยการปรับการขับถ่ายน้ำและสารละลายทางไต (และนอกไต) ให้เข้ากับการรับเข้าและการสร้างจากกระบวนการเมแทบอลิซึม

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงช่องว่างของเหลวในร่างกาย การควบคุมน้ำ (ออสโมลาริตี) และโซเดียม (ปริมาตรนอกเซลล์) ที่แตกต่างกัน การรักษาสมดุลของโพแทสเซียม และกลไกของไตและฮอร์โมนที่ช่วยรักษาสิ่งเหล่านี้ให้คงที่ นี่คือข้อมูลอ้างอิงทางสรีรวิทยา ไม่ได้ให้โปรโตคอลการสั่งน้ำเกลือหรือคำแนะนำการรักษาเฉพาะบุคคล

Core questions

• สมดุลของน้ำ (ออสโมลาริตี) และสมดุลของโซเดียม (ปริมาตร) ถูกควบคุมแยกกันอย่างไร?
• ฮอร์โมนต้านการขับปัสสาวะควบคุมการจัดการน้ำของไตอย่างไร?
• ปริมาตรนอกเซลล์ถูกรับรู้และแก้ไขผ่านการขับโซเดียมออกได้อย่างไร?
• โพแทสเซียมมีการกระจายตัวระหว่างเซลล์และพลาสมาอย่างไร และถูกขับออกโดยไตอย่างไร?

Key concepts

• ช่องว่างของเหลวในร่างกาย (ภายในเซลล์และนอกเซลล์)
• การควบคุมออสโมลาริตีเทียบกับปริมาตร
• ฮอร์โมนต้านการขับปัสสาวะ (วาโซเพรสซิน) และอะควาพอริน
• ความกระหายและการกำจัดน้ำอิสระ (free-water clearance)
• ระบบเรนิน-แองจิโอเทนซิน-อัลโดสเตอโรน
• ปริมาตรการไหลเวียนที่มีประสิทธิภาพ
• สมดุลภายในของโพแทสเซียมและการขับถ่ายทางไต

Mechanisms

สมดุลของน้ำถูกควบคุมโดยออสโมลาริตี: ออสโมรีเซพเตอร์ในไฮโปทาลามัสกระตุ้นความกระหายและการหลั่งฮอร์โมนต้านการขับปัสสาวะ (วาโซเพรสซิน) ซึ่งจะสอดช่องทางน้ำอะควาพอริน (aquaporin water channels) เข้าไปในท่อรวมปัสสาวะเพื่อดูดซึมน้ำกลับและทำให้ปัสสาวะเข้มข้นขึ้น ในทางตรงกันข้าม สมดุลของโซเดียมควบคุมปริมาตรนอกเซลล์: เมื่อปริมาตรการไหลเวียนที่มีประสิทธิภาพลดลง ระบบเรนิน-แองจิโอเทนซิน-อัลโดสเตอโรน และเส้นประสาทไตจะเพิ่มการดูดซึมโซเดียมกลับ ในขณะที่การขยายปริมาตรจะส่งเสริมการขับโซเดียมออก (natriuresis) การรักษาสมดุลของโพแทสเซียมเป็นการรวมกันของการเปลี่ยนแปลงภายในอย่างรวดเร็วระหว่างเซลล์และของเหลวนอกเซลล์กับการขับถ่ายทางไตซึ่งส่วนใหญ่ถูกควบคุมในส่วนปลายของหน่วยไต (distal nephron) เนื่องจากน้ำและโซเดียมถูกควบคุมโดยสัญญาณที่แตกต่างกัน ความผิดปกติของออสโมลาริตี (เช่น ภาวะโซเดียมในเลือดต่ำ) จึงสามารถเกิดขึ้นได้โดยไม่ขึ้นกับความผิดปกติของปริมาตร (Knepper 2015; Palmer 2015; Adrogué 2000; Guyton & Hall 2020)

Clinical relevance

ความผิดปกติของสมดุลของน้ำและอิเล็กโทรไลต์ — ความผิดปกติของโซเดียม โพแทสเซียม และสถานะปริมาตร — เป็นหนึ่งในสิ่งที่พบได้บ่อยที่สุดในการแพทย์ทางคลินิก และการทำความเข้าใจการควบคุมน้ำและโซเดียมที่แยกจากกันเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการตีความสิ่งเหล่านี้ ข้อมูลนี้อธิบายสรีรวิทยาการควบคุมเพื่อเป็นข้อมูลอ้างอิง และไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการจัดการน้ำหรืออิเล็กโทรไลต์รายบุคคล

Epidemiology

ความผิดปกติของโซเดียมและโพแทสเซียมมักพบในผู้ป่วยที่เข้ารับการรักษาในโรงพยาบาลและผู้ป่วยเรื้อรัง โดยเฉพาะอย่างยิ่งภาวะโซเดียมในเลือดต่ำเป็นความผิดปกติของอิเล็กโทรไลต์ที่พบบ่อยที่สุดในการปฏิบัติทางคลินิก ซึ่งสะท้อนถึงบทบาทสำคัญของการควบคุมน้ำ (Adrogué 2000)

Evidence & guidelines

กลไกการควบคุมที่สรุปไว้ที่นี่มาจากบทความทบทวนทางสรีรวิทยาและตำราอ้างอิง ข้อมูลนี้เป็นเชิงพรรณนาและไม่ได้กล่าวซ้ำอัลกอริทึมการจัดการทางคลินิกในลักษณะของข้อเสนอแนะ

History

สรีรวิทยาไตแบบคลาสสิกได้แยกความแตกต่างระหว่างการควบคุมปริมาตรกับการควบคุมออสโมลาริตีในช่วงกลางศตวรรษที่ยี่สิบ; ยุคโมเลกุลนำมาซึ่งการค้นพบช่องทางน้ำอะควาพอริน (aquaporin water channels) (Agre) และการโคลนโปรตีนขนส่งที่ควบคุมโดยวาโซเพรสซิน ซึ่งอธิบายในระดับโมเลกุลว่าท่อรวมปัสสาวะควบคุมการดูดซึมน้ำกลับได้อย่างไร (Knepper 2015)

Key figures

• Mark Knepper
• Søren Nielsen
• Peter Agre
• Horacio Adrogué

Seminal works

• knepper-2015
• palmer-2015
• adrogue-2000

Frequently asked questions

สมดุลของน้ำและสมดุลของโซเดียมเป็นสิ่งเดียวกันหรือไม่?

ไม่ สมดุลของน้ำกำหนดออสโมลาริตีของของเหลวในร่างกายและถูกควบคุมโดยหลักโดยความกระหายและฮอร์โมนต้านการขับปัสสาวะ ในขณะที่สมดุลของโซเดียมกำหนดปริมาตรนอกเซลล์และถูกควบคุมโดยหลักโดยระบบเรนิน-แองจิโอเทนซิน-อัลโดสเตอโรน ทั้งสองถูกควบคุมโดยสัญญาณที่แตกต่างกันและสามารถผิดปกติได้อย่างอิสระ

เหตุใดสมดุลของโพแทสเซียมจึงมีความสำคัญและรักษาสมดุลได้อย่างไร?

โพแทสเซียมส่วนใหญ่อยู่ภายในเซลล์ ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยเข้าหรือออกจากพลาสมาสามารถเปลี่ยนความเข้มข้นได้อย่างมาก ร่างกายใช้การเปลี่ยนแปลงภายในอย่างรวดเร็วร่วมกับการขับถ่ายทางไตที่ถูกควบคุมในส่วนปลายของหน่วยไต (distal nephron) เพื่อรักษาระดับในพลาสมาให้อยู่ในช่วงแคบๆ