สมดุลน้ำและการควบคุมออสโมลาริตี

สมดุลน้ำและการควบคุมออสโมลาริตีคือชุดของระบบทางสรีรวิทยาที่รักษาระดับปริมาตรและความเข้มข้นของสารละลายในของเหลวในร่างกายให้อยู่ในขอบเขตที่แคบ โดยการปรับสมดุลระหว่างการรับน้ำเข้าและการขับน้ำออกให้ตรงกับความต้องการของร่างกาย ไต ต่อมใต้สมองส่วนหลัง และออสโมรีเซพเตอร์ส่วนกลางจะทำงานร่วมกันเพื่อรักษาระดับออสโมลาริตีของพลาสมาให้อยู่ใกล้จุดตั้งต้นที่กำหนดไว้ แม้จะมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมากในการรับน้ำและเกลือเข้าสู่ร่างกาย

Definition

สมดุลน้ำคือความเท่าเทียมกันที่ถูกควบคุมระหว่างน้ำที่ได้รับ (จากการรับเข้าและการเผาผลาญ) และน้ำที่สูญเสียไป (ทางปัสสาวะ ผิวหนัง ปอด และลำไส้) การควบคุมออสโมลาริตีคือการควบคุมความเข้มข้นของสารละลายที่มีผลต่อออสโมติกในของเหลวในร่างกาย ซึ่งทำได้โดยการปรับการขับน้ำออกทางไตและการรับน้ำเข้าที่เกิดจากการกระหายน้ำให้อยู่รอบๆ ระดับออสโมลาริตีของพลาสมาที่ถูกควบคุม

Scope

ส่วนนี้จะแนะนำผู้อ่านให้เข้าใจว่าร่างกายรับรู้และแก้ไขการเปลี่ยนแปลงของออสโมลาริตีและปริมาตรของเหลวในร่างกายได้อย่างไร โดยจะกล่าวถึงการกระจายตัวของน้ำในช่องว่างของเหลวในร่างกาย ความหมายของออสโมลาริตีและโทนิซิตี บทบาทของฮอร์โมนแอนติไดยูเรติก (วาโซเพรสซิน) ในการปรับการดูดซึมน้ำกลับของไต และกลไกการกระหายน้ำที่กระตุ้นการรับน้ำเข้าสู่ร่างกาย นี่คือภาพรวมอ้างอิงของสรีรวิทยาปกติและวงจรการควบคุมแบบบูรณาการ ไม่ใช่แนวทางในการจัดการความผิดปกติของของเหลวหรืออิเล็กโทรไลต์

Sub-topics

• ฮอร์โมนต้านการขับปัสสาวะและวาโซเพรสซิน
• ส่วนของเหลวในร่างกาย
• ออสโมลาริตีและโทนิซิตี
• ความกระหายน้ำและการควบคุมออสโมลาริตี

Core questions

• น้ำกระจายตัวระหว่างช่องว่างภายในเซลล์และภายนอกเซลล์อย่างไร และอะไรที่ทำให้การกระจายตัวนั้นคงที่?
• ร่างกายรับรู้การเปลี่ยนแปลงของออสโมลาริตีของพลาสมาได้อย่างไร?
• วาโซเพรสซินและความกระหายน้ำสร้างวงจรป้อนกลับที่รักษาระดับออสโมลาริตีของพลาสมาได้อย่างไร?
• การควบคุมออสโมลาริตี (น้ำ) เกี่ยวข้องอย่างไร แต่แตกต่างจากการควบคุมปริมาตร (โซเดียม) อย่างไร?

Key concepts

• ปริมาณน้ำในร่างกายทั้งหมดและช่องว่างต่างๆ
• จุดตั้งต้นของออสโมลาริตีของพลาสมา
• การรับรู้ของออสโมรีเซพเตอร์
• การดูดซึมน้ำกลับที่เกิดจากวาโซเพรสซิน
• ความกระหายน้ำในฐานะตัวกระตุ้นพฤติกรรม
• การขับน้ำอิสระ
• การแยกการควบคุมน้ำ (ออสโมลาริตี) และโซเดียม (ปริมาตร)

Mechanisms

การควบคุมออสโมติกทำงานเป็นวงจรป้อนกลับเชิงลบ ออสโมรีเซพเตอร์ในไฮโปทาลามัสจะตรวจจับการเพิ่มขึ้นของออสโมลาริตีของพลาสมาที่มีผล และกระตุ้นตัวกระตุ้นสองอย่าง: การหลั่งวาโซเพรสซินจากต่อมใต้สมองส่วนหลัง ซึ่งจะเพิ่มการดูดซึมน้ำกลับในท่อรวมของไตโดยการแทรกช่องอะควาพอริน-2 (aquaporin-2 channels) และความรู้สึกกระหายน้ำ ซึ่งส่งเสริมการรับน้ำเข้าสู่ร่างกาย น้ำที่เพิ่มเข้ามาจะเจือจางของเหลวในร่างกายและทำให้ออสโมลาริตีกลับสู่จุดตั้งต้น การลดลงของออสโมลาริตีจะยับยั้งทั้งวาโซเพรสซินและความกระหายน้ำ ทำให้เกิดปัสสาวะเจือจางและการสูญเสียน้ำ ระบบนี้ควบคุมความเข้มข้น; ระบบที่แยกกันบางส่วน ซึ่งเน้นที่การจัดการโซเดียมและแกนเรนิน-แองจิโอเทนซิน-อัลโดสเตอโรน (renin-angiotensin-aldosterone axis) จะควบคุมปริมาตรนอกเซลล์ และทั้งสองระบบมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด (knepper-2015, danziger-2015, boron-2017, guyton-hall-2020)

Clinical relevance

ความผิดปกติที่ความเข้มข้นของโซเดียมในพลาสมาผิดปกติ (ภาวะโซเดียมในเลือดต่ำและภาวะโซเดียมในเลือดสูง) โดยพื้นฐานแล้วเป็นความผิดปกติของสมดุลน้ำมากกว่าปริมาณโซเดียมทั้งหมด และการทำความเข้าใจวงจรการควบคุมออสโมติกเป็นสิ่งสำคัญในการตีความความผิดปกติเหล่านี้ ข้อมูลนี้อธิบายถึงสรีรวิทยาพื้นฐานที่ภาวะดังกล่าวรบกวน; ไม่ได้ให้เกณฑ์การวินิจฉัยหรือแนวทางการรักษา

Evidence & guidelines

สรีรวิทยาที่สรุปไว้ที่นี่ได้รับการรวบรวมในตำราสรีรวิทยาทางการแพทย์มาตรฐานและบทวิจารณ์ร่วมสมัยเกี่ยวกับการรักษาสมดุลน้ำ (knepper-2015, danziger-2015, boron-2017, guyton-hall-2020) แนวทางปฏิบัติทางคลินิกเกี่ยวกับความผิดปกติของสมดุลน้ำ เช่น ภาวะโซเดียมในเลือดต่ำ สร้างขึ้นจากกรอบการควบคุมนี้ แต่จะกล่าวถึงในหัวข้อทางคลินิกที่เกี่ยวข้องมากกว่าที่นี่

History

ภาพรวมสมัยใหม่ของการควบคุมออสโมติกเกิดขึ้นจากงานวิจัยในศตวรรษที่ 20 ที่เชื่อมโยงหลักการต้านปัสสาวะของต่อมใต้สมองส่วนหลังกับการจัดการน้ำของไต และต่อมาจากการระบุระดับโมเลกุลของช่องน้ำอะควาพอริน (aquaporin water channels) ซึ่งอธิบายว่าวาโซเพรสซินควบคุมการซึมผ่านของน้ำในท่อรวมได้อย่างไร ความก้าวหน้าเหล่านี้เชื่อมโยงมุมมองการป้อนกลับแบบคลาสสิกของการควบคุมออสโมติกเข้ากับกลไกระดับโมเลกุลที่เฉพาะเจาะจง (knepper-2015)

Key figures

• Mark Knepper
• Søren Nielsen
• Peter Agre
• Arthur Guyton

Seminal works

• knepper-2015
• danziger-2015

Frequently asked questions

ความแตกต่างระหว่างการควบคุมน้ำและการควบคุมโซเดียมคืออะไร?

การควบคุมน้ำจะรักษาระดับความเข้มข้น (ออสโมลาริตี) ของของเหลวในร่างกาย และทำงานส่วนใหญ่ผ่านวาโซเพรสซินและความกระหายน้ำ ในขณะที่การควบคุมโซเดียมจะรักษาระดับปริมาตรนอกเซลล์ และทำงานส่วนใหญ่ผ่านไตและระบบเรนิน-แองจิโอเทนซิน-อัลโดสเตอโรน ทั้งสองมีความเชื่อมโยงกันอย่างใกล้ชิด แต่ตอบสนองต่อคำถามที่แตกต่างกัน

ทำไมความเข้มข้นของโซเดียมในพลาสมาจึงถือเป็นตัวบ่งชี้สมดุลน้ำ?

เนื่องจากโซเดียมเป็นสารละลายหลักนอกเซลล์ ความเข้มข้นของโซเดียมในพลาสมาจึงสะท้อนอัตราส่วนของสารละลายต่อน้ำ โดยปกติแล้วความเข้มข้นของโซเดียมในพลาสมาที่ผิดปกติจะบ่งชี้ถึงภาวะน้ำเกินหรือน้ำพร่องเมื่อเทียบกับสารละลาย มากกว่าการเปลี่ยนแปลงหลักของปริมาณโซเดียมทั้งหมดในร่างกาย