渗透摩尔浓度和张度

渗透摩尔浓度描述溶液中溶解颗粒的浓度，而张度描述溶液通过真实细胞膜对细胞体积的影响。这种区别很重要，因为并非所有提高渗透摩尔浓度的溶质都能真正驱动水分子穿过细胞膜；只有那些不能自由穿过细胞膜的溶质——有效渗透颗粒——才能改变张度，从而改变细胞大小。

Definition

渗透摩尔浓度（以及密切相关的渗透压摩尔浓度）是溶液中具有渗透活性的颗粒的浓度，而张度是有效渗透压摩尔浓度——即不能穿过细胞膜的溶质的浓度，因此决定了水是否进入或离开细胞，从而改变细胞体积。

Scope

本主题涵盖渗透摩尔浓度、渗透压摩尔浓度和张度的定义，有效渗透颗粒和无效渗透颗粒之间的区别，以及为什么这种区别决定了水的运动和细胞体积。它是一个用于解释体液生理学的概念性参考；它不提供用于患者管理的临床公式。

Core questions

• 渗透摩尔浓度、渗透压摩尔浓度和张度之间有什么区别？
• 为什么只有有效渗透颗粒会影响细胞体积？
• 尿素等溶质与钠或甘露醇在渗透效应上有何不同？
• 如何根据血浆主要溶质估算血浆渗透压摩尔浓度？

Key concepts

• 渗透摩尔浓度与渗透压摩尔浓度
• 张度（有效渗透压摩尔浓度）
• 有效和无效渗透颗粒
• 等渗、低渗和高渗溶液
• 渗透压
• 血浆渗透压摩尔浓度及其溶质贡献
• 渗透压间隙

Mechanisms

渗透摩尔浓度计算单位体积内所有溶解的颗粒，但溶液的生物学效应取决于哪些颗粒可以穿过细胞膜。局限于一侧的溶质（有效渗透颗粒，例如钠及其阴离子，或甘露醇）会产生渗透梯度，吸引水并改变细胞体积，从而定义张度。可以自由穿过细胞膜并达到平衡的溶质，例如尿素，会增加测得的渗透压摩尔浓度，但不会产生持续的渗透力，因此不会改变张度。钠盐是细胞外液主要的有效渗透颗粒，这就是为什么血浆钠浓度与有效渗透压摩尔浓度相关，以及为什么钠浓度紊乱被解释为张度和水平衡紊乱的原因 (danziger-2015, adrogue-2000, boron-2017, guyton-hall-2020)。

Clinical relevance

渗透摩尔浓度与张度的区别解释了为什么高血尿素会提高测得的渗透压摩尔浓度而不会使细胞萎缩，而钠或葡萄糖的类似升高则会将水从细胞中移出。本条目传达了生理学原理；渗透压摩尔浓度紊乱的临床解释和管理不在其范围之内。

Evidence & guidelines

这些概念在生理学和电解质教科书以及渗透稳态的当代综述中是标准化的 (danziger-2015, boron-2017, guyton-hall-2020)；它们在血浆钠紊乱中的应用在 adrogue-2000 等临床综述中进行了讨论。

History

渗透压的热力学概念在19世纪末的物理化学中被正式化，生理学家随后将其应用于活体膜，区分了体液的测得渗透压摩尔浓度和其有效渗透压摩尔浓度（张度），这一改进是现代钠和水紊乱解释的基础 (boron-2017)。

Key figures

• John Danziger
• Mark Zeidel
• Horacio Adrogué
• Nicolaos Madias

Seminal works

• danziger-2015
• adrogue-2000

Frequently asked questions

渗透摩尔浓度和张度有什么区别？

渗透摩尔浓度（或渗透压摩尔浓度）计算所有溶解的颗粒，而张度只计算不能穿过细胞膜并因此实际将水移入或移出细胞的颗粒；张度是有效渗透压摩尔浓度。

为什么尿素不像钠那样影响细胞体积？

尿素相对自由地穿过细胞膜并在两侧达到平衡，因此尽管它提高了测得的渗透压摩尔浓度，但它不会产生持久的渗透梯度；钠盐局限于细胞外空间，因此作为有效渗透颗粒改变张度和细胞体积。