Elektrolythaushalt: Natrium und Chlorid
鈉和氯化物平衡
鈉和氯化物（食鹽）的重要性
食鹽自古以來對人類非常重要。
它在礦山中被開採，以滿足鹽的需求、吸引野生動物進行狩獵，並滿足家養哺乳動物的需求。
海鹽的提取主要通過鹽田（鹽場）中的蒸發進行。
鹽很有價值，並且在很長的距離上進行交易。
術語“薪水”（工資）源自於用來支付工人工資的鹽配給。
鹽道是鹽運輸的貿易路線。
在中世紀，長途運輸既費力又昂貴，因此只有鹽、銀、琥珀、香料和絲綢等貴重商品被運輸。
鈉和氯化物吸收
工業化國家的食物包含的食鹽量是未加工食物中所含量的許多倍。
77% 的食鹽攝入來自加工食品，12% 天然來自食物，5% 在烹飪過程中添加，6% 在餐桌上添加。
鈉和氯化物主要通過食物吸收（例如，每天 120 毫摩爾）。
腸道中的重吸收是通過鈉鉀ATP酶實現的（每天 110 毫摩爾）。
大部分鈉和氯化物位於細胞外空間（2450 毫摩爾 vs. 細胞內空間的 375 毫摩爾）。
每天通過腎臟過濾 毫摩爾，並重吸收 毫摩爾，因此每天只有 毫摩爾通過尿液排出。
其他排泄途徑包括汗腺（每天 10-15 毫摩爾）和糞便（微不足道）。
身體必須擺脫鉀，這是一個耗能的過程。
鈉需求在反芻動物中
羊在鹽沼上吃含鹽的草，並且可以很好地補償鈉和氯化物的過量供應。
過度供應不太可能，缺乏更常見。
缺乏表現為舔和咀嚼物體、毛髮粗糙、體重減輕、冷漠和心電圖變化，直至死亡。
建議的鈉含量為 百分比，理想情況下與氯化物結合為 NaCl（ 百分比）。
較高的鈉含量（ 百分比）可以增加體重增加並減少行為異常。
即使在有足夠的供水的情況下，明顯超過建議的鈉含量（超過 9%）也能很好地耐受。
如果出現行為異常，應檢查礦物質供應。
鈉需求在豬中
如果無法保證低於 百分比的鈉攝入量，則會發生鈉缺乏。
出現行為異常，例如咬尾巴和啃咬身體部位或物體。
建議的鈉含量為 百分比，實際上，每天通常餵食約 1% 的鈉以預防缺乏症。
可以使用鹽舔塊來預防鈉缺乏症。
鈉氯化物在小腸中的吸收
吸收主要發生在小腸中（口服吸收量的 60-70%）。
主要通過鈉-質子交換器：質子進入管腔側，鈉進入上皮細胞。
鈉通過鈉鉀ATP酶在能量消耗下被輸送到血液中。
產生了大約 毫伏的跨上皮電位差。
管腔是負側，漿膜是正側。
氯化物通過這種電位差通過細胞旁途徑轉運到血液，或與碳酸氫鹽交換。
碳酸氫鹽可以與質子結合形成 CO2，CO2 通過細胞擴散。
水遵循滲透梯度。
胃腸道中的分泌（結腸）
除了重吸收外，胃腸道中也可能發生分泌，尤其是在結腸中。
結腸具有隱窩的複雜解剖結構使這種雙重功能成為可能。
隱窩細胞用於上皮的再生，而表面細胞用於重吸收。
過渡是流暢的。
隱窩細胞的主要功能是分泌。基底外側有 NKCC 轉運蛋白，可將氯化物、鈉和鉀轉運到細胞中。
這會增加細胞中的環狀 AMP (cAMP)，並且頂端陰離子通道打開（對氯化物和碳酸氫鹽的選擇性較低）。
據推測，需要碳酸氫鹽來緩衝腸道中的發酵過程。
頂端陰離子通道打開，基底外側陰離子通道關閉，從而導致氯化物和碳酸氫鹽的淨分泌。
這種陰離子轉移在管腔中產生負電荷，從而使鈉被動地通過緊密連接跟隨，並且水遵循滲透梯度。
cAMP 的增加還導致頂端鉀通道的打開和基底外側鉀通道的關閉，這也導致淨鉀通量。
這種分泌對於維持發酵過程的最佳緩衝水性環境非常重要，在該過程中，富含纖維的成分通過微生物過程轉化為短鏈脂肪酸，從而產生必須緩衝的質子。
細菌毒素
細菌毒素過量（例如，霍亂弧菌）可能導致非常高的 cAMP 濃度。
這導致水和電解質的分泌增加，從而導致腹瀉、脫水和電解質流失。
結腸中的重吸收
結腸主要是一種重吸收上皮。
醛固酮與細胞內礦物皮質激素受體結合，並通過增加 mRNA 表達來導致各種鈉和鉀通道的摻入。
這主要用於鉀分泌。
鈉-質子交換器和陰離子交換器的偶聯使得可以重吸收大量電解質和水，而不會影響鉀平衡。
這些陰離子轉運蛋白的選擇性較低，也可以轉運短鏈脂肪酸的富含能量的陰離子，這有助於滿足鈉和氯化物的需求以及動物的營養。
總結
鈉和氯化物的供應主要通過小腸進行。
分泌和重吸收過程都發生在結腸中，主要功能可能是維持發酵消化。
去除結腸不會對電解質平衡產生重大影響。
鈉氯化物的腎臟排泄
腎臟解剖結構因不同的家養哺乳動物而異，其中牛腎臟適應於增加的鉀需求以及鈉的最佳過濾和重吸收。
鈉的過濾主要通過腎小球進行。
近端鈉的吸收通過各種機制進行。
在亨利氏環中，大約 25% 是通過鈉-鉀-2-氯化物協同轉運蛋白 (NKCC2) 吸收的，利尿劑環在此處起作用。
阻斷 NKCC2 可能會導致鉀平衡紊亂。
在早期遠端小管中，有一個鈉氯化物同向轉運蛋白，它可被噻嗪類藥物抑制，並且在鈉氯化物平衡的精細調節中起著核心作用。
在集合管中，精細調節是通過鈉重吸收和鉀過濾來實現的。
細節
在近端小管和亨利氏環的粗上升部分，鈉鉀ATP酶驅動重吸收，氯化物被動地跟隨。鈉通過鈉-質子交換器和同向轉運蛋白與葡萄糖、半乳糖、氨基酸一起重吸收。
在亨利氏環中，通過 NKCC2 以及氯化物和鉀的基底外側通道進行重吸收。部分鉀被重吸收，其他部分被分泌。
在早期遠端小管中，有鈉氯化物同向轉運蛋白。
在集合管中，鈉的重吸收是通過醛固酮依賴性 ENaC 通道進行的，以換取通過 ROMK 1 排出的鉀。
腎小球旁器在鈉重吸收中起著重要作用。
腎素、血管收縮素和醛固酮
腎小球旁器位於腎小球和早期遠端小管之間的連接處。
它由腎小球的入球小動脈、緻密斑細胞和腎小球旁細胞組成。
緻密斑測量鈉和氯化物的排泄，並根據此合成前列腺素，前列腺素通過間質到達腎小球旁細胞。
這些細胞在受到前列腺素的刺激後分泌腎素。
功能細節
前列腺素合成髮生在緻密斑細胞中。
前列腺素被包裹在囊泡中，並通過間質遷移到產生腎素的腎小球旁細胞。
前列腺素還會導致血管舒張，這是合乎邏輯的，因為它們是炎症介質。
鈉氯化物濃度調節
有關鈉氯化物濃度的調節和信息收集髮生在緻密斑中，通過鈉-鉀-2-氯化物同向轉運蛋白。
在血液側有鈉鉀ATP酶，它將鈉排出，而鉀和氯化物通過各自的通道進入。
鈉氯化物過量
如果有過量的鈉氯化物，緻密斑細胞會記錄到鈉和氯化物的供應增加（通過濃度升高或更高的尿液時間體積）。
緻密斑測量通過尿液的鈉氯化物損失，而與水量無關。
如果通過 NKCC2 轉運蛋白吸收更多的鈉氯化物，則流出量無法再承受流入量，滲透壓升高，細胞腫脹。
由於腫脹，巨大的陰離子通道的孔打開，陰離子和 ATP 會通過該孔逸出。
ATP 遷移到間質並導致血管收縮，這與前列腺素的作用相反。
更少的血液流過，更少的鈉被過濾，並且損失得到調節。
ATP 可以分解為腺苷，這也會導致入球小動脈收縮。
腺苷打開鉀通道，從而導致緻密斑細胞的超極化和神經遞質釋放的抑制。
不再釋放前列腺素，並且抑制腎小球旁細胞的腎素合成。
使用前列腺素合成酶抑製劑可能會對腎功能產生重要的副作用，尤其是在腎功能受損的情況下。
鈉缺乏
如果有鈉缺乏，則在緻密斑細胞中測得的鈉氯化物濃度較低。
ATP 分泌減少，不再有前列腺素的對手，血管舒張仍然存在，腎小球濾過率增加，並且可以記錄更多的鈉和氯化物。
總結
鈉濃度的下降導致腎素分泌增加，因為細胞腫脹較少，釋放的 ATP 較少，腺苷較少，並且產生前列腺素。
入球小動脈擴張，更多血液流過腎小球。
血壓下降具有類似的效果，因為腎小球中的過濾壓力降低，過濾的鈉氯化物較少，並且腎素釋放增加。
交感神經激活直接通過 Beta-1 受體影響腎素釋放。
腎素作用於血管收縮素 1、血管收縮素 2 和醛固酮，從而導致外周血管收縮和血壓升高。
鈉缺乏、血壓下降和交感神經激活導致腎素、血管收縮素 1 和 2 的分泌增加以及血管收縮。
這導致腎上腺皮質釋放醛固酮，從而刺激鹽的食慾並增加鈉氯化物和水的吸收，最終使鈉氯化物平衡正常化。
如果發生高鉀血症，則會直接影響醛固酮的釋放，而無需通過血管收縮素 1 和 2 的繞道途徑。
如果發生低鈉血症，則首先釋放血管收縮素 2，然後釋放醛固酮。
血管收縮素 2 和醛固酮的作用
血管收縮素 2 直接作用於早期遠端小管中，通過鈉氯化物同向轉運蛋白重吸收鈉氯化物。鈉氯化物被重吸收，水隨之而來。
醛固酮僅在集合管中通過鈉與鉀的交換起作用。隨著鈉的重吸收，鉀同時被分泌。
血管收縮素 2 在血容量不足或低鈉血症時釋放。在高產生的血管收縮素 2 的情況下，鉀的分泌較低。
醛固酮更可能在高鉀血症時釋放。
醛固酮增加頂端膜中通道的表達，同時下調基底外側中的通道。因此，會發生鈉重吸收和鉀分泌。
重吸收 個鈉離子以用於分泌的 個鉀離子，這導致血液側的電荷過剩。
氯化物被動地通過緊密連接進入，水通過 ADH 摻入的水通道遵循滲透梯度。
因此，可以通過 ADH 調節水的重吸收。
總結
鈉缺乏導致血容量和血壓下降，這在緻密斑中記錄到，並導致腎臟中產生腎素。
腎臟中的腎素將肝臟中的血管收縮素原轉化為血管收縮素 1。
血管收縮素 1 通過肺中的血管收縮素轉換酶 (ACE) 轉化為血管收縮素 2。
血管收縮素 2 導致腎上腺皮質釋放醛固酮。
整個過程一方面導致鈉瀦留，另一方面導致鉀排泄。這意味著鈉在血液中升高，鉀在血液中下降。
血管收縮素 2 和醛固酮導致大腦中的鹽飢餓和口渴，這反過來又會導致鈉氯化物攝入增加。
鉀過量本身也可能導致醛固酮釋放。
心鈉素（利鈉肽）
食鹽和水的消耗增加導致血壓升高。
這導致心房擴張，從而導致心鈉素的釋放。
ANP 的釋放通過擴張入球小動脈和收縮出球小動脈來影響腎小球。
這導致腎小球濾過率增加，從而導致鈉、鉀和氯化物的排泄增加。
對於總體作用至關重要的是同時抑制腎素分泌。
ANP 還同時抑制腎素，局部作用於心臟，從而直接抵抗肥大。
此外，它還抑制醛固酮的分泌。
您患有鈉過多症，因為鈉排泄增加，此外還抑制腎素的產生，通過抑制血管收縮素的產生來血管舒張，交感神經張力降低，並且您會對鹽和水產生食慾。
臨床案例研究
案例研究 1：Rüdiger
Rüdiger 是一隻 4 歲的貓，表現出冷漠、嘔吐、心律不齊、腹部腫脹疼痛、在床上撒尿/排尿改變。
EKG 顯示擴大、尖銳的 T 波 -> 懷疑高鉀血症。
超聲波顯示膀胱增大和尿砂。
診斷：急性尿道阻塞伴電解質轉移（貓下泌尿道疾病 – FLUTD）。
治療：在鎮靜下進行導尿以解除阻塞並排空膀胱，用葡萄糖酸鈣輸注（穩定膜電位），氯化鈉溶液（稀釋血液中的鉀），胰島素和葡萄糖（重新分配鉀，避免低血糖症）。
導管被縫合到位，直到尿液看起來更好。存在復發的風險，改變食物可能會有幫助，陰莖截肢是最後的選擇。
案例研究 2：Shila
Shila 是一隻 7 歲的母狗，表現出一般健康狀況下降、顫抖、食慾不振、嘔吐、飲水量增加。
血液分析：血細胞比容、尿素和肌酐升高，總蛋白、磷酸鹽和鈣升高，鉀顯著升高，鈉降低，PH 降低（酸中毒），鹼超量劑降低，CO2 降低。
代謝性酸中毒伴輕度呼吸性代償，高鉀血症（震顫），低鈉血症，輕度血細胞比容升高和蛋白尿提示醛固酮過少症。高血細胞比容以及腎臟值可能因鈉流失導致脫水。
高鈣/磷酸鹽可能由於酸中毒（甲狀旁腺素作用）
皮質醇水平極低。
ACTH 刺激試驗顯示皮質醇值未升高。
診斷：腎上腺皮質功能不全（腎上腺皮質功能減退症/艾迪生病）。
艾迪生危機中的治療：積極的液體替代、葡萄糖（鉀轉移到細胞內部）、糖皮質激素。
長期治療：替代糖皮質激素和鹽皮質激素。