渗透压的原理和医学应用

渗透压的原理和医学应用

方凯

(北京大学医学部公共卫生学院预防05-1班, E-mail Kathy19861128@)

摘要渗透压是与人们的健康生活密切相关的本文介绍渗透压的形成原理以及渗透压在医学上的一些应用

关键词渗透压血浆渗透压

首先来看一个小实验如果用一种半透膜将蔗糖溶液与水分开一段时间后可以看到一侧的液面不断上升说明水分子不断地通过半透膜转移到蔗糖溶液中这种溶剂分子通过半透膜进入到溶液中的过程称为渗透作用半透膜是一种只允许某些物质通过而不允许另一些物质透过的薄膜如动物的膀胱膜细胞膜人造羊皮纸和火棉胶膜等本实验中所用半透膜只允许溶剂水分子透过不允许蔗糖分子透过由于膜两侧单位体积的溶剂分子数不等单位时间内由纯溶剂进入溶液中的溶剂分子数要比由溶液进入纯溶剂的多膜两侧渗透速度不同结果是一侧液面上升因此渗透现象的产生必须具备两个条件一是有半透膜存在二是半透膜两侧单位体积内溶剂的分子数不相等

由于渗透作用在上述实验过程中蔗糖溶液的液面上升随着溶液液面的升高水柱的静压作用增大使水分子从溶液进入纯水中的速度增加当静水压增大到一定数值后单位时间内进出的水分子数目相等即达到渗透平衡渗透压力的定义是将纯溶剂与溶液以半透膜隔开时为维持渗透平衡所需要加给溶液的额外压力渗透压是依数性其大小与单位体积中溶质分子或颗粒的数目有关而与溶质分子或颗粒的大小无关

就是这样一个简单的渗透作用在医学上却有着广泛的应用

现在在世界各地正逐渐兴起一个项目—婴儿游泳很多科学家心理学家医学专家对此做出了大量的研究写也许多有关的论文著作认为婴儿游泳对婴儿的生长发育有良好的促进作用特别是对智力发育的促进作用尤为明显婴儿游泳是将婴儿放入特定的水质水温的水中按照一定的规范进行的一项自主运动这其中特定的水质就与渗透压有关尤其是未满二个月的婴儿游泳时要在水中加入特定的仿羊水溶质这是因为婴儿刚出生时皮肤薄嫩相当于一层可通透的生物膜人体内的渗透浓度是0.9%NaCl如果直接将婴

儿放入水中对机体会有一定的伤害所以在水中加入仿羊水溶质可以产生与人体一致的渗透压保护机体不受伤害使宝宝感到更加舒适

在临床上与血浆渗透压一致的溶液称为等渗溶液0.9%的NaCl溶液基本与人体血浆渗透压相等是人及哺乳动物的等渗溶液通常把0.9%的NaCl溶液称为生理盐水高于血浆渗透压的溶液称为高渗溶液将哺乳动物红细胞置于此种溶液中在显微镜下可观察到红细胞逐渐皱缩皱缩的红细胞互相聚结成团若此现象发生于血管内将产生栓塞产

生这些现象的原因是红细胞内液的渗透压力低于细胞外液红细胞内的水向外渗透引起低于血浆渗透压的溶液称为低渗溶液将红细胞置于此种溶液中在显微镜下可观察到红细胞逐渐胀大最后破裂释放出红细胞内的血红蛋白使溶液染成红色这一过程称为细胞溶血产生这种现象的原因是细胞内溶液的渗透压高于细胞外液细胞外液的水向细胞内渗透所

致因此在临床治疗中当为病人大剂量补液时要特别注意补液的渗透浓度否则可能导致机体内水分调节失常及细胞的变形和破坏临床常用渗透浓度为0.15mol/L的氯化钠溶液和渗透浓度为0.28mol/L的葡萄糖溶液在大量补液过程中细胞不致破坏而保持正常的生理功能

人体正常血浆渗透浓度约为313.8 mM/kg渗透压相当于7个大气压(711Kpa)血浆的渗透压主要由血浆中的晶体物质决定称为血浆晶体渗透压一小部分由血浆蛋白产生称为血浆胶体渗透压白蛋白是形成血浆胶体渗透压的最主要物质细胞膜可以允许水分子自由透过而钠钾离子不易自由透过因此晶体渗透压对维持细胞内外液的水电解质平衡起主要作用如果大量饮水细胞外液电解质的浓度就要降低晶体渗透压可能减小这时细胞外液中的水分子就要透过半透膜进入细胞内液严重时可产生水中毒向高温作业的工人供给含电解质类物质的汽水就是为了保持细胞外液晶体渗透压的恒定毛细血管壁与细胞膜不同它允许水分子离子和小分子物质自由透过对于蛋白质等大分子溶质不表现通透性因此胶体渗透压力对维持毛细血管内外水的相对平衡起主要作用如果由于某种疾病造成血浆蛋白减少血浆胶体渗透压降低血浆中的水和低分子溶质就会过多的通过毛细血管壁进入组织间液造成血容量降低而组织间液增多这是形成水肿的原因之一临床上对大面积烧伤或失血过多等原因造成血容量下降的患者进行补液时由于这类患者血浆蛋白损失较多除补以电解质溶液外还要输入血浆或右旋糖酐以恢复血浆的胶体渗透压力并增加血容量

尿渗透压也称尿渗量是反映单位容积尿中溶质分子和离子的颗粒数是评价肾脏浓缩与稀释功能的指标之一常与血浆渗透压共同使用尿渗透压下降反映了肾脏远端小管的

功能减退见于慢性肾盂肾炎各种原因所致的慢性间质性病变及慢性肾功能衰竭等

随着医学的发展人们越来越认识到血浆渗透压增高对神经细胞功能障碍及脑功能损害的影响血浆渗透压增高是脑卒中后的常见并发症尤其并发高渗性昏迷是危及患者生命的神经内科急重症常常在治疗原发病的过程中极易被漏诊而延误治疗使脑卒中后的治愈率降低因此监测血浆渗透压的变化对脑卒中的病情转归及治疗和预后具有不可估量的价值冻疮几乎是人人皆知的病有人年年生冻疮严重的会影响工作学习和生活其实冻疮也是与渗透压有关的有的时候冻伤的地方会形成水泡这是一种无菌性渗出性炎症反应是微血管壁通透性增加引起渗出和微静脉过度扩张引起漏出的结果大量液体渗入冻区的组织间隙形成水泡同时血浆容量明显下降和蛋白质丧失过多的渗出引起血液浓缩血液粘滞度增高和血流减慢容易发生血栓形成局部严重水肿还可压迫微血管加重微循环缺血临床上大多数冻伤属于缓慢冻结细胞内不出现冰结晶而冰结晶只形成于细胞外这也与渗透压有关可能是细胞外液冰结晶的迅速扩展引起其溶质浓度增高使细胞内脱水和溶质浓度增高从而降低细胞内水的融点温度防止了细胞内冰结晶的形成

渗透压的原理很简单但对人体的稳态起着关键的作用更是人体一些疾病症状的重要指标可见渗透压是与人们的健康生活密切相关的

参考文献

1邱兰钟节雄 (2004) 中华现代内科学杂志

2王玢左明雪 (2002) 人体及动物生理学第二版高等教育出版社

3魏祖期 (2004) 基础化学第六版人民卫生出版社