はじめに
電解質は、細胞内の電気的中性を維持し、神経や筋肉の活動電位を発生・伝達するなど、生命の基本機能に不可欠である。 ナトリウム、カリウム、塩化物が重要な電解質で、マグネシウム、カルシウム、リン酸塩、重炭酸塩も含まれます。 電解質は食べ物や体液から摂取されます。
これらの電解質はバランスが崩れ、濃度が高くなったり低くなったりすることがあります。 電解質のレベルが高いか低いかによって、正常な身体機能が妨げられ、生命を脅かす合併症につながることさえあります。 この記事では、電解質の基本的な生理学とその異常、および電解質の不均衡がもたらす結果について概説しています。
ナトリウム
浸透圧的に活性な陰イオンであるナトリウムは、細胞外液の中で最も重要な電解質のひとつです。 細胞外液の体積を維持し、また細胞の膜電位を調節する役割を担っている。 ナトリウムは、カリウムとともに、活性輸送の一部として細胞膜を横切って交換される。
ナトリウムの調節は腎臓で行われます。 近位尿細管は、ナトリウムの再吸収の大部分が行われる場所である。 遠位尿細管では、ナトリウムの再吸収が行われる。 ナトリウムの輸送はナトリウム-塩化物シンポーターを介して行われ、これはホルモンのアルドステロンの作用によるものである。
電解質障害のうち、低ナトリウム血症が最も頻度が高い。 血清ナトリウム値が135mmol/L以下の場合に診断される。 低ナトリウム血症は神経症状を呈する。 頭痛、錯乱、吐き気、せん妄などの症状が現れます。 高ナトリウム血症は、血清ナトリウム濃度が145mmol/Lを超える場合に発症します。 高ナトリウム血症の症状には、頻呼吸、睡眠障害、落ち着きのない感じなどがあります。 急激なナトリウムの補正は、脳浮腫や浸透圧脱髄症候群などの重篤な結果を招くことがある。
カリウム
カリウムは主に細胞内イオンである。 ナトリウム-カリウム・アデノシン三リン酸分解酵素ポンプは、ナトリウムとカリウムの間のホメオスタシスを調節する主な役割を担っており、細胞内に移動するカリウムと引き換えにナトリウムを汲み上げる。 腎臓では、カリウムの濾過は糸球体で行われる。 カリウムの再吸収は、近位輸液細管と太いヘンレ上行ループで行われる。 カリウムの分泌は遠位尿細管で行われる。 アルドステロンはカリウムの分泌を増加させる。 頂膜のカリウムチャネルとカリウム-塩化物共輸送体もカリウムを分泌する。
カリウム障害は心不整脈に関係する。 低カリウム血症は、血清カリウム値が3.6mmol/L未満のときに起こる-低カリウム血症では、衰弱、疲労、筋肉の攣縮が見られる。 高カリウム血症は、血清カリウム値が5.5mmol/Lを超える場合に起こり、不整脈を引き起こす可能性があります。 高カリウム血症では、筋肉のけいれん、筋力低下、横紋筋融解、ミオグロビン尿などが症状として現れます。 骨格のミネラル化、筋肉の収縮、神経インパルスの伝達、血液凝固、ホルモンの分泌に関与しています。 カルシウムの主な摂取源は食事です。 ほとんどが細胞外液に存在する。 腸でのカルシウムの吸収は、主にホルモン活性型ビタミンDである1,25-ジヒドロキシビタミンD3の制御下にある。 副甲状腺ホルモンはまた、腎臓の遠位尿細管におけるカルシウムの分泌を調節している。 カルシトニンは骨細胞に作用して血液中のカルシウム濃度を上昇させる。
低カルシウム血症の診断では、血清アルブミン値を調べて総カルシウム値を補正する必要があり、ビタミンD欠乏症や副甲状腺機能低下症のように補正後の血清総カルシウム値が8.8mg/dl未満であれば診断となる。 甲状腺摘出術後の患者では、血清カルシウム値のチェッキングが推奨される検査である。 高カルシウム血症は、原発性副甲状腺機能亢進症でみられるように、補正した血清総カルシウム値が10.7mg/dlを超える場合である。 体液性高カルシウム血症は、主にPTHrPの分泌により、悪性腫瘍で発現する。
重炭酸塩
血液の酸塩基状態は、重炭酸塩レベルを左右する。 腎臓は主に重炭酸濃度を調節し、酸塩基平衡の維持を担っている。 腎臓はろ過された重炭酸塩を再吸収し、また滴定酸とアンモニアの両方の排泄によって起こる純酸排泄によって、新しい重炭酸塩を生成する。 下痢をすると通常、重炭酸塩が失われるため、酸塩基平衡のバランスが崩れる。
マグネシウム
マグネシウムは、細胞内の陽イオンである。 マグネシウムは主にATP代謝、筋肉の収縮と弛緩、適切な神経機能、神経伝達物質の放出に関与しています。 筋肉が収縮するとき、筋小胞体のカルシウム活性化ATPaseによるカルシウムの再吸収は、マグネシウムによってもたらされる。 血清マグネシウム濃度が1.46mg/dl未満になると低マグネシウム血症となる。 アルコール使用障害や胃腸や腎臓の損失-心室性不整脈を呈することがあり、低マグネシウム血症で見られるトルサード・ド・ポアンツも含まれる。
塩化物
塩化物は、主に細胞外液に存在する陰イオンである。 血清中の塩化物濃度は主に腎臓が調節している。 糸球体で濾過された塩化物の大部分は、近位尿細管と遠位尿細管（主に近位尿細管）で能動・受動輸送により再吸収される。
高尿酸血症は、胃腸の重炭酸塩喪失によって起こることがあります。 低クロレウム血症は、嘔吐のような消化管損失やうっ血性心不全のような過剰な水分増加で現れる。
リン
リンは細胞外液カチオンの一つである。 全身のリンの85％はハイドロキシアパタイトの形で骨と歯に存在し、軟部組織には残りの15％が含まれています。 リン酸塩は、代謝経路において重要な役割を担っています。 多くの代謝中間体や、最も重要なアデノシン三リン酸（ATP）およびヌクレオチドの構成要素となっています。 リン酸塩は、ビタミンD3、PTH、カルシトニンによってカルシウムと同時に調節されています。 腎臓は、リンの排泄の主要な手段である。
リンのアンバランスは、食事からの摂取、消化管障害、腎臓からの排泄の3つのプロセスによって生じる可能性があります。