By Billy Hammond (Copyright AELS)

If you haven’t read the first article about “Body Fluids” it might be best to read it before going through this.

Isosmotic Volume Expansion (Isotonic NaCl infusion)

ECF Volume: Increase

ICF Volume: No change

ECF Osmolarity: No change

Hct: Decrease

and Serum [Na+] : No change

Example: The doctor gives you an isotonic saline solution 0.9% NaCl) to rehydrate you. The osmolarity between the compartments is maintained, so there’s no change in osmolarity, but since you’ve added volume to the blood, the ECF volume increases. The plasma proteins and RBCs are diluted so the hematocrit goes down. You’ve got more blood volume, so your blood pressure goes up.

Isosmotic Volume Contraction (Diarrhea)

ECF Volume: Decrease

ICF Volume: No change

ECF Osmolarity: No change

Hct: Increase

and Serum [Na+]: No change

Example: You’ve had severe diarrhea that’s kept you sitting on the toilet for most of the night.

You’ve lost isosmotic (same concentration) fluid from your GI tract. Since the fluid you lost was the same osmolarity as what’s in your ECF and ICF, you’ve got no osmolarity problems and there’s no change there. In terms of volume, your ECF decreased with the runs and your Total Body Water ECF is lower. Since plasma is a part of the ECF, you now have the same plasma proteins and RBCs in a smaller volume (you weren’t crapping blood, so your plasma wasn’t affected). Less in a smaller volume means a higher concentration of plasma proteins and RCBs (translating into a higher hematocrit).

Hyperosmotic Volume Expansion (High NaCl Intake)

ECF Volume: Increase

ICF Volume: Decrease

ECF Osmolarity: Increase

Hct: Decrease

and Serum [Na+]: Increase

Example: A draftee in Vietnam War era tries to avoid the draft by taking salt tablets in order to fail the physical. Taking the salt increased the salt in his ECF, which increased its osmolarity. Water shifted from the ICF to the ECF to restore the ECF osmolarity, which became higher than before. The shift decreased the ICF volume but increased the ECF volume meaning the same plasma proteins and RBCs (although the RCBS have shrunk, having donated water to the ICF) are in it, but in more space resulting in a lower concentrations. Thus, the hematocrit and plasma protein concentrations are decreased. The salt stays in his ECF and increases the Na+ values in his blood.

Hyperosmotic Volume Contraction (Sweating, Fever, Diabetes Insipidus)

ECF Volume Decrease

ICF Volume Decrease

ECF Osmolarity Increase

Hct No change

and Serum [Na+] Increase

Example: Someone with a high fever loses water. The water is leaving the ECF and since it isn’t replaced, the osmolarity of the ECF rises and becomes higher than the ICF, so water moves from the ICF to balance the osmolarity. At this point the osmolarities are equal, but you’ve got less ICF and ECF volume. Remember the water in the compartments shifted but nothing new was added. Thus the TBW is decreased. The plasma proteins are more concentrated because they’re in a smaller volume and you would expect the hematocrit to increase because of the same reasoning. Here’s where it gets interesting. It’s true that you have the same number of RBCs in a smaller volume, which should increase the hematocrit, but in balancing the osmolarity, the RBCs shrank as they moved water out of their cell bodies resulting in a smaller size volume of RBCs. The two changes cancelled each other out so the hematocrit is unchanged!

Hyposmotic Volume Expansion (SIADH*)

ECF Volume: Increase

ICF Volume: Increase

ECF Osmolarity: Decrease

Hct: No change

and Serum [Na+]: Decrease

SIADH is the Syndrome of Inappropriate Antidiuretic Hormone Secretion. It is the result of too much release of Antidiuretic Hormone by the posterior pituitary gland or an abnormal non-pituitary source.

You can get the same results by drinking too much water.

Example: A man is very thirsty and drinks far too much water. Water goes into the ECF and lowers its osmolarity. The ICF tries to compensate by taking in the excess water to balance the osmolarities. This results in lower osmolarities in both the ECF and ICF. The ECF volume is still high because the guy drank an extreme amount of water and the ICF volume is high due to the shift. TBW is more than before because of all that water. The plasma protein concentrations are decreased because they’re in a larger volume than before, but the hematocrit remains unchanged because of two cancelling effects. The RBCs are now in a larger volume of water so the hematocrit should decrease, but the RBCs swelled themselves with water in balancing the osmolarities.

Hyposmotic Volume Contraction (Adrenal Insufficiency)

ECF Volume: Decrease

ICF Volume: Increase

ECF Osmolarity: Decrease

Hct: Increase

and Serum [Na+]: Decrease

In adrenal insufficiency there’s a lack of aldosterone. Aldosterone is the hormone that promotes Na+ reabsorption in the kidneys. Not enough aldosterone and you get a situation where too much Na+ is excreted in the urine which results in a net loss of Na+ for the body.

The excess sodium plus water that is excreted in the urine decreases the ECF volume and the Na+ drop causes a decrease in its osmolarity. Water shifts from the ECF to the ICF. The result of the water shifts leaves the ECF with less volume than before and the ICF with less than before as well.

Plasma proteins are now in less volume, so their concentrations are higher. The hematocrit increased because the RBCs are in a smaller volume and because the RBCs swelled with water in their efforts to take up the water from the ECF.

体液区分移行 (2)

パート1

Isosmotic Volume Expansion (Isotonic NaCl infusion)

等浸透圧溶液量拡大(等張食塩水注入)

細胞外液量: 増加

細胞内液量: 変化なし

細胞外液オスモル濃度:変化なしECF Osmolarity No change

ヘマトクリット値: 減少

血清ナトリウム: 変化なし

例:軽い脱水症状で近くの医院に行く。先生は水分補給に等張食塩水の『点滴』を指示する。

この場合:ECFICFのオスモル濃度バランスが維持されるのでオスモル濃度には変化がない。しかし、血清の量を等張食塩水で増やしたため、ECF量が増える。量が増えたため、プラズマタンパク質とRBCの密度が減るのでヘマトクリット値が減る。血清の量を増やしたため血圧が上がる。

Isosmotic Volume Contraction (Diarrhea)

等浸透圧溶液量収縮 (下痢)

細胞外液量: 減少

細胞内液量: 変化なし

細胞外液オスモル濃度:変化なし

ヘマトクリット値:増加

血清ナトリウム:変化なし

例:あなたは一晩便座に座って過ごした。胃腸管から等浸透圧(同じ濃度)液を下痢した。しかし、失った液は細胞外液細胞内液内と同じオスモル濃度だったため、オスモル濃度問題がない。量を見ると下痢と共に細胞外液量が減ったのでTBW(体内総水分量)の細胞外液量の分も減った。細胞外液にはプラズマが含まれるため、今度は同じプラズマタンパク質と赤血球をより少ない液量にある(血便ではなかったので、プラズマは影響されなかった。より少ない量に同じものが含まれることはより高い濃度となる。即ちプラズマタンパク質と赤血球(ヘマトクリット値)濃度が上がる。

Hyperosmotic Volume Expansion (High NaCl Intake)

高浸透圧溶液量拡大(塩分の摂り過ぎ)

細胞外液量: 増加

細胞内液量: 減少

細胞外液オスモル濃度:増加

ヘマトクリット値:減少

血清ナトリウム:増加

例:ビエットナム戦争中、軍隊に徴兵に呼ばれた学生は入隊検査ではじけるために塩錠剤を飲んだ。塩分で彼の細胞外液内のNa+が増加した。それと共にオスモル濃度も上がった。細胞外液オスモル濃度をバランスするため、水分は細胞内液から移行した。その移行により、細胞内液が減り、細胞内液量が増えた。つまり、同じプラズマタンパク質と赤血球がその量の中にいるが、総量が減ったため、それらの濃度が上がった。但し、細胞外液量の水分補給のため、赤血球が縮小した。最終的にヘマトクリット値とプラズマタンパク質濃度が減少した。飲んだ塩分は細胞外液に留まり、Na+濃度が上がったままになる。

Hyperosmotic Volume Contraction (Sweating, Fever, Diabetes Insipidus)

高浸透圧溶液量収縮(発汗、発熱、尿崩症)

細胞外液量: 減少

細胞内液量: 減少

細胞外液オスモル濃度:増加

ヘマトクリット値:変化なし

血清ナトリウム:増加

例:高熱のひとは脱水する。水分は細胞外液から出て行く。補給されないため、細胞外液のオスモル濃度が増加する。細胞内液のオスモル濃度より高くなったので細胞内液から水分が移行される。この時点ではオスモル濃度は等しいが、全体的に最初よりも細胞外液量と細胞内液量が少ない。水分が移行されたが、新しい水分が付き足せていない。従って、TBWが減った。プラズマタンパク質はより少ない量内にあるので濃度が高い。そして、赤血球もより少ない量内にあるので濃度が高くなると思うが、ここには驚くことがある。確かに赤血球はより少ない量にあるが、赤血球は水分を細胞から移した際、縮小したので数での濃度変化をを打ち消すしたため、ヘマトクリット値には変化がない!

Hyposmotic Volume Expansion (SIADH*)

低浸透圧溶液量拡大 (抗利尿ホルモン分泌異常症候群)

細胞外液量: 増加

細胞内液量: 増加

細胞外液オスモル濃度:減少

ヘマトクリット値:変化なし

血清ナトリウム:減少

SIADHは『抗利尿ホルモン不適合分泌症候群』。下垂体後葉または非下垂体後葉源からの余分な抗利尿ホルモン分泌から発生する症候群。

水の大量の飲みすぎでも同じ低浸透圧溶液量拡大が診られる。

例:男の人が普通の人の水を何倍を飲んだ。その水分は細胞外液に入りその量を増やすと同時に細胞外液オスモル濃度を下げた。細胞内液がその余分な水分をオスモル濃度バランスのため、吸い込む。これで細胞外液と細胞内液のオスモル濃度が等しくなる。しかし、その男が大量の水を飲んだため細胞外液量と細胞内液量は増加されている。プラズマタンパク質濃度はより多い量の中にいるため、濃度が減少。しかし、また面白いことでヘマトクリット値には変化がない!確かに水分が増えたので赤血球はより多い水分量にあるので濃度が減少すべきだけど、水分をバランスするために赤血球は水分を吸ったので膨らんだので両方の効果が相殺される。

Hyposmotic Volume Contraction (Adrenal Insufficiency)

低浸透圧溶液量収縮(副腎不全)

細胞外液量: 減少

細胞内液量: 増加

細胞外液オスモル濃度:減少

ヘマトクリット値:増加

血清ナトリウム:減少

副腎不全の場合、アルドステロンが不足される。アルドステロンは腎臓内でのNa+の再吸収を促進するホルモン。不足すると尿に過剰な量のNa+が排尿され、身体にはNa+が不足状態になる。

排尿するNa+と水分によって、細胞外液量が減り、去っていくNa+が細胞外液オスモル濃度を減らす。水分は細胞外液から細胞内液に移行する。水分の移行で細胞外液と細胞内液の両方の量が以前よりも少なくなる。プラズマタンパク質はまたより少ない量に存在するので濃度が上がる。今回、赤血球はより少ない量にいるし、赤血球が水分を吸収した際膨らんだのでヘマトクリット値が増加した

Reference(参考書): BRS Physiology, 5th Edition, Linda S. Constanzo

Notice that in the above examples, water follows the salt.

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Books published by AELS (AELS出版書籍)

魔女学院&光塾:魔女ガールズの冒険

原作&翻訳:ビレー ハモンド

日本語編集:伊庭野れい子

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By Billy Hammond

迷える魔女の戦い (魔女学院&光塾シリーズ第2)

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Regressed 「過去に生きて・・・」

原作&翻訳:ビレー ハモンド

日本語編集:伊庭野れい子

Regressed – English Edition

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