Anesthesiology · A-01

ホメオスタシスとその障害

The general definition of homeostasis, examples of disturbances

前提：病態: ナトリウム（Na+）と水分平衡の異常カリウム（K+）平衡の異常
前提：正常: 体液区画とその測定体液量と細胞外液浸透圧の調節
疾患: 浸透圧性脱髄症候群
検査値: 低ナトリウム血症有効浸透圧

🧠 全体像：ホメオスタシスhomeostasisホメオスタシス（homeostasis）homeostasis（ホメオスタシス）は、体液量body fluid volume体液量（body fluid volume）body fluid volume（体液量）・浸透圧・電解質・酸塩基・体温などを狭い範囲に保つ動的平衡であり、重症患者では「不足か過剰か」「どの区画の異常か」「原因と臓器障害は何か」を同時に評価する。

ホメオスタシスの考え方

恒常性は、外界や代謝の変化に対して、受容器・統合中枢integration center統合中枢（integration center）integration center（統合中枢）・効果器effector効果器（effector）effector（効果器）による負のフィードバックで内部環境を維持する仕組みである。正常値は固定点ではなく、臓器間の調節で保たれる範囲である。

flowchart TD
    A["内部環境の変化"] --> B["受容器が検知"]
    B --> C["中枢が<span class='jp-term jp-term-diagram' title='reference range'>基準範囲</span>と比較"]
    C --> D["神経・内分泌・腎による応答"]
    D --> E["変化を打ち消して恒常性を回復"]
    E -->|"負のフィードバック"| C

代表例には、浸透圧受容器osmoreceptor浸透圧受容器（osmoreceptor）osmoreceptor（浸透圧受容器）と抗利尿ホルモンantidiuretic hormone, ADH抗利尿ホルモン（antidiuretic hormone, ADH）antidiuretic hormone, ADH（抗利尿ホルモン）、圧受容器baroreceptor圧受容器（baroreceptor）baroreceptor（圧受容器）と交感神経、レニン・アンジオテンシン・アルドステロン系renin-angiotensin-aldosterone systemレニン・アンジオテンシン・アルドステロン系（renin-angiotensin-aldosterone system）renin-angiotensin-aldosterone system（レニン・アンジオテンシン・アルドステロン系）（renin-angiotensin-aldosterone system：RAAS）、呼吸・腎による酸塩基調節がある。

体液区画

70 kgの標準的成人を仮定した概算が「60・40・20の法則」である。実際の割合は年齢、性別、脂肪量、病態で変わる。

区画	体重に対する概算	70 kgでの概算	主な溶質
総体水分量total body water, TBW総体水分量（total body water, TBW）total body water, TBW（総体水分量）	60%	42 L	全区画の水分
細胞内液intracellular fluid, ICF細胞内液（intracellular fluid, ICF）intracellular fluid, ICF（細胞内液）	40%	28 L	K⁺、Mg²⁺、リン酸、蛋白
細胞外液extracellular fluid, ECF細胞外液（extracellular fluid, ECF）extracellular fluid, ECF（細胞外液）	20%	14 L	Na⁺、Cl⁻、HCO₃⁻
間質液interstitial fluid間質液（interstitial fluid）interstitial fluid（間質液）	約15%	約10.5 L	ECFの大部分
血漿	約5%	約3.5 L	蛋白、とくにアルブミン

細胞膜：水は移動できるが、多くの電解質は輸送体を介して区画差が保たれる。
毛細血管壁capillary wall毛細血管壁（capillary wall）capillary wall（毛細血管壁）：水と小分子は移動し、血漿蛋白plasma proteins血漿蛋白（plasma proteins）plasma proteins（血漿蛋白）は膠質浸透圧oncotic pressure膠質浸透圧（oncotic pressure）oncotic pressure（膠質浸透圧）によって血管内水分を保持する。
Na⁺量は主に細胞外液extracellular fluid, ECF細胞外液（extracellular fluid, ECF）extracellular fluid, ECF（細胞外液）量を、血清Na⁺濃度は主に水とNa⁺の比を反映する。

水分出納と調節

安静成人の一例では、飲水1.5 L、食物0.8 L、代謝水0.3 Lに対し、尿1.5 L、不感蒸泄insensible perspiration不感蒸泄（insensible perspiration）insensible perspiration（不感蒸泄）0.8 L、便0.2 L、発汗0.1 Lで約2.6 L/日が釣り合う。ただし、これは固定必要量ではない。発熱、頻呼吸、発汗、下痢、腎機能、輸液、人工呼吸で大きく変化する。

変数variables変数（variables）variables（変数）	主なセンサー	主な応答
有効浸透圧tonicity (effective osmolality)有効浸透圧（tonicity (effective osmolality)）tonicity (effective osmolality)（有効浸透圧）	視床下部浸透圧受容器osmoreceptor浸透圧受容器（osmoreceptor）osmoreceptor（浸透圧受容器）	口渇、ADHによる水再吸収water reabsorption水再吸収（water reabsorption）water reabsorption（水再吸収）
有効循環血液量effective circulating blood volume有効循環血液量（effective circulating blood volume）effective circulating blood volume（有効循環血液量）	頸動脈洞carotid sinus頸動脈洞（carotid sinus）carotid sinus（頸動脈洞）・心房・腎灌流renal perfusion腎灌流（renal perfusion）renal perfusion（腎灌流）	交感神経、RAAS、ADH
Na⁺排泄	腎血流renal blood flow腎血流（renal blood flow）renal blood flow（腎血流）、遠位尿細管distal tubule遠位尿細管（distal tubule）distal tubule（遠位尿細管）NaCl	RAAS、ナトリウム利尿ペプチドnatriuretic peptideナトリウム利尿ペプチド（natriuretic peptide）natriuretic peptide（ナトリウム利尿ペプチド）
K⁺濃度	細胞内外移動transcellular shift細胞内外移動（transcellular shift）transcellular shift（細胞内外移動）と腎排泄renal excretion (renal elimination)腎排泄（renal excretion (renal elimination)）renal excretion (renal elimination)（腎排泄）	インスリン、β₂刺激、アルドステロン

浸透圧と張度

概念	意味	臨床での要点
拡散	溶質が濃度勾配に従って移動する	分子の大きさ、膜透過性membrane permeability膜透過性（membrane permeability）membrane permeability（膜透過性）、勾配に左右される
浸透	半透膜semipermeable membrane半透膜（semipermeable membrane）semipermeable membrane（半透膜）を介して、水が有効溶質effective osmole有効溶質（effective osmole）effective osmole（有効溶質）濃度の低い側から高い側へ移動する	細胞容積cell volume細胞容積（cell volume）cell volume（細胞容積）の変化を理解する基礎となる
浸透圧濃度osmolarity浸透圧濃度（osmolarity）osmolarity（浸透圧濃度）	溶液1 L当たりの浸透圧粒子osmotically active particle浸透圧粒子（osmotically active particle）osmotically active particle（浸透圧粒子）数	温度による容積変化の影響を受ける
質量浸透圧濃度osmolality質量浸透圧濃度（osmolality）osmolality（質量浸透圧濃度）	溶媒1 kg当たりの浸透圧粒子osmotically active particle浸透圧粒子（osmotically active particle）osmotically active particle（浸透圧粒子）数	血清・尿では通常こちらを測定し、単位はmOsm/kg
張度tonicity張度（tonicity）tonicity（張度）	細胞膜を自由に通過しない溶質が作る有効浸透圧tonicity (effective osmolality)有効浸透圧（tonicity (effective osmolality)）tonicity (effective osmolality)（有効浸透圧）	細胞内外の水移動と細胞容積cell volume細胞容積（cell volume）cell volume（細胞容積）を決める

血清計算浸透圧calculated serum osmolality血清計算浸透圧（calculated serum osmolality）calculated serum osmolality（血清計算浸透圧）は、SI単位では次式で概算する。

\text{

通常は約275〜295 mOsm/kgである。実測質量浸透圧濃度osmolality質量浸透圧濃度（osmolality）osmolality（質量浸透圧濃度）は凝固点降下法freezing-point depression osmometry凝固点降下法（freezing-point depression osmometry）freezing-point depression osmometry（凝固点降下法）などで測定する。実測値と計算値との差は浸透圧ギャップosmolal gap浸透圧ギャップ（osmolal gap）osmolal gap（浸透圧ギャップ）で、エタノールや毒性アルコールtoxic alcohol毒性アルコール（toxic alcohol）toxic alcohol（毒性アルコール）などの未測定浸透圧物質を示唆する。張度tonicity張度（tonicity）tonicity（張度）の評価では、細胞膜を比較的自由に移動する尿素を通常除外する。

酸塩基の恒常性

動脈血pHarterial blood pH動脈血pH（arterial blood pH）arterial blood pH（動脈血pH）は通常7.35〜7.45に保たれる。肺はCO₂排出を分単位で、腎はH⁺排泄とHCO₃⁻調節を時間〜日単位で担う。一次性変化は次の4型に整理でき、詳しい血液ガス判読と代償計算は酸塩基平衡acid-base balance酸塩基平衡（acid-base balance）acid-base balance（酸塩基平衡）の項で扱う。

一次性障害	主な変化
代謝性アシドーシス	HCO₃⁻低下
代謝性アルカローシスmetabolic alkalosis代謝性アルカローシス（metabolic alkalosis）metabolic alkalosis（代謝性アルカローシス）	HCO₃⁻上昇
呼吸性アシドーシスrespiratory acidosis呼吸性アシドーシス（respiratory acidosis）respiratory acidosis（呼吸性アシドーシス）	PaCO₂上昇
呼吸性アルカローシスrespiratory alkalosis呼吸性アルカローシス（respiratory alkalosis）respiratory alkalosis（呼吸性アルカローシス）	PaCO₂低下

体液量異常

病態	主な所見	主な危険	対応の軸
低容量hypovolemia低容量（hypovolemia）hypovolemia（低容量）	口渇、頻脈、起立性変化orthostatic changes起立性変化（orthostatic changes）orthostatic changes（起立性変化）、乏尿、末梢冷感cold sensation冷感（cold sensation）cold sensation（冷感）	灌流低下reduced perfusion灌流低下（reduced perfusion）reduced perfusion（灌流低下）、嫌気代謝anaerobic metabolism嫌気代謝（anaerobic metabolism）anaerobic metabolism（嫌気代謝）、臓器障害、創傷治癒遅延	出血・喪失源の制御、適切な液・血液、反応の再評価
高容量high volume (hypervolemic)高容量（high volume (hypervolemic)）high volume (hypervolemic)（高容量）	浮腫、体重増加、肺うっ血、静脈圧上昇	ガス交換障害gas exchange impairmentガス交換障害（gas exchange impairment）gas exchange impairment（ガス交換障害）、腎・心機能悪化、腸管浮腫、縫合不全	原因治療、不要な輸液中止、利尿・除水の検討

身体所見、体重、出納、尿量、乳酸、腎機能、肺・心エコーを組み合わせる。中心静脈圧central venous pressure, CVP中心静脈圧（central venous pressure, CVP）central venous pressure, CVP（中心静脈圧）や下大静脈径だけで輸液反応性fluid responsiveness輸液反応性（fluid responsiveness）fluid responsiveness（輸液反応性）を判定してはいけない。

主要なNa⁺異常

低Na血症

低Na血症では、まず血清浸透圧、症状、発症速度、体液量body fluid volume体液量（body fluid volume）body fluid volume（体液量）、尿浸透圧、尿Na⁺を評価する。重い神経症状ではNa⁺値だけで待たず、3%高張食塩水hypertonic saline高張食塩水（hypertonic saline）hypertonic saline（高張食塩水）を規定量ずつ投与し、症状とNa⁺を頻回再評価する。初期目標は通常4〜6 mmol/L程度の上昇であり、慢性例、とくに低栄養malnutrition低栄養（malnutrition）malnutrition（低栄養）、アルコール使用、肝疾患、低K血症では浸透圧性脱髄症候群osmotic demyelination syndrome, ODS浸透圧性脱髄症候群（osmotic demyelination syndrome, ODS）osmotic demyelination syndrome, ODS（浸透圧性脱髄症候群）を避けるため過補正overcorrection過補正（overcorrection）overcorrection（過補正）を厳格に防ぐ。

高Na血症

自由水欠乏free water deficit自由水欠乏（free water deficit）free water deficit（自由水欠乏）、Na⁺過剰、腎・腎外喪失を分ける。循環不全があればまず等張晶質液isotonic crystalloid等張晶質液（isotonic crystalloid）isotonic crystalloid（等張晶質液）で灌流を回復し、その後に自由水欠乏free water deficit自由水欠乏（free water deficit）free water deficit（自由水欠乏）を補う。慢性または発症時期不明では脳浮腫を避けて緩徐に補正し、急性Na⁺負荷では専門的管理下でより速い補正を検討する。

主要なK⁺異常

病態	危険所見	初期対応
高K血症	筋力低下、徐脈、尖鋭T波peaked T wave尖鋭T波（peaked T wave）peaked T wave（尖鋭T波）、PR延長PR interval prolongationPR延長（PR interval prolongation）PR interval prolongation（PR延長）、QRS幅増大、正弦波sine wave正弦波（sine wave）sine wave（正弦波）	心電図監視、偽高値falsely elevated (value)偽高値（falsely elevated (value)）falsely elevated (value)（偽高値）除外、心筋保護cardioprotection心筋保護（cardioprotection）cardioprotection（心筋保護）、細胞内移動、体外除去extracorporeal removal体外除去（extracorporeal removal）extracorporeal removal（体外除去）
低K血症	筋力低下、腸管麻痺intestinal paralysis腸管麻痺（intestinal paralysis）intestinal paralysis（腸管麻痺）、U波U waveU波（U wave）U wave（U波）、心室性不整脈	Mg²⁺も確認し、原因を止め、経口または監視下静注で補充

高K血症で心電図変化または循環不安定があれば、静注Ca塩で心筋を保護し、K⁺の細胞内移動と体外除去extracorporeal removal体外除去（extracorporeal removal）extracorporeal removal（体外除去）を並行する。Ca塩自体はK⁺濃度を下げない。低K血症では原因とMg²⁺を評価し、腎機能、静脈路IV access静脈路（IV access）IV access（静脈路）、監視体制body plan体制（body plan）body plan（体制）に合わせて補充速度を決める。具体的な救急用量は緊急電解質異常の項で扱う。

評価の流れ

flowchart TD
    A["バイタル・意識・尿量・体重・出納"] --> B{"直ちに蘇生が必要か"}
    B -->|"はい"| C["気道・呼吸・循環を安定化"]
    B -->|"いいえ"| D["体液区画と浸透圧を評価"]
    C --> D
    D --> E["血清・尿の電解質と浸透圧"]
    E --> F["腎・内分泌・薬剤・喪失源を同定"]
    F --> G["原因治療と段階的補正"]
    G --> H["症状・出納・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='Labs'>検査値</span>を再評価"]

まとめ

ホメオスタシスhomeostasisホメオスタシス（homeostasis）homeostasis（ホメオスタシス）は、体液区画・浸透圧・循環・腎・内分泌が作る動的平衡である。
「60・40・20」は概算であり、患者背景と病態に合わせて解釈する。
血清Na⁺濃度は水との比、総Na⁺量は主に細胞外液extracellular fluid, ECF細胞外液（extracellular fluid, ECF）extracellular fluid, ECF（細胞外液）量を表す。
電解質異常は数値だけでなく症状、発症速度、心電図、原因を統合し、過速な補正を避ける。
輸液も除水も介入であり、投与後の反応を必ず再評価する。