Physiology · 4.4

体液量と細胞外液浸透圧の調節。

Control of body fluid volumes and extracellular fluid osmolality.

応用トピック: ホメオスタシスとその障害体液恒常性と静脈輸液下垂体・視床下部疾患高血糖緊急症の管理低Na血症・高Na血症多尿・多飲の鑑別電解質異常尿崩症と抗利尿不適合症候群小児の多尿・多飲小児の体液平衡異常、重度脱水と輸液療法夜尿症、多尿・多飲
疾患: 脱水

🧠 体液調節は「浸透圧調節osmoregulation浸透圧調節（osmoregulation）osmoregulation（浸透圧調節）」と「量調節volume regulation量調節（volume regulation）volume regulation（量調節）」という独立した2本の制御系があると捉える。前者は主にADH＋口渇（速い、hour単位）、後者は主にRAAS（renin-angiotensin-aldosterone system）＋ANP（atrial natriuretic peptide）が担う（遅い、hormonal）。2つは通常協調するが、状況によっては競合し（塩分過剰摂取など）、その競合の解決パターンを追うことが応用問題を解く鍵になる。

レニン-アンジオテンシン-アルドステロン系

動脈圧低下で活性化し、血液量を増やすことで血圧を回復させる——神経性（圧受容器反射Baroreceptor reflex圧受容器反射（Baroreceptor reflex）Baroreceptor reflex（圧受容器反射））より遅いホルモン性hormonalホルモン性（hormonal）hormonal（ホルモン性）の系。

flowchart TD
  A["動脈圧低下→<span class='jp-term jp-term-diagram' title='afferent arteriole'>輸入細動脈</span><span class='jp-term jp-term-diagram' title='mechanoreceptor'>機械受容器</span>が感知"] --> B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='juxtaglomerular cells'>傍糸球体細胞</span>：プロレニン→<span class='jp-term jp-term-diagram' title='renin secretion'>レニン分泌</span>"]
  B --> C["肝臓由来の<span class='jp-term jp-term-diagram' title='angiotensinogen'>アンジオテンシノーゲン</span>をANG Iへ変換"]
  C --> D["ACE（肺・腎に存在）がANG IをANG IIへ変換"]
  D --> E["アルドステロン合成（<span class='jp-term jp-term-diagram' title='zona glomerulosa'>副腎皮質球状帯</span>）"]
  D --> F["Na+-H+交換促進（<span class='jp-term jp-term-diagram' title='proximal tubule'>近位尿細管</span>・TAL・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='distal tubule'>遠位尿細管</span>早期）"]
  D --> G["視床下部：<span class='jp-term jp-term-diagram' title='thirst center'>口渇中枢</span>刺激＋ADH分泌"]
  D --> H["全身血管収縮（Gq→IP3/DAG→Ca2+↑→TPR↑）＋<span class='jp-term jp-term-diagram' title='efferent arteriole vasoconstriction'>輸出細動脈収縮</span>→GFR↑"]

アルドステロンは集合管の主細胞のENaC発現を増やすことでNa⁺再吸収を促進し、体液量body fluid volume体液量（body fluid volume）body fluid volume（体液量）経由で血圧に働く（4-02-tubular-transport-processes参照）。

心房性ナトリウム利尿ペプチド

心房壁の伸展（血圧/体液量body fluid volume体液量（body fluid volume）body fluid volume（体液量）増大）に応じて放出され、アルドステロン・ANG IIの効果の多くに拮抗する。グアニル酸シクラーゼ共役受容体guanylyl cyclase-coupled receptorグアニル酸シクラーゼ共役受容体（guanylyl cyclase-coupled receptor）guanylyl cyclase-coupled receptor（グアニル酸シクラーゼ共役受容体）→cGMP↑→PKGを介する。

部位	効果
腎（血管系）	輸入細動脈拡張afferent vasodilation輸入細動脈拡張（afferent vasodilation）afferent vasodilation（輸入細動脈拡張）＋輸出細動脈収縮efferent arteriole vasoconstriction輸出細動脈収縮（efferent arteriole vasoconstriction）efferent arteriole vasoconstriction（輸出細動脈収縮）→GFR↑
腎（尿細管）	遠位尿細管distal tubule遠位尿細管（distal tubule）distal tubule（遠位尿細管）のENaC阻害（cGMP→PKG→ENaCリン酸化）→Na⁺再吸収↓（分泌↑）
腎（傍糸球体）	レニン分泌renin secretionレニン分泌（renin secretion）renin secretion（レニン分泌）抑制
血管	細動脈拡張（平滑筋cGMP↑）

主な帰結： 尿産生増加とナトリウム利尿natriuresisナトリウム利尿（natriuresis）natriuresis（ナトリウム利尿）→血液量減少→血圧低下。

体液区画

①血管内区画（intravascular compartment、血液・リンパ管内、血球成分＋血漿）②間質（細胞外）区画（interstitial compartment、細胞周囲）③細胞内区画intracellular compartment細胞内区画（intracellular compartment）intracellular compartment（細胞内区画）。（1-01-body-fluid-compartments-and-their-determination-the-extracellular-and参照）

浸透圧受容器

視床下部の浸透圧受容細胞は、周囲のECFが高張/低張hypotonic低張（hypotonic）hypotonic（低張）になるとそれぞれ収縮/膨張することで浸透圧の変化を感知する。

高張＝細胞外へ水が移動→細胞収縮： 口渇感thirst口渇感（thirst）thirst（口渇感）が生じる。
主要な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）による補正には時間がかかるため、口・胃・腸・肝臓の末梢（消化管）浸透圧受容器osmoreceptor浸透圧受容器（osmoreceptor）osmoreceptor（浸透圧受容器）が、水分摂取を感知した時点で視床下部へ信号を送り口渇感thirst口渇感（thirst）thirst（口渇感）を「オフ」にする——これにより過剰補正（過飲水）を防ぐ、先取り的なフィードフォワード機構。

高張性→負の水分バランスへの補正

浸透圧受容細胞は視索上核supraoptic nucleus視索上核（supraoptic nucleus）supraoptic nucleus（視索上核）・室傍核paraventricular nucleus室傍核（paraventricular nucleus）paraventricular nucleus（室傍核）の近傍にあり、これらの核の分泌活動（下垂体後葉posterior pituitary下垂体後葉（posterior pituitary）posterior pituitary（下垂体後葉）への長い軸索）を調節する。

\text{高張（細胞収縮）} \to ADH\text{分泌}\uparrow \to \text{腎での

💡 循環血液量は直接測定できないため、体は複数部位の血圧を代理指標として利用する。 圧受容器baroreceptor圧受容器（baroreceptor）baroreceptor（圧受容器）（高圧系＝動脈、低圧系＝心房・大静脈）が血液量の間接的なセンサーとして働く。

体液の4つの典型パターン

体液量body fluid volume体液量（body fluid volume）body fluid volume（体液量）と浸透圧の変化を組み合わせた4パターンで整理する。

1. 低張性溢水：飲水過多（体液量↑、[塩]↓）

体液摂取によりECF・ICF（2/3が細胞内、1/3が細胞外へ分布）が希釈され浸透圧が低下する。

急速補正（1〜2時間）：

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）： 受容細胞膨張→ADH分泌↓→腎の水再吸収water reabsorption水再吸収（water reabsorption）water reabsorption（水再吸収）↓→利尿↑。（余談：エタノールはADH分泌を抑制するため排尿量が増える。）
腎の自動応答： ①血漿膠質浸透圧plasma oncotic pressure血漿膠質浸透圧（plasma oncotic pressure）plasma oncotic pressure（血漿膠質浸透圧）↓→濾過圧/GFR↑、近位尿細管proximal tubule近位尿細管（proximal tubule）proximal tubule（近位尿細管）周囲毛細血管での水再吸収water reabsorption水再吸収（water reabsorption）water reabsorption（水再吸収）↓ ②血圧↑による傍髄質juxtamedullary傍髄質（juxtamedullary）juxtamedullary（傍髄質）ネフロンNephronネフロン（Nephron）Nephron（ネフロン）の髄質循環増加→内髄質の溶質洗い流し→集合管での水再吸収water reabsorption水再吸収（water reabsorption）water reabsorption（水再吸収）を駆動する浸透圧勾配osmotic gradient浸透圧勾配（osmotic gradient）osmotic gradient（浸透圧勾配）↓（結果、より多くの水が尿として排出される）。

2. 高張性脱水：発汗（体液量↓、[塩]↑）

体液喪失によりECF/ICFが濃縮され、体積↓・浸透圧↑となる。

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）： 受容細胞収縮→ADH分泌↑→水再吸収water reabsorption水再吸収（water reabsorption）water reabsorption（水再吸収）↑→排尿↓、口渇感thirst口渇感（thirst）thirst（口渇感）↑→飲水→急速補正。
容量受容器volume receptor容量受容器（volume receptor）volume receptor（容量受容器）： 低体液量body fluid volume体液量（body fluid volume）body fluid volume（体液量）時のADH分泌にも寄与し、重度の循環血液量減少hypovolemia循環血液量減少（hypovolemia）hypovolemia（循環血液量減少）ではこちらが補正を支配しうる（体液喪失が進むと血圧↓・濃縮尿↑・強い口渇感thirst口渇感（thirst）thirst（口渇感）=ADH分泌↑↑↑）。

3. 高張性等容量：塩分摂取増加（体積不変）

塩分摂取salt intake塩分摂取（salt intake）salt intake（塩分摂取）で浸透圧が上昇するが体積は一定→体液区画比が再分配される。

flowchart TD
  A["Na+/Cl-摂取→主にECFへ分布→EC浸透圧↑"]
  A --> B["ICFからECFへ水移動→ECF体積↑"]
  B --> C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='osmoreceptor'>浸透圧受容器</span>が感知→口渇↑・ADH分泌↑"]
  C --> D["飲水により浸透圧はほぼ正常化（290mOsmへ）"]
  D --> E["結果：<span class='jp-term jp-term-diagram' title='Hyperosmotic isovolemia'>高張性等容量</span>→等浸透圧性溢水（体積↑）へ移行"]
  E --> F["ANP放出→Na+利尿→元の状態へ復帰"]

⭐ 浸透圧調節osmoregulation浸透圧調節（osmoregulation）osmoregulation（浸透圧調節）は容量調節volume regulation量調節（volume regulation）volume regulation（量調節）より優先されやすい。塩分摂取salt intake塩分摂取（salt intake）salt intake（塩分摂取）後、容量受容器volume receptor容量受容器（volume receptor）volume receptor（容量受容器）は循環血液量の増大をすでに感知しているにもかかわらず、浸透圧受容器osmoreceptor浸透圧受容器（osmoreceptor）osmoreceptor（浸透圧受容器）由来の口渇はそれを止めない——「まず浸透圧を290mOsmに戻す」ことが優先され、結果的に一時的な溢水状態（等浸透圧性溢水）を経由する。この余分な体液量body fluid volume体液量（body fluid volume）body fluid volume（体液量）は、その後ANPが仲介mediate仲介（mediate）mediate（仲介）するナトリウム利尿natriuresisナトリウム利尿（natriuresis）natriuresis（ナトリウム利尿）によって是正される。

まとめ

RAASは動脈圧低下→レニン→ANG II→アルドステロン・血管収縮・口渇/ADHという多面的経路で血液量・血圧を回復させる（遅いホルモン性hormonalホルモン性（hormonal）hormonal（ホルモン性）調節）。
ANPはRAAS/アルドステロンの多くに拮抗し、GFR↑・ENaC阻害・レニン抑制でナトリウム利尿natriuresisナトリウム利尿（natriuresis）natriuresis（ナトリウム利尿）・血圧低下をもたらす。
浸透圧調節osmoregulation浸透圧調節（osmoregulation）osmoregulation（浸透圧調節）（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）＋末梢消化管受容器によるADH・口渇）と量調節volume regulation量調節（volume regulation）volume regulation（量調節）（圧受容器baroreceptor圧受容器（baroreceptor）baroreceptor（圧受容器）＋RAAS/ANP）は独立した系だが、通常協調して働く。
塩分過剰摂取時は浸透圧調節osmoregulation浸透圧調節（osmoregulation）osmoregulation（浸透圧調節）が優先され一時的な溢水を経由し、その後ANPによる利尿で是正される——2系統が競合しうる典型例。