28
Fluid and Electrolyte Therapy and Acid -Base Balance
Jane M. Gervasio
T h e b o d y m a i n t a i n s i t s i n t e r n a l f l u i d e n v i r o nm e n t b y ba l a n c i n g t h e am o u n t s , v o l um e , a n d
c o m p o s i t i o n o f wa t e r , e l e c t r o l y t e s , p r ot e i ns , ac i ds , a nd b a s es . T h e m o s t a b u n d an t c o ns t i t u e nt of
t h e b o d y i s wa t e r , wh i c h a c c o u n t s f o r 6 0 % of b o d y m as s . W i t h i n t h i s wa t e r a r e d i s s ol v e d o r
s u s p e n d e d e l e m e n t s a n d f o r m e d s u b s t a nc es n e e d e d t o g e n e r a t e e n e r g y , m a i nt a i n a n d
m a n u f a c t u r e b o d y c o m p o n e n t s , m e t a b o l i z e n ut r i e nt s an d d r u g s , a n d e l i m i n at e wa s t e. C h a n g es i n
b o d y wa t e r , s a l t s , a n d p H a r e d e v i a t i o ns f r om t h e e n v i r o n m e nt a l c o n d i t i o n s wi t h i n wh i c h t h e
b o d y c a n f u n c t i o n n o rm a l l y a n d p r o t e c t a n d r e p a i r i t s el f . M e t a b o l i c p r oc e s s es c a n c o nt i n u e o n l y
wi t h i n v e r y n a r r o w l i m i t s o f s i z e , c o m p o s i t i o n , a n d p H o f b o d y f l ui d . E f f o rt s t o n o rm a l i z e t h e
a m o u n t , c o m p o s i t i o n , d i s t r i b u t i o n , a n d p H of b o d y f l ui d s , wh e t h e r b y i nt e r n a l h om e o s t a t i c
p r o c e s s e s o r b y e xt e r n a l l y a p p l i e d t h e r a p e u t i c m e as u re s , a r e ai m e d a t r e s t o r i n g a n d m a i nt a i ni n g
a n e n v i r o n m e n t i n wh i c h b o d y f u n c t i o ns c a n p r oc e e d no r m al l y .
Physiology of Body Water Balance
B o d y wa t e r i s d i v i d e d i n t o t wo m a i n c om p a rt m e nt s : i n t r a c e l l u l a r f l u i d ( I C F ) a n d ext r a c e l l u l a r
f l u i d ( E C F ). T h e E C F i s f u rt h e r d i v i d e d i nt o t h e i n t e rs t i t i a l a n d v a s c u l a r c om p a r t m e n t s . 1 , 2 , 3 I n
t h e n o n o b e s e , we l l - c o n d i t i o n e d 7 0 - k g m a n, I C F ( wa t e r i n s i d e t h e c e l l s ) m ak es u p 4 0 % t o 4 5%
( 3 0 L ) o f b o d y we i g h t . I n t e rs t i t i a l f l u i d ( wa t e r b e t we e n t h e c e l l s ) a c c o u nt s f o r 1 1% t o 1 5 % ( 1 0 L ) ,
a n d v a s c u l a r wa t e r ( t h a t i n s i d e t h e wa l l s o f t h e b l o o d v e s s el s ) i s a p p r o xi m a t el y 5% ( 3. 5 L ). T h e
a c t u a l a m o u n t o f b o d y wa t e r v a r i e s s l i g ht l y ac c o r d i n g t o a g e , s e x, b o d y m us c l e, an d f at c o nt e n t .
W h e n b o d y wa t e r i n a p a t i e n t i s e s t i m a t e d, t h e c o nt r i bu t i o n of t h es e f ac t o rs m us t b e t ak e n i n t o
c o n s i d e r a t i o n . A t m a t u ri t y , m e n u s u a l l y h a v e a wa t e r c o n t e n t o f 6 0% . W om e n t e nd t o h a v e l o we r
wa t e r c o n t e n t p e r b o d y m a s s , e s t i m a t e d t o b e a b o u t 5% l e s s , b ec a us e of t h e i r s m a l l e r am o u nt of
m u s c l e m a s s . A t b i r t h , a n e wb o r n i s m a d e u p o f a p p r oxi m a t e l y 7 5% wa t e r b ec a us e o f s m a l l
a m o u n t s o f a d i p o s e t i s s u e . T h e s l i g h t we i g h t l o s s s e en a f t e r b i rt h i s ac t u al l y wa t e r l o s s f r om
e v a p o r a t i o n a s t h e i n f a n t a d j u s t s t o a n a i r e n v i r o nm e nt . B y t h e e n d of t h e f i rs t y ea r o f l i f e , t h e
i n f a n t ' s t o t a l b o d y wa t e r (T BW ) i s a b o u t 6 0% . T h e T B W o f o l d e r a d u l t s u s u al l y i s b e l o w 6 0 %
b e c a u s e o f t h e i r l o we r m u s c l e m a s s , r e s ul t i n g f r om l owe r l e v e l s of e xe r c i s e a n d e n d o g e n o u s
a n a b o l i c h o rm o n e s . O b e s e p e o p l e a r e l e s s t h a n 6 0% wa t e r b y we i g h t b e c a us e f at i nc l u d es
n e g l i g i b l e i n t r a c e l l u l a r wa t e r ; t h e a b s o l ut e d ec r e as e i n p e r c e nt a g e of T BW i s a f u n c t i o n of t h e
d e g r e e o f o b e s i t y . F o r p r a c t i c a l p u r p os es , T BW i n o b es e p at i e nt s i s e s t i m a t e d ac c o r d i n g t o i d e a l
r a t h e r t h a n a c t u a l b o d y we i g h t , a n d wi t h o ut f a c t o r i n g i n t h e n e g l i gi b l e am o u n t of wa t e r c o n t ai n e d
in fat.
B o d y wa t e r i s c o n s t a n t l y b e i n g c i r c u l a t e d b e t we e n t he t h r e e b o d y c om p a rt m e nt s . U n d e r s t a b l e
c o n d i t i o n s , t h e v o l u m e o f e a c h c o m p a r t m e n t r em a i ns c o n s t a nt , b ut a c o nt i n u o us i n t e r c h a n g e o f
i n d i v i d u a l m o l e c u l e s o c c u rs a c r o s s t h e wa t e r - p e rm e ab l e c e l l m em b r a n e s . T h i s exc h a n g e i s
r e g u l a t e d b y t h e d i f f e r e n c e s i n h y d r o s t at i c a n d o nc o t i c ( p r ot e i n ) p r es s u r e o n t h e a r t e r i o l e a n d
t h e v e n u l e s i d e o f t h e c a p i l l a r i e s . A t t h e h e a rt , c a r di a c o u t p ut a n d a r t e r i al t o n e d et e rm i n e t h e
i n t r a v a s c u l a r o r b l o o d h y d ro s t a t i c p r es s u r e . A t t h e a r t e r i o l e s i d e o f t h e c a p i l l a r y, t h i s h y d r o s t a t i c
p r e s s u r e i s a p p r o xi m a t e l y 1 7 m m H g , a n d s o l u t e -f r e e wa t e r i s p u s h e d o u t i nt o t he i n t e rs t i t i a l o r
third space. Proteins, primarily albumin, and negative hydrostatic pressure in the third space
s i m u l t a n e o u s l y p u l l wa t e r f r o m t h e v a s c ul a r s p ac e i nt o t h e t hi r d s p a c e. T h e c om b i n e d e f f ec t o f
t h e s e t wo p r o c e s s e s a c c o u n t s f o r t h e m o v em e n t of wa t e r o ut of t h e v as c u l a r s p ac e . O n t h e
venule side
P.702
o f t h e c a p i l l a r y b e d , i n t r a va s c u l a r o n c ot i c p r es s u r e pu l l s 9 5% of t h e e x t r u d e d wa t e r b ac k i nt o
t h e v a s c u l a r s p a c e , wi t h t h e r e m a i n i n g 5% r et u r n e d by t h e ac t i o n o f t h e l ym p h at i c c o l l e c t i n g
s y s t e m ( F i g . 2 8 . 1 ).
FIGURE 28.1 Forces regulating water movement in extracellular fluid.
T h e v o l u m e s o f t h e t h r e e c o m p a r t m e n t s r em a i n s t a n da r d o n l y as l o n g as t h e d e s c r i b e d
h y d r o s t a t i c a n d o n c o t i c f o rc e s r e m a i n c o ns t a nt r e l a t i ve t o e a c h ot h e r . I n a s s es s m e n t o f t h e
a p p r o p r i a t e n e s s o f b o d y wa t e r c o n t e n t , e v a l u a t i o n o f n o t o n l y t h e t o t a l v o l u m e b u t a l s o i t s
d i s t r i b u t i o n a m o n g t h e t h r e e b o d y c o m p a rt m e nt s m u s t b e d e t e rm i n e d . D e h y d r a t i on i s t h e s t a t e i n
wh i c h t h e v o l u m e o f f l u i d i s l o w i n a l l t h r e e c om p a r t m en t s . H y p o v o l em i a i s a c o n di t i o n i n wh i c h
t h e i n t r a v a s c u l a r v o l u m e i s l o w, b u t t h e v o l um e s of t he i n t e rs t i t i a l a n d i nt r ac e l l u l a r s p ac es a r e
n o t d e s c r i b e d o r q u a n t i f i e d . T BW o v e r l o a d m e a ns o n l y t h at T BW i s g r e a t e r t h a n 60 % , b u t t h i s
d o e s n o t d e s c r i b e s p e c i f i c a l l y t h e v o l um e of a n y i n d i v i d u a l c om p a rt m e nt . W h e n t he p h r a s e T B W
o v e r l o a d i s u s e d , t h e a c t u a l d i s t ri b u t i o n of v o l um e i n ea c h c om p a r t m e n t m us t b e k n o wn b e f o r e
a n a p p r o p r i a t e t h e r a p e u t i c i n t e r v e n t i o n c a n b e d e t e rm i n e d . F o r e xa m pl e , f l ui d ac c um u l a t es i n
t h e i n t e rs t i t i a l s p a c e i f b l o o d ( h y d r o s t at i c ) p r es s u r e i s n o r m al b ut o nc ot i c p r es s u re i s l o w; t h e
r e s u l t i n g c l i n i c a l c o n d i t i o n i s c a l l e d e d e m a . W i t h l o w a l b um i n c o nc e nt r a t i o ns , t h e v o l um e of t h e
t h i r d s p a c e g r a d u a l l y e xp a n d s a t t h e e xp e n s e o f t h e va s c u l a r s p ac e . I n t h e m o s t s e v e r e c a s es ,
d e a t h r e s u l t s f r o m t o o l o w c i rc u l a t i n g bl o o d v o l um e ( hy p o v o l e m i a ) i n t h e p r es e n c e o f i nt e r s t i t i a l
s p a c e o v e r l o a d ( e d e m a ) a n d T BW g r e at e r t h a n 6 0% . I n t h i s s i t u at i o n, m o r e f l u i d m u s t b e g i v e n
t o s u p p o r t t h e c i rc u l a t i n g va s c u l a r v o l um e , e v e n t h o u gh t h e e d em a wi l l wo r s e n a nd t h e T BW wi l l
c o n t i n u e t o r i s e . O n l y c o r r e c t i o n o f t h e u n d e rl y i n g d i s eq u i l i b r i um b et we e n t h e h y dr o s t at i c a n d
o n c o t i c p r e s s u r e s , b r o u g h t a b o u t b y r ai s i n g t h e l o w a l b um i n o r l o we r i n g t h e b l o od p r e s s u r e , wi l l
n o r m a l i z e t h e v o l u m e s o f t h e t h r e e f l ui d c om p a r t m e n t s .
Physiology of Body Solute Balance
O s m o t i c p r e s s u r e k e e p s t h e v o l u m e o f t h e t h r e e b o d y f l u i d c om p a r t m e nt s c o n s t a nt , a n d o nl y
s o l u t e - f r e e wa t e r m o v e s f r e e l y a c r o s s c e l l m em b r a n es . T h e c o nc e nt r a t i o n o f d i s s ol v e d i o ns
( e l e c t r o l y t e s ) i n e a c h c o m p a r t m e n t c r e a t es t h e o s m ot i c p r es s u r e r es p o ns i b l e f o r c o n t ai n i n g t h e
wa t e r i n e a c h s p a c e . T h e s e i o n s a n d t h ei r d i s t r i b u t i o n a r e l i s t e d i n T a b l e 2 8 . 1 . T he n o rm a l
s e r u m o s m o l a l i t y ( o s m o t i c c o n c e n t r a t i o n ) i s 2 8 0 t o 3 00 m m o l p e r k g ( 2 8 0 t o 3 0 0 m O s m / L ) .
S o d i u m a n d c h l o r i d e a r e t h e m a i n i o ns i n t h e E C F , a nd p o t as s i um a n d p h o s p h at e a r e t h o s e o f
t h e I C F . O t h e r i o n s a r e p r e s e n t b u t o c c u r at c o nc e n t r at i o ns t o o l o w t o c o n t ri b u t e s i g n i f i c a n t l y t o
t h e o s m o t i c g r a d i e n t . O t h e r i m p o rt a n t os m ot i c a l l y a c t i ve s u bs t a n c es a r e g l uc os e , u r e a ,
p h o s p h o l i p i d s , c h o l e s t e r o l , a n d n e u t r a l f at s . A m o l ec ul e o f g l uc os e h as o n e - e i g h t e e n t h a n d u r e a
h a s o n e -t h i r d t h e o s m o t i c s t r e n g t h o f a n at om o f a n e l e c t r o l yt e . O s m ol a l i t y i s d e t e r m i n e d b y a l l
t h e p a rt i c l e s m e n t i o n e d , b u t t h e n o n e l e c t r o l y t es c o nt r i b u t e l i t t l e u n l es s t h e i r v a l ue s a r e
abnorm ally high (Table 28.1).
T h e e q u a t i o n u s e d t o d e t e rm i n e o s m o l a l i t y i s as f o l l ows :
O s m o l a l i t y (m m o l / k g ) = 2 × S o d i u m (m m o l / L ) + G l uc os e (m m o l / L )/ 1 8 + B U N (m m ol / L ) / 2. 8
B o d y p r o c e s s e s f u n c t i o n b e s t wi t h i n a s e r um os m o l al i t y o f 2 8 0 t o 3 0 0 m m ol p e r k g ; t h e r e f o r e,
t h e k i d n e ys wi l l a t t e m p t t o m a i n t a i n t h i s v a l u e b y i n c re a s i n g g l uc o s e a n d u r e a
P.703
e xc r e t i o n wh e n t h e i r c o n c e n t r a t i o n s r i s e a b o v e n o rm a l . W h e n t hi s i s n o t p o s s i bl e o r s uf f i c i e n t ,
t h e k i d n e ys wi l l i n c r e a s e s o d i u m e xc r e t i o n . I n t h e p h ys i o l o gi c s e n s e, t h e b i o l o g i c p r i o r i t y t o
m a i n t a i n a n o rm a l o s m o l a l i t y i s g r e a t e r t h a n t h e n e e d t o m a i nt a i n a n o rm al b o d y s o d i um
concentration.
Table 28.1 Approximate Composition of Body Fluid (mmol/L)
Plasma (total = 300)Interstitium (total = 304)Cell (total = 300)
Na
141
144
16
K
4
4
150
Ca
2.5
2.5
–
Mg
2
2
34
Cl
100
114
–
HCO3
25
30
10
PO4/SO4
1
1.5
50
Protein/acid
25
6
40
W h e n t h e c o n c e n t r a t i o n o f i o n s i n a n y c om p a r t m e nt c ha n g e s , wa t e r m i g r a t es ac r os s c e l l
m e m b r a n e s t o r e e s t a b l i s h o s m o t i c e q ui l i b r i um . I f t h e s e r um s o di um r i s es , t h e os m o l a l i t y of t h e
v a s c u l a r s p a c e i s m o m e n t a r i l y h i g h e r t h a n t h at of t h e i n t e r s t i t i a l a n d i n t r ac e l l ul a r s p ac e s . W at e r
m o v e s f r o m t h e s e t wo a r e a s t o d i l u t e t h e v as c ul a r s p ac e u nt i l t h e c o r r e c t r el a t i v e o s m o l a l i t i e s o f
a l l t h r e e c o m p a rt m e n t s a r e r e e s t a b l i s h e d. T h e r es u l t i s a d ec r e a s e i n t h e s i z e of t h e i nt e rs t i t i al
a n d i n t r a c e l l u l a r s p a c e s a n d a n i n c r e as e i n t h e v o l um e o f t h e v a s c u l a r s p a c e. I f t h e s e r um
s o d i u m f a l l s , t h e o p p o s i t e h a p p e n s , a n d t h e s i z e o f t he i n t e rs t i t i a l a n d i nt r ac e l l u l a r
c o m p a rt m e n t s i n c r e a s e s .
Maintenance Fluid and Electrolyte Needs
S a l t a n d wa t e r b a l a n c e i n t h e b o d y i s m a i nt a i n e d b y t h e e q u i l i b ri um b e t we e n i nt a k e of f l ui d a n d
e l e c t r o l y t e s , e v a p o r a t i o n o f s o l u t e -f r e e wa t e r ac r o s s t h e s k i n a n d l u n g s , a n d c o nt r o l l e d r e n a l
e xc r e t i o n o f wa t e r a n d e l e c t r o l y t e s . T h e am o u nt of wa t e r t h at e v a p o r a t es ( i ns e n s i b l e l os s ) i s a
f u n c t i o n o f b o d y s u r f a c e a re a a n d r e s p i r a t o r y r a t e. I n a 7 0 - k g m a n, t h e am o u nt i s a p p r o xi m at e l y
1 L p e r d a y a n d r e m a i n s c o n s t a n t . T h e k i d n e y s i nc r e as e o r d ec r e a s e t h ei r f l u i d an d e l ec t r o l yt e
o u t p u t b y t h e a c t i o n o f a n t i d i u r e t i c h o rm o n e (A D H ) a nd a l d os t e r o n e. T h i s ac t i v i t y c om p e ns a t es
f o r d a i l y v a r i a t i o n s i n f l u i d a n d e l e c t r o l yt e i nt ak e . A D H, a l s o c al l e d v as o p r es s i n , re g u l a t es t h e
a m o u n t o f wa t e r r e a b s o r b e d i n t h e d i s t a l t u b u l e of t h e k i d n e y b y as s e s s i n g t h e vo l um e a n d
o s m o l a l i t y o f t h e E C F . I f t h e o s m o l a l i t y o f t h e E CF i s h i g h e r t h a n n o rm al o r t h e bl o o d v o l um e
l o w, A D H i s r e l e a s e d a n d wa t e r i s r e a b s o r b e d i n t h e r en a l t u b ul e s . I f t h e os m o l a l i t y i s l o w o r
b l o o d v o l u m e h i g h , t h e c o n v e r s e i s t r u e. A l d os t e r o n e i n c r e a s es s o di um r e a b s o r pt i o n , a n d
r e l e a s e o f t h i s h o rm o n e i s s t i m u l a t e d b y l o w t ot a l b o dy s o d i um . T h es e t wo h o rm on e s , a l o n g wi t h
s t i m u l a t i o n o f t h i r s t c e n t e r s i n t h e b r a i n , e n a b l e t h e b od y t o m a i nt a i n T BW a n d s od i um wi t h i n 1 %
o f n o rm a l o v e r wi d e v a r i a t i o n s i n d a i l y i nt ak e .
T h e a m o u n t o f wa t e r a n d e l e c t r o l yt e s n e e d e d t o r e p l ac e i ns e n s i b l e l o s s , m a i nt a i n a d e q u a t e
p e r f u s i o n o f b o d y c e l l m a s s , a n d c a u s e u r i n e o ut p ut s uf f i c i e nt t o e xc r e t e m e t a b ol i c wa s t e v a r i es
a c c o r d i n g t o b o d y s i z e i n a n o n l i n e a r wa y . T h i s i s b ec a u s e t h e c h a n g e i n b o d y s ur f a c e a r e a
r e l a t i v e t o b o d y m a s s a s s i z e i n c r e a s es i s n o t l i n e a r . T h e f i r s t 1 0 k g of b o d y we i g h t n e e ds 1 0 0
m L p e r k g , t h e n e xt 1 0 k g n e e d s 5 0 m L p e r k g, a n d e ac h k i l o g r am b e y o n d 2 0 n e ed s 2 0 m L p e r
k g . A 5 0 -k g m a n h a s a wa t e r n e e d o f 2, 1 0 0 m L p e r d ay ; t hi s i s d e r i v e d f r om 1 , 0 00 m L f o r h i s
f i r s t 1 0 k g o f we i g h t , 5 0 0 m L f o r t h e n e xt 1 0 k g , a n d 60 0 m L f o r t h e r em ai n i n g 3 0 k g. C al c ul a t i on
o f wa t e r n e e d s i n c h i l d r e n f o l l o ws t h e s am e r u l e . I n s e ns i b l e l os s of f r e e wa t e r i n c re a s es i n
f e b r i l e p a t i e n t s . A p a t i e n t n e e d s a n e xt r a 1 0 % of t h e c a l c u l at e d n e e d f o r wa t e r f or e a c h 1 ° C
elevation in body temperature.
E l e c t r o l yt e q u a n t i t i e s n e e d e d t o m a i n t a i n n o rm al t o t al b o d y c o n c e nt r a t i o n v a r y be c a us e t h e
k i d n e ys i n c r e a s e o r d e c r e a s e s o d i u m e xc r e t i o n t o m a i n t a i n a n o rm al c i rc u l at i n g v a s c u l a r v o l um e
a n d c o m p o s i t i o n . W h e n n e c e s s a r y , t h e k i d n e y c a n p r ev e n t s o d i um l os s b y i nc r e as i n g p o t as s i um
a n d h y d r o g e n e xc r e t i o n ( F i g . 2 8 . 2 ) . F o r p r ac t i c a l p u r p o s es , t h e am o u nt s of el e c t ro l y t e s n e e d e d
t o m a i n t a i n h o m e o s t a s i s wi t h o u t s t i m u l at i n g i n o r d i n a t e am o u nt s of A D H a n d a l d os t e r o n e r e l e as e
a r e l i n e a r l y r e l a t e d t o t h e wa t e r n e e d s . T h e v a l u es us e d t o d e t e rm i n e d a i l y m a i nt e n a n c e f l u i d
a n d e l e c t r o l yt e n e e d s a r e l i s t e d i n T a b l e 2 8 . 2 . O r a l o r i n t r a v e n o u s r e p l ac em e nt of m a i nt e n a nc e
n e e d s s h o u l d a l wa y s i n c l u d e s o d i u m a n d p ot as s i um . De f i c i e nc i es of t h e ot h e r el ec t r o l yt es
d e v e l o p m o r e s l o wl y , a n d t h e y a r e n o t a l wa y s g i v e n du r i n g s h o rt - t e rm t h e r a p y .
C a t i o n s m u s t b e g i v e n wi t h a n e q u a l n um b e r of a n i o ns t o m ai n t a i n e l ec t ri c al n e ut r a l i t y , b u t
g i v i n g e xc e s s c h l o ri d e i o n s a l m o s t n e v e r c a us es h y p e rc h l o r em i a i n p at i e nt s wi t h a d e q u a t e r e n a l
f u n c t i o n . A c e t a t e s a l t s o f s o d i u m a n d p ot a s s i um a r e av a i l a b l e a n d c a n b e u s e d i f c hl o r i d e a ni o n s
m u s t b e a v o i d e d . A c e t a t e i s c o n v e r t e d t o b i c a r b o n a t e i n t h e b o d y . B i c a r b o n at e s al t s c a n b e
a d d e d d i r e c t l y t o i n t r a v e n o u s s o l u t i o ns , b ut t h e y r a i s e t h e p H of t h e p r o d uc t a n d m a y c a u s e
precipitation of electrolytes or drugs.
FIGURE 28.2 Mechanisms of Na-K exchange in the distal renal tubule.
P.704
Table 28.2 Maintenance Needs per 24 Hours
Water
0–10 kg
100 mL/kg
10–20 kg
50 mL/kg
>20 kg
20 mL/kg
Electrolytes
Na
3 mmol (3 mEq)/100 mL H2O need
K
2 mmol (2 mEq)/100 mL H2O need
Cl
2 mmol (2 mEq)/100 mL H2O need
Ca
0.05–0.1 mmol (0.1–0.2 mEq)/kg
Mg
0.05 mmol (0.1 mEq)/kg
PO4
0.1 mmol (2.8 mg)/kg
Use ideal body weight in obese patients.
Disorders of Body Water and Solute
Sodium
S e r u m s o d i u m i s t h e m a j o r d e t e rm i n a nt of i n t r a v as c ul ar v o l um e b e c a us e i t i s t h e o s m ot i c a l l y
a c t i v e s u b s t a n c e t h a t o c c u rs i n g r e a t e s t c o nc e nt r a t i o n. 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 1 0 , 1 1 , 1 2 A b n o rm a l i t i es i n s al t
a n d wa t e r i n t a k e o r e xc r e t i o n a l t e r s o d i um c o n c e nt r a t i o n . T hi s af f ec t s t h e i nt e r s t i t i a l v o l um e
b e c a u s e i t s m a j o r o s m o t i c s u b s t a n c e i s a l s o s o di um , a n d t h e t wo c om p a r t m e nt s a r e i n
e q u i l i b r i u m wi t h e a c h o t h e r.
The usual serum sodium concentration is 135 to 145 mmol per L (135 to 145 mEq /L).
C o n c e n t r a t i o n s a b o v e o r b e l o w t h i s a r e c a l l e d hy p e r na t r e m i a o r hy p o n at r e m i a , re s p ec t i v e l y. T h e
t e rm s r e f e r o n l y t o c o n c e n t r a t i o n a n d d o n ot i n d i c a t e wh e t h e r t h e a b n o rm a l i t y i s t h e r es u l t of
i n c r e a s e s o r d e c r e a s e s i n t h e t o t a l a m o u nt s of s o d i um , wa t e r , o r b ot h i n t h e b o d y.
Hypernatremia
H y p e r n a t r e m i a u s u a l l y r e s u l t s f r o m a f r e e wa t e r d ef i c i t wi t h s o d i um l os s ( h y p o v o l em i c
h y p e r n a t r e m i a ) o r wi t h o u t s o d i u m l o s s ( i s o v o l em i c h y pe r n a t r em i a ). E l e v a t e d t ot a l b o d y s o d i um
c a n r e s u l t f r o m e xc e s s i v e i n t a k e o f wa t e r a n d s al t ( h y p e r v o l e m i c h y p e r n a t r em i a ) , b u t t hi s i s
u s u a l l y i a t r o g e n i c . Cl i n i c a l l y , c o m p l i c at i o ns o f h y p e r n a t r em i a g e n e r a l l y d o n ot a p pe a r u n t i l t h e
s e r u m c o n c e n t r a t i o n i s g r e a t e r t h a n 1 6 0 m m o l p e r L, a n d t h e y a r e t h e r es u l t of c e n t r a l n e r v o us
s y s t e m ( C N S ) d e h y d r a t i o n ( T a b l e 2 8 . 3 ) . H y p e r n a t r em i a i s a l wa y s h y p e rt o n i c , a n d h y p e r o s m ol a r
s t a t e s r e s u l t i n s t i m u l a t i o n o f t h e t h i rs t r e s p o ns e. T h e re f o r e , p a t i e nt s at ri s k f o r hy p e r n a t r em i a
a r e t h o s e wi t h a n i m p a i r e d t h i r s t r e s p o ns e, t h o s e n ot a b l e t o ac c es s wa t e r , a n d t h o s e wh o h a v e
n o t b e e n a d e q u a t e l y h y d r a t e d , s u c h as i n f a nt s , t h e e l de r l y , o r di s a bl e d i n d i v i d u a l s .
Treatment of Hypernatremia
T h e t r e a t m e n t f o r h y p e r n a t r e m i a d e p e n ds o n wh e t h e r t h e c a us e i s t o o l i t t l e wa t e r o r t o o m u c h
s o d i u m . H y p e r n a t r e m i a f r o m wa t e r l o s s i n d i c a t es a d ec r e a s e i n T BW , n ot j us t i n i n t r a v a s c u l a r
v o l u m e . B e c a u s e t h e c o n c e n t r a t i o n o f os m ot i c a l l y a c t i v e s u bs t a nc es ac r os s t h e t h r e e
c o m p a rt m e n t s i s a l wa y s i n e q u i l i b r i u m , t h e i nt e r s t i t i a l s o d i um c o nc e n t r at i o n a n d t h e i n t r ac e l l u l a r
p o t a s s i u m c o n c e n t r a t i o n a re a s e l e v a t e d as t h e i n t r a va s c u l a r s o d i um . C a l c u l at i ng t h e am o u nt of
f r e e wa t e r n e e d e d t o c o r r e c t t h e c o n c en t r at i o ns of a l l e l e c t r o l y t e v a l u e s a n d r e t u rn t h e v o l um es
o f a l l t h r e e c o m p a r t m e n t s t o n o rm a l i n v o l v es t h e us e o f t h e f o l l o wi n g e q u at i o n:
W a t e r d e f i c i t ( L ) = [ ( M e a s u r e d s e r u m s o d i um (m m ol / L ) - 1 4 0 ) - 1 ] × B o d y we i g h t (k g ) × 0 . 6
I f s o d i u m l o s s a c c o m p a n i e s t h e wa t e r d ef i c i t , n o rm al s a l i n e ( 0 . 9% s al i n e; NS ) i s a dm i n i s t e r e d t o
c o r r e c t t h e E C F . W h e n t h e v o l u m e s t at us i s c o r r e c t , e l e c t r o l yt e - f r e e o r h y p o t o ni c s o l ut i o ns , s uc h
a s 5 % d e xt r o s e i n wa t e r ( D 5 W ) o r 0 . 4 5% s a l i n e , m a y be g i v e n . I f s o d i um l os s d o es n ot
a c c o m p a n y f r e e wa t e r l o s s , h y p o t o n i c s o l ut i o ns a r e t he t r e at m e nt of c h o i c e.
A g g r e s s i v e t r e a t m e n t t o c o r r e c t a n a l t e r e d s e r um o r t o t a l b o d y s o di um c o n c e nt r at i o n i s n ot
i n d i c a t e d b e c a u s e i t m a y c re a t e o r f u rt h e r c om pl i c a t e c e n t r a l n e r v o u s s y s t em ( CN S ) p r o b l em s .
E q u i l i b r a t i o n a c r o s s t h e b l o o d – b r a i n b a r r i e r i s s l o we r t h a n a c r os s ot h e r s em i p e rm e a b l e
m e m b r a n e s i n t h e b o d y, a n d r a p i d c h a n g es m a y c a us e s ei z u r e s . I f h y p e r n a t r em i a h a s d e v e l o p e d
r a p i d l y o v e r a f e w h o u r s , t re a t m e n t t o d ec r e as e s o d i um c o nc e n t r at i o ns s h o u l d n ot e xc e e d 1
m E q / L / h o u r. I f h y p e r n a t r e m i a h a s d e v e l o p e d s l o wl y , c o r r e c t i o n o f s o d i um c o nc e nt r a t i o n s h o u l d
b e n o g r e a t e r t h a n 0 . 5 m E q / L / h o u r.
I f h y p e r n a t r e m i a i s t h e r e s u l t o f a n a c t u al i n c r e as e i n t h e am o u n t o f s o d i um i n t he b o d y ,
t r e a t m e n t i s d i r e c t e d a t r e m o v a l o f s o d i um f r om t h e bo d y a n d m a y i n v o l v e t h e us e o f d i u r e t i c s
a n d D 5 W t o i n c r e a s e r e n a l e l i m i n a t i o n wh i l e m ai n t a i ni ng a n o rm a l T BW .
Hyponatremia
H y p o n a t r e m i a i s c h a r a c t e r i z e d b y a s e r um s o d i um c o nc e n t r at i o n l es s t h a n 1 3 5 m m o l p e r L , b ut
c l i n i c a l l y , s ym p t o m s u s u a l l y d o n o t a p p e a r u nt i l t h e c o n c e n t r at i o n i s b e l o w 1 2 5 m m o l p e r L a n d
a r e t h e r e s u l t o f C N S wa t e r i n t o xi c a t i o n ( T a b l e 2 8 . 3 ). A l t h o u g h h y p e r n a t r em i a i s a l wa y s
h y p e r t o n i c , h y p o n a t r e m i a m a y b e h y p ot o n i c , i s o t o ni c , o r h y p e r t o n i c . H y p o n at r em i a c a n r es u l t
f r o m d i l u t i o n o r d e p l e t i o n o r m a y b e t r a ns l oc at i o n a l . A s wi t h h y p e r n a t r em i a , t h e c a u s e m us t b e
d e t e rm i n e d b e f o r e t r e a t m e n t b e g i n s .
Hypertonic Hyponatremia: Clinic al Presentation and Treatment
H y p e r t o n i c ( t r a n s l o c a t i o n a l ) h y p o n a t r em i a m a n i f es t s wh e n a g a i n of i m p e rm e a bl e s o l ut e s o t h e r
t h a n s o d i u m o c c u r s i n t h e v a s c u l a r c om p a rt m e nt . T h e m os t c om m o n s o l ut e r e s p on s i b l e f o r t hi s
d i s o r d e r i s g l u c o s e , a l t h o u g h m a n n i t o l a n d gl y c i n e h av e a l s o b e e n i d e n t i f i e d. I n h y p e r t o n i c
h y p o n a t r e m i a , s o l u t e s s h i f t wa t e r f r o m t h e I C F c om p a rt m e nt i n t o t h e E CF c om p a r t m e n t .
G l u c o s e , a s we l l a s m a n n i t o l a n d g l y c i n e, c o nt r i b ut e s t o t h e os m o l a l i t y of t h e s e rum , t h e r e b y
c r e a t i n g a h y p e r t o n i c h y p o n a t r e m i a . A n i nc r e a s e o f 10 0 m g p e r d L ( 5 . 6 m m o l / L ) o f s e r um
g l u c o s e c o n c e n t r a t i o n d e c re a s e s
P.705
s e r u m s o d i u m c o n c e n t r a t i o n s b y a p p r o xi m at e l y 1. 7 m m o l p e r L , a l t h o u g h s om e da t a h as
d e m o n s t r a t e d d e c r e a s e s o f 2 . 4 m m o l p e r L. T r e a t m e n t f o r h y p e r t o n i c h y p o n at r em i a i n v o l v e s
c o r r e c t i n g t h e e l e v a t e d b l o o d g l u c o s e c o n c e nt r a t i o n s o r e l i m i n a t i n g t h e m a n n i t o l o r g l y c i n e.
Table 28.3 Symptoms and Causes of Hypernatremia and Hyponatremia
Hypernatremia
Serum concentration >145 mmol/L
(145 mEq/L)
Hyponatremia
Serum concentration <135 mmol/L (135
mEq/L)
Causes
Decreased water intake
Low-sodium diet with diuretics
Excessive water loss
Diuretics
Diabetes insipidus
Congestive heart failure
Excessive salt intake
Cirrhosis
Iatrogenic causes
Replacement of body secretion loss with
electrolyte-free solutions
Fever
Adrenal insufficiency
Hyperventilation
Osmotic diuresis
Syndrome of inappropriate secretion of
antidiuretic hormone
Signs and Symptoms
Thirst
Apathy or agitation
Dry mucous membranes
Fatigue
Decreased skin turgor
Anorexia or nausea
Acute weight loss
Headache
Confusion
Muscle cramps
Hallucinations
Tachycardia
Intracranial hemorrhage
Oliguria or anuria
Coma
Confusion
Seizures
Coma
Shock
Hypotonic Hypervolemic Hyponatremia: Clinical Presentation and
Treatment
H y p o t o n i c h y p e r v o l e m i c ( d i l u t i o n a l ) h y p o n a t r em i a i s a c o n d i t i o n i n wh i c h t h e t ot a l b o d y s o d i um
i s a c t u a l l y h i g h , b u t T BW i s i n c r e a s e d t o a g r e at e r d e gr e e . T h e r es u l t i s a l o w s e r um s o d i um
c o n c e n t r a t i o n . I t o c c u rs i n c o n d i t i o n s s uc h as c i r r h o s i s a n d c o n g e s t i v e h e a r t f a i l u r e , wh e n
e f f e c t i v e c a r d i a c o u t p u t r e a c h i n g t h e k i d n e y s i s di m i ni s h e d . T hi s , al o n g wi t h t h e l o w s o d i um
c o n c e n t r a t i o n , i s a s t i m u l u s f o r A D H a n d a l d os t e r o n e s e c r et i o n. T h e r es u l t i s f u rt h e r s a l t a n d
wa t e r r e t e n t i o n , a n d a f f e c t e d p a t i e n t s us u a l l y a r e e d em a t o us b ec a us e of t h e a t t en d a n t i nc r e as e
i n i n t e r s t i t i a l f l u i d c o m p a r t m e n t s i z e . S a l t a n d wa t e r re s t r i c t i o n, b e d r e s t (t o i nc r e a s e v e n o us
r e t u r n t o t h e h e a rt ) , a n d c o r r e c t i o n o f t h e p r i m a r y d i s or d e r a r e t h e i n i t i al t r e a t m en t s . T h es e
m e a s u r e s m u s t n o t b e s o a g g r e s s i v e as t o c om p r om i s e i n t r a v as c u l a r v o l um e o r f u r t h e r d ec r e a s e
r e n a l b l o o d f l o w. Di u r e t i c s m a y b e n e c es s a r y b u t s h o ul d b e us e d j u d i c i o us l y t o p re v e n t
e xa c e r b a t i o n o f t h e h y p o n a t r e m i a b y c a us i n g s o d i um ex c r e t i o n t h at e xc e e ds wa t er e l i m i n a t i o n .
Hypotonic Euvolemic Hyponatremia: Clinical Presentation and
Treatment
H y p o t o n i c e u v o l e m i c h y p o n a t r e m i a o c c u rs wh e n b o t h t h e E C F a n d t h e I CF c om p ar t m e nt s e xp a n d
b e c a u s e o f wa t e r r e t e n t i o n , b u t t h e b o d y s o d i um s t o r e s a r e n o rm a l o r s l i g h t l y d ec r e a s e d .
I n c r e a s es i n t h e E C F a r e u s u a l l y n o t s uf f i c i e n t t o c a us e e d em a . H y p o t o ni c e u v o l em i c
h y p o n a t r e m i a i s c o m m o n l y a s s o c i a t e d wi t h s y n d r om e o f i n a p p r o p r i at e a n t i di u r e t i c h o rm o n e
( S I A D H ) , b u t o t h e r d i s o r d e r s s u c h a s a d r e n a l i n s uf f i c i en c y , h y p o t h y r o i d i s m , a n d pr i m a r y a n d
p s y c h o g e n i c p o l y d i p s i a m a y c a u s e e u v o l em i c h y p o n a t r e m i a . T h e u n d e r l y i n g c a us e m us t b e
i d e n t i f i e d a n d t r e a t e d . M e d i c a t i o n s r e p o r t e d t o c a us e S I A D H a r e l i s t e d i n T a bl e 28 . 4 . F l ui d
r e s t r i c t i o n i s o f t e n t h e f i r s t - l i n e t r e a t m e n t f o r S I A D H. D e m ec l o c yc l i n e 9 0 0 t o 1 , 20 0 m g p e r d a y
m a y a l s o b e i n i t i a t e d i n p a t i e n t s wi t h c h r o n i c c om p l i c at i o ns , b u t i t i s n o t i n d i c at e d f o r a c ut e
s i t u a t i o n s b e c a u s e o f i t s l o n g h a l f -l i f e.
Hypotonic Hypovolemic Hyponatremia: Clinical Presentation and
Treatment
H y p o t o n i c h y p o v o l e m i c h y p o n a t r e m i a i s c h a r ac t e ri z e d b y a d ec r e a s e i n T BW , a l on g wi t h a
P.706
g r e a t e r d e c r e a s e i n s o d i u m . I t m o s t c om m o n l y r e s ul t s f r om g a s t r o i nt e s t i n a l ( G I ) l o s s e s c a u s e d
b y v o m i t i n g , e xc e s s i v e d i u re t i c t h e r a p y , o r r e p l ac em e nt of l o s s es wi t h e l ec t r o l yt e - f l ui d . P at i e nt s
s h o w s i g n s o f d e h y d r a t i o n ( e . g . , d r y m uc o u s m em b r a ne s , s k i n t e n t i n g , l et h a r g y ) a n d , i n e xt r em e
c a s e s , h y p o v o l e m i a . V o l u m e r e p l a c e m e nt wi t h NS i s us u a l l y t h e f i r s t - l i n e t r e at m en t .
Table 28.4 Medications Causing SIADH
Azithromycin
Melphalan
Bromperidol
Methyldopa
Bupropion
Metrizamide
Chlorpromazine
Miconazole
Chlorpropamide
Oxytocin
Cilazapril
Paroxetine
Citalopram
Perphenazine/amitriptyline
Clomipramine
Phenoxybenzamine
Cyclophosphamide
Piroxicam
Cyclothiazide
Propafenone
Dyphylline
Reboxetine
Enalapril
Rifabutin
Fentanyl
Sertraline
Fluoxetine
Thioridazine
Fluphenazine
Thiothixene
Fluvoxamine
Tolazamide
Glipizide
Tolbutamide
Haloperidol
Tranylcypromine
Hydrochlorothiazide
Trazodone
Ifosfamide
Triamterene/hydrochlorothiazide
Imipramine
Valproic acid
Interferon alfa-2A
Venlafaxine
Levodopa/carbidopa
Vinblastine
Lofepramine
Vincristine
Lorcainide
Vinorelbine
(From Chan TY. Drug-induced syndrome of inappropriate secretion of antidiuretic
hormone. Causes, diagnosis and treatment. Drugs Aging 11:27–44, 1997, with
permission.)
Treatment of Severe Hyponatremia
P a t i e n t s wi t h s ym p t o m a t i c h y p o n a t r e m i a o r s e r um s o di um c o nc e n t r at i o ns b el o w 1 2 0 m m o l p e r L
( a s s o c i a t e d wi t h ~ 5 0 % m o rt a l i t y ) r e q u i r e a dm i ni s t r a t i on o f i nt r a v e n o u s s o d i um . T h e am o u nt of
s o d i u m n e e d e d t o r e p l a c e t h e t o t a l b o d y d e f i c i t i s c a l c u l a t e d wi t h t h e us e of t h e f o l l o wi n g
equation:
S o d i u m d e f i c i t (m m o l ) = [ 1 4 0 - M e a s u r e d s e r um s o di um (m m o l / L ) ] × B o d y we i g h t ( k g ) × 0 . 6
A p p r o p r i a t e s o l u t i o n s t o r e p l a c e t h e s o di um d e f i c i t a re 0 . 9% s al i n e ( 1 5 4 m m o l s o d i um a n d
c h l o r i d e / L ) o r 3 % h y p e r t o n i c s a l i n e ( 5 1 3 m m o l s o di um a n d c hl o r i d e / L ). A p p r o xi m at e l y 5 0% o f a n
a m o u n t e q u a l t o t h e d e f i c i t s h o u l d b e a dm i n i s t e r e d o v er a 1 2 - h o u r p e ri o d at a r a t e t h at
i n c r e a s e s t h e s e r u m s o d i u m c o n c e n t r at i o n b y n o m o re t h a n 2 m E q/ L/ h o u r , o r a m a xi m um of 1 2
m E q / L / 2 4 h o u r . R a p i d i n f u s i o n s o f 3 % h y p e r t o ni c s a l i ne a t 1 t o 2 m L/ k g / h o u r o v e r 2 t o 3 h o u r s
s h o u l d b e u s e d o n l y i n p a t i e n t s wi t h s e i z u r es o r c om a . S e v e r e c h r o n i c h y p o n a t r em i a s h o u l d b e
c o r r e c t e d m o r e s l o wl y a t a r a t e n o t t o e xc e e d 0. 5 m E q/ L / h o u r. B e c a u s e h y p o n a t rem i a us u a l l y
d o e s n o t o c c u r a c u t e l y , t h e d e f i c i t m a y b e r e p l ac e d o ve r s e v e r a l d a y s t o a v o i d i n t r a v a s c u l a r
v o l u m e o v e r l o a d , s e i z u r e s , p u l m o n a r y e d em a, o r c o n ge s t i v e h e a r t f ai l u r e .
Alterations in Fluid Compartment Integrity
T r a u m a , t i s s u e i s c h e m i a , e n d o t o xe m i a, h y p o a l b um i n em i a , a n d d e c r e as e d c a r d i ac o ut p u t c a us e
h y p o v o l e m i a b y d a m a g i n g c a p i l l a r y m em b r a n e s o r di s r u p t i n g t h e h y d r os t at i c an d o n c ot i c f o rc e s
g o v e r n i n g f l u i d m o v e m e n t a c r o s s t h e m . 1 3 , 1 4 , 1 5 S ym pt om s of h y p o v o l em i a i nc l u de t ac h y c a r di a ,
l o w c e n t r a l v e n o u s p r e s s u re ( C V P ) , l o w p u l m o n a r y c ap i l l a r y we d g e
P.707
p r e s s u r e , a n d d e c r e a s e d u ri n e o u t p u t . B l o o d p r e s s u r e i s n o t a g o o d m e as u r e o f t hi s c o n di t i o n
b e c a u s e i n c r e a s e s i n s ym p a t h e t i c t o n e c a n m a i nt a i n t h e b l o o d p r es s u r e at n e a r -n o r m al l e v e l s i n
t h e p r e s e n c e o f a g r e a t l y d e c r e a s e d c i rc u l a t i n g v o l um e .
I n c a s e s o f t r a u m a , i s c h e m i a , a n d e n d ot o xe m i a, c a p i l l a r y p o r e s i z e i nc r e as e s (c ap i l l a r y l e ak
s y n d r o m e ) ; i n a d d i t i o n , wa t e r , s o l u t e , a n d pl a s m a p r ot e i n s , p r i m a r i l y a l b um i n , f l ow i n t o t h e
i n t e r s t i t i a l s p a c e . T h i s l e a k m a y b e l oc a l i z e d t o a n a r e a o f i n j u r y o r i s c h em i a (s u rg e r y , t r a um a )
o r g e n e r a l i z e d t h r o u g h o u t t h e b o d y ( e n d o t o xem i c s h oc k f r om G r am - n e g at i v e s e ps i s ) . T h e
a m o u n t o f f l u i d l o s t f r o m t h e i n t r a v a s c u l a r s p ac e v a r i es wi t h t h e d e g r e e of i n j u r y b u t c a n r es u l t
i n h y p o v o l e m i a s e v e r e e n o u g h t o c a u s e c a r d i o v a s c u l ar c o l l a p s e a n d d e a t h i f t h e c i rc u l a t i n g
volum e is not m aintained.
Treatment for Hypovolemia
T r e a t m e n t c o n s i s t s o f c o r r e c t i n g t h e u n d e r l y i n g d i s o r de r t o n o rm a l i z e c a p i l l a r y p er m e a bi l i t y
wh i l e r e p l a c i n g t h e l o s t i n t ra v a s c u l a r f l u i d wi t h a s ol u t i o n o f t h e s am e c om p os i t i o n. B l o o d h a s n o
r o l e i n t h i s t h e r a p y b e c a u s e t h e f o rm e d el em e nt s of t h e i n t r a v as c u l a r f l u i d a r e no t l os t t o t h e
t h i r d s p a c e . T h e t wo c a t e g o r i e s o f r e p l a c em e nt s o l ut i o n s a r e c r y s t al l o i d a n d c o l l o i d . C ry s t al l o i d
i s a g e n e r a l t e rm f o r a n a q u e o u s s o l ut i o n t h at c o nt a i ns el e c t r o l y t es . NS a n d l ac t a t e d R i n g e r
( L R ) s o l u t i o n s a r e m o s t c o m m o n l y u s e d f o r t r e a t i n g hy p o v o l e m i a b ec a us e t h e y ar e i s ot o n i c wi t h
t h e E C F a n d a r e m o s t e f f e c t i v e i n m a i n t ai n i n g t h e c i r c u l a t i n g v o l um e. C ol l o i d i s a g e n e r a l t e rm
f o r a s o l u t i o n t h a t c o n t a i n s p l a s m a p r o t e i ns o r ot h e r c o l l o i d a l m o l ec ul e s . T h r e e c o l l o i d s o l ut i o ns
a r e a v a i l a b l e . P l a s m a p r o t e i n f r a c t i o n (P P F ) i s a p p r o xi m a t e l y 8 5 % a l b um i n a n d 1 5% gl o b u l i n a n d
i s a v a i l a b l e a s a 5 % s o l u t i o n . A l b u m i n i s a v a i l a bl e as a 5 % o r 2 5% s ol u t i o n , a n d h e t a s t a rc h as a
6 % s o l u t i o n . H e t a s t a rc h i s a m i xt u r e of et h o xy l a t e d am yl o p e c t i n m ol e c ul e s t h at e xe r t s t h e s am e
h e m o d y n a m i c e f f e c t a s a l b u m i n . H e t as t a r c h i s n o t e xt r a c t e d f r om p o ol e d h um a n p l a s m a a n d i s
m u c h l e s s e xp e n s i v e t h a n P P F o r a l b um i n , b u t s e v e r e b l e e d i n g c om p l i c at i o ns h av e b e e n
r e p o r t e d wi t h h e t a s t a rc h . A l l t h r e e p r o d uc t s a l s o c o nt ai n 1 3 0 t o 1 6 0 m m o l s o d i um a n d c h l o r i d e
per L.
T h e u s e o f c o l l o i d i n f u s i o n s r e m a i n s c o nt r o v e r s i a l . A l t h o u g h s om e al b um i n d o es m o v e i nt o t h e
t h i r d s p a c e wh e n c a p i l l a r y p o r e s i z e i nc r e a s es , i t i s m u c h l e s s t h a n t h e am o u nt of s a l t a n d wa t e r
t h a t l e a k s o u t . C o l l o i d s a c t b y t e m p o r a r i l y d e c r e as i n g t h e r at e at wh i c h f l u i d m i g ra t e s i nt o t h e
t h i r d s p a c e , b u t h y p o v o l e m i a m a y b e e xa c e r b a t e d 2 4 t o 3 6 h o u rs l a t e r a s c o l l o i ds m o v e i n t o t h e
i n t e r s t i t i a l s p a c e a n d b e g i n t o d r a w f l u i d t h e r e. U nl e s s t h e a c t u a l s e r um a l b um i n c o nc e n t r at i o n
i s b e l o w t h e c o n c e n t r a t i o n n e e d e d t o m ai n t a i n t h e c a pi l l a r y v e n u l e o n c ot i c p r es s ur e g r a d i e n t ( 2 0
t o 2 5 g / L ) o r a g g r e s s i v e c ry s t a l l o i d t h e r a p y i s n o t r es t o r i n g i nt r a v a s c u l a r v o l um e, t h e r o u t i n e
use of colloid solutions is not recommended.
D u r i n g t r e a t m e n t o f p a t i e n t s wi t h h y p o v o l em i a, t h e r at e o f f l u i d a dm i n i s t r a t i o n i nt o t h e v a s c u l a r
s p a c e m u s t m e e t o r e xc e e d t h e r a t e o f l os s i f t i s s u e pe r f u s i o n i s t o b e m a i nt a i n ed . I n e xt r em e
c a s e s , t h i s m a y e xc e e d 1 L p e r h o u r . U r i n e o u t p ut s h ou l d b e k e pt at a m i n i m um of 0. 5
m L / k g / h o u r, t h e c o n c e n t r a t i o n a t wh i c h t h e c i rc u l at i n g v o l um e i s s uf f i c i e n t t o p e rf u s e b o d y
t i s s u e s . N o rm a l i z e d h e a rt ra t e a n d C V P al s o a r e i n d i c a t o r s o f n o rm al i nt r a v a s c u l a r v o l um e t h at
c a n b e m o n i t o r e d a l o n g wi t h u r i n e o u t p u t . D u r i n g r es us c i t at i o n, t h e r at e of f l ui d adm i n i s t r at i o n i s
a d j u s t e d h o u r l y t o m a i n t a i n a d e q u a t e i nt r a v a s c u l a r v o l um e . I t i s i m p o r t a nt t o r em em b e r t h a t
a l t h o u g h e d e m a m a y a p p e a r i n s o m e p at i e nt s d u r i n g t h i s p r o c es s , i t i s t h e c a p i l l a r y l e a k t h at
c a u s e s t h e e d e m a , n o t t h e r e s u s c i t a t i o n p r oc es s . W h en h e a l i n g b e g i ns , t hi s e xt r a f l ui d a n d
s o l u t e a r e r e t u r n e d t o t h e v a s c u l a r c om p a r t m e n t a n d exc r e t e d .
H y p o a l b u m i n e m i a wi t h o u t c o n c u r r e n t c a pi l l a r y l e a k c an r e s u l t i n h y p o v o l em i a wi t h e d em a.
C a p i l l a r y v e n u l e o n c o t i c p re s s u r e i s l o w, a n d f l ui d t h at m o v e d i nt o t h e i n t e rs t i t i a l s p ac e o n t h e
a r t e r i a l s i d e o f t h e c a p i l l a ry b e d i s n ot r e t u r n e d t o t h e v a s c u l a r s ys t em . T r e at m en t f o r t h i s
c o n d i t i o n c o n s i s t s o f i n t r a v e n o u s a l b um i n i n s u f f i c i e nt am o u nt s t o n o rm a l i z e a rt er i o v e n o u s
c a p i l l a r y o n c o t i c p r e s s u r e . E d e m a r e s ol v e s o n l y wh e n t h i s c a n b e ac c om p l i s h e d.
H y p o v o l e m i a c a u s e d b y d e c r e a s e d c a r d i ac o ut p u t ( e . g. , c o n g es t i v e h e a rt f a i l u r e,
c a r d i o m y o p a t h y , m y o c a r d i a l i n f a r c t i o n ) c a n n ot b e c o r re c t e d b y a dm i n i s t r a t i o n o f f l u i d s . I n t h es e
c o n d i t i o n s , h y p o v o l e m i a e xi s t s o n t h e a r t e r i a l s i d e o f t h e h e a r t b e c a us e o f p um p f a i l u r e . T h e
v e n o u s s i d e o f t h e c i rc u l a t o r y s y s t e m m a y b e o v e r l o a d e d a n d t h e p at i e nt m a y b e e d em at o u s .
T r e a t m e n t o p t i o n s a r e c o n f i n e d t o a g e nt s t h at i m p r o v e c a r d i ac o u t p ut , s uc h a s i no t r o p e s .
I f h y p o v o l e m i a i s t h e r e s u l t o f b l o o d l os s , t h e n wh o l e b l o o d o r p ac k e d r e d b l o o d c e l l s wi t h N S o r
L R a r e i n d i c a t e d t o r e e s t a b l i s h t h e h em a t oc r i t at a b o ve 0 . 2 5 g p e r L ( 2 5% ) wi t h a n o rm a l
c i rc u l a t i n g v o l u m e .
Losses of Body Water and Solute and Treatment
W i t h p r o l o n g e d v o m i t i n g , d i a r r h e a , o r l o s s es t h r o u g h pe r f o r a t i o ns i n o r g a ns o r t h e G I t r ac t
l e a d i n g t o t h e s k i n ( f i s t u l a s ) , wa t e r a n d s ol u t e a r e l os t f r om t h e b o d y. T h e c om p os i t i o ns of t h es e
f l u i d s v a r y a c c o r d i n g t o t h e a r e a a f f e c t e d a n d a r e l i s t ed i n T a b l e 2 8 . 5 . W h e n t h e e xa c t o r i g i n o f
the fluid is not
P.708
k n o wn , l a b o r a t o r y a n a l ys i s h e l p s i n s e l ec t i n g a n a p p r op r i a t e r e p l ac em e n t s o l u t i o n. T hi s a n a l ys i s
o f t e n i s n e c e s s a r y i n t h e c a s e o f e n t e r oc u t a n e o us f i s t u l a ( c om m u n i c a t i o n b et we e n t h e G I t r a c t
a n d t h e s k i n ). B e c a u s e s u c h f i s t u l a s c a n m ak e c i rc u i t ou s t r ac t s t h r o u g h t h e b o d y b e f o r e
r e a c h i n g t h e s k i n , t h e o r g a n n e a r e s t t h e e xi t s i t e i s n ot n ec es s a ri l y t h e o n e f r om wh i c h t h e f l ui d
i s d r a i n i n g . D i a r r h e a i s m o s t o f t e n o f d i s t al s m al l - b o we l o r c o l o ni c o r i g i n, b ut i n c a s e s o f
s e c r e t o r y d i a r r h e a , s u c h a s i n g i a r d i as i s o r a c q ui r e d i m m u n o d ef i c i e nc y s y n d r om e, t h e f l u i d m a y
a r i s e f r o m t h e d u o d e n u m o r j e j u n u m . I n a l l c a s es o f ab n o r m al l o s s , t h e f l u i d c om p o s i t i o n s h o u l d
b e d e t e rm i n e d . A p p r o p r i a t e r e p l a c e m e nt s o l ut i o ns , i n a d d i t i o n t o m ai n t e n a nc e q ua n t i t i e s , a r e
g i v e n a t a r a t e d e s i g n e d t o r e s t o r e a n d m ai n t a i n n o rm a l b o d y wa t e r a n d s ol u t e.
Table 28.5 Approximate Concentrations of Body Secretions (mmol/L and mEq/L)
Na
K
Cl
HCO3
Saliva
60
20
15
50
Stomach
60
10
130
–
Bile
150
5
100
40
Pancreas
140
5
80
120
Small bowel
140
5
105
30
Terminal ileum
120
5
105
–
Sweat
45
5
60
–
Cerebrospinal fluid
140
3
130
–
Acid-Base Balance
F o r p h y s i o l o g i c p r o c e s s e s t o o c c u r a t a n o rm a l r at e , bo d y p H m us t r em a i n wi t hi n a n a r r o w
r a n g e . 1 , 2 , 3 , 1 6 , 1 7 , 1 8 , 1 9 , 2 0 , 2 1 , 2 2 , 2 3 , 2 4 A l t h o u g h i t v a r i e s s l i g h t l y am o n g b o d y c om p a r t m e nt s ( t h e
I C F h a s a p H o f a p p r o xi m a t e l y 6 . 9 , a n d s om e s u bc e l l u l a r c om p o n e n t s , s uc h as t he m i t oc h o n d r i a ,
h a v e e v e n l o we r u s u a l c o n c e n t r a t i o n s ) , n o rm a l t o t a l bo d y a c i d - b as e b a l a nc e i s as s um e d t o b e
p r e s e n t wh e n t h e a rt e r i a l p H i s b e t we e n 7 . 3 5 a n d 7 . 4 5.
C e l l u l a r m e t a b o l i s m , e n e r g y g e n e r a t i o n, a n d p r o t e i n m e t a b o l i s m a d d l a r g e am o un t s o f ac i d t o
t h e b o d y d a i l y . T h i s o c c u rs p r e d o m i n a nt l y i n t h e f o rm o f c a r b o n di o xi d e ( C O 2 ) , b ut s om e
h y d r o g e n i o n s a n d we a k o r g a n i c a n d i n o r g a ni c n o n v o l a t i l e a c i d s a l s o a r e g e n e r a t e d . A l m o s t n o
a l k a l i n e s u b s t a n c e s r e s u l t f r o m m e t a b o l i c p r oc e s s es , s o b o d y ac i d - b as e h om e o s t at i c
m e c h a n i s m s e xc l u s i v e l y b u f f e r o r e l i m i n at e a c i d s . H e m o g l o b i n, p r ot e i ns , a n d p ho s p h a t e b u f f e r
o n l y n o n v o l a t i l e a c i d s , a n d t h e i r c o n c e n t r at i o ns a r e f i x e d i n t h e b o d y ; t h e r e f o r e, t h e i r b u f f e r i n g
c a p a c i t y d o e s n o t c h a n g e . A d d i t i o n a l l y, h em o g l o b i n, pr o t e i n s , a n d p h os p h a t e c o nt r i b u t e l i t t l e t o
the total buffering capacity of the body.
T h e b i c a r b o n a t e – c a r b o n i c a c i d s ys t e m bu f f e r s C O 2 a nd c a n a d j us t q u i c k l y t o c h an g e s i n t h e
d a i l y a c i d l o a d . I t k e e p s b o d y p H i n t h e n o rm a l r a n g e b y m a i nt a i n i n g t h e c o r r e c t r a t i o b et we e n
c o n c e n t r a t i o n s o f b i c a r b o n a t e ( H C O 3 ) a n d c a r b o n i c ac i d ( H 2 C O 3 ) i n t h e b l o o d . T hi s r e l at i o ns h i p i s
d e s c r i b e d b y t h e H e n d e r s o n - H a s s e l b a l c h e q u at i o n:
pH = pK carboni c
aci d
+ l o g ( HC O 3 / H 2 C O 3 )
W h e n t h e H C O 3 / H 2 C O 3 ( 2 4 m m o l p e r 1. 2 m m o l ) c o nc en t r a t i o ns a r e at a r a t i o of 20 : 1 , t h e p H i s
7 . 4 b e c a u s e t h e p K o f c a r b o n i c a c i d i s 6 . 1 a n d t h e l o g o f 2 4 / 1. 2 i s 1. 3 . C a r b o n i c a c i d
c o n c e n t r a t i o n s a r e n o t o b t a i n e d i n t h e p a t i e n t c a r e s e t t i n g . T h e v a l u e r e p o rt e d b y c l i n i c a l
l a b o r a t o r i e s i s t h e p a r t i a l p r e s s u r e o f C O 2 ( p C O 2 ) . A 40 - m m H g p C O 2 c o r r es p o n ds t o a H 2 C O 3
c o n c e n t r a t i o n o f 1 . 2 m m o l . T h e p C O 2 i s m a i nt a i n e d wi t h i n t h e n o rm al r a n g e b e c a us e C O 2
g e n e r a t e d b y c e l l u l a r m e t a b o l i s m i s c o n t i n u o u s l y d i f f us e d a n d e l i m i n at e d ac r os s t h e l u n gs . T h e
c a p a c i t y o f t h e l u n g s t o e x c r e t e C O 2 i s s o g r e at t h a t t h e y a r e s a t u r at e d o n l y i n c a s es of s e v e r e
pulm onary disease.
T h e k i d n e y s a r e r e s p o n s i b l e f o r m a i n t a i n i n g s e r um H CO 3 wi t h i n t h e n o rm a l r a n g e b y r e a b s o r b i n g
b i c a r b o n a t e i o n s f r o m t h e g l o m e r u l a r f i l t r at e a n d b y g en e r a t i n g n e w H C O 3 i o n s i n r e n a l t u b ul a r
c e l l s . T h i s g e n e r a t i o n i s a c c o m p l i s h e d b y c a r b o n i c a nh y d r a s e ac t i o n o n C O 2 a n d wa t e r t o f o rm
c a r b o n i c a c i d . C a r b o n i c a c i d q u i c k l y d i s s o c i a t es i n t o H a n d H C O 3 . T h e h y d r o g e n i o n i s s ec r e t e d
i n t o t h e u r i n e a n d t h e b i c a rb o n a t e t r a n s p o rt e d f r om t he r e n a l t u b u l a r c el l s i nt o t he v a s c u l a r
s y s t e m . T h e c a p a c i t y o f t h i s r e a c t i o n t o g e n e r at e n e w H C O 3 i s n ot s at u r a t e d u n l es s r e n a l
f u n c t i o n i s s e v e r e l y c o m p r o m i s e d ( F i g . 2 8 . 2 ).
A c i d - b a s e d i s t u r b a n c e s a r e a t t r i b u t e d t o C O 2 o r b i c a r bo n a t e s e r um c o n c e nt r a t i o n c h a n g es . I f t h e
p r o b l e m o r i g i n a t e s wi t h C O 2 , t h e r e s u l t a n t c h an g e i n pH i s s a i d t o b e of r es p i r at or y o r i g i n . I f i t
b e g i n s wi t h b i c a r b o n a t e , t h e c h a n g e i s s a i d t o b e o f m e t a b o l i c o ri g i n . A p l as m a pH b e l o w 7 . 3 5 i s
c a l l e d a c i d o s i s a n d c a n b e o f r e s p i r a t o r y o r m e t a b o l i c o r i g i n ; a p l as m a p H a b o v e 7 . 4 5 i s c al l e d
a l k a l o s i s a n d i s a l s o o f r e s p i r a t o r y o r m e t a b ol i c o r i gi n. W h e n p l as m a p H g o es o u t s i d e t h e
n o r m a l r a n g e , t h e l u n g s a n d t h e k i d n e y s b e g i n p r o c es s e s t h a t a c t t o c om p e ns a t e a n d n o rm a l i z e
t h e p H v a l u e . T h e r e f o r e , i t i s t h e r a t i o b et we e n C O 2 an d H C O 3 , n o t t h e a bs o l ut e n um b e r s , t h a t
d e t e rm i n e s t h e p H . T h e b o d y h a s a g r e at e r p h ys i o l o g i c n e e d ( b i o l o gi c p r i o r i t y ) t o h a v e a pl a s m a
p H b e t we e n 7 . 3 5 a n d 7 . 4 5 t h a n i t d o e s t o h a v e “ n o rm a l ” c o nc e nt r a t i o n s o f p C O 2 a n d H C O 3 .
W h e n t h e r e s p i r a t o r y c e n t e r i n t h e m e d u l l a o b l o n g at a p e r c e i v e s a c h a n g e i n p H , i t c a us e s t h e
l u n g s t o a d j u s t t h e p C O 2 b y i n c r e a s i n g o r d e c r e as i n g t h e r e s p i r at o r y r at e . A l t h o ug h i t oc c u rs
q u i c k l y , t h i s p r o c e s s c a n c o m p l e t e l y c o r r e c t t h e p H on l y wh e n t h e c h a n g e i n H CO 3 c o nc e nt r a t i o n
i s m i n o r; i t i s l i m i t e d b y h o w q u i c k l y o r s l o wl y a p e rs on c a n b r e a t h e i n a n d o ut , an d b y t h e
c a p a c i t y o f t h e i n t r a c e l l u l a r h e m o g l o bi n a n d p h os p h a t e b u f f e r i n g s ys t em s . T h e k i dn e y s , b y
i n c r e a s i n g o r d e c r e a s i n g t h e p l a s m a H C O 3 , m a y t ak e s e v e r a l d a y s t o f u l l y c om p e ns a t e a n d
n o r m a l i z e a p H t h a t i s a l t e re d b y a c h a n g e i n C O 2 c o nc e n t r at i o n, b ut t h e y h a v e a m uc h g r e at e r
total buffering capacity.
Primary Acid-Base Disturbances
Metabolic Acidosis
M e t a b o l i c a c i d o s i s i s t h e c o n d i t i o n i n wh i c h t h e p l as m a p H i s b e l o w 7 . 3 5 a s a r es u l t of a l o w
H C O 3 c o n c e n t r a t i o n i n t h e b l o o d . A l o w s e r um H C O 3 c o n c e n t r at i o n r e s ul t s f r om l o s s e s f r om t h e
b o d y , d e c r e a s e d r e n a l r e g e n e r a t i o n of H CO 3 , o r i nc r e as e d am o u n t s o f ac i d a d d e d t o t h e b o d y b y
i n g e s t i o n o r m e t a b o l i c p r o c e s s e s . A s t h e H CO 3 c o n c e nt r a t i o n d ec l i n es , t h e l u n gs a t t em p t t o
l o we r t h e p C O 2 a n d m a i n t a i n a n o rm a l p H b y i nc r e as i ng t h e d e p t h a n d r at e of r e s p i r a t i o n
( K u s s m a u l b r e a t h i n g ). T h e s ym p t o m s of m et a b o l i c a c i d o s i s oc c u r i n t h e c a r d i o p ul m o n a r y s y s t em
o r C N S b u t u s u a l l y a r e n o t c l i n i c a l l y i m p o r t a nt a t a p H g r e a t e r t h a n 7 . 1 ( T a b l e 2 8. 6 ) .
P.709
Table 28.6 Metabolic Acidosis [pH <7.35, HCO3 <22 mmol (22 mEq]/L)
Causes
Signs and Symptoms
Ketoacidosis
Kussmaul breathing
Renal failure
Hyperkalemia
Hypoxia or anoxia
Ventricular arrhythmias
Diarrhea
Lethargy
Salicylates
Stupor
Methanol
Coma
Chloride loading
T h e n u m b e r o f p o s i t i v e l y c h a r g e d i o n s i n t h e b o d y m us t a l wa y s e q u a l t h e n um b e r n e g a t i v e l y
c h a r g e d . I n t h e p l a s m a , t h i s e l e c t r i c a l n e u t r a l i t y i s ac h i e v e d b y d i s s o l v e d el e c t r ol y t e s a n d
p r o t e i n s i n t h e f o l l o wi n g r e l a t i o n s h i p :
S o d i u m = C l + H C O 3 + U n m e a s u r e d a n i o ns
U n m e a s u r e d a n i o n s c o n s i s t o f p l a s m a p r o t ei n s a n d s m a l l am o u n t s o f o t h e r n e g a t i v e l y c h a r g e d
s u b s t a n c e s , s u c h a s s u l f a t e a n d p h o s p h a t e, t h at a r e n o t m e a s u r e d b y t h e t es t s u s u a l l y d o n e i n
c l i n i c a l l a b o r a t o r i e s . T h e u s u a l a m o u nt s of t h e s e a n i on s i n t h e bl o o d h a v e a c om b i n e d i o n i c
s t r e n g t h o f 8 t o 1 6 m m o l p e r L ( 8 t o 1 6 m E q/ L ) . T h i s v a l u e i s c a l l e d t h e a n i o n ga p , a n d i t r a r e l y
c h a n g e s . A s s u m i n g t h a t s o d i u m r e m a i ns c o ns t a nt , a c h a n g e i n t h e n um b e r o f a n y o n e of t h e
a n i o n s n e c e s s i t a t e s a c h a n g e i n o n e o r b ot h o f t h e o t he r s t o m a i nt a i n e l ec t r i c a l ne u t r a l i t y .
B e c a u s e t h e n u m b e r o f u n m e a s u r e d a n i o n s i s f i xe d , t h e c hl o r i d e ( C l ) a n d H C O 3 a r e a l t e r a b l e.
W i t h t h e a d d i t i o n o f a c i d , t h e f a l l i n H C O 3 a c t u a l l y i s a n a p p r o p r i a t e c om p e ns a t or y r e s p o ns e t o
m a i n t a i n t h e e l e c t r i c a l n e u t r a l i t y o f t h e b l o o d ( a c o n d i t i o n wi t h a n e v e n h i g h e r b i ol o g i c p r i o r i t y
t h a n m a i n t e n a n c e o f a n o r m a l p H ). M e t a b ol i c ac i d os i s oc c u r s wh e n t h e H C O 3 d ec l i n es a n d t h e
H C O 3 / C O 2 r a t i o b e c o m e s a b n o r m a l . M e t a b o l i c ac i d os i s i s d i v i d e d i nt o n o n a n i o n g a p a n d a n i o n
gap.
Nonanion Gap Metabolic Acidosis
I n n o n a n i o n g a p a c i d o s i s , t h e n u m b e r o f u nm e as u r e d a n i o n s i s t h e s am e as us u al , s o t h e
d e c r e a s e d s e r u m H C O 3 c o n c e n t r a t i o n i s s ec o n d a r y t o C l l o a d i n g, a n ac t u al l os s of H C O 3 f r om
t h e b o d y , o r d e c r e a s e d H CO 3 g e n e r a t i o n. I n a n i o n g ap a c i d o s i s , t h e n um b e r o f unm e a s u r e d
a n i o n s h a s i n c r e a s e d a n d t h e H C O 3 h as d r o p p e d t o m a i n t a i n e l ec t r i c a l n e ut r a l i t y . T h e c a us e o f
a n a n i o n g a p a c i d o s i s i s t h e c o n t r i b u t i o n of n o n v o l a t i l e a c i d s t o t h e b l o o d. T h i s c a n r e s u l t f r om
a b n o r m a l m e t a b o l i c p r o c e s s e s , s u c h a s d i a b et i c k et o ac i d os i s a n d h y p o xi a , o r f r om p o i s o n i n gs
b y s u b s t a n c e s t h a t d i s s o c i a t e a t p h ys i o l o gi c p l as m a pH . S a l i c y l at e a n d m et h a n o l o v e r d o s es
c o m m o n l y c a u s e t h i s p a r t i c u l a r t y p e o f m et a b o l i c a c i do s i s . I t i s i m p o r t a nt f o r t h e c l i ni c i a n t o
d e t e rm i n e wh i c h t y p e o f m e t a b o l i c a c i d os i s i s oc c u r r i ng b e f o r e a n y t r e at m e nt r e g i m e n i s b e g u n .
Treatment of Nonanion Gap Metabolic Acidosis
N o n a n i o n g a p m e t a b o l i c a c i d o s i s m a y oc c u r f r om l os s o f H C O 3 ( p r o l o n g e d di a r r h e a , u p p e r G I
f i s t u l a s ), i n a b i l i t y t o g e n e ra t e H C O 3 ( r e n a l f a i l u r e ), o r C l l o a d i n g ( NS i n f us i o ns , N a C l
o v e r d o s e s ). T r e a t m e n t c o n s i s t s o f c o r r e c t i n g t h e u n d er l y i n g c a us e a n d r e pl a c i n g t h e H C O 3
d e f i c i t . E xc e p t i n c a s e s o f r e n a l f a i l u r e o r p r o f o u n d a nd c o nt i n u i n g G I l o s s es , t h e k i d n e y s
g e n e r a t e s u f f i c i e n t H C O 3 a n d n o rm a l i z e p H wh e n t h e c a us e of t h e ac i d os i s h a s be e n c o r r ec t e d.
A c u t e H CO 3 r e p l a c e m e n t i s p r o v i d e d o n l y wh e n t h e pl a s m a p H i s a t o r b e l o w 7 . 1 , o r t h e p at i e nt
i s e xh i b i t i n g l i f e -t h r e a t e n i n g s ym p t o m s of ac i d os i s . T he am o u nt of bi c a r b o n at e d ef i c i t c a n b e
d e t e rm i n e d wi t h t h e f o l l o wi n g e q u a t i o n:
H C O 3 d e f i c i t (m m o l ) = [ 2 4 - M e a s u r e d H C O 3 (m m o l / L ) ] × B o d y we i g h t (k g ) × 0 . 5
T h e v o l u m e o f d i s t r i b u t i o n o f H C O 3 i s es t i m at e d t o b e 1 0 % l e s s t h a n t h e T BW , s o t h e f ac t o r
u s e d i s 0 . 5 r a t h e r t h a n 0 . 6 . O n e h a l f o f t h e c a l c u l at e d d o s a g e i s g i v e n (t h i s am o un t us u a l l y
c h a n g e s t h e p H b y 0 . 2 ) . T h e g o a l o f em e r g e nc y b i c a r bo n a t e r e p l ac em e n t t h e r a p y i s t o c o r r ec t
e xi s t i n g c a r d i a c o r C N S d i s t u r b a n c e s b y ac h i e v i n g a p l a s m a p H at o r a b o v e 7. 2 . B e c a us e t h e
o n s e t o f a c i d o s i s u s u a l l y i s g r a d u a l , t h e C N S h as s l o wl y e q u i l i b r at e d t o a l o w p H . R a p i d c h a n g e
i n t h e p l a s m a p H r e l a t i v e t o t h e C N S p H m a y c a us e s e i z u r e s a n d d e a t h b ec a u s e C N S p H
n o r m a l i z a t i o n l a g s b e h i n d . A s p l a s m a p H n o rm a l i z e s ov e r h o u r s o r d a y s b y r e n a l H C O 3
g e n e r a t i o n , C N S p H e q u i l i b r a t e s a t a r at e t o l e r a b l e t o t h e p at i e nt , a n d c om p l i c a t i o n s a r e
a v o i d e d . T h e a d d i t i o n a l r i s k s o f i n d u c i n g a l k a l os i s o r h y p e r n a t r em i a b y a dm i n i s t e r i n g s o di um
b i c a r b o n a t e o f t e n o u t we i g h a n y b e n e f i t d e r i v e d f r om qu i c k n o rm a l i z at i o n of t h e pH .
N o n a n i o n g a p a c i d o s i s i n r e n a l f a i l u r e i s t h e r es u l t of t h e r e d uc e d a bi l i t y of d am ag e d k i d n e y s t o
g e n e r a t e H C O 3 . T h e c o n d i t i o n i s u s u a l l y c h r o n i c a n d m i l d , a n d m os t p a t i e nt s a r e as ym pt om at i c .
R e n a l f a i l u r e s e v e r e e n o u g h t o c a u s e s i g n i f i c a n t a c i d os i s al m os t a l wa y s n ec es s i t a t e s
h e m o d i a l ys i s . T h e c o m p o s i t i o n o f t h e d i a l ys a t e i s m o di f i e d t o i m p r o v e s e r um H C O 3
concentrations and pH.
I n c a s e s o f d i a r r h e a l l o s s e s o r f i s t u l a o u t p ut s t h a t e xc e e d t h e a b i l i t y of t h e k i d n ey s t o g e n e r at e
H C O 3 , b i c a r b o n a t e m u s t b e g i v e n . T h i s u s u al l y i s d o n e wi t h s o d i um o r p ot as s i um a c e t at e r at h e r
t h a n b i c a r b o n a t e s a l t s , f o r r e a s o n s s t at e d p r e v i o us l y, b u t s o d i um bi c a r b o n at e c an b e us e d . T h e
c o m p o s i t i o n o f t h e f l u i d t h a t i s b e i n g l os t s h o ul d b e d et e rm i n e d b y l a b o r at o r y a n a l y s i s . T h e
a m o u n t o f b a s e g i v e n s h o u l d b e e n o u g h t o c o r r e c t t h e i n i t i al d ef i c i t wi t h m a i nt e n an c e t h e r a p y i n
q u a n t i t i e s s u f f i c i e n t t o m a t c h d a i l y l o s s es .
Anion Gap Metabolic Acidosis
A n i o n g a p a c i d o s i s i s t h e re s u l t o f a r i s e i n t h e n um b er o f u nm e as u r e d a ni o n s ( n on v o l a t i l e
a c i d s ) i n t h e p l a s m a wi t h a r e s u l t a n t d r o p i n H CO 3 c on c e n t r at i o n. T h e s e ac i ds m a y b e t h e
b y p r o d u c t s o f m e t a b o l i c p ro c e s s e s s e e n i n d i a b et e s an d p r o l o n g e d s t a r v a t i o n ( k et o s i s ), o r t h e y
m a y r e s u l t f r o m a n a e r o b i c c a r b o h y d r a t e m et a b o l i s m an d a c c um u l a t i o n of i n g e s t ed a c i d s
(salicylate
P.710
a n d m e t h a n o l p o i s o n i n g ) o r a c i d s n o rm al l y p r o d uc e d i n t h e b o d y t h a t c a n n ot b e el i m i n at e d , as i s
the case in renal failure.
D u r i n g i n t r a c e l l u l a r h y p o g l y c e m i a , f a t b ec om es t h e s ol e s u b s t r a t e f o r e n e r g y g e ne r a t i o n . T h i s
q u i c k l y r e s u l t s i n t h e p r o d u c t i o n o f k et o n e b o d i es . I n di a b e t es , t h e c a u s e o f l o w i n t r a c e l l u l a r
g l u c o s e i s l a c k o f i n s u l i n , wh i c h p r e v e n t s g l uc os e t r an s p o r t f r om t h e bl o o d i n t o c e l l s . I n
s t a r v a t i o n , a t o t a l a b s e n c e o f g l u c o s e f r om t h e b o d y f or c e s a c h a n g e t o f a t m et a bo l i s m . K e t o n e
b o d i e s d i s s o c i a t e a n d c o n t ri b u t e h y d r o g e n i o ns a n d t he a n i o n β - h y d r o xy b u t y r a t e . I n c as e s o f
t i s s u e h y p o xi a , i n s u f f i c i e n t o x y g e n t o s u p p o r t t h e ac t i on o f t h e K r e bs c yc l e r e s ul t s i n t h e
a c t i v a t i o n o f a n a l t e r n a t i v e p a t h wa y f o r e n e r g y g e n e r a t i o n — t h e C o r i c yc l e. I t s m et a b o l i c
b y p r o d u c t i s l a c t i c a c i d . A n a c c u m u l a t i o n of h y d r o g e n i o n s a n d l ac t a t e r e s ul t s i n a c i d os i s .
Treatment of Anion Gap Metabolic Acidosis
T h e t r e a t m e n t f o r a n i o n g a p a c i d o s i s a l wa y s i s c o r r e c t i o n of t h e u n d e r l y i n g p r o bl em . I nt r a v e n o u s
i n s u l i n i s g i v e n i n t h e c a s e o f d i a b e t es . I n l ac t i c ac i d os i s , r es t o r at i o n of a n a p p r op r i a t e
c i rc u l a t i n g v o l u m e o r p l a s m a o xy g e n – c a r r y i n g c a p ac i t y i s i n di c at e d. P a t i e n t s s uf f er i n g f r om
a n i o n g a p a c i d o s i s f r o m p o i s o n i n g m a y n e e d h em o d i a l y s i s o r g a s t r i c l a v a g e t o r em o v e t h e t o xi c
s u b s t a n c e s f r o m t h e b o d y . H C O 3 t r e a t m e nt i s r e s e r v e d f o r p a t i e nt s wi t h a p H a t or b e l o w 7 . 1 , o r
f o r t h o s e wi t h s e v e r e a d v e rs e s ym p t o m s o f ac i d os i s .
Metabolic Alkalosis
M e t a b o l i c a l k a l o s i s i s d e f i n e d a s a p l a s m a p H a b o v e 7. 4 5 c a us e d b y a h i g h H C O 3 c o nc e nt r a t i o n
i n t h e b l o o d . T h e a n i o n g a p i s n e v e r af f ec t e d b y t h i s c o n d i t i o n. A s t h e H C O 3 r i s e s , t h e l u n g s
c o m p e n s a t e b y l o we r i n g t h e d e p t h a n d r at e of r es p i r at i o n ( C h e y n e - S t ok es b r e a t h i n g ) i n a n e f f o r t
t o i n c r e a s e t h e p CO 2 , t h e r e b y n o rm a l i z i n g t h e p l as m a p H . I m p o rt a n t s ym p t om s as s o c i a t e d wi t h
a l k a l o s i s g e n e r a l l y d o n o t a p p e a r a t a p H b e l o w 7 . 6 ( T a b l e 2 8. 7 ) .
T h e m o s t c o m m o n c a u s e s o f m e t a b o l i c a l k a l os i s a r e l o s s of C l i o n ( n a s o g as t r i c s u c t i o n , l o o p
d i u r e t i c s , m i n e r a l o c o rt i c o i d e xc e s s ) , E C F d e p l et i o n, an d h e p a t i c f ai l u r e . D i u r e t i c s a n d
m i n e r a l oc o r t i c o i d s s t i m u l a t e e xc h a n g e o f h y d r o g e n a nd p o t as s i um i o ns f o r s o di um i n t h e r e n a l
t u b u l e s ; t h i s m a y r e s u l t i n b o t h h y p o k a l em i a a n d a l k a l o s i s ( F i g . 2 8. 2 ) . D i u r e t i c s c a u s e v o l um e
d e p l e t i o n a n d h y p o n a t r e m i a , wh i c h f u rt h e r r es u l t s i n h y d r o g e n a n d p o t as s i um l os s es . V o l um e
d e p l e t i o n i t s e l f l e a d s t o a l k a l o s i s b e c a us e o f t h e i nc r ea s e d c o nc e n t r at i o n o f H C O 3 i n a r e d uc e d
p l a s m a s p a c e . T h i s c o n d i t i o n i s r e f e r r e d t o as c o nt r a c t i o n al k al o s i s . B ec a us e t h e b o d y
g e n e r a t e s a l m o s t n o b a s i c s u b s t a n c e s d u r i n g m et a b o l i s m a n d b as e i n g es t i o n i s un c om m o n ,
alkalosis from other causes is rare.
Table 28.7 Metabolic Alkalosis [pH >7.45, HCO3 >28 mmol (28 mEq]/L)]
Causes
Signs and Symptoms
Liver failure
Cheyne-Stokes breathing
Diuretics
Hypokalemia
Nasogastric suction
Muscle cramping
Hyponatremia
Seizures
Hyperaldosteronism
Corticosteroids
Treatment of Metabolic Alkalosis
M e t a b o l i c a l k a l o s i s a s t h e re s u l t o f s o d i um a n d C l l os s a c c om p a n y i n g v o l um e c o nt r a c t i o n i s
c a l l e d s a l i n e r e s p o n s i v e . Re p l a c i n g s o d i um s t o ps a l d os t e r o n e -s t i m u l at e d e xc h a n g e o f h y d r o g e n
f o r s o d i u m i n t h e r e n a l t u b u l e s , a n d r e p l ac i n g Cl i on s s t o ps t h e g e n e r a t i o n of H CO 3 n e e d e d t o
m a i n t a i n e l e c t r i c a l n e u t r a l i t y . V o l u m e e xp a n s i o n r e d uc e s t h e H CO 3 c o n c e n t r at i o n i n t h e v a s c u l a r
s p a c e . N S i s t h e t r e a t m e n t o f c h o i c e i n t h i s c o n d i t i o n b e c a us e i t i s s l i g ht l y hi g h er i n s o d i um
( 1 5 4 m m o l / L ) a n d m u c h h i g h e r i n c h l o r i d e ( 1 5 4 m m o l / L) c om p a r e d wi t h t h e E CF . T h e q u a n t i t y of
N S r e q u i r e d t o r e s t o r e t h e T BW d e f i c i t s h o ul d n o rm a l i z e b o d y s o di um a n d c h l o ri de . S om e
p a t i e n t s wi t h m e t a b o l i c a l k a l o s i s p r e s e nt wi t h T BW o ve r l o a d a n d m a y n ot b e a b l e t o t ol e r a t e a
s o d i u m l o a d . T h i s a l k a l o s i s c a n b e t r e a t e d wi t h a n i nf us i o n o f h y d r o c h l o ri c ac i d (H C l ) o r a r g i n i n e
h y d r o c h l o r i d e . H C l i s p r e f e r r e d b e c a us e s e v e r e h e p at i c d ys f u nc t i o n u s u al l y i s t h e c a us e o f
a l k a l o s i s i n t h e s e p a t i e n t s , a n d a d m i n i s t e r i n g a r g i ni n e c a n p r ec i p i t a t e h e p a t i c c om a . T h e d o s a g e
o f H C l n e e d e d t o r e p l a c e h y d r o g e n a n d C l d e f i c i t s c a n b e d et e rm i n e d b y t h e us e o f t h e f o l l o wi n g
equation:
H C l (m m o l ) = [ 1 0 3 - M e a s u r e d C l (m m o l / L ) ] × B o d y we i g h t (k g ) × 0. 2
T h e v o l u m e o f d i s t r i b u t i o n o f c h l o r i d e i s 3 3% o f T BW , s o t h e m u l t i p l i c at i o n f ac t o r i s 0 . 2. G i v i n g
o n e - h a l f t h e H Cl d e f i c i t o v e r 1 2 t o 2 4 h o u r s s h o u l d l o we r p l a s m a p H b y 0. 2 a n d s ho u l d n o t
c a u s e a s i g n i f i c a n t C N S p H g r a d i e n t . H y d r oc h l o r i c ac i d s ol u t i o ns f o r i nt r a v e n o u s u s e a r e
c o m m e r c i a l l y a v a i l a b l e , o r e xt e m p o r a n e o us c om p o u n di n g o f a 0 . 1 - t o 0 . 2 - N s ol u t i o n ( 1 0 t o 2 0
m m o l H C l / L ) c a n b e p r e p a re d . I n f u s i o n i nt o a c e n t r a l v e n o u s c a t h et e r r at h e r t h an a p e r i p h e r a l
i n t r a v e n o u s l i n e i s r e c o m m e n d e d t o r e d u c e t h e r i s k of p h l e b i t i s .
M e t a b o l i c a l k a l o s i s m a y b e t h e r e s u l t o f h y p o k al em i a s e c o n d a r y t o I CF / E C F e xc h a n g e o f
h y d r o g e n f o r p o t a s s i u m i o n s a n d m i n e r a l oc o r t i c o i d e xc e s s . T h es e t y p e s o f a l k a l os i s a r e s a l i n e
r e s i s t a n t , a n d t r e a t m e n t c o n s i s t s o f p o t as s i um r e p l ac em e n t . A l k a l os i s c a us e d b y d e c r e a s e d
a l d o s t e r o n e d e g r a d a t i o n (s e c o n d a r y h y p e r a l d os t e r o n i s m ) s e e n i n s e v e r e h e p a t i c d i s e a s e m a y
r e s p o n d t o t h e a l d o s t e r o n e a n t a g o n i s t s p i r o n o l ac t o n e . P at i e nt s wi t h m i n e r a l oc o r t i c o i d - p r o d uc i n g
t u m o rs of t h e a d r e n a l o r p i t u i t a r y g l a n d r e q u i r e t h e r a py wi t h am i n o gl u t et h i m i d e o r s u r g e r y .
Respiratory Acidosis
R e s p i r a t o r y a c i d o s i s i s c h a r a c t e r i z e d b y a p l as m a p H l o we r t h a n 7 . 3 5, wh i c h o c c ur s as t h e
result of a pCO2 higher than
P.711
4 0 m m H g . T h e h e m o g l o b i n b u f f e r i n g s ys t em i s ac t i v at e d i n ac ut e r es p i r at o r y ac i do s i s a n d
s e q u e s t e rs h y d r o g e n i o n s i n s i d e r e d b l o o d c e l l s . H o we v e r , i t i s a we a k s ys t em an d c a n r a i s e t h e
H C O 3 b y o n l y 1 m m o l p e r L f o r e v e r y 1 0 -m m H g r i s e i n p C O 2 . T o c om p l et e l y c o r r ec t t h e p l as m a
p H , a 5 -m m o l / L r i s e i n H CO 3 i s n e e d e d f o r e v e r y 1 0 -m m H g r i s e i n p CO 2 . I t i s t h e s l o w
g e n e r a t i o n o f H CO 3 i n t h e k i d n e y t h a t e v e n t u al l y r a i s e s t h e pl a s m a H C O 3 e n o u gh t o c om p e ns a t e
f o r r e s p i r a t o r y a c i d o s i s a n d n o rm a l i z e t h e p H . B e c a us e t h e C O 2 e xc r e t i o n c a p ac i t y o f n o rm a l
l u n g s i s a l wa y s g r e a t e r t h a n t h e m e t a b o l i c p r o d u c t i o n, r e s p i r at o r y ac i d os i s oc c u rs o nl y as a
r e s u l t o f s e v e r e p u l m o n a r y d i s e a s e ( T a b l e 2 8. 8 ) .
Treatment of Respiratory Acidosis
T r e a t m e n t , wh i c h i n v o l v e s c o r r e c t i n g t h e u n d e r l y i n g pu l m o n a r y d i s o r d e r , m a y i nc l u d e a n t i b i ot i c s ,
b r o n c h o d i l a t o r s , a n d s t e r o i d s . I n t u b a t i o n a n d m e c h a ni c a l v e n t i l at i o n m a y b e n e e de d i f
r e s p i r a t o r y d e p r e s s i o n a c c o m p a n i e s t h e ac i d os i s . R ap i d c o r r e c t i o n o f p H s h o u l d b e a v o i d e d, a n d
b i c a r b o n a t e i s i n d i c a t e d o n l y i f p l a s m a p H i s at o r b e l o w 7 . 1 . C h r o n i c r e s p i r at o r y a c i d o s i s wi t h
e m p h y s e m a a n d c h r o n i c o b s t r u c t i v e p u l m o n a r y d i s e as e d e v e l o p s s l o wl y a n d i s r a r e l y s e v e r e
e n o u g h t o n e c e s s i t a t e t r e a t m e n t . T h e s t i m ul u s f o r r e s pi r a t i o n i n t h es e p at i e nt s m ay s t i l l b e a n
e l e v a t e d C O 2 , b u t m a n y h a v e a d a p t e d t o h y p o xi a a s t h e r e s p i r at o r y d r i v e. A t t em p t s t o l o we r t h e
p C O 2 a n d r a i s e t h e p O 2 a c u t e l y a r e n o t r e c om m e n d e d b e c a us e a p n e a c a n r e s u l t .
Respiratory Alkalosis
R e s p i r a t o r y a l k a l o s i s o c c u rs wi t h a p C O 2 l o we r t h a n 40 m m H g t h at c a us es a p l as m a p H hi g h e r
t h a n 7 . 4 5 . T h e d e f e n s e a g a i n s t t h i s t y p e of al k al o s i s i s t h e m o v em e n t o f h y d r o g e n i o ns
( i n t r a c e l l u l a r H 2 P O 4 g o e s t o H P O 4 ) t o t h e v as c u l a r s p ac e . T h e p h os p h a t e b uf f e r i n g s ys t em , as f o r
h e m o g l o b i n , i s s m a l l i n c a p a c i t y a n d c a n n ot n o rm a l i z e t h e p H i n s e v e r e r es p i r a t or y a l k a l os i s ; i t
c a n l o we r t h e H C O 3 o n l y b y 3 . 5 m m o l p e r L f o r e v e r y 10 - m m H g d r o p i n p C O 2 ( T ab l e 2 8 . 9 ).
Treatment of Respiratory Alkalosis
V o l u n t a r y h y p e r v e n t i l a t i o n , m e c h a n i c a l v e n t i l a t i o n, a nd r a p i d b r e at h i n g c a us e d by h y p o xe m i a
l o we r t h e p C O 2 . C o r r e c t i n g t h i s d i s o r d e r i n v o l v es n o rm a l i z i n g t h e p C O 2 b y r a i s i ng t h e C O 2
c o n c e n t r a t i o n o f i n s p i r e d a i r . T h i s c a n b e d o n e b y i nc re a s i n g t h e c o nc e nt r a t i o n of i ns p i r e d C O 2
d e l i v e r e d b y a v e n t i l a t o r , o r b y h a v i n g t h e p at i e nt r e b re a t h e h i s o r h e r o wn e xp i r e d a i r ( b a g
p l a c e d l o o s e l y o v e r t h e n o s e a n d m o u t h ).
Table 28.8 Respiratory Acidosis (pH <7.35, pCO2 >40 mm Hg)
Causes
Signs and Symptoms
Emphysema
Anxiety
Airway obstruction
Disorientation
Bronchoconstriction
Vasodilation
Pneumonia
Increased cardiac output
Respiratory depression
Coma
Table 28.9 Respiratory Alkalosis (pH >7.45, pCO2 <40 mm Hg)
Causes
Signs and Symptoms
Hyperventilation
Confusion
Respiratory stimulants
Tetany
Hypoxemia
Syncope
Compensatory Responses to Acid -Base Disturbances
A l l p r i m a r y a c i d - b a s e d i s t u r b a n c e s e n g e n d e r a c om p en s a t o r y r e s p o ns e . I t m a y be d i f f i c u l t t o
d e t e rm i n e t h e p r i m a r y d i s t u r b a n c e i f t h e p l as m a p H i s wi t h i n n o rm a l l i m i t s . I t i s a l s o p os s i b l e f o r
t wo p r i m a r y a c i d - b a s e p r o b l e m s t o o c c u r t o g e t h e r. T he o n l y e xc e p t i o n i s t h at r es p i r a t o r y
a c i d o s i s a n d r e s p i r a t o r y a l k a l o s i s c a n n ot oc c u r s i m u l t a n e o u s l y . C o r r e c t l y di a g n os i n g t h e
p a t i e n t ' s d i s e a s e s a n d o b t a i n i n g a m e d i c at i o n h i s t o r y a r e e s s e nt i a l f o r e s t a b l i s h i n g t h e c a us es
o f a n a c i d - b a s e d i s o r d e r a n d i n i t i a t i n g t r e a t m e n t . N o s i m p l e c a l c u l at i o n us i n g t h e a r t e r i a l bl o o d
g a s e s a n d s e r u m e l e c t r o l y t e c o n c e n t r a t i o ns wi l l s u f f i c e , g i v e n t h e c om p l e xi t y of t h e b o d y ' s
b u f f e r i n g a n d c o m p e n s a t o ry m e c h a n i s m s . N om o g r am s ( F i g. 2 8. 3 ) e xi s t t o h e l p t he c l i n i c i a n
d e t e rm i n e t h e c o n s t i t u e n t s o f a n a c i d - b a s e d i s t u r b a nc e . T hi s d et e rm i n at i o n, c om b i n e d wi t h t h e
p a t i e n t h i s t o r y , s h o u l d b e u s e d t o g u i d e a p p r o p r i at e t re a t m e nt d ec i s i o ns .
FIGURE 28.3. Acid-base nomogram. (Reprinted from
Cogan MG, Rector FC. Acid-base disorders. In: Brenner BM, Rector FC, eds. The
kidney. 3rd ed. Philadelphia: WB Saunders, 1986:457–518
, with permission.)
P.712
Electrolytes
T h e m a j o r e l e c t r o l y t e s i n t h e b o d y c o n s i s t o f s o di um , C l , H C O 3 , p ot as s i um , c a l c i um , m a g n es i um ,
a n d p h o s p h o r u s . N o rm a l s e r u m c o n c e nt r at i o ns a r e l i s t e d i n T a b l e 2 8 . 1 . S o d i um i s l i nk e d t o
T BW , a n d m a i n t e n a n c e o f n o r m a l c o n c e n t r at i o ns a n d c o r r e c t i o n o f a b n o rm a l i t i e s we r e d i s c us s e d
e a r l i e r . T h e r o l e o f C l i n t h e b o d y i s as a n os m o t i c s ub s t a nc e a n d t h e m a j o r a n i on i n t h e E C F . C l
h a s n o i n n a t e p h ys i o l o g i c f u n c t i o n . H C O 3 i s l i nk e d t o t h e a c i d - b a s e h om e os t a t i c s y s t em a n d wa s
a l s o d i s c u s s e d e a rl i e r . T h e p h y s i o l o g i c f u nc t i o ns o f t he r em a i ni n g e l ec t r o l y t es a re t o m ai n t a i n
m e m b r a n e p o t e n t i a l s f o r n e r v e c o n d u c t i o n a n d m us c l e c o n t r ac t i o n ( p ot as s i um , c a l c i um , a n d
m a g n e s i u m ), t o g e n e r a t e t h e e n e r g y n e e d e d t o m a i nt a i n t h es e p ot e n t i a l s a n d t o do t h e wo r k o f
b o d y f u n c t i o n s a n d m o v e m e n t ( p h o s p h o r u s ), a n d t o m a i n t a i n t h e s t r e n gt h of b o ne m as s (c a l c i um
a n d p h o s p h o r u s ) . T h e m a i n r e s e r v o i rs of t h es e i o n s a re t h e i nt r a c e l l u l a r s p ac e a nd b o n e . S e r um
c o n c e n t r a t i o n s f a l l s l o wl y wh e n i n t a k e g o e s d o wn b e c a u s e n um e r o us h o rm o n a l an d h om e os t at i c
m e c h a n i s m s e xi s t t o k e e p s e r u m c o n c e nt r a t i o n s wi t h i n t h e n o rm a l r a n g e . T h e s er u m
c o n c e n t r a t i o n s o f t h e s e e l e c t r o l yt e s a r e l o w r e l a t i v e t o s o di um a n d t o t h e i r o wn i n t r a c e l l u l a r
c o n c e n t r a t i o n s , b u t i t i s t h e i r i n t r a v a s c u l a r c o nc e n t r at i o n s t h a t c o n t r o l p h ys i o l o g i c ac t i v i t i e s .
S e r u m c o n c e n t r a t i o n s m u s t b e k e p t wi t h i n a n a r r o w r a n g e , o r s e r i o us c om p l i c at i on s s uc h as
a r r h y t h m i a s , s e i z u r e s , a n d t e t a n y m a y r es u l t .
Potassium
T h e a m o u n t o f p o t a s s i u m i n t h e v a s c u l a r s p ac e a c c o un t s f o r o n l y 0. 4% of t h e t ot a l am o u nt i n t h e
b o d y . 2 5 , 2 6 , 2 7 , 2 8 , 2 9 , 3 0 N o rm a l s e r u m c o nc e n t r at i o ns ra n g e f r om 3. 5 t o 5. 0 m m o l p e r L ( 3 . 5 t o 5
m E q / L ) , a n d t h e m a j o r f u n c t i o n s o f p ot as s i um i nc l u d e i m p u l s e t r a n s m i s s i o n , c a r d i a c
c o n t r a c t i l i t y , a n d a l d o s t e r o n e s e c r e t i o n . T h e m aj o r r ou t e of p ot as s i um e xc r e t i o n i s t h e k i d n e y .
E l i m i n a t i o n c a n i n c r e a s e wh e n i n t a k e i s hi g h , b u t t h e k i d n e ys h a v e n o m e c h a ni s m wi t h wh i c h t o
c o n s e r v e p o t a s s i u m . A d e f i c i e n c y d e v e l o ps r a pi d l y wh e n p o t as s i um i nt ak e i s i n a de q u a t e .
H y p o n a t r e m i a a l s o c a u s e s p o t a s s i u m l o s s v i a r e n al e xc h a n g e p r oc es s es t h at a r e d i s c us s e d i n
the Sodium section ( Fig. 28.2).
S e r u m c o n c e n t r a t i o n s o f p o t a s s i u m d o n ot c om pl e t el y d e p e n d o n t h e r e l at i o ns h i p b e t we e n i n t ak e
a n d o u t p u t a n d s o d i u m h o m e o s t a s i s . T h e l a r g e i n t r ac e l l u l a r p o ol of p ot as s i um c a n b e a s o u rc e
o f i o n s t o s u p p o r t t h e i n t r a v a s c u l a r c o n c e nt r a t i o n wh e n a l o w s e r um c o nc e nt r a t i on d e v e l o p s .
B e c a u s e o f t h i s p r o c e s s , d e p l e t i o n o f p o t as s i um us u a l l y r e p r e s e nt s n ot j us t a l o w c i r c u l at i n g
a m o u n t o f p o t a s s i u m b u t a l s o a n a c q u i r e d i n t r ac e l l ul a r d e f i c i t t h at c a n a p p r o a c h s e v e r a l h u n d r e d
m i l l i m o l e s . C h a n g e s i n a c i d - b a s e s t a t us al t e r t h e d i s t ri b u t i o n of p o t as s i um i o ns i n t h e b o d y . I n
a c i d o s i s , p o t a s s i u m i s e xc h a n g e d a c r os s c e l l m em b r a ne s wi t h h y d r o g e n i o ns as t he b o d y
a t t e m p t s t o b u f f e r p r o t o n s (a c i d ) i n t h e i n t r ac e l l ul a r s pa c e t o h el p m a i nt a i n a n o rm a l p H. T h e
c o n v e r s e i s t r u e i n a l k a l o s i s . T h e s e r um p o t as s i um c on c e n t r at i o n i nc r e a s es ( a c i do s i s ) o r
d e c r e a s e s ( a l k a l o s i s ) b y 0 . 6 m m o l p e r L f o r e v e r y 0 . 1 c h a n g e i n p H f r om t h e v a l ue o f 7 . 4.
Hyperkalemia
E l e v a t e d s e r u m p o t a s s i u m c o n c e n t r a t i o ns m a y r e p r e s e n t a m e di c al em e r g e n c y an d a l m os t
a l wa y s m a n i f e s t a s t h e s u d d e n a p p e a r a n c e o f c a r d i ac a r r h y t hm i as . T h i s u s u al l y oc c u rs a t s e r um
c o n c e n t r a t i o n s a b o v e 6 m m o l p e r L . T h e s ym pt om s a nd c a us es of h y p e r k a l em i a ar e l i s t e d i n
T a b l e 2 8 . 1 0 . A c t u a l t o t a l b o d y p o t a s s i um c a n b e h i g h , n o rm a l , o r ( o c c as i o n al l y ) l o w, a n d i t i s
t h e i n t r a v a s c u l a r c o n c e n t r a t i o n t h a t ef f ec t s p h y s i o l o g i c ac t i v i t i e s a n d c a us es c a rd i a c d i s o r d e r s .
T h e l i f e - t h r e a t e n i n g p o t e n t i a l o f t h e c a r d i ac a b n o r m a l i t y d e t e rm i n e s t h e t y p e , c om p l e xi t y , a n d
s e q u e n c e o f t r e a t m e n t g i v e n . A n y e xo g e n o u s s o u rc e s o f p ot a s s i um s uc h a s I V f l ui d s o r d r u gs
t h a t c o n t a i n p o t a s s i u m s h o u l d b e d i s c o nt i n u e d i m m e d i a t e l y .
Treatment of Hyperkalemia
M e a s u r e s u s e d t o c o r r e c t h y p e r k a l e m i a ac t b y n o rm a l i z i n g n e u r om us c u l a r m em b ra n e p o t e nt i a l ,
s h i f t i n g i o n s b a c k i n t o t h e i n t r a c e l l u l a r s p ac e, o r r em ov i n g p o t as s i um f r om t h e b od y . M em b r a n e
p o t e n t i a l a n d , t h e r e f o r e , t h e s t r e n g t h o f m u s c u l a r c o n t r a c t i o n a r e d et e rm i n e d b y t h e r e l a t i v e
c o n c e n t r a t i o n s o f p o t a s s i u m , c a l c i u m , a n d m a g n es i um at t h e c e l l m em b r a n e. I f t h e p ot a s s i um i n d u c e d a r r h y t h m i a i s l i f e t h r e a t e n i n g , 2 . 5 t o 5 m m o l ( 5 t o 1 0 m E q ) c a l c i um i s g i ve n o v e r s e v e r a l
m i n u t e s t o t e m p o r a r i l y c o r re c t t h e p o t a s s i um - t o -c a l c i um r at i o a n d e l i m i n at e t h e c a r d i a c p r o bl em .
A c o n s t a n t i n f u s i o n o f i n t r a v e n o u s c a l c i um at a r a t e de t e rm i n e d b y s i m u l t a n e o u s
e l e c t r o c a r d i o g r a p h i c ( E CG ) m o n i t o r i n g m a y b e n ec es s a r y t o m a i nt a i n c a r d i ac f u nc t i o n u nt i l
m e a s u r e s t h a t p e rm a n e n t l y n o rm a l i z e s e r um p o t as s i um c o nc e n t r at i o ns t ak e ef f ec t . C al c i um
g l u c o n a t e ( 2 . 3 m m o l / g ) o r c a l c i u m c h l o r i d e ( 6 . 8 m m o l / g ) i s u s e d, b ut t h e r a p y c an n o t b e
c o n t i n u e d f o r l o n g p e r i o d s b e c a u s e c om pl i c a t i o ns o f hy p e r c a l c em i a m a y o c c u r.
P o t a s s i um i o n s m a y b e s h i f t e d f r o m t h e v a s c u l a r s p a c e t o t h e i nt r a c el l u l a r s p ac e t h r o u g h t h e
a d m i n i s t r a t i o n o f g l u c o s e a n d i n s u l i n . P o t as s i um i o n s m o v e wi t h g l uc os e a c r os s c e l l m em b r a n es
i n t h e p r e s e n c e o f i n s u l i n . A r a t i o o f 2 t o 3 g gl u c os e p e r u n i t o f i ns u l i n i s n e e d ed t o m ai n t a i n a
n o r m a l b l o o d g l u c o s e c o n c e n t r a t i o n d u r i n g t h i s p r o c es s . C om m o n l y a dm i n i s t e r e d s ol u t i o ns
i n c l u d e 2 5 t o 3 0 u n i t s o f r e g u l a r i n s u l i n p e r L 1 0% d e xt r o s e s o l u t i o n a n d 1 0 u ni t s i n 5 0 m L 5 0 %
d e xt r o s e .
β 2 - a g o n i s t s m a y a l s o b e u s e d t o c a u s e a t r a ns c el l u l a r s h i f t o f p o t as s i um . A t o t a l o f 1 0 t o 2 0 m g
o f a l b u t e r o l m a y b e a d m i n i s t e r e d b y n e b u l i z e r , i n c om b i n a t i o n wi t h g l uc os e a n d i n s u l i n.
S o d i u m b i c a r b o n a t e i s a n o t h e r t r e a t m e nt o pt i o n u s e d t o s hi f t p ot as s i um i nt r a c e l l ul a r l y . A
t e m p o r a r y a l k a l o s i s i s c a u s e d , t h e r e b y l o we r i n g s e r um p o t as s i um c o nc e n t r at i o ns b y 0 . 6 m m o l
p e r L f o r e v e r y 0 . 1 e l e v a t i o n i n p H. S o d i um bi c a r b o n at e i s r ec om m e n d e d i n c om b i n a t i o n wi t h
i n s u l i n a n d g l u c o s e b e c a u s e o f i t s p o o r ef f i c ac y wh e n u s e d as a s o l o a g e n t f o r t he t r e at m e nt of
h y p e r k a l e m i a . A d d i t i o n a l l y , t h i s p h a rm ac e u t i c al t h e r a py , s i m i l a r t o c al c i um i nf u s i on , c a n n o t b e
c o n t i n u e d f o r l o n g p e r i o d s b e c a u s e s o d i um o v e r l o a d an d
P.713
m e t a b o l i c a l k a l o s i s m a y r e s u l t . F i f t y -m L v i a l s a n d p r el o a d e d s y r i n g es o f 8 . 4% ( 1 m m o l / m L ) a n d
5 0 0 - m L c o n t a i n e r s o f 5 % (0 . 6 m m o l / m L ) s o d i um b i c a rb o n a t e a r e c om m e rc i al l y a va i l a b l e ; 4. 2 %
( 0 . 5 m m o l / m L ) p r e l o a d e d s y r i n g e s a r e a v a i l a b l e f o r p ed i a t r i c o r n e o n a t al us e . T he s e t r e a t m e n t s
a r e a t e m p o r a r y s o l u t i o n b e c a u s e p o t a s s i um i o ns a r e n o t r em o v e d f r om t h e b o d y . H o we v e r , t h e y
d o a l l o w t r e a t m e n t t o c o n t i n u e f o r l o n g p e ri o d s wi t h o ut s i g n i f i c a nt c om pl i c a t i o n s .
Table 28.10 Symptoms and Causes of Hyperkalemia and Hypokalemia
Hyperkalemia
Serum concentration >5 mmol/L (5
mEq/L)
Hypokalemia
Serum concentration <3.5 mmol/L (3.5
mEq/L)
Causes
Renal failure
Amphotericin B
Acidosis
Diuretics
Crush injury
Diarrhea
Red cell hemolysis
Decreased intake
Potassium-sparing diuretics
Corticosteroids
Excess ingestion of potassium (salt
substitutes)
Renal tubular acidosis
Adrenal insufficiency
Alkalosis
Hypoaldosteronism
Vomiting
Fanconi syndrome
Hyperaldosteronism
Licorice
Signs and Symptoms
Electrocardiographic findings
Electrocardiographic findings
Peaked T waves
Flat or inverted T waves
Depressed ST segment
Depressed ST segment
Disappearance of P wave
Muscle weakness
Widened QRS complex
Diminished reflexes
Muscle weakness
Paralysis
Paresthesias
Weak pulse
Gastrointestinal hypermotility
Ileus
Flaccid paralysis
Depression
Confusion
Hypotension
T h r e e d i f f e r e n t t r e a t m e n t s m a y b e u s e d t o r e m o v e p o t a s s i um f r om t h e b o d y . A l t ho u g h t h es e
s h o u l d b e i n i t i a t e d a s s o o n a s p o s s i b l e , t h e y m a y n o t c o r r e c t c a r d i ac a r r h y t hm i as i n a t i m el y
f a s h i o n a n d c a n n o t b e c o n s i d e r e d a c ut e t r e at m e nt f o r h y p e r k a l em i a. T h e c at i o n i c - a n i o n i c
e xc h a n g e r e s i n s o d i u m p o l y s t y r e n e s u l f o n a t e ( S P S ) , g i v e n o r a l l y o r r e c t a l l y , bi nd s p ot as s i um t o
i t s e l f t h r o u g h e xc h a n g e wi t h s o d i u m i n t h e G I t r a c t . O n e g r am o f S P S r em o v e s ap p r o xi m a t e l y 1
m m o l p o t a s s i u m a n d a d d s 2 t o 3 m m ol s o d i um . T h e r es i n i s v e r y c o ns t i p at i n g, s o i t i s g i v e n wi t h
s o r b i t o l , a n o s m o t i c c a t h a rt i c , a n d wa t e r t o p r e v e n t f ec a l i m p a c t i o n. T h e o r a l r o u t e i s p r ef e r r e d
o v e r r e c t a l a d m i n i s t r a t i o n b e c a u s e c o n t ac t t i m e wi t h t he G I m uc os a i s l o n g e r. T h e i n i t i a l d os a g e
i s 3 0 t o 6 0 g r e s i n i n 2 0 % s o r b i t o l ( c om m e rc i a l p r e p a ra t i o ns a r e a v a i l a b l e ) a n d c a n b e r e p e at e d
e v e r y 1 t o 2 h o u rs i f t h e s e r u m p o t a s s i um c o nc e n t r at i o n r em a i ns h i g h . S o d i um ov e r l o a d m a y
o c c u r , s o m o n i t o r i n g f o r c o n g e s t i v e h e a r t f ai l u r e , e d em a , a n d p ul m o n a r y e d em a i s n e c es s a r y i n
p a t i e n t s a t r i s k o f d e v e l o p i n g t h e s e c om p l i c at i o ns .
L o o p d i u r e t i c s , s p e c i f i c a l l y f u r o s e m i d e, h a v e b e e n us ed a s t r e at m e nt f o r p a t i e nt s wi t h
h y p e r k a l e m i a b e c a u s e o f t h e r e n a l wa s t i n g of p ot as s i um c a us e d b y t h e d r u g . H em o d i a l y s i s c a n
b e u s e d t o r e m o v e p o t a s s i u m f r o m t h e b o d y . A l t h o u gh i t s o n s et i s i m m e d i a t e a nd p o t as s i um i s
r e m o v e d f r o m t h e p l a s m a , t h e p r o c e d u r e i s v e r y i n v as i v e a n d s h o u l d b e us e d o nl y wh e n t h e
p a t i e n t ' s c o n d i t i o n i s l i f e t h r e a t e n i n g a n d o t h e r t r e at m e n t m e t h o ds h a v e f ai l e d.
Hypokalemia
H y p o k a l e m i a c a n a l s o b e a c a r d i a c m e di c al em e r g e n c y , wi t h r h y t hm di s t u r b a nc e s a p p e a r i n g at
serum
P.714
c o n c e n t r a t i o n s b e l o w 3 m m o l p e r L . P at i e n t s m a y e xh i b i t m us c l e we a k n es s a n d m a l a i s e b e f o r e
E C G c h a n g e s a p p e a r. S ym p t o m s a n d c a u s es o f h y p o k a l em i a a r e l i s t e d i n T a b l e 28 . 1 0 .
C o r r e c t i o n o f u n d e r l y i n g d i s e a s e o r d i s c o nt i n u at i o n o f d r u g t h e r a p y t h at c o nt r i b u t e s t o
hypokalemia is a basic part of the initial treatment.
H y p o k a l e m i a s e c o n d a r y t o h y p o n a t r e m i a i s a l m os t a l wa y s ac c om p a n i e d b y h y p oc h l o r em i c
a l k a l o s i s a s t h e r e n a l c o n s e r v a t i o n o f s o d i um c a us es s e c r et i o n o f p o t as s i um a n d h y d r o g e n i o ns
( F i g . 2 8 . 2 ). F o r e v e r y 3 m m o l s o d i u m r e a bs o r b e d , 2 m m o l p ot as s i um a n d 1 m m o l h y d r o g e n a r e
l o s t i n t h e u r i n e . T h e h y d r o g e n i o n n e e d e d f o r e xc h a n g e wi t h s o d i um i s g e n e r a t ed f r om t h e
a c t i o n o f c a r b o n i c a n h y d r a s e o n wa t e r a n d CO 2 . C a r b o n i c a c i d i n r e n a l t u b ul a r c e l l s d i s s o c i a t es
i n t o h y d r o g e n a n d H C O 3 . T h e h y d r o g e n i o n i s s ec r e t ed i n t o t h e u r i n e, a n d H C O 3 i s r e s o r b e d i n t o
t h e b l o o d . W h e n e n o u g h HC O 3 i o n s a c c um ul a t e i n s e rum , a l k a l os i s r es u l t s . A n y c o nc om i t a n t
h y p o n a t r e m i a a n d a l k a l o s i s m u s t b e c o r r ec t e d f o r h y po k a l em i a t r e a t m e nt t o b e s u c c e s s f u l . T h e
C l s a l t o f p o t a s s i u m i s t h e t r e a t m e n t o f c h o i c e b ec a us e a l k a l os i s m u s t b e c o r r e c t e d . A s C l
l o a d i n g p r o c e e d s , H C O 3 e xc r e t i o n b y t h e k i d n e ys i nc r e a s es , g e n e r a t i o n d ec r e a s e s , a n d al k al o s i s
r e s o l v e s . I f a n o n c h l o r i d e s a l t o f p o t as s i um i s g i v e n , re n a l e xc r e t i o n a n d i nt r ac e l l u l a r s hi f t i n g o f
p o t a s s i u m wi l l c o n t i n u e , a n d h y p o k a l em i a wi l l n ot b e c o r r e c t e d ( F i g. 2 8. 2 ) .
Treatment of Hypokalemia
A n i n t r a c e l l u l a r d e f i c i t o f p o t a s s i u m al m os t a l wa y s p re c e d es a n d a c c om p a n i es an i n t r a v as c u l a r
d e f i c i t , t h e r e b y r e q u i ri n g l a r g e a m o u nt s o f p ot a s s i um t o r e s t o r e t o t al b o d y d ef i c i t s a n d n o rm al i z e
s e r u m c o n c e n t r a t i o n s . O r a l l y o r i n t r a v e n o u s l y a dm i n i s t e r e d p ot a s s i um s h i f t s s l o wl y i n t o t h e I C F
t o c o r r e c t t h a t d e f i c i t , s o t h e r a t e o f p o t as s i um c h l o r i de i n f us i o n m u s t n ot b e s o ra p i d as t o
c a u s e i n t e r i m h y p e rk a l e m i a . U n d e r m os t c o n d i t i o ns , i nt r a v e n o u s p o t as s i um c h l o r i d e a t 1 0 m m o l
p e r h o u r wi l l n o t c a u s e h y p e r k a l e m i a i n a p a t i e n t wi t h a s e r um c o nc e n t r at i o n b e l ow 3 . 5 m m o l p e r
L , a n d 3 0 t o 4 0 m m o l g i v e n o v e r 3 t o 4 h o u rs i n D 5 W o r N S i s a c om m o n r at e of p ot a s s i um
r e p l a c e m e n t . S e r u m p o t a s s i u m c o n c e n t r at i o n s h o ul d be r e a s s es s e d a n d p o t as s i um a dm i n i s t e r e d
u n t i l n o rm a l s e r u m c o n c e n t r a t i o n s a r e o bt a i n e d ( 3 . 8 t o 4 . 0 m m o l / L ) . I n p a t i e n t s wi t h p r of o u n d
h y p o k a l e m i a a n d c o n t i n u e d p o t a s s i u m wa s t i n g , s uc h as t h os e wi t h r e n a l t u b u l a r ac i d os i s f r om
a m p h o t e r i c i n B t h e r a p y , r e p l a c i n g t h e p ot a s s i um d ef i c i t m a y e nt a i l v e r y l a r g e d o s a g e s . I n t h e s e
i n s t a n c e s , 2 0 t o 4 0 m m o l p e r h o u r m a y b e n e e d e d, a nd a c e n t r al l i n e i s a l wa y s ne c es s a r y
b e c a u s e i n f u s i o n i n t o a p e ri p h e r a l v e i n a t a r at e g r e at e r t h a n 1 0 m m ol p e r h o u r al m os t a l wa y s
c a u s e s i n t o l e r a b l e p a i n a n d p h l e b i t i s at t h e i n f us i o n s i t e .
O r a l a d m i n i s t r a t i o n o f p o t a s s i u m c h l o r i d e c a n c o r r e c t h y p o k a l em i a , b u t m a n y p a t i e n t s
e xp e r i e n c e c o n s i d e r a b l e G I i r r i t a t i o n a n d v om i t i n g wh e n g i v e n m o r e t h a n 2 0 m m o l p e r d os e o r
6 0 m m o l p e r d a y . W a x m a t ri x t a b l e t s h a v e g r e a t e r pa t i e n t ac c e p t a nc e t h a n d o e s l i q u i d
p o t a s s i u m b e c a u s e o f t h e u n p l e a s a n t t a s t e o f t h e o r a l s o l ut i o ns . T h e p r o b l em o f ga s t r i c i r r i t a t i o n
i s t h e s am e f o r b o t h t a b l e t s a n d s o l u t i o n. A t t em pt s t o re p l a c e l a r g e p ot as s i um d e f i c i t s b y m o ut h
o f t e n a r e u n s u c c e s s f u l , a n d s i m u l t a n e o u s I V r e p l ac em e n t m a y b e n e e d e d.
Chloride
C h l o r i d e i s t h e m a j o r a n i o n i n t h e E C F , b u t i t h as n o i n h e r e n t p h ys i o l o g i c f u nc t i on . 2 , 4 , 1 4 I t
u s u a l l y i n c r e a s e s o r d e c r e a s e s i n s y n c h r o n o us f as h i on wi t h t ot a l b o d y s o d i um , bu t a c h a n g e i n
C l c o n c e n t r a t i o n c a u s e s a n a c i d - b a s e d i s t u r b a nc e. B ec a us e e l ec t r i c a l n e ut r a l i t y m u s t b e
m a i n t a i n e d a n d t h e c o n c e n t r a t i o n o f u nm e a s u r e d i o ns i s f i xe d , a n i m m e d i at e c h a ng e i n t h e
s e r u m H C O 3 c o n c e n t r a t i o n wi l l b e n o t e d. T h e ef f e c t wi l l oc c u r as m e t a b ol i c ac i d os i s o r a l k a l os i s ,
d e p e n d i n g o n t h e r e s u l t a n t i n c r e a s e o r d e c r e as e i n t h e H C O 3 : p C O 2 r a t i o.
D i s o r d e r s o f b o d y Cl r e s u l t f r o m i t s l o s s f r om t h e b o d y ( v om i t i n g , d i u r et i c s ), h y p er n a t r em i a, C l
l o a d i n g (s a l i n e i n f u s i o n ) , o r c h a n g e s i n ac i d - b as e b a l a n c e . I n ac i d os i s a n d a l k a l o s i s , t h e c h a n g e
i n s e r u m C l c o n c e n t r a t i o n i s a l m o s t a l wa y s a c om p e ns a t o r y r e s p o ns e t o a n i n i t i a l c h a n g e i n t h e
H C O 3 v a l u e . I n t h i s i n s t a n c e , t h e s e r um C l wi l l n ot n o rm a l i z e , n o r s h o u l d a n e f f o rt b e m a d e t o
c o r r e c t t h e c o n c e n t r a t i o n b y g i v i n g o r wi t h h o l d i n g Cl un t i l t h e c a u s e o f t h e ac i d - ba s e
a b n o r m a l i t y i s i d e n t i f i e d a n d c o r r e c t e d. W h e n t h i s oc c u r s , t h e C l c o nc e nt r a t i o n no r m al i z e s
n a t u r a l l y v i a r e n a l h o m e o s t a t i c m e c h a ni s m s .
Hyperchloremia
H y p e r c h l o r e m i a , d e f i n e d a s a s e r u m c o n c e nt r a t i o n g r ea t e r t h a n 1 0 5 m m o l p e r L, re s u l t s f r om
m e t a b o l i c a c i d o s i s , r e s p i r a t o r y a l k a l o s i s , h y p e r n a t r em i a , o r C l l o a d i n g. T r e a t m e nt i s a i m e d at
c o r r e c t i n g t h e u n d e r l y i n g d i s o r d e r . I f t h e c a us e o f t h e h y p e r c h l o r em i a i s m et a b o l i c ac i d os i s o r
r e s p i r a t o r y a l k a l o s i s , c o r r e c t i n g t h e s e d i s t u r b a n c es i s t h e o n l y t r e a t m e n t . T h e c om p o s i t i o n of
o r a l o r i n t r a v e n o u s f l u i d s s h o u l d b e d et e rm i n e d a n d ad j u s t m e nt s m a d e i f t h e y a pp e a r t o b e t h e
c a u s e o f t h e p r o b l e m . C h a n g i n g a NS i n f us i o n t o 0. 4 5% s a l i n e i nf us i o n o r r e p l ac i n g s o di um
c h l o r i d e wi t h s o d i u m a c e t a t e m a y r e s o l v e t h e p r o b l em . W h e n h y p e rc h l o r em i a i s c a u s e d b y
o v e r i n g e s t i o n o f s o d i u m c h l o r i d e , t r e a t m e n t c o n s i s t s of f r e e wa t e r r e p l a c em e n t a nd d i u r e s i s . I n
h y p e r n a t r e m i a c a u s e d b y wa t e r l o s s , t h e t r e a t m e n t i s T BW f l u i d r e pl a c em e n t (s ee S o d i um ) .
Hypochloremia
A s e r u m c h l o r i d e b e l o w 9 5 m m o l p e r L i s c o ns i d e r e d hy p o c h l o r em i a. B ec a us e E CF c h l o r i d e
c h a n g e s wi t h E C F s o d i u m , h y p o n a t r e m i a c a us es h y p oc h l o r em i a . T h i s i s a n a p p r op r i a t e
c o m p e n s a t o r y m e c h a n i s m f o r m a i n t a i n i n g e l ec t r i c al n eu t r a l i t y ; c h l o ri d e n o rm a l i z es wi t h
c o r r e c t i o n o f t h e E C F s o d i u m c o n c e n t r at i o n .
T h e m o s t c o m m o n c a u s e s o f h y p o c h l o r em i a a r e n a s og a s t r i c s u c t i o n, v om i t i n g , an d d i u r e t i c
t h e r a p y . L a r g e a m o u n t s o f c h l o r i d e a n d ac i d a r e l o s t al o n g wi t h s t om ac h f l u i d, s o t h e r a p y
c o n s i s t s o f r e p l a c i n g t h e vo l u m e o f t h e n a s o g as t r i c as p i r a t e o r v om i t i n g wi t h h i gh - c h l o r i d e
s o l u t i o n s s u c h a s N S o r L R. D i u r e t i c s c a us e h y p oc h l o rem i a t h r o u g h m ec h a n i s m s d i s c us s e d i n
t h e H y p o n a t r e m i a s e c t i o n . T h e r a p y c o ns i s t s of l i b e r a l i z i n g s o di um c hl o r i d e i n t ak e, r e d uc i n g t h e
d i u r e t i c d o s a g e , a n d c o r r e c t i n g s ym p t om a t i c h y p o n a t r em i a a n d h y p o k al em i a wi t h s a l i n e a n d
p o t a s s i u m c h l o ri d e s o l u t i o n s .
P.715
Calcium
T h e m a j o r r e p o s i t o r y o f c a l c i u m i n t h e b o d y i s b o n e, wi t h o nl y 1% of t h e t ot a l am o u n t of c a l c i um
i n t h e b o d y f o u n d i n t h e f l u i d s p a c e s . 3 1 , 3 2 , 3 3 , 3 4 , 3 5 , 3 6 , 3 7 , 3 8 , 3 9 N o rm al s e r um c on c e n t r at i o n i s
2 . 2 t o 2 . 6 m m o l p e r L ( 8 . 8 t o 1 0 . 3 m g / d L ) . O n l y 5 0 % i s a v a i l a b l e t o e xe r t i t s p h y s i o l o g i c e f f ec t ;
t h e o t h e r 5 0 % i s b o u n d t o a l b u m i n a n d ot h e r p r ot e i ns . S e r um c a l c i um c o nc e n t r at i o n d o e s n o t
f l u c t u a t e a s a d i r e c t r e s u l t o f d a i l y i n t ak e a n d e xc r e t i on o f t h e i o n. T h e s y n c h r o n ou s ac t i v i t y o f
p a r a t h y r o i d h o rm o n e , v i t a m i n D , a n d c a l c i t o n i n r e g u l at e s G I a b s o r pt i o n, r e n a l e xc r e t i o n , a n d
s k e l e t a l d e p o s i t i o n o r r e s o rp t i o n o f c al c i um a n d d et e rm i n es t h e s e r um c a l c i um c o n c e n t r at i o n. A n
i n v e r s e r e l a t i o n s h i p o c c u rs b e t we e n s e r um c a l c i um a nd p h o s p h at e ; a n i nc r e a s e or d e c r e as e i n
o n e m i n e r a l n e c e s s i t a t e s a c h a n g e i n t h e o p p os i t e d i re c t i o n of t h e ot h e r m i n e r a l t o m a i nt a i n
equilibrium.
C a l c i u m h a s a v a r i e t y o f s p e c i f i c p h ys i o l o g i c f u nc t i o ns i n t h e b o d y . I t i s e s s e nt i a l t o
n e u r o m u s c u l a r c o n d u c t i o n b e c a u s e i t s t a b i l i z e s c el l m em b r a n e p e rm e a bi l i t y a n d e xc i t a b i l i t y ; i t
i n h i b i t s s o m e e n z ym e s i n t h e K r e b s c yc l e , s t i m u l at es g a s t r i n, r e d u c es r e n a l bl o od f l o w, a n d i s
a c t i v e i n t h e b l o o d c o a g u l a t i o n c a s c a d e as f ac t o r I V . T h e n o rm al s e r um r a n g e i s n a r r o w, a n d
m a n y l a b o r a t o r i e s m e a s u r e o n l y t o t a l s e r um c a l c i um , n o t j us t t h e ac t i v e i o n i z e d 5 0 % . T hi s
p r e s e n t s a p r o b l e m f o r d e t e r m i n a t i o n of t h e p h ys i o l o gi c a l l y ac t i v e am o u nt of i o n i n t h e s e r um .
B e c a u s e 5 0 % i s p r o t e i n b o u n d , p r i m a r i l y t o a l b um i n , l o w s e r um al b um i n r es u l t s i n l o w t o t al
s e r u m c a l c i u m c o n c e n t r a t i o n . L o w s e r um c a l c i um c o nc e n t r a t i o n i n t h e p r e s e nc e of l o w a l b um i n
d o e s n o t n e c e s s a r i l y i n d i c a t e a l o w i o n i z e d c o nc e n t r at i o n . C o r r ec t e d, m e as u r e d t o t a l s e r um
c a l c i u m c a n b e c a l c u l a t e d b y a c c o u n t i n g f o r a p a t i e n t ' s d ec r e as e d al b um i n o n t he b a s i s o f a
n o r m a l v a l u e o f 4 g p e r d L . I t c a n b e as s um e d f r om t h i s c o r r ec t i o n t h a t t h e f r e e c a l c i um i s
n o r m a l a n d p h y s i o l o g i c h y p o c a l c e m i a i s n o t p r e s e nt . T h e f o rm u l a f o r t h i s c al c ul a t i o n i s as
f o l l o ws :
C o r r e c t e d s e r u m c a l c i u m = [ 4 g / d L - M e a s u r e d al b um i n ( g / d L ) ] × 0 . 8 + S e r um c a l c i um m e as u r e d
W h e n t h e i o n i z e d c a l c i u m i s r e p o rt e d , t hi s c o r r e c t i o n n e e d n o t b e m a d e . A c i d - b a s e di s t u r b a nc e s
a f f e c t t h e i o n i z e d : b o u n d c a l c i u m r a t i o b u t n o t t h e t o t a l s e r um c al c i um . S om e h yd r o g e n i o n s
c i rc u l a t e i n t h e b l o o d wh i l e b o u n d t o al b um i n. I n a c i d o s i s , m o r e h y d r o g e n i o ns a re b o u n d t o
a l b u m i n a s t h e b o d y a t t e m p t s t o b u f f e r a c i d a n d n o rm a l i z e t h e p l as m a p H. T h i s ac t i o n d i s p l ac es
c a l c i u m i o n s f r o m t h e i r b i n d i n g s i t e s , a n d t h e am o u n t o f f r e e c a l c i um i n t h e bl o o d r i s es . T h e
c o n v e r s e i s t r u e i n a l k a l o s i s . F o r e a c h 0. 1 c h a n g e i n pH , t h e i o ni z e d c a l c i um c h an g e s b y 0 . 4 2
mmol per L in the opposite direction.
Hypercalcemia
H y p e r c a l c e m i a i s d e f i n e d a s c o r r e c t e d t ot a l s e r um c a l c i um a b o v e 2. 6 m m o l pe r L ( 1 0 . 3 m g/ d L )
o r a n i o n i z e d v a l u e a b o v e 1 . 1 5 m m o l p e r L . T h e s ym pt om s a n d c a u s es a r e l i s t e d i n T a b l e 2 8 . 1 1 .
A n y s o u r c e s o f e xo g e n o u s c a l c i u m s h o u l d b e di s c o nt i n u e d i m m e d i at e l y . I t i s i m po r t a n t t o n o t e
t h a t m e n t a l a b e r r a t i o n s s e e n wi t h h y p e r c al c em i a m a y b e p r o f o u n d a n d a r e n o t a l wa y s r e l a t e d i n
a l i n e a r f a s h i o n t o t h e d e g re e o f h y p e r c a l c em i a . A n y ev a l u a t i o n of m e nt a l s t a t us c h a n g es o r o f a
c o m a t o s e p a t i e n t s h o u l d i n c l u d e s e r u m c a l c i um c o nc en t r a t i o n.
Treatment of Hypercalcemia
T h e r a p i e s f o r h y p e r c a l c e m i a i n v o l v e s h i f t i n g c a l c i um i o n s i n t o t h e b o n e o r e l i m i na t i n g c a l c i um
f r o m t h e b o d y . T h e r a p i e s a d m i n i s t e r e d t o r em o v e c al c i um f r om t h e b o d y a r e g i v en f i rs t b ec a us e
t h e y wo r k f a s t e r a n d a r e g e n e r a l l y m o r e e f f ec t i v e i n a n a c ut e s i t u at i o n . L o o p d i u r et i c s , s uc h a s
f u r o s e m i d e a n d b u m e t a n i d e , i n c r e a s e r e n al c a l c i um exc r e t i o n . T h e i n i t i a l f u r os em i d e d os a g e i s 1
m g p e r k g a n d i s g i v e n wi t h a n a m o u n t o f N S t h a t wi l l m a i n t ai n n o rm a l b o d y wa t e r a n d s o d i um
c o n c e n t r a t i o n wh e n a u ri n e o u t p u t o f 2 0 0 t o 5 0 0 m L pe r h o u r i s ac h i e v e d . E l ec t r o l y t e s m us t b e
c a r e f u l l y m o n i t o r e d a n d p o t a s s i u m a n d m a g n es i um a dm i n i s t r at i o n m a y n e e d t o be i m pl em e nt e d
t o p r e v e n t h y p o k a l e m i a a n d h y p o m a g n es em i a c a us e d b y t h e ac t i o n o f t h e l o o p di u r e t i c . T h i s
wa s h o u t t h e r a p y m a y n e e d t o b e c o n t i n u e d f o r e xt e n d e d p e r i o d s i f t h e c a us e o f t he
h y p e r c a l c e m i a i s s e v e r e o r i f a b n o rm al l y l a r g e am o u n t s of c a l c i um c o nt i n u e t o a pp e a r i n t h e
v a s c u l a r c o m p a rt m e n t .
T r e a t m e n t s t h a t s h i f t c a l c i u m b a c k i n t o b o n e a r e s l o w a n d m a y b ec om e i n e f f e c t i ve b e c a us e o f
t a c h y p h y l a xi s . P a r e n t e r a l c a l c i t o n i n i s us e d b e c a us e i t r a p i d l y i n c r e as es b o n e u p t a k e of
c a l c i u m ; a l t h o u g h t h e e f f e c t i s r a p i d , i t i s of s h o r t d u ra t i o n , a n d t ac h y p h y l a xi s d ev e l o p s wi t h i n
d a y s . T h e i n i t i a l p a r e n t e r a l d o s a g e f o r t r e at i n g h y p e r c a l c em i a i s 4 I U p e r k g s a l m o n c al c i t o n i n
g i v e n e v e r y 1 2 h o u rs b y s u b c u t a n e o u s o r i nt r am us c u l a r i n j ec t i o n . A f t e r 2 d a ys , t h i s c a n b e
i n c r e a s e d t o a m a xi m u m d o s a g e o f 8 I U p e r k g g i v e n ev e r y 6 h o u r s , b ut a d di t i on a l h y p o c a l c em i c
e f f e c t u s u a l l y d o e s n o t r e s u l t . I n t r a n as a l c al c i t o n i n i s n o t us e f ul i n m a n a g i n g a c ut e o r c h r o n i c
h y p e r c a l c e m i a . E t i d r o n a t e d i s o d i u m i s a b i s p h o s p h o na t e t h a t i n h i bi t s o s t e oc l as t i c b o n e
r e s o r p t i o n b y b i n d i n g h y d r o x y a p a t i t e . I n i t i a l t r e at m e nt c o ns i s t s of 7 . 5 m g/ k g/ d a y gi v e n
i n t r a v e n o u s l y o n c e d a i l y f o r 3 d a ys . T h e i n f us i o n t i m e m u s t b e at l e as t 2 h o u r s t o a v o i d p r o xi m a l
r e n a l t u b u l a r d a m a g e (s e e n i n p a t i e n t s wi t h p r e e xi s t i ng r e n a l di s e as e ) a n d t h e t he o r e t i c al r i s k o f
t r a n s i e n t h y p o c a l c e m i a . O n c e s e r u m c a l c i um h as b e e n n o rm a l i z e d , o r al t h e r a p y wi t h 2 0
m g / k g / d a y c a n b e g i v e n i f t h e h y p e r c a l c em i a i s e xp e c t e d t o r e c u r ( e . g. , b o n e m et a s t as es i n
p a t i e n t s wi t h c a n c e r ) . P a m i d r o n a t e d i s o d i um a p p e a rs t o b e m o r e ef f ec t i v e t h a n et i d r o n a t e i n
t r e a t i n g h y p e r c a l c e m i a a n d o f f e r s t h e a d v a n t a g es o f qu i c k e r o ns et a n d l o n g e r d u ra t i o n of a c t i o n
wi t h o u t t h e d i s a d v a n t a g e o f i n h i b i t i n g b o n e m i n e r a l i z at i o n at h i g h d os a g es . I t i s do s e d at 6 0 t o
9 0 m g g i v e n i n t r a v e n o u s l y o v e r a t l e a s t 2 h o u rs . T h e t r e a t m e nt m a y b e r e p e a t e d a s of t e n as
e v e r y 7 d a y s i f n e c e s s a r y . C a l c i t o n i n i n c om b i n at i o n wi t h bi s p h os p h o n at e s i s u s ed i n t h e a c ut e
m a n a g e m e n t o f h y p e rc a l c e m i a .
S t e r o i d s s u c h a s p r e d n i s o n e a r e u s e f ul i n m a n a g i n g c h r o n i c m i l d h y p e rc a l c em i a. T h e i n i t i al
p r e d n i s o n e d o s a g e v a r i e s b e t we e n 1 5 a n d 1 0 0 m g p er d a y , wi t h a n o ns et of ac t i o n o f 3 t o 1 0
d a y s . S t e r o i d s wo r k b y a n t a g o n i z i n g t h e ac t i v a t i o n o f v i t am i n D i n t h e l i v e r a n d re d u c i n g b o n e
r e s o r p t i o n . F o r t h e s e r e a s o n s , s t e r o i ds a r e n ot ef f ec t i v e i n h y p e rc a l c em i a
P.716
s e c o n d a r y t o h y p e r p a r a t h y ro i d i s m . O r a l p h os p h a t e i s no t a t r e at m e nt o pt i o n i n t h i s t y p e of
h y p e r c a l c e m i a . B e c a u s e t h e o r d i n a r i l y r ec i p r oc a l r e l at i o n s h i p b e t we e n s e r um c al c i um a n d
p h o s p h o r o u s c o n c e n t r a t i o n s h a s n o t b e e n s us t ai n e d , t h e am o u nt b y wh i c h t h e s e rum c a l c i um
f a l l s wh e n p h o s p h o r o u s c o n c e n t r a t i o n r i s e s us u a l l y i s s m a l l . T h e ri s k o f s o f t t i s s u e c al c i f i c at i o n
b y c a l c i u m - p h o s p h a t e c o m p l e xe s o f t e n e xc e e d s t h e be n e f i t of t h i s t h e r a p y . I f r a i s i n g t h e s e r um
p h o s p h o r u s r e s u l t s i n a c a l c i u m - p h o s p h at e p r o d uc t [ s e r u m c a l c i u m (m g / d L ) m u l t i p l i e d b y
p h o s p h a t e (m g / d L ) ] a b o v e 6 0 , p r e c i p i t a t i o n c a n o c c u r. I n t h e r a r e i ns t a n c es wh e n
h y p o p h o s p h a t e m i a i s t h e c a u s e o f h y p e rc a l c em i a , a dm i n i s t e ri n g 3 0 t o 1 0 0 m m ol p e r d a y ( 1 t o 3
g ) o f p h o s p h o r u s s h o u l d r e s o l v e t h e p r o bl em . S o d i um p h o s p h a t e r e p l ac em e nt p r od u c t s a r e
a v a i l a b l e ; P h o s p h o -S o d a s o l u t i o n c o nt a i ns 2 5 m m ol (8 0 0 m g ) p h o s p h at e p e r 5 m L , N e ut r a - P h os
c a p s u l e s c o n t a i n 8 m m o l ( 2 5 0 m g ) p h o s p h at e , a n d t h e s o l ut i o n c o nt a i ns 3 2 m m o l ( 1 g )
p h o s p h a t e p e r 3 0 0 m L . T h e s e p r o d u c t s a l s o c o nt a i n c o n s i d e r a b l e am o u nt s of s o d i um as t h e
o b l i g a t e c a t i o n , s o t h e y m u s t b e u s e d wi t h c a u t i o n .
Table 28.11 Symptoms and Causes of Hypercalcemia and Hypocalcemia
Hypercalcemia
Hypocalcemia
Serum concentration >2.6 mmol/L
(10.3 mg/dL)
Serum concentration <2.2 mmol/L (8.8
mg/dL)
Ionized >1.2 mmol/L (2.3 mEq/L)
Ionized 1.0 mmol/L (2.0 mEq/L)
Causes
Bone neoplasms
Renal failure
Hyperparathyroidism
Hypoparathyroidism
Hypervitaminosis D
Vitamin D deficiency
Prolonged immobilization
Diuretics
Sarcoidosis
Mithramycin
Paget disease
Transfusion with citrated blood
Acidosis
Lithium
Idiopathic hypercalcemia
Adrenal insufficiency
Alkalosis of infancy
Pancreatitis
Hypervitaminosis A
Hyperphosphatemia
Aluminum osteodystrophy
Colchicine
Thiazide diuretics
Hypomagnesemia
Fluoride poisoning
Loop diuretics
Signs and Symptoms
Muscle weakness
Numbness or tingling of fingertips or
around mouth
Anorexia
Fatigue
Lethargy
Nausea
Depression
Hyperactive reflexes
Psychosis
Chvostek sign
Stupor
Trousseau sign
Coma
Tetany
Lethargy
Depression
Psychosis
Stupor
Coma
A n e f f e c t i v e b u t p o t e n t i a l l y t o xi c t h e r a p y f o r h y p e rc a l c em i a i s m i t h r am y c i n , wh i c h i s i n di c at e d
o n l y wh e n o t h e r t h e r a p i e s f a i l . M i t h r am yc i n i s a c a n c er c h em o t h e r a p e ut i c a g e nt t h a t ac t s b y
i n h i b i t i n g D NA - d e p e n d e n t b o n e o s t e o c l a s t R N A s y n t h e s i s . T h i s s l o ws o r s t o ps b on e r e s o r pt i o n .
T h e i n i t i a l d o s a g e i s 2 5 Φ g F g p e r k g d a i l y u p t o a we e k l y m a xi m um o f
P.717
1 5 0 Φ g F g p e r k g . T h e o n s e t o f a c t i o n i s 1 2 t o 4 8 h o u rs , a n d t h e d u r a t i o n 3 t o 7 da y s . A l t h o u g h
t h e s e d os a g e s a r e c o n s i d e r a b l y s m a l l e r t h a n t h os e us e d i n c a nc e r t r e a t m e n t , t h e r i s k o f
h e m a t o l o g i c a n d G I t o xi c i t y r e m a i n s .
Hypocalcemia
H y p o c a l c e m i a i s d e f i n e d a s a c o r r e c t e d s e r um c o nc e n t r a t i o n b el o w 2 . 2 0 m m ol p e r L ( 8. 8 m g p e r
d L ) o r a n i o n i z e d c o n c e n t r a t i o n b e l o w 1 m m o l p e r L. S y m pt om s a n d c a us es a r e l i s t e d i n T a b l e
2 8 . 1 1 . A c u t e t r e a t m e n t i n vo l v e s i n t r a v e n o us c a l c i um . T h e c h l o r i d e s al t c o n t a i ns 6 . 8 m m o l p e r
g r a m ( 1 3 . 5 m E q c a l c i u m p e r g r a m ) , a n d t h e g l uc o n a t e a n d g l uc e p t at e s a l t s 2. 3 m m o l p e r g r am
( 4 . 6 m E q c a l c i u m p e r g r a m ) . T h e i n i t i al d os a g e i s 2. 5 t o 5 m m o l c al c i um f ol l o we d b y a n i n f us i o n
o f 0 . 0 7 5 t o 0 . 1 m m o l c a l c i u m / k g / h o u r. C al c i um c o n c e nt r a t i o n, bl o o d p r es s u r e , a nd E C G s h o u l d
b e m o n i t o r e d d u ri n g t h i s p ro c e s s f o r e v a l u a t i o n of c a rd i a c f u nc t i o n a n d a v o i d a nc e o f
h y p e r c a l c e m i a . P a t i e n t s wh o s e s ym p t om s o f h y p o c al c em i a d o n ot r es o l v e wi t h c al c i um
r e p l a c e m e n t s h o u l d b e e v a l u a t e d f o r h y p om a g n es em i a b e c a us e t h e a b n o rm a l i t i e s c a n m i m i c
each other and often appear together.
Treatment of Hypocalcemia
T r e a t m e n t o f c h r o n i c h y p o c a l c e m i a i s d i r ec t e d at c o r r ec t i n g t h e u n d e r l y i n g c a us e . M o s t of t e n,
t h e c a u s e o f c h r o n i c h y p o c a l c e m i a i s a l o w c o nc e n t r at i o n o f b i ol o g i c a l l y ac t i v e v i t am i n D. T h i s
a p p e a r s i n a d v a n c e d h e p a t i c o r r e n a l d i s e as e b ec a us e o f d e c r e as e d t r a ns f o rm a t i o n o f
c h o l e c a l c i f e r o l ( D 3 ) b y t h e s e o r g a n s t o t h e ac t i v e f o rm , 1, 2 5 - d i h y d r o xy c h o l e c a l c i f e r o l ( 1 , 2 5 D H C ) . T h e s e r u m c o n c e n t r a t i o n o f c a l c i um wi l l n ot n or m al i z e u nt i l t h e c o nc e n t r at i o n o f 1, 2 5 D H C i s n o rm a l . T h e r a p y u s u a l l y i n v o l v es c a l c i um a n d v i t am i n D s u p p l em e nt a t i o n. E r g oc a l c i f e r o l
( D 2 ) i n a d o s a g e o f 1 . 2 5 t o 5 m g ( 5 0 , 0 0 0 t o 2 0 0 , 0 0 0 I U p e r d a y ) o r d i h y d r o t ac h y s t e r o l ( D H T ) i n a
d o s a g e o f 0 . 2 5 t o 1 m g p e r d a y ( e q u i v a l e nt t o 3 0, 0 0 0 t o 1 2 0, 0 0 0 I U of D 2 ) i s us ed . T h e o ns e t o f
a c t i o n c a n t a k e s e v e r a l we e k s a n d t h e e f f ec t m a y b e p r o l o n g e d b e c a us e o f t h e l o n g h a l f -l i f e of
v i t a m i n D . A c t i v a t e d f o rm s o f v i t a m i n D m us t b e g i v e n wh e n r e n a l o r h e p a t i c t r a ns f o rm at i o n of
e r g o c a l c i f e r o l a n d d i h y d r o t a c h y s t e r o l i s a bs e n t o r u n re l i a b l e . 2 5 - H y d r o xy c h o l e c al c i f e r o l
( c a l c i f e d i o l ) i n d o s a g e s o f 5 0 t o 1 0 0 Φ gF g p e r d a y o r 1 , 2 5 - D H C ( c al c i t r i ol ) i n d os a g e s of 0. 2 5 t o
1 Φ g F g p e r d a y i s a v a i l a b l e . A c t i v e f o rm s o f v i t am i n D h a v e a n o ns et of ac t i o n o f 3 t o 7 d a ys
a n d a r e p r e f e r r e d b e c a u s e t h e i r s h o r t e r h a l f - l i v es r e d uc e t h e ri s k o f p r o l o n g e d h y p e r c a l c em i a.
C a l c i u m s u p p l e m e n t a t i o n wi t h 2 5 t o 1 0 0 m m o l p e r d a y ( 1 t o 4 g ) e l em e nt a l c a l c i um i s b e g u n
s i m u l t a n e o u s l y. S e v e r a l s a l t s o f c a l c i um a r e a v a i l a b l e f o r o r a l t h e r a p y , b ut c a l c i um c a r b o n a t e
c o n t a i n s t h e h i g h e s t a m o u n t o f e l e m e nt a l c a l c i um — 1 0. 2 m m o l ( 4 0 0 m g ) p e r 1, 0 0 0 m g c al c i um
c a r b o n a t e . C a l c i u m l a c t a t e c o n t a i n s 1 . 5 m m o l ( 6 0 m g ) p e r 3 0 0 m g , c al c i um g l uc e pt a t e 2 . 2 m m o l
( 8 0 m g ) p e r 1 , 0 0 0 m g , a n d c a l c i u m g l uc o n at e 2. 3 m m ol ( 9 0 m g ) p e r 1 , 0 0 0 m g. C a l c i um
c a r b o n a t e i s t h e p r e f e r r e d p r e p a r a t i o n b ec a us e t h e n um b e r of t a b l et s t h e p at i e n t m u s t t ak e i s
l o we r t h a n wi t h t h e o t h e r s a l t s . L i q u i d c a l c i um c a r b o na t e a n d c al c i um g l uc e p t at e a r e a v a i l a bl e
f o r u s e i n p a t i e n t s wi t h a c h l o r h y d r i a o r t h o s e r ec e i v i n g H 2 - a n t a g o n i s t t h e r a p y b ec a u s e t a b l et
d i s s o l u t i o n i n t h e G I t r a c t m a y b e i n c om p l et e wi t h o ut g a s t r i c ac i d . W h e n h y p o c a l c em i a i s c a us e d
b y h y p o p a r a t h y r o i d i s m , p a ra t h y r o i d h o rm o n e r e p l ac em e n t i s i n d i c at e d a n d i s t h e o n l y t h e r a p y
that raises the serum calcium .
Magnesium
T h e a v e r a g e a d u l t b o d y c o n t a i n s a p p r o xi m a t e l y 1 , 0 0 0 m m o l ( 2 0 0 0 m E q ) m a g n es i um , 9 9 % of
wh i c h i s i n b o n e a n d t h e i n t r a c e l l u l a r c om p a r t m e n t . 4 0 , 4 1 , 4 2 , 4 3 O f t he 1% r em a i n i n g i n t h e
v a s c u l a r s p a c e , 2 5 % i s b o u n d t o p r o t e i ns . I t i s t h e i o n i z e d 7 5 % t h at e xe r t s t h e p hy s i o l o g i c
e f f e c t . S e r u m m a g n e s i u m i s m a i n t a i n e d i n t h e n o rm a l r a n g e o f 0 . 8 t o 1 . 2 m m o l pe r L ( 1 . 6 t o 2. 4
m E q / L ) t h r o u g h e f f i c i e n t r e n a l c o n s e r v at i o n a n d e xc r e t i o n m ec h a n i s m s a n d t h e ab i l i t y t o d r a w o n
t h e i n t r a c e l l u l a r s p a c e f o r re p l a c e m e n t i o ns wh e n i nt ak e f a l l s . I n c o n j u nc t i o n wi t h c al c i um a n d
p o t a s s i u m , m a g n e s i u m r e g u l a t e s n e u r om u s c u l a r e xc i t a b i l i t y a n d c o n d uc t i o n o n t h e c el l
m e m b r a n e . M a g n e s i u m a l s o h a s a r o l e i n p a r a t h y r o i d h o r m o n e r e l e as e . D e v i at i o ns f r om n o rm al
s e r u m m a g n e s i u m r a r e l y a p p e a r a s a n i s ol a t e d p r o b l em . M o s t of t e n, c a l c i um , p ot a s s i um , a n d
p h o s p h a t e c o n c e n t r a t i o n s a l s o a r e a b n o rm al , i n d i c at i n g a g e n e r a l i z e d a b n o rm al i t y i n t h e s o l u t e
c o n c e n t r a t i o n o f t h e i n t r a c e l l u l a r c o m p a r t m e n t . T h i s pa t t e r n o f e l ec t r o l yt e di s t u r ba n c es i s m os t
c o m m o n l y s e e n i n p r o l o n g e d s t a r v a t i o n o r m a l n ut r i t i o n.
Hypermagnesemia
H y p e r m a g n e s e m i a i s d e f i n e d a s a s e r um c o nc e n t r at i on a b o v e 1 . 2 m m o l p e r L ( 2 . 4 m E q / L ), b ut
s e r i o u s s ym p t o m s u s u a l l y d o n o t o c c u r u n t i l t h e c o nc e n t r a t i o n i s a b o v e 2 . 4 m m ol p e r L ( 4 . 8
m E q / L ) . S ym p t o m s a n d c a u s e s o f h y p e rm a g n es em i a a r e l i s t e d i n T a b l e 2 8. 1 2 . B ec a us e t h e
k i d n e ys c a n e a s i l y e xc r e t e l a r g e a m o u nt s of m a g n es i um , h y p e rm a g n es em i a i s r a r e l y s e e n
wi t h o u t a t t e n d a n t s e v e r e r e n a l d y s f u nc t i o n. M a g n e s i um -c o nt a i n i n g a n t ac i ds a r e o f t e n a
c o n t r i b u t i n g f a c t o r i n t h i s s i t u a t i o n . A l l s o u rc es of e xo g e n o u s m a g n es i um s h o u l d b e
discontinued.
Treatment of Hypermagnesemia
T r e a t m e n t s f o r a n e l e v a t e d m a g n e s i u m c o nc e n t r at i o n i n v o l v e r e s o l v i n g t h e a d v e r s e s ym p t om s ,
s h i f t i n g t h e m a g n e s i u m i n t ra c e l l u l a r l y , a n d e l i m i n a t i n g i t f r om t h e b o d y . P at i e nt s wi t h
n e u r o m u s c u l a r o r c a r d i o v a s c u l a r s ym pt om s o f h y p e rm a g n e s em i a m a y b e a dm i ni s t e r e d
i n t r a v e n o u s c a l c i u m i n d o s a g e s o f 1 0 0 t o 2 0 0 m g e l em e n t a l c a l c i um . T h i s t h e r ap y c a n b e us e d
h o u r l y u n t i l t h e m a g n e s i u m c o n c e n t r a t i o n i s n o rm a l i z ed o r t h e s ym pt om s s u bs i d e. G l uc os e a n d
i n s u l i n c a n b e u s e d f o r b r i e f p e r i o d s , as oc c u rs i n t h e t r e a t m e n t o f h y p e r k a l em i a, t o m o b i l i z e t h e
m a g n e s i u m i n t r a c e l l u l a r l y . F o r c e d d i u r e s i s wi t h s a l i n e b o l us e s a n d l o o p e d di u r e t i c s m a y b e
g i v e n t o e l i m i n a t e t h e m a g n e s i u m i n p at i e n t s wi t h a d eq u a t e r e n a l f u nc t i o n. P o t as s i um m a y h a v e
t o b e r e p l a c e d i n p a t i e n t s b e c a u s e o f p os s i b l e d e p l et i on f r om l o o p d i u r et i c s . I n p at i e n t s wi t h
c h r o n i c r e n a l i n s u f f i c i e n c y , l o o p d i u r e t i c s m a y b e em pl o y e d o n a l o n g - t e rm b as i s . H em o d i al y s i s
m a y b e n e c e s s a r y i n p a t i e n t s wh o a r e u n r e s p o ns i v e t o t h e p r e v i o u s l y d es c ri b e d t h e r a p i e s , o r i n
t h o s e wi t h e n d -s t a g e r e n a l d i s e a s e .
P.718
Table 28.12 Symptoms and Causes of Hypermagnesemia and Hypomagnesemia
Hypermagnesemia
Serum concentration >1.2 mmol/L (2.4
mEq/L)
Hypomagnesemia
Serum concentration <0.8 mmol/L (1.6
mEq/L)
Causes
Renal failure
Amphotericin B
Hyperparathyroidism
Cis-platinum
Hypoaldosteronism
Diuretics
Adrenal insufficiency
Diarrhea
Lithium
Hypervitaminosis D
Vitamin D deficiency
Vomiting
Hyperaldosteronism
Aminoglycosides
Signs and Symptoms
Weakness
Tremor
Nausea or vomiting
Hyperactive reflexes
Hypotension
Confusion
Respiratory depression
Seizures
Coma
Hypomagnesemia
H y p o m a g n e s e m i a i s d e f i n e d a s a s e r um c o nc e n t r at i o n b e l o w 0 . 8 m m o l p e r L ( 1. 6 m E q/ L ) , a n d
s ym p t o m s m a y a p p e a r a t c o n c e n t r a t i o ns b el o w 0 . 6 p er L ( 1 . 2 m E q/ L ) . S ym p t om s a n d c a us es of
h y p o m a g n e s e m i a a r e f o u n d i n T a b l e 2 8 . 1 2 . H y p om a g ne s em i a us u a l l y a p p e a r s wi t h h y p o k a l em i a,
h y p o c a l c e m i a , a n d h y p o p h o s p h a t e m i a. C o nc e nt r a t i o ns of t h es e el e c t r o l y t es s h ou l d b e m e as u r e d
wh e n a l o w m a g n e s i u m c o n c e n t r a t i o n i s i d e nt i f i e d.
Treatment of Hypomagnesemia
A l a r g e m a g n e s i u m d e f i c i t i s u s u a l l y p r es e n t wh e n s e rum m a g n e s i um c o n c e nt r a t i o n s d ec l i n e ,
m a k i n g e xa c t r e p l a c e m e n t d o s a g e s o f m a g n e s i um d i f f i c u l t t o d et e rm i n e f r om t h e s e r um
c o n c e n t r a t i o n s a l o n e . T h e ra p y c o n s i s t s o f i nt r a v e n o u s m a g n es i um s u l f a t e o r o r al m a g n e s i um
o xi d e o r g l u c o n a t e s a l t s . I n t r a v e n o u s m a g n es i um s u l f at e i s a dm i n i s t e r e d a t a d os a g e o f 1
m E q / k g / d a y i f t h e s e r u m c o n c e n t r a t i o n i s l es s t h a n 0 . 6 m m o l p e r L , a n d 0 . 5 m E q / k g / d a y i f i t i s
b e t we e n 0 . 7 a n d 1 . 2 m m o l p e r L . I n t r a v e n o u s m a g n es i um s u l f a t e i s a dm i n i s t e r e d s l o wl y a t 0 . 5 t o
1 g p e r h o u r . S e r u m m a g n e s i u m c o n c e n t r at i o ns m a y t ak e u p t o 4 8 h o u r s t o e q u i l i br a t e wi t h
i n t r a c e l l u l a r s h i f t i n g . T h e o r a l r e p l a c em e nt of l a r g e d ef i c i t s c a n b e d i f f i c u l t . M a g ne s i um i s a
s a l i n e c a t h a rt i c , a n d t h e l a r g e d o s a g es r e q u i r e d f o r r ep l a c em e n t m a y c a us e d i a r rh e a . W h e n t hi s
r o u t e o f a d m i n i s t r a t i o n i s c h o s e n , u p t o 2 0 m m o l p e r da y g i v e n i n d i v i d e d d o s es i s us u a l l y
t o l e r a t e d . M a g n e s i u m o xi d e c a p s u l e s a r e m o s t c om m o n l y g i v e n ( 6. 2 m m ol p e r 25 0 m g M g O )
b e c a u s e o f c o n v e n i e n c e f o r t h e p a t i e n t , b ut s o l ut i o ns o f m a g n e s i um s u l f at e a n d g l u c o n at e a r e
also available.
Phosphorus
O f t h e t o t a l b o d y p h o s p h a t e , 9 9 . 9 9 % i s c o nt a i n e d i n bo n e a n d t h e i n t r ac e l l ul a r
s p a c e . 4 3 , 4 4 , 4 5 , 4 6 T h e n o rm a l s e r u m c o nc e n t r at i o n i s 0 . 8 t o 1 . 6 m m o l p e r L ( 2 . 5 t o 5 m g/ d L ) .
T h e e q u i l i b r i u m b e t we e n s e r u m c a l c i um ( r ec i p r oc a l wi t h p h o s p h at e ) , i nt r a c el l u l a r s t o r es ,
p a r a t h y r o i d h o rm o n e , v i t a m i n D , r e n a l c o ns e r v a t i o n a nd e xc r e t i o n m ec h a n i s m s , an d o r a l i n t ak e
m a i n t a i n s a n o rm a l s e r u m c o n c e n t r a t i o n . T h e s p e c i f i c p h y s i ol o g i c f u nc t i o n o f p ho s p h a t e i n t h e
b o d y i s t h e f o rm a t i o n o f h i g h - e n e r g y p h o s p h a t e b o n ds o f a d e n os i n e d i p h os p h a t e a n d
t r i p h o s p h a t e i n g l y c o l ys i s ( a n a e r o b i c m et a b o l i s m ) a n d i n t h e K r e bs c yc l e . A n o t h er i m p o rt a n t
f u n c t i o n o f p h o s p h a t e , a s 2 , 3 - d i p h o s p h o gl y c e r at e , i s f a c i l i t at i o n o f t h e r e l e as e of o xy g e n f r om
hem oglobin.
Hyperphosphatemia
H y p e r p h o s p h a t e m i a , d e f i n e d a s a s e r um c o nc e n t r at i o n a b o v e 1 . 6 m m o l p e r L ( 5 m g / d L ) , a l m os t
a l wa y s r e s u l t s f r o m d e c r e a s e d e xc r e t i o n i n t h e p r es e nc e of s e v e r e r e n al d ys f u nc t i o n . S ym pt om s
a n d c a u s e s o f h y p e r p h o s p h a t e m i a a r e l i s t e d i n T a b l e 28 . 1 3 . T h e m a j o r r i s k of
h y p e r p h o s p h a t e m i a , a n d t h e r e a s o n i t i s m os t c om m o nl y c o r r ec t e d, i s t h e h y p oc a l c em i a i t
r e c i p r o c a l l y c a u s e s . A h i g h p h o s p h o r o us c o nc e nt r a t i on a l o n e d o es n o t h a v e s i g ni f i c a n t n e g at i v e
p h y s i o l o g i c c o n s e q u e n c e s . S e r u m c a l c i um c o n c e nt r a t i o n s h o ul d b e e v a l u a t e d i n a p a t i e nt wi t h
a n e l e v a t e d p h o s p h a t e c o n c e n t r a t i o n b e c a us e t h e p h ys i o l o gi c d i s t u r b a nc es c a us e d b y a n
a b n o r m a l c a l c i u m c o n c e n t ra t i o n a r e s e r i o us .
Treatment of Hyperphosphatemia
A v a i l a b l e t r e a t m e n t s f o r h yp e r p h o s p h a t em i a i n v o l v e re d u c i n g p h o s p h o r o u s i n t ak e
P.719
a n d d e c r e a s i n g i t s a b s o r p t i o n f r o m t h e G I t r ac t b y p r ec i p i t a t i n g i t wi t h a l um i n um -c o n t ai n i n g
a n t a c i d s , c a l c i u m s a l t s , o r s e v e l a m e r, a p o l ym e ri c c om p o u n d . C a r e m u s t b e us ed i n p at i e nt s
wi t h r e n a l d ys f u n c t i o n . C a l c i u m a n d a l um i n um ac c um ul a t i o n m a y r e s u l t f r om a g g re s s i v e
t r e a t m e n t wi t h a l u m i n u m - c o n t a i n i n g a n t ac i ds o r c a l c i um s a l t . S h o rt - t e rm t r e a t m e n t ( < 4 8 h o u r s )
wi t h a n t a c i d s o r c a l c i u m s a l t o r s e v e l am e r m a y b e n ec e s s a r y .
Table 28.13 Symptoms and Causes of Hyperphosphatemia and Hypophosphatemia
Hyperphosphatemia
Serum concentration >1.6 mmol/L
(5.0 mg/dL)
Hypophosphatemia
Serum concentration <0.8 mmol/L (2.5
mg/dL)
Causes
Renal failure
Aluminum antacids
Hypoparathyroidism
Prolonged starvation
Nutritional depletion
Diuretics
Vitamin D deficiency
Hyperaldosteronism
Corticosteroids
Alkalosis
Renal tubular defects
Syndrome of inappropriate secretion of
antidiuretic hormone
Signs and Symptoms
Renal osteodystrophy
Muscle weakness
Ca-PO4 complex deposition in soft
tissue
Bone pain
Paresthesias
Irritability
Respiratory insufficiency
Hemolytic anemia
Rhabdomyolysis
Proximal muscle atrophy
Cardiomyopathy
Seizures
Coma
Hypophosphatemia
H y p o p h o s p h a t e m i a i s d e f i n e d a s a s e r um c o nc e n t r at i on b e l o w 0 . 8 m m o l p e r L ( 2. 5 m g/ d L ) .
A b n o rm a l i t y u s u a l l y i s t h e re s u l t o f s t a r v a t i o n a n d a p pe a r s wi t h s i m u l t a n e o us d ef i c i t s i n o t h e r
i n t r a c e l l u l a r i o n s . S ym p t o m s a n d c a u s es a r e l i s t e d i n T a b l e 2 8. 1 3 .
Treatment of Hypophosphatemia
T h e r a p y c o n s i s t s o f r e p l a c e m e n t wi t h t h e s o d i um o r po t a s s i um s a l t s of p h os p h at e . R e p l et i o n
m u s t b e s l o w b e c a u s e c a l c i u m - p h o s p h at e p r ec i p i t at i o n i n s of t t i s s u e c a n r es u l t f r om a g g r es s i v e
t h e r a p y . T h e i n i t i a l p h o s p h a t e d o s a g e i s 0. 6 4 m m ol / k g/ d a y i f t h e s e r um c o nc e n t r at i o n i s b e l o w
0 . 5 m m o l p e r L ( 1 . 5 m g / d L ), a n d 0 . 3 2 m m o l / k g/ d a y i f i t i s b et we e n 0 . 5 m m ol p e r L ( 1 . 6 m g/ d L )
a n d 0 . 7 m m o l p e r L ( 2 . 2 m g / d L ) . T h e r a p y s h o u l d b e gi v e n o v e r a t l e as t 6 h o u r s t o a l l o w f o r
e q u i l i b r a t i o n i n t o t h e i n t r a c e l l u l a r s p ac e , wh e r e t h e m a j o r i t y of t h e b o d y d e f i c i t oc c u rs . O r al
s o d i u m a n d p o t a s s i u m p h o s p h a t e r e p l ac em e nt m a y b e g i v e n as c a ps u l es , p ac k e t s , o r s o l ut i o n,
b u t b e c a u s e o f t h e h i g h p r o p e n s i t y t o c a us e G I u ps et an d d i a r r h e a , l a r g e d os a g es a r e n o t
r e c o m m e n d e d . D o s a g e s o f 8 t o 1 6 m m ol p h os p h at e ( 25 0 t o 5 0 0 m g ) f o u r t i m e s a d a y a f t e r m e al s
a n d a t b e d t i m e a r e u s u a l l y t o l e r a t e d m a y b e us e d t o he l p c o r r e c t h y p o p h os p h a t em i a .
P.720
Key Points

I d e n t i f y i n g a n d c o r r e c t i n g d i s o r d e rs of f l u i ds , e l ec t r o l yt e s , a n d ac i d - b as e b a l a n c e c a n b e
d i f f i c u l t . T h e b o d y ' s i n t e r n a l e n v i r o nm e nt i s c o n s t a nt l y c h a n gi n g , a d j us t i n g t o a n d
c o r r e c t i n g f o r i n t e r n a l a n d e xt e r n a l f o r c es t h at d i s t u r b h om e os t as i s . N o rm a l s e r um
c o n c e n t r a t i o n s o f e l e c t r o l y t e s d o n o t a l wa y s r ef l ec t n or m a l b o d y wa t e r o r p H s t a t u s .
V a l u e s o u t s i d e t h e n o rm a l r a n g e m a y r e p r es e n t a p p r op r i a t e c om p e n s at o r y r es p on s es t o
m a i n t a i n h o m e o s t a s i s , a n d t r e a t m e n t c o ns i s t s of f i n d i ng a n d c o r r e c t i n g t h e p r i m a ry
d i s t u r b a n c e . N o rm a l b o d y f u n c t i o n s c o n t i n u e o n l y wi t h i n n a r r o w r a n g e s of i o n i c
c o m p o s i t i o n , p H, a n d i n t r a v a s c u l a r v o l um e a n d p r es s ur e

W h e n a n y p a t i e n t i s e v a l u a t e d , e s t a b l i s hi n g a n d m ai n t a i n i n g h em o d y n am i c s t a t us
s u f f i c i e n t t o p e rf u s e a n d o x y g e n a t e c e l l s i s t h e f i rs t p r i o r i t y a n d m us t b e d o n e q u i c k l y

W i t h t h e e xc e p t i o n o f e xs a n g u i n a t i o n ( a c ut e , m a s s i v e b l o o d l o s s ), c h a n g es i n f l ui d s ,
e l e c t r o l y t e s , a n d p H u s u a l l y o c c u r s l o wl y , a n d s om e c om p e n s at o r y m e c h a ni s m s o p e r a t e

C o r r e c t i n g a n i s o l a t e d a b n o r m al l a b o r a t o r y v a l u e wi t ho u t r e g a r d t o i t s c a us e a n d
c o n t r i b u t i o n t o o v e r a l l p a t i e n t s t at us wi l l f u rt h e r c om pl i c at e t h e p a t i e nt ' s c o n di t i on wi t h
no derived benefit

T h e r a p y c h o s e n m u s t b e a d m i n i s t e r e d t o r e es t a b l i s h a n d s u p p o rt h om e os t as i s w i t h o u t
c a u s i n g t r e a t m e n t - i n d u c e d ( i a t r o g e n i c ) c om p l i c at i o ns
References
1 . B r e n n e r B M , L e v i n e S A , e d s . T h e k i d n e y . 5 t h e d . P h i l a d e l p h i a: W B S a u n d e rs , 1 9 9 5 .
2 . H a l p e r i n M L , G o l d s t e i n M B , e d s . F l u i d, e l ec t r o l y t e, a n d ac i d - b as e p h ys i o l o g y: a p r o b l em b a s e d a p p r o a c h . 3 r d e d . P h i l a d e l p h i a: W B S a u n d e rs , 1 9 9 9 .
3 . H i l l L L . B o d y c o m p o s i t i o n , n o rm a l el e c t r o l y t e c o n c en t r a t i o ns , a n d t h e m ai n t e n an c e of n o rm a l
v o l u m e , t o n i c i t y a n d a c i d - b a s e m e t a b ol i s m . P e d i at r C l i n N o r t h A m 37 : 2 4 1 – 2 5 6, 19 9 0 .
4 . A d r o g u e HJ , M a d i a s NE . H y p e r n a t r em i a. N E n g l J M e d 3 4 2 : 1 4 9 3 – 1 4 9 9 , 2 0 0 0 .
5 . A d r o g u e HJ , M a d i a s NE . H y p o n a t r em i a . N E n g l J M e d 3 4 2 : 1 5 8 1 – 1 5 8 9, 2 0 0 0.
6 . Z a ri n e t c h i F , B e r l T . E v a l u a t i o n a n d m a n a g em e nt of s e v e r e h y p o n a t r em i a . A d v I n t e r n M e d
41:251–283, 1996.
7 . H i l l i e r T A , A b b o t t R D , B a r r e t t E J . H y p o n a t r em i a : ev a l u a t i n g t h e c o r r ec t i o n f ac t o r f o r
hyperglycem ia. Am J Med 106:399–403, 1999
8 . K o v a c s L , R o b e r t s o n G L . S y n d r o m e of i n a p p r o p r i a t e a n t i - di u r e s i s . E n d oc r i n o l M e t a b C l i n
North Am 21:859–875, 1992.
9 . C h a n T Y . D r u g - i n d u c e d s y n d r o m e of i n a p p r o p r i at e s e c r et i o n o f a n t i - d i u r e t i c ho r m o n e.
C a u s e s , d i a g n o s i s a n d t r e a t m e n t . D r u g s A g i n g 1 1: 2 7 – 4 4 , 1 9 9 7.
1 0 . F a b e r M D , K u p i n W L , He i l i g CW , e t a l . C om m o n f l ui d a n d el e c t r o l y t e a n d a c i d - b a s e p r o b l em s
i n t h e i n t e n s i v e c a r e u n i t : s e l e c t e d p r o b l em s . S em i n Ne p h r o l 1 4 : 8 – 2 2, 1 9 9 4.
1 1 . F i e l d M , R a o M . I n t e s t i n a l e l e c t r ol y t e t r a ns p o r t a nd d i a r r h e a l di s e as e, p a rt 1. N E n g l J M e d
321:800–806, 1989.
1 2 . F i e l d M , R a o M . I n t e s t i n a l e l e c t r ol y t e t r a ns p o r t a nd d i a r r h e a l di s e as e, p a rt 2. N E n g l J M e d
321:879–883, 1989.
1 3 . H a r r i s B H, G e l f a n d J A . T h e i m m u n e r e s p o ns e t o t ra um a . S em i n P e di a t r S u r g 4 : 7 7 – 8 2 , 1 9 9 5 .
1 4 . C h o i P T , Y i p G , Q u i n o n e z L G , e t a l . C o l l o i ds vs c ry s t a l l o i ds i n f l u i d r e s us c i t at i o n : a
s y s t e m a t i c r e v i e w. C ri t C a r e M e d 2 7 : 2 0 0 – 2 1 0, 1 9 9 9.
1 5 . R o b e rt s J S , B r a t t o n S L . C o l l o i d v o l um e e xp a n d e r s . P r o b l em s , pi t f a l l s a n d p os s i b i l i t i e s .
Drugs 55:621–630, 1998.
1 6 . G l u c k S L . A c i d - b a s e . L a n c e t 3 5 2 : 4 7 4 – 4 7 9, 1 9 9 8 .
1 7 . R u t e c k i GW , W h i t t i e r F C . A n a p p r o ac h t o c l i n i c a l a c i d - b as e p r o b l em s ol v i n g . C om p r T h e r
24:553–559, 1998.
1 8 . M c L a u g h l i n M , K a s s i r e r J . R a t i o n a l t r e a t m e n t o f ac i d - b a s e di s o r d e rs . D r u gs 39 : 8 4 1 – 8 5 5 ,
1990.
1 9 . F u l o p M . F l o w d i a g r a m s f o r t h e d i a g n o s i s of ac i d -b a s e di s o r d e rs . J E m e r g M e d 1 6 : 9 7 – 1 0 9,
1998.
2 0 . A d r o g u e HJ , M a d i a s NE . C h a n g e s i n p l as m a p ot as s i um c o n c e nt r a t i o n d u r i n g a c ut e ac i d - b as e
disturbances. Am J Med 71:456 –469, 1981.
2 1 . K h a n n a A , K u r t zm a n NA . M e t a b o l i c a l k a l os i s . R es p i r C a r e 4 6: 3 5 4 – 3 6 5 , 2 0 0 1 .
2 2 . A d r o g u e HJ , M a d i a s NE . M a n a g e m e n t of l i f e -t h r ea t e n i n g ac i d - b as e d i s o r d e r s . F i rs t of t wo
parts. N Engl J Med 338:26–34, 1998.
2 3 . A d r o g u e HJ , M a d i a s NE . M a n a g e m e n t of l i f e -t h r ea t e n i n g ac i d - b as e d i s o r d e r s . S ec o n d o f t wo
p a r t s . N E n g l J M e d 3 3 8 : 1 0 7 – 1 1 1 , 1 9 9 8.
2 4 . F r a n c h H A , M i t c h W E . C a t a b o l i s m i n u r em i a: t h e i m p a c t of m et a b o l i c a c i d o s i s . J A m S o c
Nephrol 9:S78–S81, 1998.
2 5 . B r a t e r D C . S e r u m e l e c t r o l y t e a b n o rm al i t i es c a us ed b y d r u gs . P r o g D r u g R es 3 0 : 9 – 6 9 , 1 9 8 6 .
2 6 . P a l t i e l O , S a l a k h o v E , R o n e n I , e t al . M a n a g em e nt of s e v e r e h y p ok a l em i a i n h o s p i t a l i z e d
p a t i e n t s . A rc h I n t e r n M e d 1 6 1 : 1 0 8 9 – 1 0 9 5 , 2 0 0 1 .
2 7 . C l a rk B A , B r o wn B S . P o t a s s i u m h om e os t as i s a n d h y p e r k a l em i c s y n d r om e s . E n d o c r i n o l
M e t a b C l i n N o r t h A m 2 4 : 5 7 3 – 5 9 1 , 1 9 9 5.
2 8 . H a l p e r i n M L , K a m e l K S . P o t a s s i u m . L a n c et 3 5 2 : 1 35 – 1 4 0 , 1 9 9 8.
2 9 . P e r a z e l l a MA , M a h n a n s m i t h R L . H y p e r k al em i a i n t h e e l d e r l y : d r u gs e xa c e r b a t e i m p ai r e d
p o t a s s i u m h o m e o s t a s i s . J G e n I n t e r n M e d 1 2: 6 4 6 – 6 56 , 1 9 9 7.
3 0 . G e n n a ri F J . H y p o k a l e m i a . N E n g l J M e d 3 3 9 : 4 5 1 – 4 5 8 , 1 9 9 7.
3 1 . B u s h i n s k y D A , M o n k RD . C a l c i u m . L a nc e t 3 5 2 : 3 06 – 3 1 1 , 1 9 9 8.
3 2 . T o h m e J F , B i l e z i k i a n J P . H y p o c a l c em i c em e r g e nc i e s . E n d oc r i n o l M e t a b C l i n N o r t h A m
22:363–375, 1993.
3 3 . G u c a l p R , R i t c h P , W i e r n i k P H, e t al . C om p a r at i v e s t u d y of p am i d r o n at e d i s od i um a n d
e t i d r o n a t e d i s o d i u m i n t h e t r e a t m e n t of c a nc e r - r e l a t e d h y p e r c a l c em i a. J C l i n O nc ol 1 0 : 1 3 4 – 1 4 2,
1992.
3 4 . B o d e n S D , K a p l a n F S . C a l c i u m h om e os t as i s . O rt ho p C l i n N o r t h A m 2 1: 3 1 – 4 2, 1 9 9 0.
3 5 . W u -W o n g J R , T i a n J , G o l t z m a n D . V i t am i n D a n a l og s as t h e r a p e ut i c a g e nt s : a c l i n i c a l s t u d y
update. Curr Opin Investig Drugs 5:320 –326, 2004.
3 6 . K a n i s J . V i t a m i n D m e t a b o l i s m a n d i t s c l i ni c al a p pl i c at i o n. J B o n e J oi n t S u r g 6 4 B : 5 4 2 – 5 5 7,
1982.
3 7 . S i m i n o s k i K , J o s s e R G . P r e v e n t i o n a n d m a n a g em en t of os t e o p o r o s i s : c o ns e ns u s s t at em e nt s
o f t h e S c i e n t i f i c A d v i s o r y B o a r d o f t h e O s t e o p o r os i s S o c i et y o f C a n a d a. C a l c i t o n i n i n t h e
t r e a t m e n t o f o s t e o p o r o s i s . C M A J 1 5 5 : 9 6 2 – 9 6 5, 1 9 9 6.
3 8 . P u n K K , C h a n LW L . A n a l g e s i c e f f e c t o f i nt r a n a s a l s a l m o n c a l c i t o n i n i n t h e t r ea t m e nt of
o s t e o p o r o t i c v e rt e b r a l f r a c t u r e s . C l i n T h e r 2 : 2 0 5 – 2 0 8, 1 9 8 9 .
3 9 . S e k i m a M , T a k a m i H. Co m b i n a t i o n of c a l c i t o n i n a nd p am i d r o n at e f o r em e r g e nc y t r e a t m e n t o f
m a l i g n a n t h y p e rc a l c e m i a . O n c o l R e p 5: 1 9 7 – 1 9 9 , 1 9 98 .
4 0 . A b b o t t L G , R u d e RK . Cl i n i c a l m a n i f es t at i o ns of m ag n e s i um d ef i c i e nc y . M i n e r E l ec t r o l yt e
Metab 19:314–322, 1993.
4 1 . R u d e R K . M a g n e s i u m m e t a b o l i s m a n d d ef i c i e nc y . E n d oc r i n o l M e t a b C l i n N o r t h A m 2 2 : 3 7 7 –
395, 1993.
4 2 . W h a n g R , H a m p t o n E M, W h a n g D D . M a g n e s i um hom e o s t as i s a n d c l i n i c a l d i s o r d e r s of
m a g n e s i u m d e f i c i e n c y. A n n P h a rm a c ot h e r 2 8: 2 2 0 – 2 2 5, 1 9 9 4.
4 3 . W e i s i n g e r J R , B e l l o r i n -F o n t E . M a g n es i um a n d p ho s p h o r u s . L a n c et 3 5 2: 3 9 1 – 3 9 6 , 1 9 9 8.
4 4 . M a l l u c h e H H , M o n i e r - F a u g e r e M C . H y p e r p h o s p h at em i a : p h a rm ac o l o gi c i nt e r v e n t i o n
y e s t e r d a y , t o d a y a n d t o m o rr o w. C l i n N e p h r o l 5 4 : 3 0 9 – 31 7 , 2 0 0 0.
4 5 . D a i l y W H, T o n n e s e n A S , A l l e n S J . H y p o p h o s p h at em i a — i n c i d e n c e, et i ol o g y , a n d p r e v e n t i o n
i n t h e t r a u m a p a t i e n t . C r i t C a r e M e d 1 8 : 1 2 1 0 – 1 2 1 4, 19 9 0 .
4 6 . C l a rk C L , S a c k s G S , D i c k e rs o n R N , e t a l . T r e a t m en t of h y p o p h os p h a t em i a i n p a t i e n t s
r e c e i v i n g s p e c i a l i z e d n u t r i t i o n s u p p o r t u s i n g a g r a d u a t e d d o s i n g s c h em e: r es u l t s f r om a
p r o s p e c t i v e c l i n i c a l t r i a l . Cr i t C a r e M e d 2 3 : 1 5 0 4 – 1 5 1 1, 1 9 9 5.
28
Fluid and Electrolyte Therapy and Acid-Base
Balance
J a n e M . G e r va s i o
Th e b o d y m ai n ta i ns i t s in t e r na l f lu i d e n vi ro nm e nt b y b al a nc in g t h e am o unt s , vol um e ,
a n d c om po si t io n o f wa t er , e le ct r o l yte s , p ro t ei ns , a c id s, an d b a se s. Th e mo s t a bu n da n t
c o ns ti t ue n t o f th e b od y is wa t e r , wh ic h a cc o un ts f o r 60 % o f b o d y m as s . W i t h in th is
wa t e r a r e d is so l ve d o r su s pe n de d e le me n ts an d f o r me d s ub s ta nc es ne e de d to ge n e ra t e
e n e rg y, ma i nt a in an d m an u f ac tu r e b o d y c om p on en t s , me t ab o li ze nu t ri e nt s a n d d r ug s,
a n d e li mi n at e wa s te . C ha n g es i n b o d y wa t e r, sa lt s , a n d p H a r e d e vi at i ons f ro m t h e
e n vi r on me n ta l c o n d it i on s wi t h i n wh ic h th e b o d y ca n fu nc t io n n o rm a ll y a nd p r o te ct an d
r e p ai r it se l f . Me t a b o li c pr o c ess es ca n c on t in u e on l y wi t h i n ve r y n a r ro w l im i ts of s i ze ,
c om p os it i on , a n d p H of bo d y f lu i d. E f fo r ts to no r ma l i ze t h e am o un t , c om pos i ti o n,
d i st r ib u ti o n, a nd p H o f bo d y f lu i ds , wh e th e r b y i nt e r n al ho me os t at ic p ro ces se s o r b y
e xt e r n a l l y ap pl i ed th e r ape u t ic m ea su r es , ar e a ime d at r es to r i ng an d m ai nt a i ni ng an
e n vi r on me n t i n wh ic h b od y f u nc t io ns c a n p r oc eed n o rm al l y.
Physiology of Body Water Balance
B o d y wa t e r is di vi de d i n to t wo m ai n c om pa r tm e nts : in t ra ce l lu la r fl u id ( I C F) a n d
e xt r a c e l lu la r fl u id ( E C F ). Th e E C F is fu r th e r d i vi de d in t o t he in t e rs ti t ia l a nd va sc ul a r
c om p a rt me n ts . 1 , 2 , 3 I n t he n on o be se , we l l -c on di t io n e d 7 0 - kg ma n , I C F ( wa t e r i ns i de th e
c e ll s ) ma ke s u p 4 0% t o 4 5 % (3 0 L ) o f bo d y we i gh t . In t e rs ti t ia l f l ui d ( wa t e r b e t we e n t he
c e ll s ) ac co u nt s f o r 1 1% to 1 5% ( 10 L) , an d vas cu la r wa t e r ( th a t i ns id e t h e wa l l s of t he
b l oo d ves se ls ) is a p p ro xi m a te l y 5% ( 3. 5 L ) . Th e ac t ua l a mo u nt o f b od y wa t e r va r ie s
s l ig h tl y ac c o r d in g t o a g e, s e x, b od y m usc l e, an d f a t c o nt e nt . W hen bo d y wa t e r i n a
p a t ie n t is es t im at e d, th e c o nt r i bu t io n o f t h es e f ac to r s m us t b e t ak e n i nt o co n si d er a ti o n.
A t ma t u ri t y, m e n u su al l y h a ve a wa t e r co n te n t o f 6 0 % . W omen t en d t o h a ve l o we r wa t e r
c o nt e nt pe r bo d y ma ss , e s ti ma t ed t o b e a bo u t 5% l ess , be ca us e o f th ei r s ma l le r am ou n t
o f mu sc le m as s . A t b i r th , a ne wb o r n is m ad e u p of a pp r o xi m a te l y 75 % wa te r b ec au se of
s ma l l am o un ts o f a di po se t is su e . Th e sl ig h t we i gh t lo ss s e en af t e r b i rt h is ac t ua ll y
wa t e r l os s f r om e vap o ra ti o n a s t he in f an t ad ju s ts t o an ai r en vi r on me n t . By t h e en d o f
t h e fi rs t ye a r o f l if e , t he i n f an t ' s t o ta l b od y wa t e r ( TBW ) is a b ou t 6 0 %. The TBW o f o l de r
a d ul t s us u al l y is b e lo w 6 0 % be ca us e o f th ei r lo we r mu sc le ma ss , r es u lt i ng f r om l o we r
l e ve ls of e xe r c is e a nd end o g en ou s a na b ol ic ho r mo n es . O be se pe o pl e a r e l e ss th an 60 %
wa t e r b y we i g h t b ec a us e f a t i nc lu d es ne gl i gi bl e in t r ac e ll ul a r wa t e r; t he ab s ol u te
d e c re as e i n p e rc en t ag e o f TBW is a f un c ti on o f th e de g re e o f ob es i t y. F or p r ac t ic al
p u r po se s , TBW i n o be se p a ti e nt s i s es t im at e d a cc o r di ng t o i de al r at h e r t ha n ac tu a l
b o d y we i g ht , an d wi t ho u t f a ct o ri n g i n t he ne g li gi b le am o un t o f wa t e r c on t ain e d i n f a t .
B o d y wa t e r is c o ns ta n tl y b e in g c i rc ul a te d b e t we en t he t hr e e b od y c om pa rt m en t s. U nd e r
s t ab l e co n di t io ns , th e vol u me of ea ch co mp a r tm en t r em ai ns co ns t an t , b ut a co n ti n uo us
i n t er c ha ng e o f in di vi d ua l m ol ec u le s oc c ur s a c ro ss t he wa t e r -p e rm e ab l e ce l l
m em b r an es . Th is e xc h ang e is re g ul a te d b y t he di ff e r e nc es i n h yd r os t a ti c an d on co t ic
( p r o te i n ) p re ss u re on t he a r t e ri ol e a n d t he ve nu l e s id e o f th e c ap i ll a ri es . A t t he he a r t ,
c a r di ac ou t pu t a n d a r te r ia l to n e d et e rm i ne th e i n tr a va sc u la r or bl o od h yd ro s ta t ic
p r e ss u re . At t he ar t e ri ole si d e o f t h e ca p il la r y, t hi s h yd r os t a ti c p re ss u re is
a p p ro xi m a t el y 1 7 mm H g, a nd so lu t e -f r e e wa t e r is pu sh e d o u t in t o t h e i nte r s ti t ia l o r
t h i rd sp ac e . P r o te i ns , p r im a r il y al b um in , a n d n ega t i ve h yd r os t a ti c p re ss u re i n t he t hi r d
s p ac e si m ul ta n eo us l y pul l wa t e r f r om th e vas cu l ar s pa ce in t o t h e t hi r d s pa c e. Th e
c om b in e d e ff e ct of t he se t w o p r o ce ss es a cc o un ts f o r th e m o vem en t o f wa te r o ut of t he
va s c ul a r sp ac e . O n t he ve n ul e s id e
P.702
o f t he c a pi ll a r y be d , i nt ra va s cu la r on co t ic p r es sur e p ul ls 95 % o f t h e e xt r u d e d wa t e r
b a ck i n to t he vas c ul a r spa c e, wi t h th e re ma i ni ng 5 % r et u rn e d b y t he ac ti on o f t h e
l ym p ha t ic c ol l ec ti n g s yste m ( F i g. 28 . 1 ).
FIGURE 28.1 Forces regulating water movement in extracellular fluid.
Th e vo l um es o f t he t hr e e c om pa r t me n ts re ma in sta n d ar d o n l y a s l on g a s th e de sc r ib ed
h yd r o st a ti c a nd on co t ic fo r c es re ma i n co ns t an t rel a t i ve t o e ac h o t he r . I n as se ss me n t o f
t h e a p p ro p ri a te n ess o f bo d y wa t e r co n te n t, e val ua t i on of no t on l y th e t o tal vo l um e b ut
a l so it s d is t ri b ut i on am on g th e th r ee bo d y co mp ar t m en ts mu st be de t e rm in e d .
D e h yd r a ti o n is th e s t at e i n wh i ch th e vol u me of flu i d i s l o w i n a ll th r ee com p a rt me n ts .
H yp o vo l em i a is a c on di t io n in wh i ch th e i n t ra va scu l a r vo l um e i s l o w, bu t th e vo lu me s o f
t h e i n te r st i ti a l a nd in t ra ce l lu l a r sp ac es a re no t des c ri b ed or q ua n ti fi e d. TB W o ve r lo a d
m e an s o nl y t h at TBW is g r e a te r th an 60 % , b u t t his do es n ot de sc r ib e s pe ci f ic a ll y t he
vo l u me of an y i nd i vi du a l c om p a rt me n t . W hen t h e p h r as e T BW o ve r l oa d i s u s ed , th e
a c tu a l d is t ri b ut i on of vo lu m e i n e ac h c om pa r tm ent m us t b e k no wn b e fo r e a n ap p ro p r ia t e
t h e r ap eu t ic in t er ve n ti o n c a n b e d et e rm i ne d . F o r e xa m p l e , f lu i d ac cu m ul ate s i n th e
i n t er s ti t ia l s pa ce if bl o od ( h yd r os t at ic ) p re ss u re is no r ma l b u t o nc o ti c p res su r e i s l o w;
t h e re su l ti n g cl i ni ca l c ond i t io n i s ca l le d e de ma . W ith l o w a lb um i n co nc e nt r a t io ns , th e
vo l u me of t he th i rd sp ace g r ad ua l l y e xp a n d s a t th e e xp e ns e o f th e vas cu la r sp ac e . I n
t h e m os t s e ve re ca se s, d e a th r es ul ts f ro m t o o l ow c i r c ul a ti n g b lo od vo lum e
( h yp o vo le mi a ) i n t h e p r es e nc e o f i n te r st i ti al sp ace o ve r lo ad ( ed em a ) a n d TBW g re a te r
t h a n 6 0% . In th is s i tu a ti on , mo r e f lu i d mu s t b e g i ve n to su pp o r t t h e ci r cu lat i n g va sc ul a r
vo l u me , e ve n th o ug h t h e e d em a wi l l wo r s en an d th e TBW wil l c on t in u e t o r i s e. O n l y
c o r re c ti on o f t he un d e rl yi n g d is eq u il i br i um b e t wee n th e h yd r os t a ti c a nd on c ot ic
p r e ss u re s, b ro u gh t a b out b y r ai si n g t he lo w a l b um i n o r l o we r i ng th e b l ood p r ess u r e, wi l l
n o r ma li ze t he vo lu me s of t h e t h re e f l ui d c om pa r tm e nt s .
Physiology of Body Solute Balance
O s m ot ic p re ss u re ke ep s t h e vol um e o f th e t h r ee b o d y fl u id c om p a rt me n ts c on s ta n t, an d
o n l y s o lu t e -f r ee wa t e r mo ve s f re el y a cr o ss c el l me m b ra ne s . Th e co nc en t ra t i on of
d i ss ol ve d i o ns (e le c t ro l yte s ) i n e ac h c om pa r tm e n t c r ea t es th e o sm o ti c p res su r e
r e s po ns ib l e f o r c on t ai ni ng t he wa t e r i n ea ch s p ace . Th e se io ns an d t h ei r di s t ri bu t io n
a r e l is t e d in Ta b le 28 . 1 . Th e n o rm a l se r um osm o la l i t y (o sm ot ic co nc e nt r a ti o n ) is 2 80 to
3 0 0 mm o l p e r kg ( 28 0 t o 3 0 0 m Os m /L ) . So di um an d c h lo r id e a r e t h e ma i n i o ns in th e
E C F , a nd po t ass i um a n d p h os ph a te a re th os e o f t h e I CF . O t he r i o ns a r e pr e s en t b u t
o cc u r a t c o nc en t r at i on s to o lo w t o co n t ri bu t e s ig ni f ic a nt l y t o t he osm o ti c gr a d ie n t . O t h er
i m po r t an t o sm o ti ca ll y a cti ve su bs t a nc es a r e g lu c os e , u r ea , p h os ph o li pi ds , c h ol es t e ro l ,
a n d n e ut r al f at s . A m o lec u le of gl uc os e h a s o ne -e i gh t ee n t h a nd ur e a h as o n e - th i rd th e
o sm o ti c s t re n gt h o f a n a to m o f an el ec t ro l yt e . O sm o la li t y is de t e rm in e d b y a l l t he
p a r ti cl e s me n ti o ne d , b ut t h e n o ne l ec t ro l yt es c on t ri b u te li t tl e u nl e ss t h ei r va l ue s a r e
a b n or ma l l y h i gh ( Ta bl e 28 . 1 ) .
Th e e q ua t io n u se d t o d e te r m in e o sm ol al i t y i s a s fo l lo ws :
O s m ol a li t y (m mo l /k g ) = 2 × S od i um (mm o l/ L ) + G lu c os e ( mm ol / L )/ 1 8 + B UN
( m mo l /L ) / 2. 8
B o d y p r oc ess es f un ct i on b es t wi t h in a se r um os mo l al i t y of 28 0 t o 30 0 mmo l pe r k g ;
t h e r ef o re , th e k id n e ys wi l l at t em pt t o ma i nt a in th is va lu e b y i nc r ea si n g g luc os e a n d
urea
P.703
e xc r e t i o n wh e n th e i r co nc e nt r a ti o ns ri se ab o ve no r m al . W hen th is is no t po ss i bl e o r
s u f fi ci en t , t h e ki d ne ys wi l l i n cr e as e s od iu m e xc r e ti o n . I n t h e p h ys i ol og ic se n se , th e
b i ol o gi c p r io r it y t o m ai n ta i n a no r ma l o sm ol al i t y is g re a te r th a n t he ne e d to ma i nt a in a
n o r ma l b od y s od iu m c onc e nt r a ti o n.
Table 28.1 Approximate Composition of Body Fluid (mmol/L)
Plasma (total = 300)Interstitium (total = 304)Cell (total = 300)
Na
141
144
16
K
4
4
150
Ca
2.5
2.5
–
Mg
2
2
34
Cl
100
114
–
HCO3
25
30
10
PO4/SO4
1
1.5
50
Protein/acid
25
6
40
W hen t he co nc e nt r a ti on o f io ns in an y c om pa r tme n t c ha n ge s , wa t e r m i g ra t es ac r os s ce l l
m em b r an es to r ee st a bl ish os mo t ic eq ui l ib r iu m . I f t h e s e ru m s od iu m r is e s, t h e o sm ol a li t y
o f t he vas cu l a r sp ac e i s m om e nt a r il y h ig he r th a n t h a t o f t h e i nt e rs t it i al and i nt r ac e ll ul a r
s p ac es . W ate r m o ve s f r om t he se t wo a re as t o d ilu t e th e vasc u la r s p ac e un t i l t he c o r r ec t
r e l at i ve osm o la li t ie s o f al l th r ee co mp a r tm en ts a re r e es ta b li sh ed . Th e re su l t i s a
d e c re as e i n t h e si ze o f th e in t e rs ti t ia l a nd in t r ace l lu l a r sp ac es an d a n i ncr e a se in th e
vo l u me of t he vas cu l a r sp a ce . If th e s e ru m s od ium f al ls , t h e o pp os i te ha pp e ns , a n d t he
s i ze o f th e i n te r st i ti a l a nd i nt r a c e ll ul a r c om pa r tme n ts in c re as es .
Maintenance Fluid and Electrolyte Needs
S a l t a n d wa t e r ba l an ce in t he bo d y is m a in t ai ne d b y t h e e qu il i b ri um b e t we e n i n ta ke of
f l u id an d e le c t ro l yt es , e va p o ra t io n o f s o lu t e - f r ee wa t e r a c ro ss th e s ki n a nd l un gs , a n d
c o nt r o ll e d r en a l e xc r e t ion o f wa t e r a nd el ec t ro l yte s . Th e am o un t o f wa t e r t h a t
e va p o ra t es ( in se ns ib l e lo ss ) is a f un ct i on of bo dy s u r f ac e a re a a n d r es p ir a t o r y r at e . I n
a 7 0 -k g ma n , t h e am o un t i s a pp r o xi m a te l y 1 L pe r d a y an d re ma i ns c on s tan t . Th e
k i dn e ys i nc r ea se o r d ec re a se th e i r f lu i d a nd el ec tr o l yt e o u tp u t b y t he ac ti on o f
a n t id iu r e ti c h o rm on e ( A DH ) a n d a ld os t e ro ne . Th is a c ti vi t y c o mp en sa t es fo r d a il y
va r i a ti o ns in fl ui d a n d e le c t ro l yt e i nt ak e . A D H , als o c al l ed v a so p re ss in , reg u la t es th e
a m ou n t o f wa t e r r ea b so rb e d i n t h e d is ta l tu bu l e of t h e ki d ne y b y as se ss ing t he vo lu me
a n d o sm ol a li t y of t he E CF . I f t h e os mo l al it y o f the E C F i s h i gh e r t ha n n o rm a l o r t h e
b l oo d vol u me l o w, A D H is r el e as ed an d wa t e r is re a bs o rb e d i n t he r en a l tu b ul e s. I f t he
o sm o la li t y is lo w o r b l o od vo l um e h ig h , t he co n ve r s e is t ru e . A l do st e r on e i nc r e as es
s o di um r ea bs o rp t io n , a nd r el e as e o f t h is h o rm o ne is st im u la t ed b y l o w t o ta l bo d y
s o di um . Th es e t wo h o rmo n es , a l on g wi t h s ti mu la ti o n o f t h i rs t c en t e rs i n t he b r ai n ,
e n a bl e t h e b od y t o m ai nta i n TBW an d so d iu m wi t h i n 1 % o f n o rm a l o ve r wid e va r ia t io ns
i n da il y i n ta ke .
Th e a mo u nt o f wa t e r an d e l ec t ro l yt es n e ed e d t o re p la c e in s en si bl e l os s , m a in t ai n
a d e qu a te pe r fu si o n o f b od y c el l m as s, an d c au s e u r i ne ou t pu t s u ff ic i en t to e xc r e t e
m e ta b ol ic wa s t e va r ie s ac co r d in g t o b o d y s i ze i n a n on li n ea r wa y. Th i s i s b e ca us e th e
c h an g e i n b od y su r f ac e a r e a r e la t i ve t o b od y m as s a s si ze in c re as es is no t li n ea r . Th e
f i r st 10 kg of bo d y we i g ht n ee ds 10 0 m L p e r k g, th e ne xt 1 0 kg ne e ds 5 0 m L p e r k g , a nd
e a ch k i lo g ra m b e yo nd 20 n e ed s 2 0 m L p er kg . A 5 0 - kg m a n h as a wa t e r ne e d o f 2 , 10 0
m L p e r d a y; th is is d e r i ve d f ro m 1 ,0 0 0 m L f o r h is f i rs t 10 k g o f we i gh t , 5 00 mL f or t he
n e xt 1 0 kg , a n d 6 00 m L fo r t he r em ai ni n g 3 0 kg . C a l cu l at i on of wa t e r n e ed s i n c hi l d re n
f o l lo ws t he sa me r ul e . I ns e ns ib l e lo ss of f r ee wa te r in c re as e s i n f eb r il e p at i e nt s . A
p a t ie n t n ee ds an e xt r a 10 % of t he c a lc ul a te d n eed f o r wa t e r f or ea c h 1 ° C e l e va ti on in
b o d y te mp e r at u r e.
E l e ct r ol yt e qu a nt i ti es nee d e d t o ma i nt a in no r ma l t o t al bo d y co nc e nt r a ti on va r y b e ca us e
t h e k id n e ys in c re as e o r d e c re as e s od i um e xc r e t io n to ma in t ai n a no r ma l c i rc u la ti n g
va s c ul a r vo l um e a nd com p os it i on . W hen ne ce ssa r y, t he ki dn e y ca n p r e ve n t s od i um l os s
b y i nc r e as in g p o ta ss iu m a n d h yd r og e n e xc r e t io n ( F i g . 2 8. 2 ) . F o r p r ac ti ca l p u r po se s , t he
a m ou n ts o f el ec t r ol yt es n e e de d t o m ai n ta i n h ome o st as is wi t h o ut s t im ul a ti n g i no r d in a te
a m ou n ts o f A D H a n d a ldo s te r o ne r el ea se a re li nea r l y r el a te d to th e wa t e r n e e ds . Th e
va l u es us ed t o d et e rm ine d ai l y m a in t en a nc e f lu id a n d e le ct r o l yte ne e ds a re l is t e d i n
Ta b l e 28 . 2 . O r al o r i nt r ave n o us r ep la c em en t o f m a in t en a nc e n ee ds s h oul d al wa ys
i n cl ud e s o di um an d p o tas si um . D ef ic i en ci es of t he o th e r e l ec t ro l yt es d e vel o p m o re
s l o wl y, an d th e y a re no t a l wa ys g i ven du r i ng s h o rt - t e rm th e r ap y.
C a t i on s m us t b e g i ven wi t h a n e q ua l n um b er o f an i on s t o m ai n ta i n e le ct r ic a l n eu t r al it y,
b u t g i vi ng e xc e ss c hl o ri de i on s a lm os t n e ve r c au se s h yp e rc h lo r em ia in pa ti e n ts wi t h
a d e qu a te re n al fu nc t io n . A c e ta t e sa l ts o f s o di um a n d p o ta ss iu m a r e a va ila b le an d c a n
b e us ed if ch lo r i de an i o ns mu st be a voi d ed . Ac e ta t e i s c on ve r t ed to bi ca rb o n at e i n t h e
b o d y. Bi ca r b on a te s a lt s c a n b e a dd e d d ir e ct l y to i n t ra ve n ou s s ol u ti on s , bu t t he y r ai se
t h e p H o f t he p ro d uc t a nd ma y c au se p re ci pi t a ti on o f e le c tr o l yte s o r dr u gs .
FIGURE 28.2 Mechanisms of Na-K exchange in the distal renal tubule.
P.704
Table 28.2 Maintenance Needs per 24 Hours
Water
0–10 kg
100 mL/kg
10–20 kg
50 mL/kg
>20 kg
20 mL/kg
Electrolytes
Na
3 mmol (3 mEq)/100 mL H2O need
K
2 mmol (2 mEq)/100 mL H2O need
Cl
2 mmol (2 mEq)/100 mL H2O need
Ca
0.05–0.1 mmol (0.1–0.2 mEq)/kg
Mg
0.05 mmol (0.1 mEq)/kg
PO4
0.1 mmol (2.8 mg)/kg
Use ideal body weight in obese patients.
Disorders of Body Water and Solute
Sodium
S e r u m so d iu m is th e m ajo r d et e rm in a nt o f i nt r a vas cu l a r vo l um e b ec au se it i s t h e
o sm o ti ca l l y a c ti ve s u bs ta n ce th a t o cc u rs i n g r e ate s t c on ce n t ra t io n . 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12
A b n o rm al i ti es in s a lt an d wa t e r i nt a ke or e xc r e t ion a lt e r s od i um c on ce n t rat i o n. Th is
a f f ec ts t he i n t er s ti ti a l vo lu m e b ec au se i ts m aj o r os mo t ic s u bs ta n ce i s a ls o s od i um , a nd
t h e t wo c om p a rt me n ts are i n e qu il i b ri um wi t h e ach o th e r .
Th e u su a l se r um so di um c o n ce n t ra t io n i s 1 35 t o 1 4 5 mm o l p e r L (1 3 5 t o 1 4 5 m E q / L ).
C o n ce n t ra t io ns ab o ve o r b e lo w t h is a re ca ll e d hyp e r na t r e mia o r hy p on a t re mi a ,
r e s pe ct i ve l y. Th e t e rms re f e r o n l y t o c o nc en t ra t ion a nd do no t i n di ca t e wh e t h e r t he
a b n or ma l it y i s t he r es ul t o f in c re as e s o r d ec r ea ses in t he to t al am ou n ts of s o di um ,
wa t e r , o r b o th in t he bo dy.
Hypernatremia
H yp e r n a t re mi a u su al l y re s ul ts f ro m a f re e wa t e r d e f ic it wi t h s o di um lo ss (h yp o vo l em ic
h yp e r na t r em ia ) o r wi t h o ut s od iu m l os s ( is o vo le mic h ype r n at r em i a) . El e va te d to t al bo d y
s o di um c a n r es u lt f ro m exc e s s i ve i n ta ke of wa t e r a n d s al t (h yp e r vo le mi c
h yp e r na t r em ia ) , b u t t h is i s u su a ll y i at r o ge ni c . C l in i ca ll y, co mp l ic at i on s o f h yp e r na t r em ia
g e n er a ll y d o n ot ap p ea r u n t il th e s e ru m co n ce n tra t i on is g r e at e r t h an 16 0 m mo l p e r L ,
a n d t h e y a r e th e r es u lt of c en t ra l n e r vo us s ys te m ( C N S ) d eh yd r a ti on ( Ta bl e 28 . 3 ).
H yp e r n a t re mi a i s a l wa ys h yp e r to n ic , a nd h ype r osm o la r s t at e s r es ul t in s t im u la t io n o f
t h e th i rs t r e sp on se . Th e re f o r e, pa t ie n ts a t ri sk fo r h yp e r na t r emi a ar e th ose wi t h an
i m pa i re d t h i rs t r es p on se , t h os e n o t a bl e t o a cc ess wa t e r , a n d t ho se wh o h a ve no t b e en
a d e qu a te l y h yd ra t ed , s uc h a s i n fa n ts , t h e e ld e rl y, o r d is a bl e d i nd i vid u al s.
Treatment of Hypernatremia
Th e t r e at me n t f o r h yp e rna t r em i a d ep en ds o n wh e t h e r t h e ca u se is t o o l it t le wa t e r o r t oo
m uc h s o di um . H ype r n at re m ia f ro m wa t e r lo ss in di c at es a d ec r ea se in TB W , no t ju st in
i n t ra va sc u la r vo lu me . Bec a us e t h e co nc e nt r a ti o n o f os mo t ic al l y ac ti ve su bs t an ce s
a c r oss t he th r ee co mp a r tm e nt s i s a l wa ys i n e q ui lib r i um , t h e i nt e rs t it i a l s od i um
c o nc en t r at i on an d t h e i ntr a c el lu l ar po t as si um co nc e nt r a ti o n a re as el e va ted as t he
i n t ra va sc u la r s o di um . Cal c ul a ti ng t he am ou n t o f fr e e wa t e r n e ed ed t o co r re c t t h e
c o nc en t r at i on s o f a ll el ec t r ol yt e val u es an d r e tu rn t he vo lu me s o f a l l t h ree
c om p a rt me n ts to no r ma l i n vo l ves th e u s e o f t he fo l lo wi n g eq u at i on :
W ate r d ef ic i t ( L ) = [ ( Me as u r ed s e r um s od i um (mm o l/ L ) - 1 40 ) - 1 ] × B od y we i g h t (k g ) ×
0.6
I f so d iu m l oss ac co mp a ni e s t he wa t e r de f ic it , n o rm a l sa l in e ( 0 . 9% s a li ne ; N S ) i s
a d mi ni s te r ed t o co r r ec t th e E C F . W hen t h e vo l ume s ta t us i s c or r ec t , e l ec tr o l yt e - fr e e o r
h yp o t on ic so lu t io ns , s uch as 5% de xt r o s e in wa te r ( D 5 W ) o r 0. 4 5% s a li n e, m a y be gi ve n .
I f so d iu m l oss do es no t a cc o mp an y f r ee wa t e r los s , h yp ot o ni c so l ut i on s ar e t he
t r e a tm en t o f c h oi ce .
A g g r e s si ve t re a tm en t to c o r re c t a n a lt e r ed s e r um o r to t al bo d y so di u m con c en t r at i on is
n o t i n di ca t ed be ca us e i t m a y c re a te or f ur t h er com p li ca t e ce n t ra l n e r vo us s ys te m ( C N S )
p r o bl em s . E q ui li b ra t io n ac r os s t h e b lo od – b ra in bar r i e r i s sl o we r t ha n a c ro ss o th e r
s em i pe r me ab l e me m br a ne s i n th e b od y, a nd r ap id c ha n ge s m a y c au se se izu r e s . I f
h yp e r na t r em ia ha s d e velo p e d r ap i dl y o ve r a f e w h o u rs , t r e at me n t t o d ec re a se s o di um
c o nc en t r at i on s sh o ul d no t e xc e e d 1 m E q/ L /h o u r. I f h ype r na t r em ia ha s d eve l o p ed s l o wl y,
c o r re c ti on o f so d iu m co nc e nt r a ti o n sh o ul d b e n o g r e a te r th an 0 .5 m E q /L / ho u r .
I f h yp er n at r em i a is t he re s ul t o f an ac tu a l i nc r eas e i n th e a mo un t of so diu m i n th e b od y,
t r e a tm en t i s d i re c te d a t re m o val of so di um f r om th e bo d y an d m a y in vo l ve t h e u se of
d i u re t ic s a nd D 5 W t o i nc re a se r en al el im i na t io n wh i le ma in t ai n in g a no r mal TBW .
Hyponatremia
H yp o n a t re mi a i s ch a r ac te r i ze d b y a s e ru m s od ium co nc e nt r a ti on le ss th an 1 35 m mo l
p e r L, bu t c li n ic al l y, s ymp t om s u su al l y d o n ot app e a r u n ti l t h e co nc e nt r a ti o n i s b el o w
1 2 5 mm o l p e r L a n d a r e t h e re su l t o f C N S wa t e r in t o xi c a ti o n ( Ta b l e 2 8. 3 ) . A l t ho u gh
h yp e r na t r em ia is al wa ys h yp e r t on ic , h yp o na t r em ia ma y b e h yp o to n ic , is o to n ic , o r
h yp e r t on ic . H yp on a tr em ia ca n re su l t f r om di lu t io n o r de p le ti o n o r m a y be
t r a ns l oc at i on al . As wi t h h yp e r na t r em ia , th e c au se mu s t b e d et e rm i ne d b ef o r e t r e at me n t
b e gi n s.
Hypertonic Hyponatremia: Clinical Presentation and Treatment
H yp e r t o ni c ( t r an sl oc a ti on a l ) h yp on a t re mi a m an i fe s ts wh e n a ga i n o f im p er m e ab le
s o lu t es o t he r t ha n s od ium oc cu r s i n t he va sc ul a r c om pa r t me n t. Th e m os t c om mo n
s o lu t e r es p on si bl e fo r th is di so r d er is gl uc os e , a lth o u gh m a nn i to l a nd gl yc in e ha ve al so
b e e n id e n ti fi e d. I n h yp e rt o n ic h yp o na t r em ia , s ol ut e s s hi f t wa t e r f ro m t h e IC F
c om p a rt me n t i n to th e E CF c om pa r tm e nt . G lu co se, a s we l l as m an n it o l a nd g l yci n e,
c o nt r i bu t es t o th e o sm ola l i t y o f th e s e ru m, t he r eb y c r ea t in g a h ype r t on ic h yp o n at r em ia .
A n i nc re a se of 10 0 m g pe r d L ( 5 .6 m mo l /L ) of se ru m g l uc os e c on ce n t ra ti on d ec r ea se s
P.705
s e r um s od i um c on c en t rat i o ns b y a pp r o xi m a te l y 1. 7 mm ol pe r L , al t ho ug h s om e d a ta h as
d e mo ns t r at e d d ec r ea se s o f 2. 4 mm o l p e r L . Tr e a tm e nt f or h yp er t on ic h yp on a t r em ia
i n vo l ves c o r r ec ti n g t he el e va t ed bl o od gl uc os e c on c en t r at i on s o r e li mi n at in g th e
m a nn i to l o r gl yc in e .
Table 28.3 Symptoms and Causes of Hypernatremia and Hyponatremia
Hypernatremia
Serum concentration >145 mmol/L
(145 mEq/L)
Hyponatremia
Serum concentration <135 mmol/L (135
mEq/L)
Causes
Decreased water intake
Low-sodium diet with diuretics
Excessive water loss
Diuretics
Diabetes insipidus
Congestive heart failure
Excessive salt intake
Cirrhosis
Iatrogenic causes
Replacement of body secretion loss with
electrolyte-free solutions
Fever
Adrenal insufficiency
Hyperventilation
Osmotic diuresis
Syndrome of inappropriate secretion of
antidiuretic hormone
Signs and Symptoms
Thirst
Apathy or agitation
Dry mucous membranes
Fatigue
Decreased skin turgor
Anorexia or nausea
Acute weight loss
Headache
Confusion
Muscle cramps
Hallucinations
Tachycardia
Intracranial hemorrhage
Oliguria or anuria
Coma
Confusion
Seizures
Coma
Shock
Hypotonic Hypervolemic Hyponatremia: Clinical Presentation
and Treatment
H yp o t o ni c h yp e r vol em ic ( d i lu t io n al ) h yp o na t r em ia i s a c o nd i ti on in wh i ch th e to t al bo d y
s o di um is a c tu al l y hi g h, b u t TBW is i nc r ea s ed to a g r ea t er de g r ee . Th e r es u lt is a l o w
s e r um s od i um c on c en t rat i o n. I t oc cu r s i n c on di t ion s s uc h a s ci r r h os is a n d c o ng es t i ve
h e a r t f ai lu r e , wh en e ff ect i ve ca r di ac ou t pu t re ac hi n g t h e ki d ne ys i s d im in is h ed . Th is ,
a l on g wi t h t h e l o w s od ium co nc e nt r a ti on , i s a s t im u lu s f o r A D H a nd al do st e r o ne
s ec r e ti o n. Th e re su l t i s fu r t h er sa l t a nd wa t e r re te n t io n , a nd af f ec t ed pa t ie n ts us u al l y
a r e ed em a to us be ca us e o f t he at t en d an t i nc r e ase i n i nt e rs t it i al fl ui d c omp a r tm e nt si ze .
S a l t a n d wa t e r r es t ri ct i on , be d re st ( t o i nc re as e ve n o us r et u r n t o t he he ar t ) , an d
c o r re c ti on o f t he p ri ma r y d is o r de r a r e t h e i ni t ia l tr e a tm e nt s . Th e se m e as ur e s m us t n o t
b e s o a g g re ss i ve a s t o co m p ro mi se in t ra va sc u la r vo l um e o r fu r t he r de c rea s e r e na l
b l oo d fl o w. D i u re t ics may b e ne c ess a r y bu t s h ou ld b e us e d j ud ic i ou sl y t o p r e ve n t
e xa c e r b a ti on o f t he h ypon a t r em ia b y c au si n g so d iu m e xc r e t i on t ha t e xc e ed s wa t e r
e l im in a ti o n.
Hypotonic Euvolemic Hyponatremia: Clinical Presentation and
Treatment
H yp o t o ni c e u vol em ic h ypo n a t re mi a o cc u rs wh e n bo t h th e E C F an d t h e I C F
c om p a rt me n ts e xp a n d b ec a us e o f wa t e r r e te n ti o n, b u t t h e b od y so d iu m s tor e s a r e
n o r ma l o r s li g ht l y de c re as e d. I nc r ea se s i n t he E CF a r e us u al l y no t s u ff ic i en t t o ca us e
e d em a . H yp o t on ic eu v o le m ic h yp o na t r em ia is c om mo n l y a ss oc i at e d wi t h s yn d r om e o f
i n ap p r op r ia t e a n ti di u re t ic ho r mo n e ( S I A D H ) , b u t o t h e r d is or d e rs s uc h a s a d r en a l
i n su f fi ci e nc y, h ypo t h yr oid i sm , a nd p ri ma r y a nd ps yc h og en ic po l yd ip si a ma y c au s e
e u vo l em ic h yp o na t r em ia . Th e u nd e r l yi n g c au se mu s t b e i de n ti f ie d a n d t r ea t e d.
Me d i c a t io ns r ep o r te d t o c a us e S I A D H a re li st e d in Ta b l e 2 8. 4 . F lu i d r es t r ic t io n i s o f te n
t h e fi rs t - li n e t r ea tm e nt for S I A D H . D em ec lo c ycl ine 9 00 to 1 ,2 00 mg pe r da y m a y al so be
i n i ti a te d i n p a ti en t s wi t h c h r on ic c om p li ca t io ns , bu t it is no t i n di ca t ed fo r a c ut e
s i tu a ti o ns b ec a us e o f i ts l o ng ha l f - l if e .
Hypotonic Hypovolemic Hyponatremia: Clinical Presentation
and Treatment
H yp o t o ni c h yp o vol e mi c hyp o n a t re mi a i s ch a r ac te ri ze d b y a de c re as e i n TB W , al o ng wi t h
a
P.706
g r e a te r d e cr e as e i n so d iu m . I t m os t c om mo nl y r es u lt s f r om ga st r o in t es ti na l ( G I ) l os se s
c a us ed b y vom i ti n g, e xc e ss i ve d i u re t ic t h e ra p y, o r r ep l ac em en t of lo ss es wi t h
e l ec t r ol yt e - f l ui d . P a ti en ts sh o w s ig ns o f d eh yd r a ti o n ( e . g. , d r y m uc ou s mem b r an es ,
s ki n te n ti ng , le t ha r g y) a nd , in e xt r e me ca se s , h ypo vo l em i a. V ol um e r e pl ace m en t wi t h
N S i s u su al l y t he fi r st - li ne t r ea tm e nt .
Table 28.4 Medications Causing SIADH
Azithromycin
Melphalan
Bromperidol
Methyldopa
Bupropion
Metrizamide
Chlorpromazine
Miconazole
Chlorpropamide
Oxytocin
Cilazapril
Paroxetine
Citalopram
Perphenazine/amitriptyline
Clomipramine
Phenoxybenzamine
Cyclophosphamide
Piroxicam
Cyclothiazide
Propafenone
Dyphylline
Reboxetine
Enalapril
Rifabutin
Fentanyl
Sertraline
Fluoxetine
Thioridazine
Fluphenazine
Thiothixene
Fluvoxamine
Tolazamide
Glipizide
Tolbutamide
Haloperidol
Tranylcypromine
Hydrochlorothiazide
Trazodone
Ifosfamide
Triamterene/hydrochlorothiazide
Imipramine
Valproic acid
Interferon alfa-2A
Venlafaxine
Levodopa/carbidopa
Vinblastine
Lofepramine
Vincristine
Lorcainide
Vinorelbine
(From Chan TY. Drug-induced syndrome of inappropriate secretion of antidiuretic
hormone. Causes, diagnosis and treatment. Drugs Aging 11:27–44, 1997, with
permission.)
Treatment of Severe Hyponatremia
P a t i en ts wi t h s ym p to ma t ic h ypo n a tr em i a o r s e ru m s od i um c on c en t ra t io ns b e lo w 1 2 0
m mo l p e r L ( ass oc i at e d wi t h ~ 5 0% mo r ta l it y) r e qu i r e a dm in is t r at i on of in tr a ve n ou s
s o di um . Th e a mo un t of so d iu m n e ed ed t o r ep l ac e t h e t o ta l b o d y d e fi ci t i s c a lc ul a te d
wi t h t h e u se of t he fo ll owi n g e q ua t io n :
S o d iu m d e fi ci t (mm o l) = [ 1 4 0 - Me a s u re d s e ru m so d iu m (mm o l/ L ) ] × Bo d y we i g h t (k g ) ×
0.6
A p p r op r ia t e s ol u ti on s t o r e p la ce t he s o di um de f ici t a re 0. 9 % sa l in e (1 54 m mo l s od i um
a n d c hl o ri d e/ L ) o r 3 % h yp e r t on ic s a li ne ( 51 3 m mo l s o di um an d c hl o ri d e/ L) .
A p p r o xi m a te l y 50 % o f a n a mo u nt eq u al to t he de fi c it sh ou l d b e a dm in is t e re d o ve r a 1 2 h o u r p e ri o d a t a ra t e t h at i nc r ea se s t h e se r um s od i um c o nc en t r at i on b y no mo r e t h an 2
m E q /L / ho u r , o r a m a xi m u m o f 12 m E q /L / 24 ho u r . R a p id in f us io ns of 3% hyp e r t o ni c
s a li ne a t 1 to 2 mL /k g / hou r o ve r 2 to 3 h ou r s s hou l d b e u se d o n l y i n p a ti en t s wi t h
s e i zu re s o r c om a . S e ve re ch r o ni c h yp on a t re mi a s h ou l d b e co r r ec t ed m o re sl o wl y a t a
r a t e n o t t o e xc e e d 0 . 5 mE q / L /h o u r. B ec au se h ypo n a t re mi a u su al l y do e s n o t o cc u r
a c ut e l y, t h e d ef ic i t ma y b e r ep la ce d o ve r se ve r al d a ys t o a vo i d i nt r a vas cul a r vol u me
o ve r l oa d , s ei zu r es , p u lmo n a r y ed em a , o r c on g es ti ve h ea r t f a il u re .
Alterations in Fluid Compartment Integrity
Tr a u m a , t is su e i sc he mi a, e nd o to xe m i a , h yp o al bum i ne mi a , a nd de c re as e d c a rd i ac
o u t pu t c au s e h yp o vol em ia b y da ma g in g c ap i ll a r y m em b r an es o r d is ru p ti n g t h e
h yd r o st a ti c a nd on co t ic fo r c es g o ve r ni ng f lu id move m e nt ac r os s t he m . 1 3 , 14 , 1 5
S ym p t om s o f h yp o vol em ia i nc lu de t ac h yca r di a , l ow c e n t r al ve no u s p re ss ur e ( C V P ) , l o w
p u lm o na r y ca pi l la r y we d g e
P.707
p r e ss u re , a n d d ec r ea se d u r in e ou t pu t . B l oo d p r ess u r e is no t a g oo d m ea su r e of th is
c o nd i ti on b ec au se in c re as es in s ym p at h et ic t on e c a n ma i nt a in th e b l oo d pr e ss u r e a t
n e a r -n o rm al le ve ls in t he p r es e nc e o f a gr e at l y dec r e as ed c i rc u la t in g vol um e .
I n ca se s o f t r au m a, isc he m ia , a n d e nd o to xe m i a , c a pi ll a r y po r e s i ze i nc r ea s es (c ap i ll a r y
l e ak s yn d r om e ); in ad d it io n , wa t e r , so l ut e , a nd pla sm a p r o te i ns , p r im a ri l y a l bu mi n , f l o w
i n t o t he in t e rs ti t ia l s pa ce. Th i s l ea k m a y b e l o ca lize d t o a n a r ea o f i nj u r y o r is ch em i a
( s u rg e r y, t ra um a ) o r g e ne r a li ze d th r ou g ho u t t he b o d y ( en do t o xe m ic sh ock f ro m G ra m n e g at i ve s ep si s ). Th e am o un t o f fl ui d l o st f ro m th e in t r a vasc u la r s p ac e va r i es wi t h t h e
d e g re e o f in ju r y b ut ca n r e s ul t i n h yp o vo le mi a s eve r e e no ug h to c a us e c ar d i o vas cu la r
c o ll ap s e a nd de a th if th e c i rc ul a ti n g vo l um e is not m ai n ta in e d.
Treatment for Hypovolemia
Tr e a t m en t c o ns is ts o f c or r e c ti ng t he un de r l yi ng d i s o rd e r t o n o rm al i ze c ap il l a r y
p e r me ab i li t y wh i l e r e pl aci n g t h e l os t i nt r a vas c ul a r f l ui d wi t h a s o lu ti o n o f th e s am e
c om p os it i on . Bl o od ha s n o r ol e i n t hi s t h e ra p y be c au se t he fo r me d e le me n ts o f t he
i n t ra va sc u la r fl ui d a r e n ot l os t t o th e t h ir d s p ac e. Th e t wo c a te g o ri es of r ep l ac em e nt
s o lu t io ns a re c r ys ta l lo id a n d c ol lo i d. C r ys ta l lo id is a g en e r al te r m f o r a n aq u e ou s
s o lu t io n t h at co n ta in s e le c t ro l yt es . N S a nd la ct a te d R in g er ( L R ) s ol u ti on s a r e m os t
c om mo n l y u s ed fo r t re a tin g h ypo vo l em ia be ca us e t h e y ar e i s o t o ni c wi t h the E C F an d
a r e m os t ef f ec ti ve in ma in t a in in g th e c i rc ul a ti ng vo l um e . C o ll oi d i s a ge n era l te r m f o r a
s o lu t io n t h at co n ta in s p la sm a p r o te i ns o r ot h e r co l lo i da l m ol ec ul e s. Th r ee co l lo id
s o lu t io ns a re a vai la b le . P l a sm a p r ot ei n f ra ct i on (P P F ) is a p p ro xi m a t el y 85 % al bu mi n
a n d 1 5 % gl o bu l in an d i s a va i la b le as a 5 % so l ut ion . A lb um i n is a vai l ab le as a 5 % o r
2 5 % s ol u ti on , an d h e ta sta r c h as a 6 % s ol u ti on . He t as t a rc h i s a m i xt u r e o f e t h o xyl a t e d
a m yl op ec t in m o le cu l es th a t e xe r t s t he s a me he mo d yn am ic ef f ec t a s a lb um i n.
H e t a st a rc h i s n ot e xt r a c te d f ro m p oo l ed hu ma n p la sm a a n d is mu ch le ss exp e n s i ve t ha n
P P F o r a l bu mi n , b ut s e ve r e bl ee d in g c om pl ic a ti on s h a ve be en r ep o r te d wi t h h e ta s ta rc h .
A l l th r ee p ro d uc ts al so co n t ai n 1 3 0 t o 1 60 m mo l s o di um an d c hl o ri d e p e r L .
Th e u se o f co l lo id in f us io n s r em a in s co n t ro ve r sia l . Al t ho u gh s om e a l bu mi n do es m o ve
i n t o t he t hi r d sp ac e wh en ca p il la r y p o re s i ze i nc re a se s, i t is m u ch le ss t ha n th e a mo u nt
o f sa l t a nd wa t e r t h at le ak s o u t. C ol l oi ds ac t b y t em p o ra r il y d ec r ea si n g t he r a t e a t
wh i c h fl u id m i g ra t es i n to t h e t hi r d s pa c e, bu t h ypo vo l em i a ma y b e e xa c e rb a t ed 24 to 36
h o u rs la t er as c o ll oi ds mo ve i nt o th e i n te rs t i ti al sp a ce an d b e gi n t o d r a w fl u id t he r e.
U n l es s t h e ac t ua l s e ru m a l bu mi n c o nc en t ra t io n i s b e lo w t h e c o nc en t ra t io n n e e d e d t o
m a in t ai n t h e ca p il la r y ve n u le on c ot ic p re ss u re gra d ie n t (2 0 t o 2 5 g / L ) o r a g g re ss i ve
c r ys t al lo i d t he r ap y i s n ot r e st o r in g i n tr a va sc ul a r vo l um e , t he r ou t in e u se of c ol l oi d
s o lu t io ns is n o t r e co mm en d e d.
D u r i ng t re a tm e nt of pa t ien t s wi t h h yp o vol em i a, t he r a te of f lu id ad mi n is t rat i o n i nt o t h e
va s c ul a r sp ac e m us t m ee t o r e xc e e d t h e r a te of lo ss i f t iss u e p e rf us i on is t o be
m a in t ai ne d . I n e xt r e m e ca s es , t h is m a y e xc e ed 1 L p e r h ou r . U ri ne ou t pu t s h ou l d b e
k e pt a t a m in im um of 0 .5 m L /k g/ h ou r , t h e co n ce n tr a t io n at wh i ch t he c i rc ula t i ng vo lu me
i s s u ff ic i en t t o p e r fu se bo d y t is su es . N or ma l i zed h e a r t r a te an d C V P a ls o a r e i n di ca t o rs
o f no r ma l i n t ra va sc ul a r vo l um e t h at ca n b e m on i to r e d a lo n g wi t h u ri n e o utp u t . Du r in g
r e s usc i ta t io n , t h e r a te of f l ui d a dm i ni st r a ti o n is ad j us t ed ho u rl y t o m ai n ta in a de q ua t e
i n t ra va sc u la r vo lu me . I t is im po r t an t to r em em be r t h a t al t h ou gh ed em a m ay a p p ea r in
s om e p a ti e nt s d u ri n g t his p ro ce ss , i t i s t h e ca p il la r y l e ak t h at ca us es t he e d em a , n ot
t h e re su sc i ta ti o n p r oc ess . W he n h ea li n g b eg in s , t h is e xt r a f lu id an d s ol u te a r e r e tu r ne d
t o t he vas cu l a r co mp a r tm e nt an d e xc r e t e d .
H yp o a l bu mi ne mi a wi t h out c on cu r r en t c ap i ll a r y le ak ca n re su l t in h yp o vol em i a wi t h
e d em a . C a pi l la r y ve n ul e o n co t ic p r es su r e i s l o w, a n d f l ui d t h at mo ve d i n to t h e
i n t er s ti t ia l s pa ce on th e a r t e ri a l si d e o f t h e ca p il la r y b e d is no t re t u rn e d to t he va sc ul a r
s ys t em . Tr ea t me n t f o r t hi s c on d it i on c o ns is ts of in t r a ve no us al b umi n i n su f f ic ie n t
a m ou n ts to no r ma li ze a rte r i o ven o us c a pi ll a r y on co t ic p re ss u re . Ed em a res o l ves o n l y
wh e n t h is c a n b e ac co mp l is he d .
H yp o vo l em i a ca us e d b y d e c re as e d ca r di ac o ut p ut ( e .g . , c on g es ti ve he a r t f a i lu r e,
c a r di om yo p at h y, m yo ca rd i al in f a rc ti o n ) ca n no t b e c o r re ct e d b y ad mi n is t ra ti o n o f f l ui ds .
I n t he se c o nd i ti on s , h ypo vo l em i a e xi s ts o n t he ar t e r ia l s id e o f th e h e ar t be c au se o f
p u mp fa i lu r e . Th e ve no us si de o f t he ci rc u la t o r y s ys t em m a y be o ve rl oa de d an d t h e
p a t ie n t ma y b e e de m at ou s . Tr ea t me n t o pt i on s a re co n fi n ed to ag e nt s t h at i mp r o ve
c a r di ac ou t pu t , s uc h as in o t r op es .
I f h yp o vol em ia is th e re su l t o f b l oo d l os s , t he n wh o le bl o od o r p ack e d r e d b l oo d c el ls
wi t h N S o r L R a r e in d ic at e d to re es t a bl is h t h e h em a to c ri t a t ab o ve 0 . 25 g p e r L ( 25 % )
wi t h a no r ma l c i rc ul a ti ng vo l um e .
Losses of Body Water and Solute and Treatment
W ith p r ol on g ed vo mi ti n g, d i ar r h ea , o r lo ss es th r ou g h p e r fo r at i on s i n o r gan s o r th e G I
t r a ct le a di n g t o t he sk in ( f i st u la s ), wa t e r a n d s ol ut e a re lo st f ro m t h e b od y. Th e
c om p os it i on s o f t h es e f lui d s va r y a cc o rd in g t o th e a r e a a ff ec t e d a nd ar e l is t ed in Ta b le
2 8 . 5. W hen t h e e xa c t or ig i n o f t h e f lu i d is no t
P.708
k n o wn , l a bo r a to r y a na l ysi s h e lp s i n se l ec ti n g a n ap p r op r i at e re pl ac em e n t so l u ti on . Th is
a n al ys is of t en is ne ce ssa r y i n t h e ca s e o f e nt e r oc u ta n eo us fi s tu la ( co mmu n ic a ti on
b e t we e n th e G I t r ac t a nd t h e sk i n) . B ec au se s u ch f i st ul a s ca n m ak e c ir c ui to u s t r ac ts
t h r o ug h t h e b od y b ef o r e r e a ch in g th e sk i n, t he org a n n e ar es t th e e xi t s i te i s n o t
n e ce ss a ri l y th e o n e f r om wh i c h th e f l ui d i s d ra i nin g . Di a r rh e a i s mo st o ft en o f d is t al
s ma l l -b o we l o r co lo n ic o ri g in , bu t i n c as es of se cre t o r y di a r rh e a, su ch as in g ia r di as is
o r ac q ui r ed imm u no d ef ici e nc y s yn dr om e , t h e f lu id ma y a r is e f r om th e d u od e n um o r
j e ju n um . I n a l l ca se s o f a b n or ma l l os s , t he fl u id c om p os it i on s h ou l d b e de t e rm i ne d .
A p p r op r ia t e re pl ac em e nt s ol u ti o ns , i n a dd i ti o n t o m a in t en a nc e q ua n ti t ie s, a r e gi ve n a t a
r a t e d es i gn ed t o r es t o re a n d m ai n ta in n or ma l b o dy wa t e r a n d s ol u te .
Table 28.5 Approximate Concentrations of Body Secretions (mmol/L and mEq/L)
Na
K
Cl
HCO3
Saliva
60
20
15
50
Stomach
60
10
130
–
Bile
150
5
100
40
Pancreas
140
5
80
120
Small bowel
140
5
105
30
Terminal ileum
120
5
105
–
Sweat
45
5
60
–
Cerebrospinal fluid
140
3
130
–
Acid-Base Balance
F o r ph ys io l og ic pr o ce ss es t o oc cu r at a n o rm al r at e , bo d y p H mu s t r em a in wi t h i n a
n a r r o w r a ng e .1 , 2 , 3 , 16 , 17 , 1 8 , 19 , 20 , 21 , 2 2 , 2 3 , 2 4 A l tho u g h i t va r i es s li g ht l y am o ng bo d y
c om p a rt me n ts ( th e I C F ha s a p H o f a p p ro xi m a t el y 6 . 9 , a nd s om e s ub c el lu la r
c om p on e nt s , su ch as th e m it o ch on d r ia , h a ve e ven l o we r us ua l c on ce n t ra ti o ns ) , n o rm al
t o t al bo d y ac id - b as e b ala n ce is a ss um e d t o b e pr e s en t wh e n t he a r te r ia l p H is be t we e n
7 . 3 5 a nd 7. 4 5.
C e l l ul a r me t ab o li sm , e ner g y g e ne r a ti on , a n d p r ote i n m et a bo li sm ad d l a rge am o un ts o f
a c id to t he bo d y da il y. Th i s oc cu r s p r ed om i na n tl y i n t h e f o rm of c a r bo n d io xi d e ( C O 2 ) ,
b u t s om e h yd r og e n i on s a n d we ak o rg a ni c a n d ino r g an ic no n vo la t il e a ci ds a ls o a r e
g e n er a te d . Al mo st no al ka l in e s ub s ta nc es r es ul t fr o m m et a bo l ic p r oc es se s, s o b od y
a c id - ba se ho m eo st a ti c me c ha n ism s e xc l u si ve l y bu f f e r o r e l imi n at e ac id s. H e m og l ob in ,
p r o t ei ns , a n d p ho sp h at e b u f fe r on l y no n vo la t il e ac i ds , a nd t he i r c on ce n tr at i o ns a r e
f i xe d i n t h e b od y; t he r e fo r e , t h ei r bu f fe r in g c a pac i t y do es no t c ha n ge . Add i t io na l l y,
h e mo g lo bi n , p r ot e in s, and p ho sp h at e c on t r ib u te lit t l e t o t h e t o ta l b u ff e ri n g c ap ac i t y of
t h e b o d y.
Th e b ic a r bo na t e – c ar b on ic ac id s ys t em b u f fe r s C O 2 a n d ca n a d ju st q ui ck ly t o ch a ng es in
t h e d a il y ac i d l oa d . I t k ee p s b od y p H in th e n o rma l ra n ge b y m a in t ai ni n g th e c o r re c t
r a t io b et we e n c o nc en t r ati o ns of bi ca r b on a te ( H CO 3 ) a n d ca r bo n ic ac id ( H 2 C O 3 ) in th e
b l oo d . Th is re la t io ns h ip is de sc r ib e d b y t he H en de r s on - H as se l ba lc h e qu a ti o n :
pH = pKcarbonic
acid
+ l og (H C O 3 / H 2 C O 3 )
W hen t he H C O 3 / H 2 C O 3 ( 24 mm ol pe r 1. 2 m mo l ) c on c en t r at i on s a r e a t a ra t io o f 2 0 :1 , t h e
p H is 7 .4 be ca us e th e pK o f c a rb o ni c ac i d is 6 .1 a n d t h e l og of 24 / 1 .2 is 1 . 3 . Ca r bo n ic
a c id c o nc en t r at i on s a r e n o t o b ta i ne d i n t h e p at i en t ca r e s et t in g . Th e va lue r e po r te d b y
c l in ic al la b o ra t or i es i s t he p a rt i al p r es su r e o f C O 2 ( p C O 2 ) . A 4 0 -mm H g p CO 2
c o r re s po nd s t o a H 2 C O 3 co n ce n t ra t io n o f 1 . 2 mm o l. Th e p C O 2 i s m ai nt a in ed wi t h i n t he
n o r ma l r a ng e b ec a us e C O 2 g e ne r a te d b y ce l lu la r m e ta b ol is m is co n ti nu o us l y di f f us ed
a n d e li mi n at e d a cr os s t he l un gs . Th e c ap ac i t y o f t h e l u ng s t o e xc r e t e C O 2 i s s o g re a t
t h a t t h e y a r e s at u r at e d on l y i n ca se s o f s e ve re pul m on a r y di se as e .
Th e k id n e ys a re r es po nsi b le f or ma in t ai n in g s e rum H C O 3 wi t h in th e n o rma l ra n ge b y
r e a bs o rb i ng bi ca r bo n at e i o ns f ro m t he gl om e r ul a r f i lt r a te an d b y g en e r at i ng n e w H C O 3
i o ns in r en al t ub ul a r c el ls . Th is ge n er a ti o n is ac co m pl is h ed b y c a rb o ni c an h yd r as e
a c ti o n o n C O 2 a nd wa t e r t o fo r m ca r b on ic ac id . Ca r b on ic ac id qu ic kl y d is so c ia t es i n to H
a n d H C O 3 . Th e h yd ro g en i o n is se cr e te d i n to t he u r i ne an d th e b ic a rb o na te t r an sp o r te d
f r o m t he r en a l t ub u la r c el l s i nt o t h e va sc u la r s ys te m . Th e ca p ac it y o f t h is r e a ct i on to
g e n er a te ne w H C O 3 i s no t sa t ur a te d un le ss re n al f u nc t io n i s se ve r e l y c omp r o mi se d
( F i g . 2 8. 2 ) .
A c i d - b as e d is t ur b an ce s a r e at t r i b u te d t o C O 2 o r b i ca r bo n at e s e ru m c on ce n t r at i on
c h an g es . I f th e p r ob l em o r i gi n at es wi t h C O 2 , t h e r e s ul t an t c ha n ge in p H is s ai d to be of
r e s pi r at o r y o ri gi n . I f i t be g in s wi t h b ic a rb o na t e, th e c h an g e is sa id t o b e o f me t ab ol ic
o r i gi n . A pl as ma p H b e low 7 . 3 5 is c a ll ed ac id o si s a n d ca n b e o f r es pi r at o ry o r me t a bo li c
o r i gi n ; a p l as ma p H a bo ve 7 .4 5 i s c al le d a lk a lo si s a n d is al so o f r es pi r a to ry o r
m e ta b ol ic o ri gi n . W hen pl a sm a p H go es ou ts i de th e no r ma l r a ng e , t he lu ng s a n d t he
k i dn e ys b eg i n p r oc ess es t h a t ac t t o c om p en sa t e a n d n o rm al i ze th e p H va lu e . Th e re f o re ,
i t is th e ra ti o be t we e n CO 2 a n d H C O 3 , no t th e a bs o lu t e n um be r s, t ha t d e te r m in es th e
p H . Th e bo d y ha s a gr e at e r ph ys io l og ic ne ed ( bi ol o gi c p r io r i t y) t o h a ve a p l as ma p H
b e t we e n 7 . 35 an d 7 . 45 th a n i t d o es t o ha ve “ no rm a l ” co nc e nt r a ti o ns o f pC O 2 a n d H C O 3 .
W hen t he r es pi r a to r y cen t e r i n t h e me d ul la o bl ong a t a p e rc ei ve s a c ha n ge i n p H , it
c a us es th e l u ng s t o a dj us t th e p C O 2 b y in cr e as ing o r d ec r e as in g t h e r es pir a t o r y r at e .
A l t h ou gh i t oc cu r s q ui ck ly, t h is p ro ce s s c a n co mpl e t el y co r r ec t th e p H on ly wh e n t h e
c h an g e i n H C O 3 co nc e ntr a t io n i s m in o r ; i t is li mi te d b y h o w q u ic kl y o r s lowl y a p e r so n
c a n b r ea t he in an d o u t, a n d b y t he ca p ac it y o f t he i nt r ac e ll ul a r h em o gl ob in a nd
p h os p ha t e b uf f e ri ng s yste ms . Th e k id n e ys , b y i ncr e a si ng o r d ec r ea si n g t he p la sm a
H C O 3 , m a y ta ke s e ve r al d a ys to fu l l y c om pe ns a t e a n d n o rm al i ze a p H t ha t i s a lt e r ed b y
a ch a ng e i n C O 2 c on ce n tr a t io n , b u t t he y h a ve a mu c h g r ea t e r t ot a l b uf f e ri ng ca p ac it y.
Primary Acid-Base Disturbances
Metabolic Acidosis
Me t a b o l ic ac id os is is th e c on d it i on in wh i ch th e p la sm a p H is be l o w 7 .3 5 as a r e su lt o f
a l o w H C O 3 co nc e nt r a ti on i n t he bl o od . A l o w s eru m H C O 3 c on ce n t ra t io n re s ul ts f ro m
l o ss es f ro m t he bo d y, dec r e as ed r en al r eg e ne r at io n of H C O 3 , o r in c re as ed am o un ts o f
a c id ad d ed to th e b o d y by i n g es ti o n o r m et a bo l ic p r o ce ss es . As t h e H C O 3 c o nc en t r at i on
d e cl in e s, th e l u ng s a t tem p t t o l o we r t he p C O 2 an d m a in t ai n a no r ma l p H b y i nc r ea si n g
t h e d e pt h a n d r a te o f r esp i r at i on ( K uss ma u l b r ea th i ng ) . Th e s ym pt om s o f m e ta b ol ic
a c id os is oc cu r i n th e c a rd i op u lm on a r y s ys t em o r C N S b u t u su a ll y a re no t c l in ic al l y
i m po r t an t a t a p H g r ea t er t h an 7. 1 ( Ta bl e 2 8 .6 ) .
P.709
Table 28.6 Metabolic Acidosis [pH <7.35, HCO3 <22 mmol (22 mEq]/L)
Causes
Signs and Symptoms
Ketoacidosis
Kussmaul breathing
Renal failure
Hyperkalemia
Hypoxia or anoxia
Ventricular arrhythmias
Diarrhea
Lethargy
Salicylates
Stupor
Methanol
Coma
Chloride loading
Th e n um b e r o f p os it i ve l y c ha r g ed io ns in th e b o dy m u st al wa ys e q ua l t h e n u mb e r
n e g at i vel y c ha r g ed . I n the p la sm a, t hi s e le ct r ic al n e u t ra li t y is ac hi e ve d b y d is so l ve d
e l ec t r ol yt es an d p r o te i ns i n t h e f ol l o wi n g r el a ti o ns h ip :
S o d iu m = C l + H C O 3 + Un m ea su r e d a ni on s
U n m ea su r e d a ni on s c ons is t of pl as ma p ro t ei ns an d s ma l l am o un ts o f o the r n eg a ti ve l y
c h a rg ed su bs t an ce s , su ch as su l fa t e a nd ph os p ha t e , t h at a re no t m ea su re d b y th e t es t s
u s ua ll y d o ne in c li n ic al la b o ra t o ri es . Th e u su al am o un ts o f t he se an i on s in t he bl o od
h a ve a c om bi ne d i o ni c s tr e n g th of 8 t o 1 6 mm o l pe r L (8 to 16 mE q /L ) . Th is va lu e i s
c a ll ed t he an io n ga p , a nd i t r a r el y ch a ng es . As sum i ng th a t s od iu m r em a ins co ns t an t , a
c h an g e i n t he nu mb e r o f a n y o ne of t he an io n s n ec es si t a te s a c ha n ge in on e o r b ot h o f
t h e o t he r s t o m ai n ta in ele c t ri ca l n e ut r al i t y. Be ca us e th e n um b er o f u nm eas u r ed an io ns
i s fi xe d , t he c h lo r id e ( Cl ) a n d H C O 3 a re al t e ra b le . W ith t he ad di t io n o f ac id , t he fa ll in
H C O 3 a c tu a ll y is an ap p ro p r ia t e c om pe ns a to r y r es p on se t o ma i nt ai n th e el e ct r ic al
n e u t ra li t y o f t he bl o od ( a c on d it i on wi t h a n e ve n h i gh e r b i ol og ic p ri o ri t y th a n
m a in t en a nc e o f a n o rm a l p H ) . Me t a b ol ic ac id os is o cc u rs wh e n th e H C O 3 de c li ne s a n d
t h e H C O 3 / C O 2 r a ti o b ec om es ab n o rm al . Me t a bo l ic a ci d os is i s d i vid e d i nt o n o n an io n g a p
a n d a ni o n g ap .
Nonanion Gap Metabolic Acidosis
I n no n an i on ga p a ci do si s, t h e n um be r o f un me as ur e d an io ns is th e s am e as us ua l , s o
t h e d ec r e as ed s e r um H CO 3 c on ce n t ra t io n i s s ec on d a r y to C l l oa d in g , a n ac t ua l l os s o f
H C O 3 f r o m t he bo d y, or d e c re as e d H C O 3 ge n e ra ti o n . I n a ni o n g ap ac id os is , th e n um b e r
o f un me as u r ed an i on s ha s i nc r e as ed an d t h e H C O 3 h as d ro p pe d t o m ai n ta i n e le c t ri ca l
n e u t ra li t y. Th e c au s e o f a n an io n ga p a ci do si s i s t h e c on t r ib u ti o n o f n on vol a t il e a ci ds to
t h e b l oo d . Th i s c an re s ult f r om ab no r ma l m e ta bo l ic p ro ce ss es , s uc h a s d iab e t ic
k e to ac i do si s a nd h ypo xi a , o r f r om p o is on i ng s b y s u bs ta n ce s t ha t di ss oc iat e a t
p h ys io l og ic pl as ma p H. S a l ic yl a te an d m et h an ol o ve r d os es c o mm on l y c au s e t hi s
p a r ti c ul a r t yp e o f m e ta bol i c ac i do si s. I t is im po r t an t f or t he c l in ic ia n to de te r m in e wh ic h
t yp e o f me t ab o li c ac i do sis is occ u r ri n g b ef o r e a n y t r e a t me n t r e gi me n i s b eg u n .
Treatment of Nonanion Gap Metabolic Acidosis
N o n a ni on ga p m e ta b ol ic a c id os is m a y oc cu r f ro m l o ss o f H C O 3 (p r ol o ng e d d i a r rh e a,
u p p er G I fi st u la s ), in a bi lit y t o ge n er a t e H C O 3 ( r ena l fa i lu r e ), o r C l l o ad in g ( N S
i n f us io ns , N a Cl o ve rd ose s ) . Tr e a t me n t co ns is t s o f co r r ec ti n g t he un d e rl yi n g c au se an d
r e p la ci n g t he H C O 3 de f ici t . E xc e p t i n ca se s o f re na l fa i lu r e o r p r o fo u nd and co n ti n ui n g
G I l os se s , t he ki dn e ys ge n e ra t e s uf f ic ie n t H C O 3 a n d n o rm al i ze p H wh e n th e c a us e o f
t h e a ci d os is h a s b ee n c or r e c te d . A cu t e H C O 3 r e pla c em en t i s p r o vid e d o nl y wh e n t h e
p l as ma p H i s a t o r b e lo w 7 . 1 , o r t h e p at i en t i s e xh i bi t in g l i fe - t h re a te ni n g s ym p to ms o f
a c id os is . Th e a mo u nt of b i ca r bo n at e d e fi ci t c a n b e d et e rm i ne d wi t h t he f oll o wi n g
e q u at io n :
H C O 3 d e f ic it (m mo l ) = [24 - Me a s u re d H C O 3 ( mmo l / L) ] × B o d y we i gh t (k g ) × 0 .5
Th e vo l um e o f di st r ib u ti on o f H C O 3 is es t im at e d to b e 1 0% le ss th an t he TBW , so th e
f a c to r u s ed i s 0 . 5 r a th e r t h a n 0 .6 . O ne ha l f o f t h e c al cu l at e d d os ag e i s g i ve n ( th is
a m ou n t us u al l y ch an g es t h e p H b y 0. 2 ) . Th e go a l o f em e rg e nc y bi ca r b on a te
r e p la ce me n t t h e ra p y is to co r r ec t e xi s t i ng ca r di ac o r C N S d is tu r b an ce s by a c hi e vi ng a
p l as ma p H a t o r ab o ve 7. 2 . Be c au se th e o ns e t o f a ci d os is u s ua ll y is g ra du a l , t he C N S
h a s sl o wl y e q ui l ib r at e d to a l o w p H . R ap i d ch a nge i n t he pl as ma p H re la t ive t o th e C N S
p H m a y c au se se i zu re s a n d d e at h b ec a us e C N S p H n o rm al i za ti on la gs b eh i nd . As
p l as ma p H n o rm al i zes ove r h o ur s o r da ys b y r e na l H C O 3 ge ne r a ti o n, C NS p H
e q ui l ib r a te s a t a ra t e t o le r a bl e to th e p a ti e nt , a nd co mp l ic at i on s a r e a vo id e d . Th e
a d di t io n al r isk s o f i n du cin g al ka lo si s o r h ype r na t re m ia b y a dm i ni st e r in g s od i um
b i ca r bo n at e o f t en ou t we ig h an y b en e fi t d e r i ved f ro m q u ick no r ma l i zat i on of t h e p H .
N o n a ni on ga p a ci d os is in r e na l f ai l u re is t h e r esu l t o f th e re du ce d ab il i t y o f da ma ge d
k i dn e ys t o g e ne r at e H CO 3 . Th e co n di ti o n i s us ua l l y c h r on ic an d m il d , a nd mo s t p at i en ts
a r e as ymp t om a ti c. R en a l f a il u re se ve r e e no u gh to ca us e s i gn if ic a nt ac i dos is al mo s t
a l wa ys n ec es si t at es he mo d ia l ysi s . Th e co mp os i tio n of t he di al ys a te is m od i f ie d t o
i m p ro ve s e r um H C O 3 c on c en t r at i on s a nd p H.
I n ca se s o f d ia r r he a l l oss es o r f is t ul a o u tp u ts th at e xc e e d t h e a bi li t y o f t he ki d ne ys to
g e n er a te H C O 3 , b ic a r bo na t e m us t b e g i ve n. Th i s u s ua ll y i s d on e wi t h s od iu m o r
p o t ass i um a c et a te r at h e r t h an bi ca r b on a te s a lt s , fo r r ea so n s st a te d pr e vi ou s l y, b u t
s o di um bi ca r bo n at e c a n b e us ed . Th e c om po si t ion o f t h e f lu id t ha t i s b ei ng l os t s ho ul d
b e de t e rm in ed b y la bo r a to r y a n al ys is . Th e am o unt o f b as e g i ve n sh o ul d be e no u gh to
c o r re c t t he in i ti a l d ef ic i t wi t h m ai n te n an ce t he r apy i n qu a nt i ti es su f fi ci e nt t o ma tc h d a il y
l o ss es .
Anion Gap Metabolic Acidosis
A n i on ga p a ci d os is i s t he r es u lt of a r is e i n th e nu m be r of un me as u r ed ani o ns
( n o n vol a ti l e ac i ds ) i n t h e p l asm a wi t h a r es ul t an t d r o p i n H C O 3 co n ce n tr a tio n . Th es e
a c id s ma y b e t h e b yp r odu c ts of me t ab ol ic p ro ce ss es se e n i n di a be t es an d p r ol o ng e d
s t a r va ti on (k e to si s ) , o r th e y ma y r e su l t f r om a n ae r o bi c c ar b oh yd r a te me ta b ol is m a n d
a cc u mu la t io n o f i n ge st e d a ci ds ( sa li c yla t e
P.710
a n d m et h an o l p oi so ni n g ) o r ac id s n o rm al l y p ro duc e d i n t he bo d y t ha t c ann o t b e
e l im in a te d , a s is t he c ase i n r e na l f ai l u re .
D u r i ng in t r ac el l ul a r h yp og l yc em ia , fa t b ec om es t he so l e su b st r a te fo r en e rg y
g e n er a ti o n. Th i s q ui ck l y r e s ul ts in th e p r o du ct i on o f ke t on e b od i es . I n d i abe t es , th e
c a us e o f l o w i n t ra ce ll u lar g lu c os e is la ck of in su lin , wh i ch p re ve n ts gl uc ose t r an sp o r t
f r o m t he bl o od in t o ce l ls . I n s t a r vat i on , a t ot a l a bs e nc e o f g lu c os e f r om the b od y f o rc es
a ch a ng e t o fa t m e ta bo l is m . K e to n e b od ie s d is soc i at e a n d co n t ri b ut e h yd ro g e n io n s a nd
t h e a n io n β -h yd r o xyb u t yr a t e . I n c as es of ti ss u e hyp o xi a , i ns u f fi ci en t o xyg e n to su pp o r t
t h e a c ti on o f t he K r eb s cyc l e re su l ts i n th e a ct i vat i o n o f a n a lt e r na t i ve p ath wa y f o r
e n e rg y g en e r a t i on — t he C o r i c yc le . It s m et a bo li c b yp r o du c t is la c ti c ac i d. A n
a cc u mu la t io n o f h yd r o gen i on s a nd la ct a te r es ul ts in ac id os is .
Treatment of Anion Gap Metabolic Acidosis
Th e t r e at me n t f o r a ni o n g a p a ci d os is a l wa ys is co r r ec t io n o f th e u n de r l yin g p ro bl em .
I n t r a ven o us i ns u li n i s g i ve n in th e c as e o f d i ab e tes . In la ct ic ac id o si s, r es to r a ti o n o f a n
a p p ro p r ia t e ci r cu la t in g vo l um e o r pl as ma o xyg e n – c a rr yi n g c ap ac i t y i s i nd ic a te d .
P a t i en ts su f fe r in g fr om an i on ga p ac id os is f ro m po i so ni n g m a y n e ed he mod i al ys is o r
g a st r ic la va g e t o r em o ve t h e t o xi c su bs t an ce s f r om t he bo d y. H C O 3 t r e at me n t i s
r e s er ve d fo r pa t ie n ts wi th a p H a t o r b e lo w 7 . 1 , or f o r t h os e wi t h se ve r e ad ve r s e
s ym p to ms o f ac id os is .
Metabolic Alkalosis
Me t a b o l ic al ka lo si s i s d ef i n ed as a pl as ma p H a bo ve 7 .4 5 c a us ed b y a hig h H C O 3
c o nc en t r at i on in th e b l ood . Th e an io n g a p is ne ver a f fe c te d b y t hi s c on di t io n . As th e
H C O 3 r i se s , t he lu n gs c om p en sa t e b y l o we r in g t he d ep t h a nd r at e o f re sp ir a t io n
( C h e yn e - S to ke s b r ea t hi ng ) in a n e ff o r t t o i nc r ea se t he p C O 2 , t he r e b y n o rm a li zi ng t he
p l as ma p H . Im p o rt a nt s ym p to ms ass o ci at e d wi t h a l ka lo si s g e ne r al l y do not a pp e a r a t a
p H b el o w 7 . 6 ( Ta b l e 2 8.7 ) .
Th e m os t c om mo n c au ses o f me t ab o li c a lk al os is a r e l o ss o f C l io n (n as o ga s t ri c s uc ti o n,
l o op di u r et ic s , mi n er a lo co r t ic oi d e xc es s ), E C F d ep l e ti on , an d h e pa ti c f a il ur e . D iu r e ti cs
a n d m in e ra l oc o rt ic o id s st i mu l at e e xc h a n ge of h yd r o ge n a n d p ot a ss iu m i on s fo r s o di um
i n th e re n al tu b ul es ; t h is m a y r e s ul t i n b o th h ypok a le mi a a n d al k al os is ( Fig . 28 . 2 ).
D i u r e ti cs c au se vo l um e d e pl e ti o n a nd h ypo n at r em i a, wh i ch f u rt h er r es ul ts in h yd ro g en
a n d p o ta ss iu m l os se s. Vo l um e d e pl et i on it se l f l ea d s t o a lk al os is be c au se o f th e
i n c re as ed co nc e nt r a ti on o f H C O 3 in a r e du ce d p las ma sp ac e . Th i s c on di t ion is r ef e r re d
t o as c o nt r ac t io n a lk a lo si s . B e ca us e t h e b od y g en e r a te s a lm os t n o b as ic s u bs ta n ce s
d u r in g m e ta bo l ism an d ba s e i ng es t io n i s u nc om mo n , a lk a lo si s f r om o t h er c a us es i s
rare.
Table 28.7 Metabolic Alkalosis [pH >7.45, HCO3 >28 mmol (28 mEq]/L)]
Causes
Signs and Symptoms
Liver failure
Cheyne-Stokes breathing
Diuretics
Hypokalemia
Nasogastric suction
Muscle cramping
Hyponatremia
Seizures
Hyperaldosteronism
Corticosteroids
Treatment of Metabolic Alkalosis
Me t a b o l ic al ka lo si s a s t he r es u lt of so di um a nd Cl l oss ac co mp a n yin g volu m e
c o nt r ac t io n i s c al le d s al in e r es po ns iv e . R e pl ac i ng so d iu m s to ps al d os te ro n e -s t im ul a te d
e xc h a n g e o f h yd r og e n f or s od i um i n t h e r e na l t u bu l es , a n d r e pl ac in g Cl ion s s t op s t he
g e n er a ti o n o f H C O 3 n ee de d to ma in t ai n e l ec t ri ca l n e u t ra li t y. V ol um e e xp a n s i on r ed uc es
t h e H C O 3 c on ce n t ra t io n in t he va sc ul a r s pa ce . NS i s t he t r ea tm e nt of ch oi c e i n t hi s
c o nd i ti on b ec au se it is s li g h tl y h ig he r in so di um (1 5 4 mm o l/ L ) a n d mu ch hi g he r in
c h lo r id e ( 1 5 4 mm ol / L ) com p a re d wi t h t he E C F . Th e q ua n ti t y o f N S r eq ui r ed t o r es t o re
t h e TBW de f ic it s h ou l d no r m al i ze b od y s od iu m a nd ch l o ri de . So m e p at ie n ts wi t h
m e ta b ol ic al ka lo si s p r ese n t wi t h TBW o ve r l oa d an d m a y no t be ab le t o t ole r a t e a
s o di um lo a d. Th is al ka l o s is ca n b e t r e at e d wi t h an i nf us i on of h yd ro ch l o ric ac id ( H C l ) o r
a r g in i ne h yd ro ch lo r i de . H C l i s p re f e r re d b ec a us e s e ve re he p at ic d ysf u nc tio n us ua ll y i s
t h e c au s e o f a lk al os is in t h es e p a ti e nt s , a nd ad min i st e ri n g a r gi ni n e c an pre c ip i ta t e
h e p at ic c om a . Th e d os ag e of H C l n e ed ed t o r e pla c e h yd r og e n a nd C l d efi c it s c an be
d e t e rm in ed b y th e u se o f t h e f ol l o wi n g e qu a ti o n:
H C l ( mm ol ) = [ 1 03 - Me as u r ed C l ( mm ol / L )] × Bod y we i g h t (k g ) × 0. 2
Th e vo l um e o f di st r ib u ti on o f c hl o ri d e is 33 % o f TBW , so th e m ul t ip li c at i on f a ct o r i s 0 .2 .
G i vi n g o n e -h al f th e H C l d e f ic it o ve r 1 2 t o 2 4 h o ur s s h ou l d l o we r pl as ma pH b y 0 . 2 a nd
s h ou l d n ot c a us e a s i gn if i ca n t C N S p H gr a di e nt . H yd r o c hl o ri c a ci d s ol u ti on s fo r
i n t ra ve n ou s u se a re c omm e rc i al l y a vai la b le , o r ext e m p o r a ne o us c om po u nd i ng o f a 0 . 1 t o 0 .2 - N s o lu ti o n ( 1 0 t o 2 0 m mo l H C l/ L ) c an be pr e p a re d . I n fu si on in t o a c e nt r a l ve n ou s
c a th e te r r at h e r t ha n a per i p he r al in t r a ven o us l i ne i s re co mm en d ed to r ed uc e th e r is k o f
p h le b it is .
Me t a b o l ic al ka lo si s m a y b e th e re su l t o f h yp ok a lem i a se co n da r y t o I C F / E CF e xc h a ng e
o f h yd ro g en fo r po t as si um io ns an d m in e r al oc o r tic o id e xc e ss . Th e s e t yp es o f a lk al os is
a r e s a li ne r es is ta n t , a nd t r e a tm en t c o ns is ts of po ta ss i um re p la ce me n t. A lka l os is c a us ed
b y d ec r e as ed al d os te r o ne d eg r ad a ti o n ( se co n da ry h yp e r a ld os t e ro ni sm ) se e n i n s e ve re
h e p at ic di se as e m a y re sp o n d t o t he al d os te r o ne a n t ag o ni st s p i ro no l ac to ne . P at i en ts
wi t h m in e r al oc o rt ic o id - p ro d uc i ng tu mo r s o f t h e a dr e n al o r p it u it a r y gl a nd re q ui r e
t h e r ap y wi t h am in o gl u te th i mi de o r s ur g e r y.
Respiratory Acidosis
R e s pi r a to r y ac i do si s is ch a r ac t er i ze d b y a p l asma p H l o we r t ha n 7 . 35 , wh i c h oc cu r s a s
t h e re su l t o f a p C O 2 h ig he r t ha n
P.711
4 0 m m Hg . Th e h em og l ob i n b u ff e ri n g s ys te m is ac t i va te d i n a cu t e r es p ir a to r y a ci d os is
a n d s eq u es te r s h yd r og en i on s i ns id e re d b lo o d ce l ls . Ho we ve r , i t i s a we a k s ys te m a n d
c a n r a is e t he H C O 3 b y on l y 1 m mo l p e r L fo r e ver y 1 0 - mm Hg r is e i n p C O 2 . To
c om p le t el y co r r ec t th e p la sm a p H , a 5 -m mo l /L r ise i n H C O 3 is ne e de d f o r e ve r y 1 0 -m m
H g r is e i n p C O 2 . It is th e s lo w g e n e ra t io n o f H C O 3 i n t he ki dn e y t ha t e ve nt u a ll y r ai s es
t h e p l asm a H C O 3 e n ou gh t o c om pe ns a te fo r r es pi r a to r y a ci do si s a n d n orm a li ze th e p H .
B e c au se th e C O 2 e xc r e t io n c a pa ci t y o f n o rm al lun g s is al wa ys g r e at e r t ha n th e
m e ta b ol ic p ro du c ti on , res p i ra t or y a ci d os is o cc u rs o n l y a s a re s ul t o f s e ve re p ul mo n ar y
d i se as e ( Ta bl e 2 8 .8 ) .
Treatment of Respiratory Acidosis
Tr e a t m en t , wh ic h i n vo l ves co r r ec ti n g t he un d e rl yin g pu lm o na r y di so r d e r, m a y in cl u de
a n t ib io t ic s, b ro nc h od il a to r s , a nd st e ro i ds . I n tu b at i o n a nd m ec h an ic a l ve n ti l a ti on ma y b e
n e e de d i f re sp i ra t o r y d ep r e ss io n a cc om pa n ie s t he ac i do si s. R a pi d c or r ec ti o n o f p H
s h ou l d b e a vo id ed , an d b i ca r bo n at e i s i nd ic a te d o n l y if pl as ma p H i s a t or b el o w 7 . 1 .
C h r o ni c re sp i ra t o r y a ci do s is wi t h e mp h yse ma and ch r o ni c o bs t ru ct i ve pu lm o na r y
d i se as e d e ve lo ps s l o wl y a n d i s r a re l y se ve r e e nou g h t o n ec e ss it a te t re a tm e nt . Th e
s t im ul us f or r es pi r a ti on in t he se pa t ie n ts m a y st i ll b e a n e le va t ed C O 2 , b ut m an y h a ve
a d a pt e d t o h yp o xi a as the r es p ir a to r y d r i ve. A t tem p ts to lo we r t h e p C O 2 a n d ra is e t h e
p O 2 ac u te l y a re no t re com me n de d b ec a us e a pn ea ca n re su l t.
Respiratory Alkalosis
R e s pi r a to r y a lk al os is occ u rs wi t h a p C O 2 l o we r th a n 4 0 mm H g t h at ca use s a pl as ma p H
h i gh e r th an 7 .4 5 . Th e def e ns e a g ai ns t th is t ype of a lk al os is is th e m o veme n t o f
h yd r o ge n i o ns (i n t ra ce ll ul a r H 2 P O 4 go e s t o H P O 4 ) t o t he vas cu l a r sp ac e . Th e ph os p ha t e
b u f fe r i ng s ys t em , a s f o r h e mo g lo bi n , is sm al l i n ca p ac i t y a n d c an no t no rma l i ze t h e p H
i n s e ve r e r es p ir a to r y a lka l os is ; i t c a n l o we r th e HC O 3 o n l y b y 3 . 5 mm ol per L fo r e ve r y
1 0 - mm Hg d ro p i n p C O 2 ( Ta b l e 2 8 . 9 ) .
Treatment of Respiratory Alkalosis
V o l un t a r y h ype r ve n ti la t ion , me ch an ic a l ve n ti l at i on, a nd r ap i d b re a th i ng c au s ed b y
h yp o xe m i a l o we r t he p CO 2 . C o r r ec ti n g t hi s d is o rd e r i n vo l ves no r ma li zi n g t h e p C O 2 b y
r a i si ng t he C O 2 c on ce n t ra t i on of in sp i r ed ai r . This ca n b e d o ne b y i nc r e as i ng th e
c o nc en t r at i on of in sp i r ed C O 2 d el i ve r ed b y a ve n ti l a to r , o r b y h a vi ng th e pa t i en t
r e b r ea t he hi s o r h e r o wn e xp i r e d ai r (b a g p la ce d l o os el y o ve r th e n os e a nd mo u th ) .
Table 28.8 Respiratory Acidosis (pH <7.35, pCO2 >40 mm Hg)
Causes
Signs and Symptoms
Emphysema
Anxiety
Airway obstruction
Disorientation
Bronchoconstriction
Vasodilation
Pneumonia
Increased cardiac output
Respiratory depression
Coma
Table 28.9 Respiratory Alkalosis (pH >7.45, pCO2 <40 mm Hg)
Causes
Signs and Symptoms
Hyperventilation
Confusion
Respiratory stimulants
Tetany
Hypoxemia
Syncope
Compensatory Responses to Acid -Base Disturbances
A l l p r im a r y ac id - ba s e d ist u r b an ce s e ng e nd e r a c om p en sa t o r y re sp o ns e. I t m a y be
d i f fi cu l t t o d e te r mi ne t he p r im a r y di st u r ba nc e i f th e pl as ma p H i s wi t h i n no r m al l im i ts . I t
i s a ls o p os si b le fo r t wo pr i m ar y a ci d -b as e p r o bl em s t o o cc u r t og e t he r . The o nl y
e xc e p t i on is th a t r es p ir a to r y a ci d os is a n d r es p ir a to r y a lk a lo si s ca n no t o ccu r
s im u lt a ne o us l y. C o r r ec tly d i a gn os i ng th e p a ti e nt ' s di se as e s a nd ob t ai ni n g a me di ca t io n
h i st o r y a re ess e nt i al fo r e s ta b li sh in g th e c au se s o f an ac id - b as e d is o rd e r a n d i ni t ia t in g
t r e a tm en t . No s im p le c a lc u la t io n u si n g t he a rt e ri al b lo od ga s es a n d se r um e l ec t ro l yt e
c o nc en t r at i on s wi l l s u f fi ce , gi ve n th e c om pl e xi t y of t h e b od y' s bu f fe r i ng and
c om p en sa t o r y m ec h an ism s . N om o g ra ms ( F i g. 28. 3 ) e xi s t t o h e lp th e c li n ic i an de t e rm in e
t h e c on s ti t ue n ts o f an aci d - ba se di s tu r ba nc e . This de t e rm in a ti o n, c o mb ine d wi t h th e
p a t ie n t h is to r y, sh o ul d be us e d t o g ui d e a pp r o pr ia t e tr e at me n t d ec is i on s.
FIGURE 28.3. Acid-base nomogram. (Reprinted from
Cogan MG, Rector FC. Acid-base disorders. In: Brenner BM, Rector FC, eds. The
kidney. 3rd ed. Philadelphia: WB Saunders, 1986:457–518
, with permission.)
P.712
Electrolytes
Th e m aj o r e le c t ro l yt es i n t h e b od y c on si st o f so d iu m , Cl , H C O 3 , p ot as si um, c al ci um ,
m a gn es i um , a nd ph os p ho r u s. N o rm al s e r um c on ce n t r at i on s a re li s te d i n Ta b le 28 . 1 .
S o d iu m i s li n ke d t o TBW , a nd ma in t en a nc e o f n o rm a l co nc e nt r a ti o ns a n d c o r re c ti on o f
a b n or ma l it i es we r e d is cus se d e a r li e r. Th e ro l e o f C l i n t he bo d y is as a n os mo t ic
s u bs ta n ce an d t h e ma j or a n io n i n t h e E C F . Cl has no in n at e p h ysi o lo g ic fu n ct i on . H C O 3
i s l i nk ed to t he ac id - ba se h om eo s t a ti c s ys te m a nd wa s al s o d isc us se d e ar l i e r. Th e
p h ys io l og ic fu nc t io ns o f th e r em ai ni n g e le ct r o l ytes a re to ma in t ai n m em b ra n e p o te n ti al s
f o r ne r ve c o nd uc t io n a n d m us cl e c on t r ac ti o n ( po ta ss i um , c al ci um , a n d mag n es i um ) , t o
g e n er a te t he en e rg y n eed e d t o m ai n t a i n t he se pot e n ti a ls a n d t o d o t h e wo r k of bo d y
f u nc t io ns an d m o vem e nt ( p h os ph o r us ) , a nd to mai n t ai n t h e s tr e ng t h o f b on e m as s
( c a lc iu m a nd ph os p ho r us) . Th e ma in r es e r voi r s o f t h es e i on s a r e t h e i nt r ac e ll ul a r s pa ce
a n d b o ne . Se r um c o nc ent r a t io ns fa l l sl o wl y wh e n i n t ak e g oe s d o wn be c aus e n um e r ou s
h o r mo na l a n d h om eo s ta ti c m ec ha n ism s e xi s t t o ke e p s e ru m co nc e n tr a ti o ns wi t h in t he
n o r ma l r a ng e . Th e se r um co nc e nt r a ti on s o f t h ese e le ct r o l yte s a r e l o w r e la t i ve to s o di um
a n d t o th ei r o wn in t r ac el lu l a r c on ce n t ra ti o ns , b u t it i s t he i r i nt r a vas c ul a r con c en t r at i on s
t h a t c on t ro l p h ys io lo g ic a c ti vi t ie s . S e ru m c on ce nt r a t io ns m u st be k e pt wi t h i n a na r r o w
r a n ge , or se r io us co mp lic a ti o ns s uc h a s a r r h ythm i as , s ei zu r es , a n d t et an y m a y r es ul t .
Potassium
Th e a mo u nt o f p ot as si um in t he vas cu l a r sp ac e a cc o un t s f o r o nl y 0 .4 % of t h e t ot a l
a m ou n t i n t he bo d y. 2 5 , 26 , 2 7 , 2 8 , 2 9 , 3 0 No r ma l s e ru m c on c en t ra t io ns r an g e f r om 3 .5 to
5 . 0 m mo l p e r L (3 . 5 t o 5 m E q /L ) , a n d t he ma jo r fun c ti o ns o f po t ass i um i nc lu d e i mp ul s e
t r a ns mi ss io n , c ar d ia c c on t r ac t il i t y, a nd al d os te r on e s ec r e ti o n. Th e m aj o r r o u t e o f
p o t ass i um e xc r e t i on is the ki d ne y. E li mi n at i on c an i nc r ea se wh e n i n ta ke is hi g h, bu t th e
k i dn e ys h a ve n o m ec ha ni sm wi t h wh i ch to co ns e rve p o ta ss i um . A de f ic ie nc y d e vel o ps
r a p id l y wh e n p o t ass i um in t ak e i s i na d eq u at e . H yp o n a t re mi a a ls o c au se s po t as si um lo ss
vi a r e na l e xc h a n ge pr oce ss e s t ha t a r e d i s cu ss e d i n t h e S o di um s e ct i on ( F i g . 2 8. 2 ) .
S e r u m co nc e nt r a ti o ns o f p o ta ss iu m d o n o t co mp le t e l y d e pe n d o n t he r el at i o ns hi p
b e t we e n i n ta ke an d o u tpu t an d s od i um h o me os t as is . Th e l a rg e i n t ra ce l lu la r p oo l o f
p o t ass i um c a n b e a s ou rc e o f io ns to su pp o r t t he i n t ra va sc ul a r c on ce n t ra ti o n wh e n a
l o w s e r um c on c en t ra t io n d e ve lo ps . Be ca u se of thi s p r oc es s , d ep le t io n o f p o t ass i um
u s ua ll y r e p re se n ts no t j us t a l o w ci r cu l at in g am oun t o f p ot as si um bu t al so a n ac qu i re d
i n t ra c el lu l ar de f ic i t t ha t c a n a pp r oa c h se ve r a l h un d r ed mi ll im o le s. C ha n ge s i n a ci d - ba se
s t a tu s a lt e r t h e d is t ri b ut io n of po t as si um io ns in th e bo d y. In ac id os is , p o ta ss i um i s
e xc h a n g ed ac r oss ce ll me m b ra ne s wi t h h yd r og e n i o ns a s t h e b od y a t te mpt s to bu f fe r
p r o t on s ( ac i d) in t he i n t ra c el lu l a r sp ac e to he lp m a i n t ai n a no r ma l p H . Th e c o n ve rs e is
t r u e i n a lk al o si s. Th e s e ru m p o ta ss iu m c on ce n t ra ti o n i nc r ea se s (a ci do si s ) o r d ec re a se s
( a l ka lo si s ) b y 0 .6 m mo l p e r L f o r e ve r y 0. 1 c h ang e in p H f r om th e val u e o f 7 .4 .
Hyperkalemia
E l e va t ed s e r um p o ta ss ium co nc e nt r a ti on s m a y rep r e se n t a m ed ic a l em e r ge n c y a n d
a l mo st al wa ys m an i fe s t a s th e s ud d en ap pe a r anc e o f c a r di ac ar r h yt hm ias . Th is us ua l l y
o cc u rs a t se r um c o nc en tr a t io n s a bo ve 6 mm ol per L . Th e s ymp t om s a nd ca u se s o f
h yp e r ka le mi a a r e l is t ed in Ta b l e 2 8. 1 0 . A ct u al to ta l bo d y po t as si um c a n be h ig h ,
n o r ma l , o r ( o cc as io na l l y) l o w, a nd i t is th e i n t ra vas cu l a r co nc e nt r a ti o n t ha t e f f ec ts
p h ys io l og ic ac ti vi t ie s a nd ca us e s ca r di a c di s or d er s . Th e l if e - th r e at e ni ng po t e nt i al of th e
c a r di ac ab no r ma l it y d e ter m i ne s t he t yp e, c om p lexi t y, a n d se q ue nc e o f t rea t me n t g i ven .
A n y e xo g e n o us s ou r ce s o f po t as si um s uc h a s I V f l u id s o r d r ug s t h at co n ta i n p o ta ss iu m
s h ou l d b e d isc o nt i nu ed im me d ia t el y.
Treatment of Hyperkalemia
Me a s u r e s us e d t o c o rr e ct h yp e rk al em i a ac t b y n or m a li zi ng ne u r om usc u la r m em b ra n e
p o t en t ia l , sh i ft i ng io ns ba ck in t o t h e i nt r ac el l ul a r s p ac e, o r r em o vi ng po t as si um f ro m
t h e b o d y. Me m b ra ne po te n t ia l a nd , th e r ef o re , th e s t re n gt h o f m us c ul a r con t r ac t io n a r e
d e t e rm in ed b y th e re la t i ve co nc e n tr a ti o ns o f po t as si um , c a lc iu m, an d m agn e si um a t t he
c e ll m em b r an e . I f t h e p ota ss i um - i n du ce d a r r h yt hm i a is li f e t h re a te n in g , 2. 5 t o 5 mm o l
( 5 t o 1 0 m Eq ) c a lc iu m is g i ve n o ve r s e ve r al m i nu te s to te mp o r ar i l y c o r re ct t h e
p o t ass i um - to - ca lc i um ra ti o an d e li mi n at e th e c a rdi a c p r ob le m . A c o ns ta n t in f us i on of
i n t ra ve n ou s c al ci um at a r a t e d et e rm i ne d b y si mul t a ne ou s e l ec t ro ca r di o g ra p hi c (E C G )
m o ni t o ri ng ma y b e n ec ess a r y t o ma i nt ai n c a rd i ac f u nc t io n u n ti l m ea su r es th a t
p e r ma ne n tl y n o rm al i ze se r u m p ot as si um co nc e ntr a t io n s t ak e e f fe ct . C al ciu m g l uc on a te
( 2 . 3 mm o l/ g ) o r c a lc iu m c h lo r id e (6 . 8 mm ol / g ) is u s ed , b u t t h e ra p y c a nn o t b e c on t in u ed
f o r lo n g p er i od s b ec au se c om pl ic a ti o ns o f h ype r ca l ce mi a m a y o cc u r .
P o t as si um io ns ma y b e sh i f te d f r om t he vas cu l a r s p ac e t o t h e i nt r ac e ll ul a r s pa ce
t h r o ug h t h e a dm in is t ra t ion o f g lu co se an d i n su li n . P o t as si um io ns m o ve wit h gl uc os e
a c r oss ce ll me mb r an es in t he p re se nc e o f in su li n. A r at i o o f 2 to 3 g gl uco s e p e r u ni t o f
i n su li n i s n ee d ed t o ma int a i n a n o rm a l bl o od gl uco s e co n ce n tr a ti o n d u ri ng t h is pr oc e ss .
C o m mo nl y a dm in is t e re d s o l u t io ns in cl u de 25 to 30 u ni ts o f r eg u la r in su li n p e r L 10 %
d e xt r o s e s ol u ti o n a nd 10 u n it s i n 5 0 m L 5 0% de xt r o s e.
β 2 - a g on is ts ma y a ls o b e u s ed to ca us e a t ra ns ce ll u la r s h if t of po t as si um . A t o ta l o f 10
t o 20 mg of al b ut e ro l m ay b e ad mi n is te r e d b y neb u li ze r , i n c om b in a ti on wi t h g l uc os e
a n d i ns ul i n.
S o d iu m b ic a rb o na t e is an o t he r t re a tm en t o p ti o n u s ed to sh i ft po t as si um in t r ac e ll ul a rl y.
A t em p o ra r y a lk al os is is c a us ed , th e re b y lo we r i ng se r um po t as si um c o nce n t r at i on s b y
0 . 6 m mo l p e r L fo r e ver y 0 . 1 e le va t io n i n p H . S odi u m b ic a rb on a te is re c om me n de d i n
c om b in a ti o n wi t h in su l in a n d g lu c os e b ec au se of it s po o r e f fi ca c y wh e n u se d as a so lo
a g e nt fo r th e t re a tm en t of h yp e rk al em i a. A dd i ti ona l l y, t h is ph a rm ac eu t ic al t h e ra p y,
s im i la r to c a lc iu m i nf us i on , ca nn o t b e c on t in u ed fo r lo n g p e ri o ds b ec a us e s o di um
o ve r l oa d a n d
P.713
m e ta b ol ic al ka lo si s m a y r e s ul t . F if t y - m L vi a ls a n d p r el o ad e d s yr in g es o f 8.4 % ( 1
m mo l /m L ) a nd 50 0 -m L co n t ai ne r s o f 5 % (0 . 6 mmo l /m L ) s od i um b ic a rb o nat e a re
c om me r ci a ll y a va il ab l e; 4 . 2 % ( 0 .5 m mo l /m L ) p r elo a d ed s yr i ng e s a re a vai la b le f o r
p e di a t ri c o r n e on a ta l u se. Th e s e t r ea tm e nt s a r e a t e mp o ra r y so l ut i on be cau s e
p o t ass i um i o ns ar e n o t re m o ved f ro m t h e b od y. H o we ve r , t h e y do al l o w tr e a tm e nt to
c o nt i nu e f o r l o ng pe r io ds wi t h o u t s ig ni f ic an t c om pl i ca t io ns .
Table 28.10 Symptoms and Causes of Hyperkalemia and Hypokalemia
Hyperkalemia
Serum concentration >5 mmol/L (5
mEq/L)
Hypokalemia
Serum concentration <3.5 mmol/L (3.5
mEq/L)
Causes
Renal failure
Amphotericin B
Acidosis
Diuretics
Crush injury
Diarrhea
Red cell hemolysis
Decreased intake
Potassium-sparing diuretics
Corticosteroids
Excess ingestion of potassium (salt
substitutes)
Renal tubular acidosis
Adrenal insufficiency
Alkalosis
Hypoaldosteronism
Vomiting
Fanconi syndrome
Hyperaldosteronism
Licorice
Signs and Symptoms
Electrocardiographic findings
Electrocardiographic findings
Peaked T waves
Flat or inverted T waves
Depressed ST segment
Depressed ST segment
Disappearance of P wave
Muscle weakness
Widened QRS complex
Diminished reflexes
Muscle weakness
Paralysis
Paresthesias
Weak pulse
Gastrointestinal hypermotility
Ileus
Flaccid paralysis
Depression
Confusion
Hypotension
Th r e e di f f e re n t t r ea tm e nts ma y b e us e d t o re mo ve p ot as si um f r om t h e b od y. A l th o ug h
t h es e s h ou ld be in i ti a te d a s s oo n a s p os si bl e , t hey m a y n ot co r r ec t c a rd iac a r rh yt hm i as
i n a t im el y f as hi o n a nd ca n n ot be c o ns id e r ed ac ut e t re a tm en t fo r h ype r ka le m ia . Th e
c a ti o ni c -a ni o ni c e xc h a nge r es i n so d iu m p ol ys t yr en e s u lf o na t e ( S P S ) , g i ven o r al l y or
r e c ta ll y, b in ds po t as si um t o i t se l f t h ro u gh e xc h ang e wi t h s o di um i n th e G I t r a ct . O ne
g r a m o f S P S r em o ves a pp r o xi m a t el y 1 m mo l p o tas si um an d a d ds 2 t o 3 mm o l so d iu m.
Th e r e si n i s ve r y c on st i pa t i ng , s o i t i s g i ven wi t h s o r b i t ol , a n o sm ot ic ca t ha r t ic , a n d
wa t e r t o pr e ve nt f ec al imp a ct i on . Th e o r al r ou t e is p re f e r re d o ve r re c ta l ad m in is t r at io n
b e ca us e c on t ac t tim e wi th t he G I m uc os a i s l on g er . Th e in i ti a l d os ag e i s 30 t o 6 0 g
r e s in i n 20 % s or b it o l ( com me r ci a l p re p a ra t io ns a re a va il ab l e ) a nd c a n b e re p e at e d
e ve r y 1 t o 2 h o ur s i f t h e s e r um p o ta ss iu m c on ce nt r a t io n re ma in s h ig h . Sod i um o ve rl oa d
m a y oc cu r , s o m on i to r ing f o r co n ge s ti ve he a rt f ai l u re , e d em a , a nd pu lm on a r y e de ma is
n e ce ss a r y i n p a ti e nt s a t r i sk of de ve l op i ng th es e c om p li ca t io ns .
L o o p di u r et ic s , sp ec i fi ca ll y f u r os em id e , h a ve b een us e d a s t r ea tm e nt fo r p a t ie n ts wi t h
h yp e r ka le mi a b e ca us e o f t h e r e na l wa s ti ng o f p ota ss i um c a us ed b y th e d ru g .
H e m od i al ys is c an be us ed t o r em o ve po t ass i um fro m th e b od y. A l th o ug h i ts on se t is
i mm e di a te an d p o ta ss ium is re mo ve d f ro m t he pla sm a , t h e p r oc ed u re is ve r y i n vas i ve
a n d s ho u ld be us ed on l y wh e n t h e p at ie n t ' s co n dit i o n is li f e t h re a te n in g an d ot h e r
t r e a tm en t m e th o ds h a ve f a i le d .
Hypokalemia
H yp o k al em i a ca n a ls o b e a ca r di ac me di ca l e me rg e nc y, wi t h r h yth m d is t ur b a nc es
a p p ea r in g a t s e ru m
P.714
c o nc en t r at i on s b el o w 3 m mo l p e r L . Pa t ie n ts m ay e xh i b i t mu sc le we a kn es s a nd ma la is e
b e f o re E C G c h an g es a p pe a r . S ym p to ms an d c au se s o f h ypo ka l em ia ar e l ist e d i n Ta bl e
2 8 . 10 . C or r ec t io n o f u n de r l yi ng di se as e o r di sc ont i n ua t io n o f d r u g t he r ap y t h a t
c o nt r i bu t es t o h ypo ka lem i a is a b as ic pa r t o f th e i n it i al t re a tm en t .
H yp o k al em i a se co n da r y t o h ypo n at r em i a is al mos t al wa ys a cc om pa ni e d by
h yp o ch l or e mi c al k al os is a s th e r e na l c on se r va t ion o f s od iu m c au se s s e c re t i on of
p o t ass i um a n d h yd r og e n i o ns ( F i g. 28 . 2 ). F or e ver y 3 mm ol so di u m r ea bso r b ed , 2 mm ol
p o t ass i um a n d 1 m mo l hyd r o g en a re lo s t in t he ur i n e. Th e h yd ro ge n i o n ne e d ed fo r
e xc h a n g e wi t h so di um is g e ne r a te d f r om th e a c tio n of ca r bo n ic a n h yd ra se o n wa t e r an d
C O 2 . C a r bo n ic a ci d i n ren a l t u bu la r ce ll s d is so ci at e s i n to h ydr o ge n a n d H C O 3 . Th e
h yd r o ge n i o n is se c re t ed i n to th e ur i ne , a n d H C O 3 is r es o rb e d i nt o t h e b loo d . W hen
e n o ug h H C O 3 i on s a cc um u la t e i n se r um , a lk a lo sis r es ul t s. A n y c on c omi t an t
h yp o n at r em ia an d al ka los is mu st be co r r ec te d fo r h yp ok a le mi a t r e at me n t to b e
s uc c ess f ul . Th e Cl s a lt of p o ta ss iu m is t he t re a tme n t o f c h oi ce be ca us e a lk a lo si s mu s t
b e c o r re c te d . A s Cl lo ad in g p ro ce ed s , H C O 3 e xc r e t i on b y th e k id ne ys in c re a se s,
g e n er a ti o n d ec r ea se s, an d al ka lo si s re so l ves . If a n on ch l or i de s a lt o f p ota ss i um i s
g i ve n , r e na l e xc r e t io n and i nt r ac e ll ul a r s hi f ti n g o f p o ta ss iu m wi ll co n ti nu e , a n d
h yp o ka l em ia wi l l n o t b e c o r re c te d ( F i g. 28 . 2 ).
Treatment of Hypokalemia
A n i nt r ac el l ul a r d e fi ci t o f p o ta ss iu m a lm os t a l wa ys p re ce d es a n d a cc om pan i es an
i n t ra va sc u la r de fi ci t , th er e b y r eq u i ri ng la r g e am ou n ts o f p ot as si um t o r es to r e to t al bo d y
d e f ic it s a nd no r ma l i ze ser u m c on ce n t ra t io ns . O r all y o r in t r a ven ou sl y a dm in i st e r ed
p o t ass i um s hi f ts sl o wl y in t o th e I C F to c o r re c t t ha t de f ic it , s o th e r a t e o f p o t ass i um
c h lo r id e i n fu si o n mu s t no t be so ra p id as to c a use i nt e ri m h yp e rk al em i a. U n d e r m os t
c o nd i ti on s , i nt r a ve no us p o t ass i um c hl o r id e a t 1 0 m mo l p e r h ou r wi l l n o t ca u se
h yp e r ka le mi a i n a pa t ie nt wi t h a s e ru m co n ce n tr at i o n b e l o w 3 . 5 mm ol pe r L , an d 3 0 to
4 0 m mo l g i ve n o ve r 3 t o 4 h ou r s i n D 5 W o r N S is a co mm on r a te of po t as si u m
r e p la ce me n t . S e ru m p o ta ss i um c o nc en t ra t io n s ho u ld be r ea ss es se d a n d p o t ass i um
a d mi ni s te r ed un t il no r mal se r um c o nc en t r at i on s ar e o bt a in ed ( 3. 8 to 4. 0 m m o l/ L ) . I n
p a t ie n ts wi t h p r o fo un d hyp o k al em i a a nd c o nt i nu ed p ot as si um wa s t in g , s uc h a s t h os e
wi t h r e n al tu b ul a r ac i do si s fr om am ph o t er ic i n B th e r ap y, r e pl ac in g t h e p ot a ss iu m d e fi ci t
m a y en t ai l ve r y l a r ge dos a ge s. I n t he se in s ta nc es , 20 to 40 mm ol pe r h o ur m a y b e
n e e de d , a nd a ce n t ra l l ine is al wa ys n ec es sa r y be c au se in f us io n i n to a pe r i ph e r al vei n
a t a r a te g re a te r th a n 1 0 m mo l p e r h ou r al mo st alwa ys c a us es in t ol e r ab le p a in an d
p h le b it is a t t he in f us io n s i te .
O r a l ad mi n is t ra t io n o f p ot a ss iu m c hl o ri d e ca n c o rr e c t h yp ok al em i a, bu t ma n y p at i en ts
e xp e r i e nc e c o ns id e ra b le G I i r ri t a ti on an d vom i ti ng wh e n gi ve n m o re th a n 2 0 m mo l p e r
d o se o r 6 0 mm ol pe r da y. W a x m a t ri x t a b l et s h a ve g r ea t er pa t ie n t a cc ep ta n ce th a n
d o es li qu i d p ot a ss iu m b ec a us e o f t h e u np l ea sa n t t a s te of th e or a l so l ut i ons . Th e
p r o bl em o f g as t ri c i r ri t at io n is th e s am e f o r b ot h ta b le t s a nd s o lu t io n . A t t em p ts to
r e p la ce la r g e p ot as si um d e f ic it s b y mo u th o ft e n ar e u ns ucc es s fu l , a nd s imu l t an eo u s I V
r e p la ce me n t m a y b e n e ed e d .
Chloride
C h l o ri d e is t he m a jo r a n io n in th e E C F, bu t i t ha s n o i n he r en t ph ys io lo g ic
f u nc t io n . 2 , 4 , 1 4 I t us ua ll y i nc r e as es o r de c re as es i n s yn ch r o no us fa s hi on wi t h t o t al bo d y
s o di um , b u t a c h an g e i n C l co n ce n tr a ti o n ca u se s a n ac id - ba se di s tu r ba nce . B ec au se
e l ec t ri c al ne u tr a li t y mu st b e m a i n ta i ne d a n d t he co n ce n t ra t io n o f u nm e as ur e d i o ns is
f i xe d , a n i mm ed ia t e c han g e i n t h e se r um H C O 3 co n ce n t ra t io n wi ll be no t ed . Th e ef f ec t
wi l l o cc u r as me t ab ol ic ac i do si s o r a lk a lo si s, de pe n di n g o n t h e r es ul t an t in c r ea se o r
d e c re as e i n t h e H C O 3 : pC O 2 r a t io .
D i s o rd e rs of bo d y C l r e su l t f r om it s l os s f r om th e b o d y ( vom i ti ng , d i u re t ics ) ,
h yp e r na t r em ia , C l l oa di ng ( sa li n e i nf u si on ) , o r c ha n g es i n a ci d -b a se ba lan c e. I n
a c id os is an d a lk a lo si s, th e c h an g e i n se r um C l co n ce n t ra t io n i s a lm os t a lwa ys a
c om p en sa t o r y re sp o ns e t o an in i ti a l ch a ng e i n t he H C O 3 va l ue . I n th is in st a nc e , t h e
s e r um Cl wi l l n o t n o rm al ize , n o r s ho ul d a n e f f or t b e m a de to co r r ec t t h e co n ce n t ra t io n
b y g i vi ng o r wi t h h ol di n g C l u nt i l t he ca us e o f th e a c id - ba se ab n o rm al i t y i s i d en t if i ed an d
c o r re c te d . W hen th is occu r s , t he C l c on ce n t ra t io n n o rm a li ze s n at u r al l y via r e n al
h o me os t at ic me ch a ni sms.
Hyperchloremia
H yp e r c hl o re mi a , d e fi ne d a s a s e r um c on ce n t ra t ion g r ea t er t ha n 1 0 5 mm ol p e r L , re su l ts
f r o m me t ab o li c a ci do si s , r e s pi r at o r y al ka l os is , h yp e r na t r em ia , o r C l l oa d ing . Tr e a tm en t
i s a im e d a t c or r ec t in g the u nd e rl yi n g d is o rd e r. I f t h e c au s e o f t he h ype r chl o r em ia is
m e ta b ol ic ac id os is o r r esp i r at o r y al ka l os is , c o rr ect i n g t he se di s tu r ba nc es is t he on l y
t r e a tm en t . Th e co mp os i tio n of o ra l o r in t ra ve n ou s f l ui ds sh ou l d b e d et e rm in e d a n d
a d ju s tm en ts ma d e i f t hey a p p ea r to be t he c a us e o f th e p r ob l em . Ch a ng ing a N S
i n f us io n t o 0 . 45 % s al i ne i n f us io n o r re p la ci n g so di u m ch l o ri de wi t h s o di um a ce t a te m a y
r e s ol ve th e p r o bl em . W he n h ype r ch lo r em i a is cau s ed b y o ver i ng es t io n o f s od i um
c h lo r id e , t r ea t me n t co ns is t s o f f r ee wa t e r re p la cem e nt an d d i u re si s. I n h yp e r na t r em ia
c a us ed b y wa t e r l os s, t he t r ea tm e nt is TBW fl u id r e p la ce me n t ( s ee S od ium ) .
Hypochloremia
A s e ru m ch l o ri de be l o w 9 5 m mo l p e r L is c o ns ide r e d h yp oc hl o r em ia . Be ca u se E C F
c h lo r id e c ha n ge s wi t h EC F s od iu m , h yp on a t re mia ca us e s h yp oc hl o re mi a . Th i s i s a n
a p p ro p r ia t e co mp e ns at o ry m e ch a ni sm f o r m ai n ta in i ng el ec t r ic al ne u t ra li t y; c hl o ri d e
n o r ma li ze s wi t h co r r ec t ion o f t h e E C F s o di um c o nc e nt r a ti o n.
Th e m os t c om mo n c au ses o f h yp oc hl o re mi a a r e na s og as t r ic s uc t io n , vo mi ti n g , a nd
d i u re t ic th e ra p y. La r ge am o un ts o f ch l o ri de an d ac i d a r e l os t a lo n g wi t h sto m ac h f lu i d,
s o th e ra p y co ns is ts o f r ep l ac in g th e vol um e o f the n as og as t r ic a sp i r at e o r vo m i ti ng wi t h
h i gh - ch l o ri de so lu t io ns su c h as N S o r L R . Di u re t ic s c au se h ypo ch l o re mi a t h r o ug h
m ec h an is ms di sc uss e d in t he H yp o na t re mi a s ec t io n . Th e ra p y co ns is ts o f li b e ra l i zin g
s o di um c h lo r id e i n ta ke , re d uc i ng th e d i ur e ti c d osa g e , a nd c o r r ec ti n g s ymp t om a ti c
h yp o n at r em ia an d h ypo ka l em ia wi t h s a li ne a nd po t as si um ch lo r i de s o lu t ion s .
P.715
Calcium
Th e m aj o r re po si t o r y of c a lc iu m i n t he bo d y is bon e , wi t h o nl y 1 % o f t h e to t a l am o un t o f
c a lc iu m i n t he bo d y f ou nd i n t he fl u id s p ac es . 31 , 3 2 , 33 , 34 , 35 , 3 6 , 3 7 , 3 8 , 3 9 N o r m al s e r um
c o nc en t r at i on is 2 . 2 t o 2 .6 mm ol pe r L ( 8 .8 t o 1 0.3 mg / dL ) . O nl y 5 0% is ava i l ab l e t o
e xe r t i t s p h ysi ol o gi c e f fec t ; t h e o th e r 5 0 % is bo un d to al b um in an d o t he r p r o t ei ns .
S e r u m ca lc i um c on ce n t ra t i on do es no t fl uc t ua t e a s a di r ec t re su l t o f d a il y i n ta ke an d
e xc r e t i o n o f t h e io n . Th e s yn ch r on o us ac ti vi t y o f p a r a th yr o id ho r mo n e, vi ta m in D , a nd
c a lc it o ni n re gu l at es G I ab s o rp t io n , r en a l e xc r e t ion , an d s ke le t al de p os it i on o r
r e s or p ti o n o f c al ci um and d et e rm i ne s t he se r um c a lc iu m co n ce n tr a ti o n. An i n ve rs e
r e l at i on sh i p oc cu r s b e t we e n s e ru m ca lc i um a n d ph o sp h at e ; a n i nc r ea se o r d ec r e as e i n
o n e m in e ra l n ec es si t a te s a ch an g e i n t he op p os i te d ir e ct i on of th e o t he r m i ne r al to
m a in t ai n e qu i li b ri um .
C a l ci um ha s a va ri e t y of s p ec if ic ph ys i ol og ic fu n ct i o ns i n t h e b od y. I t i s ess e nt i al to
n e u ro mu sc u la r c on d uc ti on b ec au se it st a bi li ze s ce l l m em b ra ne pe r me a bi lit y a n d
e xc i t a b il i t y; i t i nh i bi ts som e e n zym es in th e K re bs c yc l e, st im u la t es g as t r in , r ed uc es
r e n al bl o od fl o w, a nd is a c ti ve in t he bl oo d c oa gu l a ti on ca sc ad e a s f ac t or I V . Th e
n o r ma l s er um r an g e is na r r o w, a n d ma n y la b o ra to r i es m e as u re on l y to t al s e r um
c a lc iu m, no t ju st th e a c tive i o ni ze d 5 0 %. Th is p res e nt s a p ro bl em f or de t er m i na ti o n o f
t h e p h ysi o lo g ic al l y ac ti ve am o un t o f io n i n t h e ser u m . B ec a us e 5 0% is pr ot e i n b ou n d,
p r i ma r il y t o a lb um i n, lo w s e ru m a lb um i n r es ul t s in l o w t o ta l s er u m ca lc i um
c o nc en t r at i on . L o w s e rum ca lc iu m c on ce n t ra t io n i n th e p r es e nc e o f l o w a lb u mi n d o es
n o t n ec e ss ar i l y i n di ca t e a l o w i on i ze d co nc e nt r a tio n . Co r r ec t ed , m e as ur e d t o t al s e ru m
c a lc iu m ca n b e c a lc ul a ted b y ac co u nt i ng fo r a p ati e n t 's de c re as e d a lb um in o n th e b as is
o f a n o rm al va lu e o f 4 g p e r dL . I t c a n b e as s um ed f r om th is c o r re c ti on t ha t t he f re e
c a lc iu m is no r ma l a n d p hys i o lo gi c h yp oc a lc em ia is no t pr e se n t. Th e fo rm ul a fo r th is
c a lc ul a ti on is as fo ll o ws :
C o r r e ct e d se r um c a lc iu m = [ 4 g /d L - Me a s u r ed alb u mi n (g / dL ) ] × 0. 8 + S er u m c al ci um
m e as u re d
W hen t he io n i zed c a lc ium is re p o rt e d, t hi s co r r ec t io n n e ed no t b e m a de . A c i d - b as e
d i st u r ba nc es af f ec t t h e io n i ze d: bo u nd c a lc iu m ra t i o b u t no t th e t o ta l s e ru m c al ci um .
S o m e h yd r og en io ns ci r cu l a te in th e b l oo d wh il e b o u nd to al b um in . I n a cid o si s, mo r e
h yd r o ge n i o ns ar e b o un d t o al bu mi n a s t h e b od y a t t em p ts t o bu f fe r ac id an d no r ma li ze
t h e p l asm a p H . Th is ac t io n di sp la c es c al ci um io ns f ro m t h ei r b i nd i ng s i te s, a nd t he
a m ou n t o f f r ee ca lc i um in t he bl o od r is es . Th e con ve r s e is t ru e i n a lk a lo sis . Fo r ea ch
0 . 1 c ha n ge in p H , t he ion i ze d c al ci um c h an g es by 0 . 4 2 mm o l p e r L i n t h e o p p os it e
d i r ec ti o n .
Hypercalcemia
H yp e r c al ce mi a i s d ef i ned as co r r ec t e d to t al s e r um ca lc iu m a bo ve 2 .6 m mo l pe r L ( 10 . 3
m g /d L ) o r an io ni ze d valu e ab o ve 1 . 15 mm ol pe r L . Th e s ym p to ms a n d cau s es a r e l is t ed
i n Ta b le 28 . 11 . An y s ou rc es o f e xo g e n ou s ca lc i um sh ou l d b e d is co n ti nu ed im me d ia t el y.
I t is im po r t an t t o n o te t ha t me n ta l a be r r a ti on s s ee n wi t h h yp e rc a lc em ia ma y b e
p r o f ou nd an d a r e n o t a l wa ys r el a te d i n a li n ea r fas h io n t o th e d eg r e e o f hyp e r c al ce mi a .
A n y e va l ua t io n o f m en t al s t at us ch an g es or o f a co m at os e p a ti e nt sh o ul d in c lu d e se r um
c a lc iu m co n ce n tr a ti o n.
Treatment of Hypercalcemia
Th e r a p ie s f o r h yp e rc al cem i a i n vol ve s h if t in g c al ciu m i o ns i n to t he bo ne o r e l im in a ti n g
c a lc iu m f r om th e b o d y. Th e r ap i es a dm i ni st e r ed to r e mo ve ca lc iu m f r om the b od y a r e
g i ve n f i rs t b ec a us e t h e y wo r k f a st e r a n d a re ge n er a l l y m o re e ff ec t i ve i n a n a cu t e
s i tu a ti o n. Lo o p d iu r e ti cs , s uc h a s f u ro se mi d e a nd b um e ta n id e , i nc r ea se r en a l c al ci um
e xc r e t i o n. Th e i n it i al fu ro s em id e d os a ge is 1 mg p e r k g a n d is gi ve n wi t h a n am ou n t o f
N S t h a t wi l l m a in t ai n n o rm a l b od y wa t e r an d s o diu m c on c en t ra t io n wh e n a u r in e ou t pu t
o f 20 0 to 50 0 m L p e r h ou r is ac hi e ve d. E le ct r o l yte s m us t b e c a re f ul l y m on i t or e d a nd
p o t ass i um a n d m ag ne si um ad mi n is t ra t io n m a y nee d to be im pl em e nt e d t o p r e ve n t
h yp o ka l em ia an d h yp oma g n es em ia c a us ed b y the ac t io n o f th e l o op di u re t ic . Th is
wa s h o u t t h er a p y m a y nee d to be co n ti nu e d f o r ext e n d e d pe r io d s i f t he cau s e o f t h e
h yp e r ca lc em i a is s e ve r e o r i f a bn o rm al l y la r g e amo u n ts o f c a lc iu m co n ti n ue t o a pp e a r
i n th e vas cu la r co mp a rtm e nt .
Tr e a t m en ts t ha t s hi f t c alc i um b ac k i n to bo n e a re s l o w a nd ma y b ec om e i ne f f ec t i ve
b e ca us e o f ta ch yp h yl a xi s . P ar e nt e r al c a lc it o ni n is us ed b ec au se it r ap id l y i nc r e as es
b o n e u pt ak e o f c a lc iu m; a l t ho ug h th e e f fe c t is r ap i d , i t is o f sh o r t d u ra t ion , an d
t a ch yp h yl a xi s de ve lo p s wi t h i n da ys . Th e i ni t ia l pa r e n te r al do sa g e f o r t r eat i n g
h yp e r ca lc em i a is 4 I U per k g s alm o n c al ci t on in give n e ve r y 12 ho u rs b y su b cu t an e ou s
o r in t r am us cu la r in j ec ti on . A f te r 2 d a ys , th is c a n b e in c re as ed t o a m a xi mu m d os a ge o f
8 I U pe r k g g i ve n e ve r y 6 h ou r s, bu t ad di t io n al hyp o c al ce mi c e f fe ct us u all y d o es n o t
r e s ul t . I n tr a na sa l c al ci t on i n i s n ot us e fu l i n m an ag i ng ac u te o r ch r o ni c h yp e r ca lc em ia .
E t i d ro n at e d is o di um is a b i sp h os ph on a te t ha t i n hib i ts os t eo cl as t ic b o ne r es o r pt i on b y
b i nd i ng h yd ro xya p a t i t e. In i t ia l t r ea t me n t co ns is t s o f 7 .5 m g /k g /d a y gi ve n in t r a ve no us l y
o n ce da il y f o r 3 da ys . The i nf us i on ti me mu st be a t le as t 2 h ou r s t o a vo id p r o xi m a l
r e n al t ub ul a r d am a ge (se e n i n p a ti en t s wi t h p re exi s t i n g re n al di se as e ) a nd t he
t h e o re t ic al ri sk of t ra ns ie n t h yp o ca lc em ia . O nc e s e r um c al ci um ha s b ee n n o r ma li ze d ,
o r a l t h er a p y wi t h 2 0 m g/k g /d a y ca n b e g i ve n i f t he h yp e rc al ce mi a i s e xp e c t ed t o r ec u r
( e . g ., bo n e me t as t as es in p at i en ts wi t h c a nc e r ). P a m id r on a te di so d iu m ap p e ar s t o b e
m o r e e ff e ct i ve t h an et i d ro n a te in t re a ti n g h yp er ca l ce mi a a n d o ff e rs t he ad va n t ag es o f
q u ic ke r on se t a n d l on g er d u r at i on of ac ti o n wi t h ou t t he di sa d van t a ge of inh i bi t in g b o ne
m i ne r al i za ti o n a t h ig h d os a ge s. I t i s d os ed at 60 to 9 0 mg gi ve n i n t ra ve n ou s l y o ve r a t
l e as t 2 ho u rs . Th e t r e atm e nt ma y b e r e pe a te d as o ft e n as e ve r y 7 d a ys if n ec es sa r y.
C a l ci t on i n in co mb i na t ion wi t h bi sp h os ph o na t es is us ed in t he ac ut e m ana g em e nt of
h yp e r ca lc em i a.
S t e r oi ds su ch as pr e dn iso n e a r e u se f ul in m a na gin g c h r on ic m i ld h ype r ca lc em i a. Th e
i n i ti al p re d ni so ne do sa ge va r i es b e t we e n 1 5 a nd 1 0 0 mg pe r da y, wi t h an o ns e t o f
a c ti o n o f 3 to 10 da ys . St e r oi d s wo r k b y an t ag on izi n g th e a c ti va t io n o f vita m in D i n th e
l i ve r a n d r e du ci n g b on e re s o rp t io n . F o r t he se r eas o ns , s te r o id s a re n ot eff e c ti ve in
h yp e r ca lc em i a
P.716
s ec o nd a r y to h yp er p a ra th yr o i di sm . O ra l p h os ph at e is no t a t re a tm en t op t io n in th is t yp e
o f h ype r ca lc em i a. B ec aus e th e o r di n ar i l y re ci p ro ca l re l at i on sh i p b et we e n se r u m ca lc i um
a n d p h os ph o ro us co nc e nt r a t io ns ha s n o t b ee n s us t ai n ed , th e a mo un t b y wh i c h th e
s e r um c al ci um f al ls wh en p ho sp h or o us c o nc en t ra t i on ri s es u su a ll y is sma l l . Th e r isk o f
s o f t t iss u e c al ci fi c at i on by c a lc iu m -p h os ph a te com p le xe s o f te n e xc e e ds th e be n ef i t o f
t h is t he r ap y. I f r a is in g t he se r um ph os p ho r us r esu l ts in a c al ci um - ph os p ha t e p r o du ct
[ s e ru m c al ci um (m g /d L ) m u lt i pl ie d b y p ho s ph a te ( m g /d L ) ] a bo ve 60 , p r ec ip i t at i on c a n
o cc u r . I n t h e r a re in s ta nc es wh e n h ypo p ho sp ha te m ia is th e c au se of h ype r c al ce mi a ,
a d mi ni s te r in g 3 0 to 10 0 m mo l p e r d a y ( 1 t o 3 g) o f ph os p ho r us s h ou l d r es o l ve t he
p r o bl em . So d iu m p ho sp ha t e re p la ce me n t p r od uc ts a re a vai l ab le ; Ph o sp ho - S o d a
s o lu t io n c on t ai ns 25 m mo l (8 0 0 m g) ph o sp ha t e pe r 5 m L, N e ut r a - Ph os cap s ul es c o n ta in
8 mm ol ( 25 0 m g ) p ho sp ha t e , a nd t he s o lu t io n c ont a i ns 3 2 m mo l ( 1 g ) ph osp h a te pe r
3 0 0 m L. Th e se p ro du c ts a l so c o nt a in c o ns id e r ab le am o un ts o f so d iu m as t h e o b l i ga t e
c a ti o n, so th e y mu st be u s ed wi t h c a ut i on .
Table 28.11 Symptoms and Causes of Hypercalcemia and Hypocalcemia
Hypercalcemia
Hypocalcemia
Serum concentration >2.6 mmol/L
(10.3 mg/dL)
Serum concentration <2.2 mmol/L (8.8
mg/dL)
Ionized >1.2 mmol/L (2.3 mEq/L)
Ionized 1.0 mmol/L (2.0 mEq/L)
Causes
Bone neoplasms
Renal failure
Hyperparathyroidism
Hypoparathyroidism
Hypervitaminosis D
Vitamin D deficiency
Prolonged immobilization
Diuretics
Sarcoidosis
Mithramycin
Paget disease
Transfusion with citrated blood
Acidosis
Lithium
Idiopathic hypercalcemia
Adrenal insufficiency
Alkalosis of infancy
Pancreatitis
Hypervitaminosis A
Hyperphosphatemia
Aluminum osteodystrophy
Colchicine
Thiazide diuretics
Hypomagnesemia
Fluoride poisoning
Loop diuretics
Signs and Symptoms
Muscle weakness
Numbness or tingling of fingertips or
around mouth
Anorexia
Fatigue
Lethargy
Nausea
Depression
Hyperactive reflexes
Psychosis
Chvostek sign
Stupor
Trousseau sign
Coma
Tetany
Lethargy
Depression
Psychosis
Stupor
Coma
A n e ff e ct i ve b u t p ot e nt i al l y t o xi c th e ra p y f o r h yp er c a lc em ia is m it h r am yci n, wh i c h i s
i n di ca t ed o nl y wh e n ot h er t h e ra pi es f ai l . Mi t h r a myc i n i s a c a nc e r ch em o the r a pe u ti c
a g e nt th a t a ct s b y i nh ib i ti n g D N A -d e pe nd e nt bo n e o s te oc la s t R N A s ynt h esi s . Thi s s lo ws
o r st o ps bo ne r es o rp t io n. Th e in i ti a l d os ag e i s 2 5 Φ g F g p er kg da il y u p t o a we e k l y
m a xi m um o f
P.717
1 5 0 Φ g Fg pe r k g . Th e o ns e t o f a c ti on is 12 to 48 h o u rs , a n d t he du r a ti o n 3 t o 7 da ys .
A l t h ou gh t he se do sa g es a r e c o ns id e ra b l y s ma ll e r t h an t ho se us ed in c a nce r t r ea tm e nt ,
t h e ri sk o f he ma t ol o gi c an d G I to xi c i t y r em ai ns .
Hypocalcemia
H yp o c al ce mi a i s d e fi ne d a s a c o r re c te d s e ru m con c en t r at i on be lo w 2 . 2 0 m mo l p e r L
( 8 . 8 m g p e r d L ) o r a n i oni ze d c o nc en t r at i on be lo w 1 mm ol pe r L . S ymp t oms an d c a us es
a r e l is t e d i n Ta b le 28 . 11 . A c ut e t r e at me n t i n vol ves in t r a ven o us c al ci um . Th e c h lo r id e
s a lt co n ta in s 6 . 8 mm ol pe r g ra m ( 1 3 .5 m E q c al ciu m p e r g r am ) , a n d t he glu c on a te an d
g l uc e pt a te s a lt s 2 . 3 mmo l pe r gr am ( 4. 6 m E q c alc i um p e r g r am ) . Th e i ni t ia l do sa g e is
2 . 5 to 5 mm ol c a lc iu m f ol l o we d b y a n i n fu si o n o f 0 . 0 75 to 0 .1 m mo l c al ci um / kg / ho u r .
C a l ci um co nc en t r at i on , bl o od p re ss u re , an d E C G s h ou l d b e mo n it o re d d u r in g th is
p r o ce ss fo r e va l ua t io n o f c a rd i ac f u nc ti o n a nd a vo i da n ce of h ype r ca lc em ia . P at i en ts
wh o s e s ym p to ms of h ypoc a lc em ia do no t re so l ve wi t h c al ci um r ep l ac em ent s ho ul d b e
e va l u at e d f o r h yp om ag ne s em ia be ca us e th e a bno r m al it i es c a n mi mi c e ach o th e r a n d
o f t en ap p ea r to g et h e r.
Treatment of Hypocalcemia
Tr e a t m en t o f c h r on ic h ypo c al ce mi a i s d i re ct e d a t c o r re c ti ng t he un d er l yi ng c au se . Mo s t
o f t en , th e c au se o f ch r on i c h yp oc al ce mi a i s a l ow c o n c en t ra t io n o f bi ol og i ca ll y a ct i ve
vi t a mi n D . Th i s a pp e a rs in a d van ce d h e pa t ic o r r en a l d is ea s e b ec au se of de c r ea se d
t r a ns f o rm at i on of ch ol eca l ci f er o l ( D 3 ) b y t h es e o rg a ns to t he ac ti ve f or m , 1 , 2 5 -
d i h yd ro xyc h o l e ca lc i fe r ol ( 1 , 2 5 - D H C ) . Th e s e ru m c o nc en t r at i on of ca lc iu m wi l l n ot
n o r ma li ze un t il th e c o nce n t r at i on of 1, 2 5 - D H C i s n o r ma l . Th e r ap y u su a ll y i n vo l ves
c a lc iu m a nd vi ta mi n D su p pl e me n ta ti o n . E r go ca lc i fe r ol ( D 2 ) i n a do sa g e o f 1 .2 5 t o 5 m g
( 5 0 , 00 0 t o 2 0 0, 0 00 I U p er d a y) o r di h yd r ot ac h ys ter o l ( D H T) i n a d os a ge of 0 . 2 5 t o 1 m g
p e r da y ( e qu i val e nt t o 30 , 0 00 to 12 0 ,0 0 0 I U of D 2 ) is us ed . Th e o ns e t o f a c ti o n ca n ta ke
s e ve r al we e ks an d t h e e ff e c t ma y b e p r ol o ng ed be c au se o f t he lo n g h al f -l if e o f vi t am in
D . A c ti va t ed f or ms of vi ta m in D m us t b e g i ve n w h e n re na l o r he p at ic t ra ns f o rm at i on of
e r g oc al ci f e ro l a n d d ih yd ro t ac h ys te r ol is ab se n t o r u n r el ia b le . 2 5 - H yd r o xyc h o le c al ci fe r o l
( c a lc if e di ol ) in do sa g es o f 50 t o 1 00 Φg F g p e r da y o r 1, 2 5 - D H C (c al ci t ri ol ) in do s ag es
o f 0 .2 5 t o 1 Φg F g p e r d ay i s a vai la b le . Ac ti ve f o rm s o f vit a mi n D h a ve a n o n se t o f
a c ti o n o f 3 to 7 d a ys a nd a r e p r e fe r r ed be ca us e th e i r s ho r te r ha l f -l i ves r ed u ce th e ri sk
o f p ro l on ge d h yp e rc a lc em i a. C al ci um su p pl em ent a t io n wi t h 2 5 t o 1 0 0 mmo l pe r da y ( 1
t o 4 g ) e l em en t al c a lc ium is be gu n s im ul t an e ou sl y. S e ve r al s a lt s o f c al ciu m a r e
a va i la b le fo r o ra l t h e ra py, b u t c al ci um ca r bo n at e c on t ai ns t he hi gh e st amo u n t o f
e l em e nt al ca lc iu m —1 0 .2 m mo l ( 4 00 m g ) p e r 1 , 000 mg ca lc iu m c a rb on a te . C a lc i um
l a ct a te co n ta in s 1 . 5 mmo l (6 0 m g ) p e r 3 00 mg , ca l ci um gl uc e pt a te 2. 2 mm o l ( 8 0 mg )
p e r 1, 0 00 m g , a nd ca lc ium gl uc o na t e 2 .3 mm ol ( 90 mg ) pe r 1, 0 00 m g . Ca lc i um
c a r bo na t e i s t he p re f e rr ed p r ep a ra t io n b ec a us e t he n um be r of ta b le t s t he p a t ie n t mu s t
t a ke is lo we r t h an wi t h th e ot h e r sa l ts . L iq u id ca lc i um c a rb o na t e a nd c a lc iu m g l uc ep t at e
a r e a vai la b le fo r us e i n pa t i en ts wi t h ac hl o rh yd r i a o r th os e re ce i vi ng H 2 -a nt a g on is t
t h e r ap y b ec au se ta b le t di ss o lu t io n i n t h e G I t ra c t m a y be in co m pl et e wi t h ou t ga s tr ic
a c id . W hen h ypo c al ce mia is ca us e d b y h ypo p a rat h yr o i di sm , p a ra t h yr oi d ho r m on e
r e p la ce me n t i s i nd ic a te d a n d is t he on l y th e r ap y th a t ra is es th e s e ru m c alc i um .
Magnesium
Th e a ve r a ge ad ul t bo d y c o nt a in s a pp r o xi m a te l y 1, 0 0 0 mm ol ( 20 0 0 m Eq ) ma g n es iu m,
9 9 % o f wh ic h i s i n b o n e a n d t h e i nt r ac e ll ul a r c omp a r tm e nt . 40 , 41 , 42 , 4 3 O f t h e 1 %
r e m ai ni n g i n t he va sc ul ar s pa ce , 25 % i s b ou nd t o p r o te i ns . I t i s t he io n i zed 7 5% th a t
e xe r t s t h e p h ys i ol og ic e ff e c t. S e ru m ma g ne si um is ma in t ai n ed in th e n o rma l ra n ge o f
0 . 8 to 1. 2 mm o l p e r L (1 .6 t o 2 . 4 m Eq / L ) t h ro ug h e f f ic ie n t r e na l c on se r va t i o n an d
e xc r e t i o n me ch a ni sm s an d th e a b il i t y t o dr a w o n t h e i n t ra ce ll u la r s p ac e f or r e pl ac em e nt
i o ns wh e n i n ta ke f al ls . I n c on j un ct i on wi t h c al ci um an d p o ta ss i um , ma g nes i um re g ul a te s
n e u ro mu sc u la r e xc i t a bi l ity a n d c o nd uc t io n o n t h e c e ll m em b r an e . Ma g n e siu m a ls o h as a
r o l e i n p a ra t h yr oi d h o rmo n e re le as e . De vi a ti o ns fr o m n o rm al se r um m a gne s iu m r a re l y
a p p ea r a s a n i so la t ed p ro b le m . Mo s t o ft e n , ca lc iu m , p o ta ss iu m, an d p h osp h a te
c o nc en t r at i on s a ls o a r e a b n or ma l , i nd ic a ti n g a ge n e ra l i zed ab n or ma l it y in t he so lu t e
c o nc en t r at i on of t he in t ra c el lu l a r co mp a r tm en t . Th i s p at t e rn of el ec t r ol yt e d is t u rb a nc es
i s m os t c om mo nl y s ee n in p r ol on g ed s t a r va ti on or m al n ut r i ti on .
Hypermagnesemia
H yp e r m ag n es em ia is d e fi n ed as a se r um co nc e ntr a t io n ab o ve 1 . 2 mm ol pe r L (2 . 4
m E q /L ) , b u t s er i ou s s ymp t om s u su al l y d o n ot oc cu r u nt il t he c o nc en t r at i on is ab o ve 2 . 4
m mo l p e r L ( 4. 8 m E q/ L ) . S ym p t om s a nd c a us es of h yp e rm a gn es em i a a re lis t ed in Ta b le
2 8 . 12 . Be ca us e th e k id ne ys ca n e as i l y e xc r e t e l ar g e am ou n ts o f m a gn es iu m ,
h yp e r ma g ne se mi a i s r a r e l y se e n wi t h o u t a tt e nd an t se ve r e r e na l d ys f un ct io n .
Ma g n e s i um -c o nt ai n in g an t ac i ds a r e o f t en a co n t ri b u ti ng f ac to r in th is si t ua t i on . Al l
s o u rc es o f e xo g e no us ma g n es iu m sh o ul d b e d is co n t in ue d .
Treatment of Hypermagnesemia
Tr e a t m en ts f o r a n e le va te d m a gn es i um c on ce n t rat i o n i n vol ve r es ol vi ng t he a d ve rs e
s ym p to ms , s hi f ti n g t he ma g n es iu m i nt r ac el l ul a rl y, a n d e li mi na t in g i t f ro m th e bo d y.
P a t i en ts wi t h ne u ro mu scu l a r o r c a rd i o vasc u la r s ym p to ms of h ype r ma g ne se m ia m a y be
a d mi ni s te r ed in t r a ven o us ca lc iu m i n d os a ge s o f 1 0 0 t o 2 0 0 mg el em e nt a l c al ci um . Th is
t h e r ap y ca n b e u se d ho ur l y u n ti l t h e ma g ne si um c o nc en t r at i on is n o rm a lize d o r t h e
s ym p to ms s u bs id e . G l uco s e a nd in su l in c a n b e us e d f o r b r ie f p e ri o ds , a s o cc u rs in t he
t r e a tm en t o f h ype r ka le mia , t o mo b il i ze t h e ma g n es i um i n t ra ce ll u la r l y. F o rce d di u re si s
wi t h s al i ne bo l us es a n d lo o p ed di u re t ics ma y b e g i ve n t o e l im in a te th e ma g n es iu m i n
p a t ie n ts wi t h a de q ua t e re n al f un ct i on . Po t as si um m a y ha ve to be r ep l ac ed i n p at i en ts
b e ca us e o f po ss ib le de p le t i on f ro m l oo p d iu r e ti c s . I n pa ti e n ts wi t h c hr o ni c r e n al
i n su f fi ci e nc y, lo op di u r eti cs ma y b e em p lo ye d o n a l on g - te rm ba si s . H e mod i al ys is m a y
b e ne ce ss a r y i n p a ti e nt s wh o a r e u n r es po ns i ve to t he p re vi o us l y d es c ri be d th e r ap ie s ,
o r in t ho se wi t h en d -s ta ge r e na l d is ea se .
P.718
Table 28.12 Symptoms and Causes of Hypermagnesemia and Hypomagnesemia
Hypermagnesemia
Serum concentration >1.2 mmol/L (2.4
mEq/L)
Hypomagnesemia
Serum concentration <0.8 mmol/L (1.6
mEq/L)
Causes
Renal failure
Amphotericin B
Hyperparathyroidism
Cis-platinum
Hypoaldosteronism
Diuretics
Adrenal insufficiency
Diarrhea
Lithium
Hypervitaminosis D
Vitamin D deficiency
Vomiting
Hyperaldosteronism
Aminoglycosides
Signs and Symptoms
Weakness
Tremor
Nausea or vomiting
Hyperactive reflexes
Hypotension
Confusion
Respiratory depression
Seizures
Coma
Hypomagnesemia
H yp o m ag n es em ia is d e fin e d a s a s e ru m c on ce n t ra t i on be lo w 0 . 8 m m ol p er L ( 1. 6
m E q /L ) , a n d s ymp t oms m a y ap p ea r at co nc e nt r at i o ns b e lo w 0 . 6 p e r L ( 1.2 m Eq / L ).
S ym p t om s a nd c a us es of h yp om a gn es em i a a r e f ou n d i n Ta bl e 2 8 .1 2 . H yp o m ag n es em ia
u s ua ll y a p pe a rs wi t h h ypo k al em i a, h ypo ca lc em i a, a n d h yp op h os ph a te mi a .
C o n ce n t ra t io ns of t he se e l ec t r ol yt es sh ou l d b e me a su r ed wh e n a l o w ma gn e si um
c o nc en t r at i on is i d en t if i ed .
Treatment of Hypomagnesemia
A l a rg e m ag n es iu m d e fi ci t is u s ua ll y p r es en t wh en se r um ma gn es i um c o nc e nt r a ti o ns
d e cl in e , m ak in g e xa c t r ep l ac em e nt do sa g es o f ma g n es iu m d if f ic ul t to de te r m in e f r om
t h e s e ru m c on ce n t ra ti o ns al o ne . Th e ra p y co ns is ts o f i nt r a ven o us m a gn esi u m su l fa t e o r
o r a l m ag ne si um o xi d e o r g l uc on a te s a lt s . I n tr a ven o us m a gn es i um s ul f a te i s
a d mi ni s te r ed a t a d os a ge o f 1 m E q /k g/ d a y i f th e s e r um c on ce n t ra t io n i s le ss t ha n 0 . 6
m mo l p e r L , a n d 0 .5 m Eq / kg / da y i f i t i s b e t we e n 0 . 7 a n d 1 .2 mm ol pe r L. I n t r a ven o us
m a gn es i um s ul f at e i s a dm i ni st e r ed s l o wl y a t 0 . 5 t o 1 g pe r h o u r. S e ru m m a gn es i um
c o nc en t r at i o n s ma y t ak e u p to 48 ho u rs to eq u il ib r a t e wi t h in t r ac el lu l a r sh i f ti n g. Th e
o r a l r e pl ac em e nt of la r ge d ef ic i ts c a n b e d if f ic ul t. Ma g n e si um is a sa l in e c a th a r ti c, an d
t h e l a r ge do sa ge s re qu i re d fo r r ep la ce m en t m a y c a us e d ia r r he a . W hen thi s ro u te of
a d mi ni s t r a ti o n i s ch os e n, u p to 20 m mo l p e r d a y gi ve n in di vi de d d o se s is u s ua ll y
t o l er a t ed . Ma g n es iu m o xi d e c ap su l es a r e m os t c om mo n l y g i ve n ( 6 .2 mm ol p e r 25 0 m g
Mg O ) b e c a us e o f c o n veni e nc e f o r t h e p at i en t , b u t s ol u ti o ns o f m a gn es iu m s u lf a te an d
g l uc o na t e a re al so a vai la b le .
Phosphorus
O f t h e t o ta l b o d y p h os pha t e , 9 9 .9 9% is c o nt a in ed i n b o ne an d t h e i nt r ac e llu l a r
s p ac e. 4 3 , 4 4 , 4 5 , 4 6 Th e no r m al s e ru m c on ce n t ra t io n is 0 . 8 t o 1 . 6 mm ol pe r L ( 2. 5 to 5
m g /d L ) . Th e eq u il ib r i um b e t we e n s e ru m c al ci um (r e c ip r oc al wi t h ph os ph a te ) ,
i n t ra c el lu l ar st o r es , p a rat h yr o i d h or mo n e , vi t am in D , r e na l c on se r va ti o n an d e xc r e ti o n
m ec h an is ms , a n d o ra l i nt a ke ma in t ai ns a n o rm al s e r um c on ce n t ra t io n . Th e sp ec i fi c
p h ys io l og ic fu nc t io n o f ph o sp h at e i n t h e b od y i s th e fo r ma t io n o f h i gh - en er g y p h os ph a te
b o n ds o f a d en os i ne di pho s ph a te an d t r i ph os p ha te i n g l yc o l ys is ( an a e ro bic me t ab ol is m )
a n d i n t h e K r eb s c yc le . A n o t h e r i mp o r ta n t f u nc tio n of ph os p ha t e , as 2, 3 d i ph o sp ho g l yc e r at e , i s fa c il i ta t io n o f t h e r e le as e o f o xyg e n f r om h em o gl ob i n .
Hyperphosphatemia
H yp e r p h os ph a te mi a , d ef in e d a s a s e ru m c on ce n t ra t i on ab o ve 1 . 6 mm ol per L ( 5 mg / dL ) ,
a l mo st al wa ys r e su l ts fr om de c re a s e d e xc r e t io n in t he p re se nc e o f s e ve r e r e n al
d ys f un c ti o n. S ymp t om s an d c a us es of h ype r p ho sph a t em ia a re li st e d in Ta bl e 28 . 13 . Th e
m a jo r ri sk of h ype r p ho sph a t em ia , a n d t he r ea so n i t is m os t c om mo nl y c o r re c te d , i s t he
h yp o ca lc em i a i t r ec i p ro ca l l y c a us es . A h ig h p ho sp h o ro us co nc e nt r a ti on alo n e d o es n o t
h a ve s i gn i fi ca n t n eg a ti ve p h ysi o lo gi c c on se q ue nce s . Se r um c al ci um co nc en t r a ti o n
s h ou l d b e e va lu a te d i n a p a ti e nt wi t h an el e va te d p h os ph a te co nc en t r a ti on b ec au se t he
p h ys io l og ic di st u rb a nc es c au se d b y a n a b no r m a l c a lc iu m co n ce n tr a ti o n a re se r i ou s.
Treatment of Hyperphosphatemia
A va i l ab l e t r ea tm e nt s f o r h yp e r ph o sp ha t em ia in vo lve r e d uc in g p h os ph o ro us in t ak e
P.719
a n d d ec r ea si n g i ts ab so rp t i on f ro m t he G I t ra ct by p r e ci p it a ti n g i t wi t h al um i nu m c o nt a in in g an t ac id s, ca lci u m sa l ts , o r s e ve la me r , a p ol ym e ri c co mp o un d . C a r e m us t be
u s ed in pa t ie n ts wi t h re na l d ys f un c ti on . C al ci um a n d a lu mi n um acc um u la ti o n m a y re su l t
f r o m a gg r es si ve t re a tm en t wi t h al um in um - co n ta i ni n g a n ta ci ds o r ca lc i um sa l t . S h o rt t e r m t r ea t me n t ( < 48 ho u rs ) wi t h an t ac id s o r c al ci um sa l t o r s e vel am e r m a y b e
n e ce ss a r y.
Table 28.13 Symptoms and Causes of Hyperphosphatemia and Hypophosphatemia
Hyperphosphatemia
Serum concentration >1.6 mmol/L
(5.0 mg/dL)
Hypophosphatemia
Serum concentration <0.8 mmol/L (2.5
mg/dL)
Causes
Renal failure
Aluminum antacids
Hypoparathyroidism
Prolonged starvation
Nutritional depletion
Diuretics
Vitamin D deficiency
Hyperaldosteronism
Corticosteroids
Alkalosis
Renal tubular defects
Syndrome of inappropriate secretion of
antidiuretic hormone
Signs and Symptoms
Renal osteodystrophy
Muscle weakness
Ca-PO4 complex deposition in soft
tissue
Bone pain
Paresthesias
Irritability
Respiratory insufficiency
Hemolytic anemia
Rhabdomyolysis
Proximal muscle atrophy
Cardiomyopathy
Seizures
Coma
Hypophosphatemia
H yp o p h os ph a te mi a i s d ef i n ed as a se r um c o nc ent r a t io n b el o w 0 . 8 m mo l pe r L (2 . 5
m g /d L ) . A b no r ma li t y us ua l l y is t h e r es u lt o f st a r va t i on an d a p pe a rs wi t h si m ul t an eo u s
d e f ic it s i n o t he r i n t ra ce l lu l a r i on s . S ym pt om s a n d c au se s a r e l is t ed in Ta bl e 28 . 13 .
Treatment of Hypophosphatemia
Th e r a p y co ns is t s o f r e pla c em en t wi t h t h e so d iu m o r po t as si um s a lt s o f p ho s ph a te .
R e p l et i on m us t be s l o w b e ca us e c al ci um - p ho sp ha t e p r ec i pi t at i on i n s o ft ti ss u e ca n
r e s ul t f r om ag g r ess i ve the r a p y. Th e i ni t ia l p ho s pha t e d os a ge is 0 . 6 4 mm ol/ k g /d a y if th e
s e r um c on ce n t ra t io n i s be l o w 0 . 5 mm ol pe r L ( 1 .5 m g /d L ), an d 0 . 3 2 mm ol /k g /d a y i f i t is
b e t we e n 0 . 5 mm o l p er L ( 1 . 6 m g/ d L ) a nd 0. 7 m mo l pe r L ( 2 .2 m g /d L ) . Th er a p y sh o ul d
b e gi ve n o ve r at le as t 6 h o u rs to al l o w f o r e qu il i br a t io n i n to t he i n t r ac el lu la r sp ac e ,
wh e r e t h e ma j o ri t y of t he b o d y d e fi ci t occ u rs . O r al so d iu m a nd po t as si um p h os p ha t e
r e p la ce me n t m a y b e g i ven as ca ps u le s, pa ck e ts , o r so l ut i on , b u t b ec au se o f t he hi gh
p r o pe ns i t y to ca us e G I up s et an d d i a rr h ea , l a r ge d o sa g es a r e n o t r ec o m me n d ed .
D o s ag es o f 8 t o 16 m mo l p h os ph a te ( 25 0 t o 5 0 0 m g ) f o u r t im es a d a y a f te r me a ls a n d
a t be d ti me a re us ua l l y t ol e r at e d m a y b e u se d to he l p c o rr ec t h ypo p ho sp h at e mi a .
P.720
Key Points

I d e nt i f yin g a n d co r r ec t ing d is o rd e rs of fl u id s, el ec t r ol yt e s, an d a ci d -b a se
b a la n ce c a n b e d if f ic ul t . Th e b o d y' s i nt e r na l e n vi ro n me n t is co ns t an t l y c h an g in g ,
a d ju s ti ng t o a nd c o r r ec tin g fo r in t e rn al an d e xt e r n a l f o rc es th a t d is t u rb
h o me os t as is . No r ma l s e ru m c on c en t ra t io ns o f e lec t r ol yt e s d o n ot al wa ys re f l ec t
n o r ma l b od y wa t e r o r p H s t at us . Va l ue s o ut si d e th e no r ma l r a ng e m a y re pr e s en t
a p p ro p r ia t e co mp e ns at o ry r e s po ns es t o ma i nt a in h o me os t as is , a n d t r ea tme n t
c o ns is ts of f in di n g a nd co r r ec t in g th e p r im a r y d ist u r b an ce . No r ma l b o d y
f u nc t io ns co n ti nu e on l y wi t h i n na r r o w r a ng e s o f io n ic c om p os it i on , p H , and
i n t ra va sc u la r vo lu me and p r ess u r e

W hen a n y p a ti e nt is e valu a t ed , e s ta bl is h in g a n d m a in t ai ni n g h em od yn am ic
s t a tu s su f f ic ie n t t o p e rf us e a n d o xyg e n a t e c el ls is t he fi r st p ri o ri t y a nd mu s t b e
d o n e q ui ck l y

W ith t he e xc e p ti o n o f e xs a ng u in a ti on ( ac ut e , m as si ve bl o od lo ss ) , c ha nge s i n
f l u id s, el ec t r ol yt es , an d p H u su al l y oc cu r s l o wl y, a n d s om e c om pe ns a to r y
m ec h an is ms op e ra t e

C o r r e ct i ng an is ol a te d ab n o rm al la b o ra t or y va l u e wi t h o u t r e ga r d t o i t s ca us e a n d
c o nt r i bu t io n t o o ve r al l p at i e nt st a tu s wi l l fu r t he r co m pl ic a te th e p a ti e nt ' s
c o nd i ti on wi t h no de r i ved b e ne f it

Th e r a p y ch os e n mu s t b e a dm i ni st e r ed to r ee st a bli s h a nd s u pp o r t h om eo sta s is
wi t h o u t c a us in g t r ea t men t - in d uc ed (i a t ro g en ic ) c om p li ca t io ns
References
1 . B r en n er B M, L e vi n e SA , e ds . Th e ki d ne y. 5 th e d . Ph i la de l ph ia : W B S au n d er s , 1 99 5 .
2 . H al p e ri n ML , G o ld st e in MB , e d s . F lu i d, el ec t r ol yt e , an d a ci d -b as e p h ysio l og y: a
p r o bl em - b as ed ap p ro ac h. 3 r d e d. P hi l ad el p hi a : W B S a u nd e rs , 1 9 99 .
3 . H il l L L . B o d y c om p os iti o n , n o rm al el ec t ro l yt e co n ce n t ra t io ns , a n d t he ma i n te na n ce of
n o r ma l vol um e , t on ic i t y a n d a ci d -b as e m e ta b ol ism . Pe d ia t r Cl i n N o r th Am 3 7 :2 4 1 – 2 56 ,
1 9 9 0.
4 . A d ro g ue HJ , Ma d i as NE . H yp e r na t r em ia . N En gl J Me d 34 2 :1 49 3 –1 4 99 , 2 0 0 0.
5 . A d ro g ue HJ , Ma d i as NE . H yp o na t r em ia . N En g l J Me d 3 42 : 15 8 1 – 15 8 9, 2 0 0 0.
6 . Z ar i ne tc h i F , Be r l T. E va l u a ti on a nd m a na ge men t o f se ve r e h yp o na t r em ia . A d v In t e rn
Me d 4 1 : 2 51 – 28 3 , 1 99 6 .
7 . H il l ie r TA , A bb o tt R D , B a r r e t t E J. H yp o na t re mia : e val u at i ng th e c o r re ct io n fa c to r fo r
h yp e r gl yc em i a. Am J Me d 1 06 : 39 9 –4 03 , 19 99
8 . K o vac s L , Ro be r t so n G L . S yn d r om e o f i na p pr op r i at e an ti - d iu r es is . En do c r in ol Me t a b
C l i n No r t h A m 2 1 :8 59 – 87 5 , 1 9 92 .
9 . C ha n TY. D r u g - in d uc ed s ynd r om e o f in ap p r op r ia t e s ec r e ti on o f a nt i -d i u re t ic ho r mo n e.
C a u se s , d ia gn os is a nd t re a tm e nt . D r ug s A g in g 1 1 : 2 7 –4 4 , 1 99 7 .
1 0 . Fa be r MD , K u p in W L, H e il i g CW , e t a l . Co mmo n fl u id an d e le c t ro l yt e an d ac id - ba se
p r o bl em s i n t h e i nt e ns i ve ca r e u n it : s el e ct e d p rob l em s. S em in N ep h r ol 14 : 8 –2 2 , 1 99 4 .
1 1 . Fi el d M, R a o M. I n tes t in a l e le ct r ol yt e t ra ns p or t a nd di a r rh e al di se a s e , p a r t 1 . N
E n g l J Me d 32 1 :8 0 0 – 8 06, 1 98 9 .
1 2 . Fi el d M, R a o M. I n tes t in a l e le ct r ol yt e t ra ns p or t a nd di a r rh e al di se as e , p a r t 2 . N
E n g l J Me d 32 1 :8 7 9 – 8 83, 1 98 9 .
1 3 . Ha r r is B H , Ge l fa n d JA . Th e im mu ne r es po ns e t o t ra um a . S em i n P e di atr S u r g 4 : 77 –
8 2 , 1 9 95 .
1 4 . Ch o i P T, Yi p G , Q u ino n e z L G , e t a l . C o ll oi ds vs c r ys ta ll o id s i n f lu id r es us ci t a ti on : a
s ys t em at ic r e vie w. C r i t Ca r e Me d 2 7: 2 00 – 21 0 , 1 99 9 .
1 5 . Ro b e rt s J S , B r a tt o n S L . C ol l oi d vol um e e xp a n d e rs . P ro bl em s , p it f al ls a n d
p o ss ib il i ti es . D r ug s 5 5: 62 1 – 63 0 , 1 99 8 .
1 6 . G lu ck SL . Ac i d - b as e. L a nc et 35 2 :4 7 4 – 4 79 , 1 99 8 .
1 7 . Ru t ec ki GW , W hit t ie r F C . A n a pp r oa c h t o cl i nic a l ac i d -b as e p r ob l em so l vi ng . C om p r
Th e r 2 4 :5 5 3 – 55 9 , 1 99 8 .
1 8 . Mc L au g hl i n M, K a s sir e r J. R a ti on a l t r ea tm e nt o f ac id - ba se di so r d er s . D r u g s 3 9: 8 41 –
8 5 5 , 1 99 0 .
1 9 . Fu lo p M. F l o w d ia g ram s f o r t h e d ia gn o si s o f ac i d -b as e d is o rd e rs . J Eme r g Me d
1 6 : 97 – 10 9 , 1 99 8 .
2 0 . Ad r o gu e HJ , Ma d ia s N E . C h a ng es in pl as ma p o t ass i um c o nc en t r at io n d u ri n g a cu t e
a c id - ba se di s tu r ba nc e s. A m J Me d 7 1 :4 5 6 – 46 9 , 19 8 1 .
2 1 . Kh a nn a A, K u rt zm an N A . Me t a b o li c a lk al os is . R e s pi r C a re 46 : 35 4 –3 65 , 2 0 01 .
2 2 . Ad r o gu e HJ , Ma d ia s N E . Ma n a g em e n t o f l if e - th r e a te ni n g ac i d -b as e d iso r d e rs . F i rs t
o f t wo p a rt s. N E ng l J Me d 33 8 :2 6 –3 4 , 1 99 8 .
2 3 . Ad r o gu e HJ , Ma d ia s N E . Ma n a g em e n t o f l if e - th r e a te ni n g ac i d -b as e d iso r d e rs .
S e c on d o f t wo pa r ts . N En g l J Me d 33 8 :1 0 7 – 1 11 , 1 9 9 8.
2 4 . Fr a nc h H A , Mi t c h W E . C a t ab ol is m i n u r em ia : t h e i mp ac t o f m e ta b ol ic a c id os is . J Am
S o c Ne p h ro l 9 : S 78 – S8 1 , 1 9 98 .
2 5 . B ra t e r D C . S er um ele c t ro l yt e a bn o rm a li ti es ca u se d b y d r ug s. P r og D ru g R es 30 : 9 –
6 9 , 1 9 86 .
2 6 . Pa l ti el O , S al ak ho v E , R o ne n I, et al . Ma n a ge m en t o f s e ve r e h yp ok ale m ia in
h o sp i ta li ze d pa ti e n ts . A rc h In t er n Me d 1 61 : 10 89 –1 0 9 5, 20 0 1.
2 7 . Cl a rk B A , B r o wn B S . P o t as si um ho me os t as is a n d h yp e rk al e mi c s ynd r om es .
E n d oc r in o l Me t a b C li n No r t h Am 2 4 : 5 7 3– 5 91 , 1 99 5 .
2 8 . Ha l pe r in ML , K a me l K S . P o ta ss iu m . L an ce t 35 2 : 13 5 –1 40 , 19 98 .
2 9 . Pe r a ze ll a MA , Ma h n a n sm it h R L. H yp e rk al em ia i n t he el d e rl y: d ru gs e xa c e rb a te
i m pa i re d p o ta ss iu m h ome o st as is . J G e n I n te r n Me d 12 : 64 6 –6 56 , 19 97 .
3 0 . G en n ar i FJ . H yp o ka le m ia . N En gl J Me d 3 3 9:4 5 1 –4 58 , 19 97 .
3 1 . Bu sh i nsk y D A , Mo n k R D . C a lc i um . L an ce t 35 2: 3 0 6 – 3 11 , 1 9 98 .
3 2 . To hm e J F, B il e zik i an J P . H ypo ca lc em ic em e rg e nc i es . E n do c ri no l Me t a b C li n No r t h
A m 22 : 36 3 –3 7 5, 19 9 3.
3 3 . G uc al p R , R i tc h P , W iern ik P H , e t al . Co mpa r a ti ve st u d y of pa mi d ron a t e d is od i um
a n d e t id r on a te di so d iu m i n th e t r e at me n t o f c an cer - r e l at e d h yp e rc al ce mi a . J C li n O nc ol
1 0 : 13 4 –1 42 , 19 92 .
3 4 . Bo d en S D , K a pl a n FS . C a lc iu m h om eo s ta si s. O r t h o p C l in N o rt h Am 21 : 3 1 – 4 2, 19 9 0.
3 5 . W u-W on g J R , Ti a n J , G o l t zma n D . V i ta mi n D a n al o gs as t h e ra p eu ti c ag e n ts : a
c l in ic al st u d y u p da t e. C ur r O p i n I n ves t ig D r ug s 5 :3 2 0 –3 26 , 20 04 .
3 6 . Ka n is J . Vi t am in D me t a bo li sm an d i ts cl in ic a l a p pl ic a ti on . J B on e J oi nt S u r g
6 4 B : 54 2 – 5 57 , 19 82 .
3 7 . Si mi n osk i K, Jo ss e R G . P r e ve n ti o n a nd m a nag e me n t o f o st e op o ro si s : c o ns en su s
s t a te me n ts o f th e Sc ie n tif i c A d vi so r y B oa r d o f th e O s t eo p o ro si s S oc i et y o f C a n ad a .
C a l ci t on i n in t he t re a tm en t o f os t eo p o ro si s. C MA J 15 5 :9 6 2 – 9 65 , 1 9 96 .
3 8 . Pu n K K, C ha n LW L. A n a lg es ic e ff ec t of in t r an a sa l s al mo n c al ci t on i n in t he
t r e a tm en t o f os te o po r o tic ve r t eb r al f ra ct u r es . Cl in Th e r 2: 2 05 – 20 8 , 1 98 9 .
3 9 . Se ki ma M, Ta k a mi H. C o mb in a ti o n o f c al ci t oni n an d p am id r o na t e f o r em e r ge nc y
t r e a tm en t o f m a li gn a nt hyp e r c al ce mi a . O n co l Re p 5 : 19 7 –1 9 9, 19 9 8.
4 0 . Ab b ot t L G , R u de R K . C l i ni ca l m an i fe st a ti o ns o f ma gn es i um d e fi ci e nc y. Mi n e r
E l e ct r ol yt e Me t a b 1 9 :3 1 4 – 3 2 2, 19 9 3.
4 1 . Ru d e R K. Ma g n es i um me t ab ol is m a nd de f ic ie n c y. En do c ri n ol Me t a b C l i n No r t h A m
2 2 : 37 7 –3 95 , 19 93 .
4 2 . W han g R , H am p to n E M, W han g D D . Ma g ne siu m h om e os t as is a n d cl i ni c al di so r de r s
o f ma gn es i um d e fi ci e nc y. A n n P h a rm ac ot h e r 2 8: 22 0 – 22 5 , 1 99 4 .
4 3 . W eis in g er J R , B el l o rin - F o nt E . Ma g n e si um and p ho sp h or u s. La nc e t 3 52 : 3 91 – 39 6 ,
1 9 9 8.
4 4 . Ma l l uc he H H , Mo n i er - F a u ge r e MC . H yp e r p h osp h a te mi a : p ha r ma co lo g ic i n te r ve n ti o n
ye s t e rd a y, to d a y a n d t om o r ro w. C l i n Ne p h ro l 5 4 :3 0 9 –3 17 , 20 00 .
4 5 . Da i l y W H, To n ne se n A S , A l le n S J . H yp o ph os ph a t em ia — in ci d en ce , e t iol o g y, a n d
p r e ve n ti on in t he t ra um a p a ti e nt . C ri t C a re Me d 18 : 1 21 0 –1 21 4 , 1 99 0 .
4 6 . Cl a rk C L , S ac ks G S , D i ck e rs on R N , et al . Tr ea t me n t o f h yp o ph os p h a te m ia in
p a t ie n ts re ce i vi ng s p ec ial i ze d n u t ri ti o n s up po r t u si n g a g ra du a te d d os i ng sc h em e:
r e s ul ts f ro m a pr os p ec t i ve cl i ni ca l t r ia l . C ri t Ca r e Me d 2 3 : 1 50 4 –1 51 1 , 1 9 95 .