导语：

在生理学与临床医学中，“等渗”与“等张”是指导输液与细胞培养的核心概念。传统理论认为，等渗与否取决于溶质粒子数，而等张则强调溶液对细胞体积的维持作用，尤其注重溶质是否能够自由通过细胞膜。在这一框架下，生理盐水被视为理想的等张溶液，而尿素溶液虽与血浆等渗，却因“快速穿透细胞膜”导致红细胞肿胀破裂，被列为禁用于输液的典型。然而，随着对生物膜结构与物质转运机制的深入理解，传统理论的局限性日益凸显：尿素作为高水溶性、低脂溶性分子，其膜的通透性与经典解释明显矛盾。

一、传统理论与临床实践中的未解之谜

1.都是“不等张”，为何破坏力天差地别？

除尿素外，乙醇、甘油等小分子物质亦属等渗非等张，但其细胞效应速度与强度各不相同。传统理论仅以“是否通透”作为判据，无法解释为何通透性相似的物质对细胞张力影响差异显著。

2. 尿素"秒速入胞"？理化性质正在“打脸”传统理论。

传统理论认为尿素可迅速透过细胞膜，进入细胞后升高胞内渗透压，引起水分内流而导致细胞肿胀破裂。然而，尿素作为高水溶性、低脂溶性小分子，其透过磷脂双层的速率应远低于脂溶性物质。实验表明，尿素在无转运蛋白协助时跨膜速度缓慢，这与“秒级溶血”的经典描述难以吻合。

3. 红细胞先缩后破！尿素中的细胞行为颠覆教科书。

部分实验显示红细胞在尿素溶液中先出现皱缩，随后才破裂，这与“先肿胀后破裂”的经典描述相悖。传统渗透理论难以解释这一动态过程。

二、生物渗透压理论：一场渗透认知的范式革命

南京中医药大学郭军教授及其团队提出的“生物渗透压”理论，是对传统渗透压概念的深刻挑战和拓展。传统观念往往将渗透压简单地理解为半透膜两侧溶质浓度差引起的化学现象，认为细胞内外处于“等渗”状态或通过被动渗透达到平衡。然而，郭军教授提出的新理论指出，在活细胞中，情况远比这复杂，其核心在于细胞内游离蛋白纳米颗粒（PNs）能协同钙离子调控细胞膜电位，通过激活电压依赖离子通道调控细胞跨膜渗透压改变。

该理论强调，细胞内外渗透压差的改变并非仅仅是简单的浓度梯度驱动，而是主要受电压依赖性离子通道活性及其相关的不同离子通透性调节，这种调节是主动的、动态的，而不是被动的化学势能平衡过程。同时，胞质游离蛋白纳米颗粒和不同离子浓度（以及水分子）能协同调控细胞膜电位变化，与离子差异扩散诱导的水分子渗透作用紧密相关，形成了细胞自身特有的“力电”协同活动。通过这种“力电”协同活动，细胞能够形成不均衡的膜电位和渗透张力，进而自主调控细胞的形变和运动。

这驳斥了细胞内外简单的“等渗”观念，揭示了活细胞内部实际上是不同离子渗透势能“对抗”平衡的动态过程。通过胞内外离子“差异性通透”，驱动了水向内或向外的渗透作用，触发了生物渗透压的力学效应。

三、重新审视理论与临床常见问题

郭军教授的生物渗透压理论能够对传统理论难以解释的问题提供更逻辑自洽的解释：

1. 细胞膜是“智能屏障”，不是静态滤网。

细胞膜是选择性通透膜，胞内外不同离子的通透性受膜电位和化学信号调控，而并非简单的半透膜和离子小分子化合物的自由扩散。

2. 尿素通透≠有害，其特有的理化性质才是隐形杀手

尿素是人体内正常的代谢物质，肾脏髓质细胞能抵抗4倍渗透压的浓缩尿液，是因为其能生成对抗尿素理化性质的因素。而普通细胞（如红细胞等）缺乏必要的协同因素，导致渗入胞内尿素能促进蛋白溶解游离，增加蛋白纳米颗粒数量，触发红细胞膨胀破裂和多种体细胞萎缩损伤。

3. 红细胞为何先缩后破？双相渗透效应揭开动态真相

传统渗透理论难以解释红细胞在尿素溶液中先皱缩后破裂的动态过程。生物渗透压理论提供了新的视角：当红细胞置于等渗尿素溶液中时，由于尿素分子渗入细胞内，诱导蛋白颗粒依赖的膜电位变化，协同化学信号依次激活调控细胞萎缩的离子通道，和促进细胞膨胀的离子通道，继而改变不同离子的差异通透和扩散，形成先皱缩后涨裂的特有生命现象。并非传统渗透压理论提出的胞内离子含量变化调控细胞渗透体积改变的简单认识。

4.重新评估输液安全标准，走出“等渗即安全”误区

传统等渗理论难以解释为何尿素等溶液禁止输注，而新理论强调胞内游离蛋白调控膜电位及离子通道差异激活协同决定细胞渗透张力和细胞安全性。未来可基于生物渗透压动态调控机制，需要建立更精细的输液风险评估体系，避免盲目采用渗透压仪测定的“离子颗粒总量”的渗透压数值。

四、总结

综上所述，郭军教授的生物渗透压理论通过整合蛋白纳米颗粒、膜电位、离子通道以及细胞应激反应等多个生物学因素，为理解复杂的生物渗透压调控机制提供了更为全面和动态的视角。这一理论不仅能有效驳斥传统渗透压理论的局限性，更能为临床实践中遇到的难题提供新的解释思路和指导方向。

参考文献

1、  王映菲, 郭军. 反思“渗透压仪”在人体渗透势能检测的百年应用.生命的化学, 2025, 45(5): 912-916.

2、  Wang YF, Zheng ZH, Guo J. Protein nanoparticles control bio-osmotic pressure via electromechanical collaboration. Biophys Rev. 2025 doi: 10.1007/s12551-025-01380-0.

3、  Urea transport and clinical potential of urearetics.Current Opinion in Nephrology and Hypertension 25(5):p 444-451, September 2016. DOI: 10.1097/MNH.0000000000000252

4、  Urea permeability of human red cells.J Gen Physiol.1983 Jul 1;82(1):1-23.doi: 10.1085/jgp.82.1.1

撰稿人：孙高远