正常水、钠代谢
(一)体液的容量和分布
成人体液总量约占体重的60%,其中细胞内液约占40%,细胞外液约占20%。细胞外液又可分为组织间液(约占15%)和血浆(约占5%)。细胞外液中还有极少一部分液体由上皮细胞分泌,分布在密闭的腔隙中,称跨细胞液(transcellular fluid)。体液含量随年龄的增长逐渐减少,并因性别和身材的不同存在明显的差异。人体各组织中的含水量也有很大区别,脂肪组织含水量较小(10%~30%),肌肉组织含水量较多(可达75%~80%)。
体液中主要的电解质有Na+、K+、Ca2+、Cl-
等。细胞外液中主要的阳离子是Na+,主要的阴离子是Cl-和
;细胞内液中主要的阳离子是K+,主要的阴离子是
。但各部分体液中所含阳离子与阴离子的总量是相等的,故体液维持电中性。
(二)体液的渗透压
渗透压是由溶液中的溶质微粒产生的渗透效应形成的,只取决于溶质的微粒数,与微粒的大小无关。1 mol任何溶质的分子个数都相等(6.02×1023),所以1 mol任何一种非电解质在等体积的溶液中所含的溶质颗粒数都是一样的,因而其渗透压也一样,故将1 mol溶质溶解在1L水中所产生的渗透压,称为1个渗量(Osm),1/1000Osm为1毫渗量(mOsm)。但1 mol电解质在溶液中可解离为数个颗粒,形成数倍的渗透压,例如1分子的KCl可解离成K+和Cl-两个离子,因此,1 mol/LKCl溶液的渗透压是2Osm。所以,体液的渗透压由其所含的微粒总数决定,包括阳离子、阴离子和非电解质分子的个数,正常范围为280~310 mOsm/L。
血浆蛋白质所产生的渗透压称为胶体渗透压。血浆蛋白分子量大,分子个数相对较少,故其产生的渗透压也很小,仅约1.5 mOsm/L,但因为蛋白质难以通过血管壁,所以胶体渗透压在维持血管内外体液交换和血容量方面起重要作用。血浆中晶体物质微粒(主要为电解质离子)产生的渗透压称为晶体渗透压,占血浆渗透压的绝大部分,由于电解质不能自由通过细胞膜,因此晶体渗透压在维持细胞内外的水平衡中起决定性作用。生理条件下,细胞内外、血管内外渗透压是相等的。当渗透压发生变化时,水分将由低渗区域向高渗区域移动。
(三)水、钠平衡及调节
1.水、钠平衡 正常人每日水的摄入量和排出量处于动态平衡(表2-1)。水的来源有饮水、食物水和代谢水;而机体排出水分的途径包括肾脏、皮肤、肺脏和消化道。通常情况下正常成人每日水的摄入量和排出量均为2000~2500 ml。正常成人体内含钠总量为40~50 mmol/kg。血清Na+浓度的正常范围是130~150 mmol/L,细胞内液中的Na+浓度相对较低,仅为10 mmol/L左右。钠摄入主要来自食盐,摄入的钠几乎全部经小肠吸收,主要经肾随尿排出,多吃多排,少吃少排。此外,经粪便和汗液也可排出少量的钠,但大量出汗和腹泻时也可排出较多的钠。(https://www.daowen.com)
表2-1 正常成人每日水的摄入量和排出量

2.水、钠的生理功能 水是一切生化反应的场所,并参与了水解、水化和加水脱氢等重要反应;水是良好的溶剂,能溶解许多物质,而且黏度小,易流动,有利于营养物质和代谢产物的运输;水的比热大、蒸发热大,对体温调节起重要作用;水具有润滑作用,如关节腔内滑液有助于关节的活动等;此外,水可与蛋白质、黏多糖等结合发挥多种复杂功能。Na+是细胞外液中主要的阳离子,在维持细胞外液的渗透压和血容量过程中发挥主要作用。Na+还参与维持神经、骨骼肌和心肌细胞的静息电位,并促进上述细胞动作电位的形成。因此,Na+具有维持神经、肌肉的兴奋性以及心脏正常生理功能等作用。
3.水、钠平衡的调节 机体内水和钠的平衡密切相关,共同影响细胞外液的容量和渗透压。水、钠平衡的调节因素包括渴感、血管升压素、醛固酮和心房钠尿肽。
(1)渴感:渴感中枢位于下丘脑外侧区,其中枢兴奋的主要刺激是血浆晶体渗透压的升高。饮水后可使血浆渗透压回降至正常范围,渴感消失,从而维持体液的渗透压平衡。此外,其他因素如有效血容量的减少和血管紧张素Ⅱ的增多也可以刺激渴感中枢。通常情况下,渴感中枢对渗透压的改变更为敏感,但是如果细胞外液容量大幅减少(5%~10%),可能会危及生命时,即使此时血浆渗透压低于正常,仍会引起渴感,通过摄取水分维持血容量。
(2)血管升压素:血管升压素(antidiuretic hormone,ADH)由下丘脑视上核和室旁核的神经元分泌,贮存在神经垂体中。ADH释放的主要刺激因素是血浆晶体渗透压的增高和有效循环血量的减少。ADH与远端肾小管基底膜侧的ADH受体(ADHR)结合,使远端小管和集合管对水分的重吸收增加,水分排出量减少。此外,血管紧张素Ⅱ增多时也可促进ADH释放。实验证明,细胞外液容量的变化可以影响机体对渗透压改变的敏感性,当血容量明显减少时,其促使ADH释放的作用远超过血浆晶体渗透压降低对ADH释放的抑制作用,此时,尿量减少有助于恢复血容量。
(3)醛固酮:醛固酮(aldosterone)是肾上腺皮质球状带分泌的盐皮质激素,其主要作用是促进肾远端小管和集合管对Na+的主动重吸收,同时促进K+排泄。随着Na+的主动重吸收增加,水的被动重吸收也增多,从而通过保钠、保水作用促进循环血量的恢复。醛固酮的分泌主要受肾素-血管紧张素系统和血浆Na+ 、K+浓度的调节。当失血等原因使血容量减少引起动脉血压降低时,肾入球小动脉管壁牵张感受器受到刺激,同时因流经致密斑的Na+减少,使近球细胞分泌肾素增多,其他原因如交感神经兴奋等也可使肾素分泌增多,继而引起血管紧张素Ⅱ增多,刺激肾上腺皮质球状带分泌醛固酮。此外,血浆高K+和低Na+等因素可直接刺激肾上腺皮质球状带分泌醛固酮。
(4)心房钠尿肽:心房钠尿肽(atrial natriuretic peptide,ANP)由心房肌细胞产生,对调节肾脏及心血管内环境稳定起着重要作用。ANP的主要生物学特性是通过抑制肾小管对钠水的重吸收而产生强大的利钠利尿作用,此外ANP还具有舒张血管的作用。