水盐代谢

第15章 水盐代谢 学习目标 1. 掌握体内各部分体液中电解质的含量和分布特点；钾、钠、氯的吸收与排泄概况；体内水与电解质平衡的调节。 2. 熟悉细胞内液、血浆和细胞间液的含量与组成。 3. 了解三种体液之间的交换。 4. 简述引起高血钾和低血钾的原因 水和无机盐是人体的重要组成成份和必需的营养素。水与溶解在水中的无机盐、有机物一起构成机体的体液。体液广泛分布于机体细胞内外，体内大多数反应都在细胞内液中进行，而细胞外液则是机体各细胞生存的内环境。可见，保持体液容量、分布和组成的动态平衡，是维持机体正常生命活动的必要条件。疾病和内外环境的剧烈变化都可能破坏这种动态平衡，当超过机体调节控制的范围时，便可造成体内水、无机盐和酸碱的失衡，引起多种疾病，严重时甚至危及生命。因此，掌握水和无机盐代谢的基本理论，对于防治疾病有很重要的意义。 第1节 正常人体的体液 一、体液分布与含量 以细胞膜为界，体液可分为细胞内液与细胞外液。分布在细胞内的体液称为细胞内液，它的容量、化学组成和理化性质直接影响着细胞代谢和生理功能；分布在细胞外的体液称为细胞外液，包括血浆和组织间液（细胞间液）两部分。淋巴液、消化液、脑脊液、胸腔液和腹腔液等可视为细胞外液的特殊部分。细胞外液是组织细胞之间和机体与外环境之间进行物质交换的媒介，是机体各细胞生存的内环境。 正常成人体液总量约占体重的60%，其中细胞内液约占体重的40%，细胞外液约占体重的20%，在细胞外液中，血浆约占体重的5%，细胞间液约占体重的15%。人体体液的分布和含量随年龄、性别和胖瘦的不同而有较大差异（见表1）。 表15-1 各年龄的体液含量与分布（占体重%） 年龄 体液总量 细胞内液 细胞外液 总量 组织间液 血浆 新生儿 80 35 45 40 5 婴 儿 70 40 30 25 5 儿童（2~14岁） 65 40 25 20 5 成年人 60 40 20 15 5 老年人 55 30 25 18 7 随着年龄增长，人体体液总量逐渐减少，如新生儿体液量可达体重的80%，成人体液量占体重60%，而老年人体液量只占体重的55%；由于脂肪疏水，肥胖者的体液量比体重相同的瘦者为少，女性脂肪较多，体液量比男性为少。 二、体液的电解质组成和细胞内外分布特点 体液中的溶质分为电解质和非电解质两大类，其中无机盐、蛋白质和有机酸等溶质常以离子的形式存在，属于电解质，而葡萄糖、尿素等不能解离，属于非电解质。 1. 体液中电解质的含量与分布 表15-2 体液中电解质的含量与分布（mmol/L） 电解质 血浆 组织间液 细胞内液 (离子) (电荷) (离子) (电荷) (离子) (电荷) 阳离子 Na+ 145 145 139 139 10 10 K+ 4.5 4.5 4 4 158 158 Mg2+ 0.8 1.6 0.5 1 15.5 31 Ca2+ 2.5 5 2 4 3 6 合计 152.8 156 145.5 148 186.5 205 阴离子 Cl- 103 103 112 112 1 1 HCO3- 27 27 25 25 10 10 HPO42- 1 2 1 2 12 24 SO42- 0.5 1 0.5 1 9.5 19 蛋白质 2.25 18 0.25 2 8.1 65 有机酸 5 5 6 6 16 16 有机磷酸 （—） （—） 23.3 70 合计 138.75 156 144.75 148 79.9 205 2.体液中电解质含量与分布的特点 从表2中可以看出，各部分体液中电解质的含量与分布有下列特点： (1) 体液中电解质浓度若以摩尔电荷浓度表示，则无论细胞内液、组织间液或血浆，其阴阳离子总量相等，呈现电中性。 (2) 细胞内液与细胞外液电解质的分布差异很大，细胞外液主要的阳离子为Na+，主要的阴离子为Cl-和HCO3-；而细胞内液主要的阳离子为K+，主要的阴离子为磷酸根和蛋白质。细胞内外K+与Na+分布的这种显著差异，是由于细胞膜上的Na+—K+泵能主动地把Na+排出细胞外，同时将K+转送进细胞内的缘故。 (3) 细胞内液中电解质的总量大于组织间液和血浆，但由于细胞内液含蛋白质和两价离子较多，而这些电解质产生的渗透压较小，因此，细胞内外液的渗透压仍然基本相等。 (4) 同属于细胞外液的血浆和组织间液在电解质组成和含量上十分接近，唯一重要的差别是蛋白质的含量不同，血浆蛋白质含量为2.25mmol/L，而细胞间液蛋白质含量仅为0.25mmol/L，这种差别对于维持血容量以及血浆与组织间液之间水的交换具有重要意义。 第二节 水和无机盐的生理功用 一、水的生理功用 水是人体内含量最多的组成成份，也是人体所必需的营养素。人若无水供应只能活几天，但若不进食而喝水可以活几十天，可见水对生命的重要性。体内的水大部分以结合水的形式存在，一部分以自由水的形式存在。水在维持体内正常代谢活动和生理活动方面起着重要作用。水的主要生理功用有： 1.调节体温 水对体温的调节与其理化性质密切相关。水的比热大，因而能吸收较多的热而本身的温度升高不多。水的蒸发热大，所以蒸发少量的汗就能散发大量的热。水的流动性大，能随血液循环迅速分布于全身，再通过体液交换，使物质代谢过程中产生的热在体内迅速均匀分布，并通过体表散发到环境中去。 2.促进物质代谢 水是良好的溶剂，很多化合物都能溶解或分散于水中，这是体内化学反应得以顺利进行的重要条件。水还直接参与体内的水解、水化、加水脱氢等反应。 3.运输作用 水不仅是良好的溶剂，而且粘度小，易流动，因而有利于体内营养物质和代谢产物的运输。 4.润滑作用 水是良好的润滑剂，在有摩擦活动的器官，这种润滑作用显得十分重要。如唾液有利于吞咽及咽部湿润；泪液可防止眼角膜干燥及有利于眼球的转动；关节腔的滑液有利于减少关节活动的摩擦作用，利于关节运动。胸腔液、腹腔液和心包液等的存在，大大减少了这些内脏器官运动时的摩擦，起到良好的润滑作用。 5.维持组织的形态与功能 结合水具有与流动性水完全不同的性质，它参与构成细胞原生质的特殊形态，以保证一些组织具有独特的生理功能。如心肌含水约79%，血液含水约83%，两者含水量相差不大，但心肌主要含结合水，因而心肌能进行强有力地收缩，推动血液循环，而血液中的水主要是自由水，故血液能流动自如。 二、无机盐的生理功用 1.维持体液的渗透压与水平衡 体液中由无机盐构成的渗透压称为晶体渗透压，它对细胞内外水分的转移及物质交换起着十分重要的作用。Na+、Cl-是维持细胞外液渗透压的主要离子； K+、HPO42-是维持细胞内液渗透压的主要离子。当这些电解质的浓度发生改变时，细胞内外液的渗透压亦发生改变，从而影响体内水的分布。 2.维持体液的酸碱平衡 人体各组织细胞只有在适宜的PH条件下才能维持各种酶促反应的正常进行。正常人的组织间液及血浆的PH值为7.35~7.45，在血液缓冲系统、肺和肾的调节下维持相对稳定。体液中的Na+、K+、HCO-3、HPO42-及蛋白质离子参与体液缓冲体系的构成，可以缓冲酸性物质和碱性物质对体液PH值的影响，从而维持体液的酸碱平衡。 3． 持神经肌肉的应激性 神经肌肉的应激性与多种无机离子的浓度及比例有关，其关系如下： 从上述关系式可以看出，Na+、 K+能增强神经肌肉的应激性，当血浆Na+、K+浓度增高时，神经肌肉的应激性增高，当血浆K+、Na+浓度过低时，神经肌肉的应激性降低，可出现肌肉软弱无力，甚至麻痹；而Ca2+、Mg2+、H+能降低神经肌肉的应激性，当血浆Ca2+、Mg2+、H+浓度增高时，神经肌肉的应激性降低，当血浆Ca2+浓度过低时，神经肌肉的应激性升高，可出现手足搐搦甚至惊厥。 K+对心肌有抑制作用，当血钾浓度升高时，心肌的应激性降低，可出现心动过缓、心率减慢、传导阻滞和收缩力减弱，严重时甚至可使心跳停止于舒张期。因此临床上给病人补钾应尽量选择口服，如通过静脉补钾，则应缓慢滴注，以防血钾过高，发生危险。当血钾浓度过低时，心肌的应激性增强，可出现心率加快，心律紊乱，严重时可使心跳停止于收缩期。由于Na+和Ca2+可拮抗K+对心肌的作用，因此，临床上可通过静脉注射含Ca2+的溶液来纠正血浆K+浓度过高对心肌的不利影响。 4．维持细胞正常的新陈代谢 （1）作为酶的辅助因子或激活剂影响酶的活性。如各种ATP酶需要一定浓度的Na+、K+、Mg2+、Ca2+的存在才表现出活性，Cl-是淀粉酶的激活剂等。 （2）参与或影响物质代谢 如糖原、蛋白质的合成需要K+参加，Na+参与小肠对葡萄糖的吸收，Mg2+参与蛋白质、核酸、脂类和糖类的合成，Ca2+是激素作用的第二信使等。这一切都说明无机盐在机体物质代谢及其调控中起着重要的作用。 第3节 水和钠、钾、氯的代谢 一、水的代谢 1．水的来源 正常成人在一般情况下，每天摄入的水总量约2500ml。其来源有3个方面：①饮水。成人每天饮水量约1200 ml；②食物水。成人每天从食物摄取的水约1000 ml；③代谢水。为糖、脂肪和蛋白质等营养物质在体内氧化时所产生的，成人每天体内生成的代谢水量约为300 ml。 2．水的去路 正常成人每天排出的水总量约2500 ml。体内水的去路有：①肺呼出。成人每日通过呼吸排出的水量约350 ml；②皮肤蒸发。皮肤通过排汗调节体温，在此过程中要失水。皮肤排汗有两种方式：一种是非显性出汗，即体表水分的蒸发。成人每日由皮肤蒸发的水分约500 ml。另一种为显性出汗，它通过皮肤汗腺排出水分，并伴有Na+、Cl-等电解质的排出，所以，出汗过多时，在补充水分的同时，还应注意补充NaCl；③粪便排出 。每天由粪便排出的水量约150 ml。消化道每天分泌的消化液约有8L，这些消化液约98%在肠道被重吸收，只有少量随粪便排出体外。在病理情况下如呕吐、腹泻等都能引起消化液大量丢失可导致脱水和电解质平衡紊乱，因此，对这些患者应补充水分和相应的电解质。④肾排出。这是体内水的主要去路，对体内水的平衡起着主要调节作用。一般成人每天排尿量约1000~2000 ml，平均为1500 ml。 总之，正常成人每天水的出入量相等，分别约为2500 ml （见表3）。 表15-3 正常成人每日水的出入量 水的入量（ml） 水的出量（ml） 饮水 1200 肺呼吸 350 食物水 1000 皮肤蒸发 500 代谢水 300 粪便排出 150 肾排出 1500 合计 2500 2500 临床上对于不能进食进水的病人，每天应当通过输液补给其所需水量，以满足其生理需要。 二、钠的代谢 1．钠的含量与分布 正常成人体内钠含量为45~50 mmol/kg体重（约1g/Kg体重），体重60Kg的人体内钠总量约60g，其中约45%分布于细胞外液，10%分布于细胞内液，45%存在于骨骼中。血浆钠含量为135~145mmol/L。 2．钠的吸收与排泄 人体每日摄入的钠主要来自饮食中的氯化钠，正常成人每日NaCl的需要量为4.5~9g。摄入的钠在胃肠道几乎全部被吸收，一般很少因膳食而缺钠，仅在严重腹泻、呕吐或长期大量出汗时才导致钠的丢失。 钠主要由肾排出，少量由粪便及汗排出。正常情况下，每天钠的排出量与摄入量相等。肾脏对钠的排出有很强的调节能力，正常人每天由肾小球滤过的钠达20~40mol，而每日尿钠排出量仅为0.01~0.2 mol，重吸收率达99.4%。当血Na+浓度高时，肾小管对Na+的重吸收降低，过量的钠可以很快通过肾脏排出体外。当血Na+浓度低时，肾小管对钠的重吸收作用增强，在机体完全停止钠的摄取时，肾脏排钠量可以降至极低，甚至趋近于零。所以肾脏排钠的特点是“多吃多排，少吃少排，不吃不排”。 三、钾的代谢 1．钾的含量与分布 正常成人体内钾含量为30~50mmol/kg体重（约2g/Kg体重），体重60Kg的人，体内钾的总量约为120g。其中98%存在于细胞内液，2%存在于细胞外液，细胞内液K+浓度为158 mmol/L，血浆钾浓度为3.5~5.4mmol/L。 钾在细胞内外分布的不均匀，细胞外液的K+需15小时左右才能与细胞内K+达到平衡。因此，临床上在给缺钾患者补钾的治疗过程中，很难在短时间内恢复其体内的钾平衡，如果短时间内静脉补钾过多过快，则有发生高血钾的危险。故一次性补钾不宜过多过快，并应注意观察血钾的情况。 物质代谢对钾在细胞内外的分布有较大影响，当糖原或蛋白质合成时，钾从细胞外进入细胞内，反之，当糖原或蛋白质分解时，钾由细胞内释放到细胞外。实验结果表明，每合成1g糖原时有0.15mmol的钾进入细胞，每分解1g糖原时有同量的钾释放出细胞。静脉输注胰岛素和葡萄糖液时，由于糖原或蛋白质合成加强，钾由细胞外进入细胞内，可造成血钾降低，故应注意补充钾。 2．钾的吸收与排泄 正常成人每日钾的需要量为2~4 g，主要来自食物，普通膳食含钾丰富，可以满足人体对钾的需要。食物中的钾约90%经消化道吸收，其余部分则从粪便排出。严重腹泻时，从粪便中丢失的钾量可达正常时的10~20倍，此时易导致体内缺钾，应注意补充。 四、氯的代谢 1．氯的含量与分布 正常成人体内氯含量约为33mmol/kg体重，婴儿含量多至52mmol/kg体重。其中70%的氯存在于血浆与组织间液中，只有少量分布在细胞内液并主要存在于分泌Cl-的细胞内。血清氯含量为98~106mmol/L。 2．氯的吸收与排泄 食物中的Cl-大都与Na+一起被小肠吸收。氯主要经肾随尿排泄，小部分由汗排出。肾小管上皮细胞可将肾小球滤出的Cl-随Na+一起重吸收，过量的Cl-可随Na+通过肾小管排出体外。 第4节 水与无机盐代谢的调节 体内水与无机盐代谢的调节是在神经和激素的调节下，主要由肾来实现。参与调节的激素主要有抗利尿激素和醛固酮。 一、神经系统的调节 中枢神经系统通过对体液渗透压变化的感受，直接影响水的摄入，以调节体液的容量和渗透压。当机体失水在1%~2%以上或进食高盐饮食时，可致体液渗透压升高，此时即可刺激丘脑下部的渴觉中枢，进而引起大脑皮层的兴奋，产生口渴思钦的生理反应，饮水后，渗透压恢复而解渴。反之，如果体内水增多，体液呈低渗状态，则渴觉被抑制。 二、抗利尿激素的调节作用 抗利尿激素（ADH）又称加压素，是丘脑下部视上核神经细胞分泌的一种九肽激素，贮存于神经垂体，当需要时，再由神经垂体释放入血，随血液循环至肾起调节作用。 抗利尿激素的主要作用是促进肾远曲小管和集合管对水的重吸收，降低排尿量。接口：ADH的分泌和作用机制请参考《生理学》有关章节。 三、醛固酮的调节 醛固酮是肾上腺皮质球状带分泌的一种类固醇激素，能促进肾远曲小管和集合管上皮细胞分泌H+与K+，回收Na+。所以，醛固酮的主要生理功能是促进肾排K+排H+，重吸收Na+，同时也增加Cl-和水的重吸收，调节血容量和细胞外液容量。接口：醛固酮的分泌和作用机制请参考《生理学》有关章节。 总之，正常人体在抗利尿激素和醛固酮的调节下，通过影响肾远曲小管和集合管重吸收水和无机盐以维持体液容量和渗透压的相对稳定。 小 结 水和无机盐是人体的重要组成成份和必需的营养素，水与无机盐、有机物一起构成人体的体液，体液分为细胞内液和细胞外液。正常成人体液总量约占体重的60%，其中细胞内液占体重的40%，细胞外液占体重的20%，在细胞外液中，血浆占体重的5%，组织间液占体重的15%。体内各部分体液之间不断地进行着物质交换。细胞内液与细胞外液在电解质分布和组成上有很大差别，细胞内液主要的阳离子是K+，主要的阴离子是磷酸根和蛋白质，而细胞外液主要的阳离子是Na+，主要的阴离子是CI-和HCO3-，这些离子分别在维持细胞内、外液渗透压和容量方面起着主要作用。 水具有调节体温，促进物质代谢，维持组织的形态与功能以及运输和润滑作用，而无机盐则在维持体液的容量和渗透压，维持神经肌肉和心肌的应激性，维持体液的酸碱平衡以及维持酶活力等方面具有十分重要的作用。 体内水、无机盐代谢受神经体液的调节，参与调节的激素主要有抗利尿激素和醛固酮。 目标检测 1． 较细胞内液与细胞外液、血浆与组织间液电解质分布与含量的主要差别。 2． 血浆与组织间液、组织间液与细胞内液是如何进行交换的？ 3． 说明人体内水的来源和去路。 4． 简述水、电解质有哪些主要生理功能。 5． 引起血浆钾浓度升高或者降低的因素有哪些？ 6． 抗利尿素、醛固醇对水、电解质平衡有何调节作用？ 参考文献 黄冶森.2001.生物化学.人民卫生出版社 马如骏.1997.生物化学.人民卫生出版社 （周三牛） 15-1 _1117558174.unknown