体液平衡的调节

出处：按学科分类—医药、卫生 辽宁科学技术出版社《实用中西医结合临床系列外科手册》第38页（6557字）

一、体液的含量、分布和组成

1．含量 人体总体液量受性别、年龄和胖瘦的影响而有差异。成年男性的总体液量一般为人体重量的60%。因女性体内脂肪较多，而脂肪组织的含水量仅为30%，故成年女性的总体液量较低，约占体重的50%。十分肥胖者的总体液量可仅占体重的40%或更少。新生儿体内的脂肪很少，总体液量可高达体重的80%，随着年龄的增大和体脂肪的增多，小儿的总体液量逐渐下降。

2．分布 总体液包括细胞内液及细胞外液两部分。细胞内液量约占体重的40%，细胞外液量约占体重的20%。但有些测定研究的结果，发现细胞内液量较少，约占体重的33%，而细胞外液量较多，约占体重的27%。细胞外液又可分为血浆和组织间液两部分。血浆量约占体重的5%，组织间液量约占体重的22%。细胞内液绝大部分存在于骨骼肌群中。女性的肌肉不如男性的发达，故女性的细胞内液占体重的百分率较低。组织间液除不含红细胞及仅含少量蛋白质外，基本上和血浆相同，并与血浆经常进行物质交换。在正常情况下一些不直接返回血管内的组织间液成为淋巴液，经淋巴管引流至体循环。绝大部分的组织间液能迅速地和血管内液体或细胞内液进行交换，取得平衡，在维持机体的水和电解质平衡上，有着很大的作用。故又称为功能性细胞外液。另有一小部分的组织间液，仅有缓慢地交换和取得平衡的能力，虽也有着各自的生理功能，但在维持体内水和电解质的平衡上所起的作用甚小。故又称为无功能性细胞外液。结缔组织水和所谓经细胞水(Transcellular water)的脑脊液及关节液等都属此种无功能细胞外液。经细胞水由细胞的转运、分泌活动所形成，其成分与血浆不同，在产量或丢失量显着增多时，也可发生不同类型的酸碱平衡紊乱。无功能细胞外液一般仅占组织间液的10%左右，即体重的1%～2%。

3．组成 体液中除水以外，还有溶质。其中最主要的是电解质和葡萄糖、尿素等非电解质。细胞外液中最主要的阳离子是Na⁺，主要的阴离子是Cl^－、HCO₃^－和蛋白质。细胞内液中的主要阳离子是K⁺和Mg²⁺，主要阴离子是P^3－和蛋白质。细胞外液的离子总浓度约为310mEq／L，细胞内液的离子总浓度约为400mEq／L。由于细胞内液的二价离子和多价离子(蛋白质)较多，尽管细胞内液的离子总浓度高于细胞外液的离子总浓度，两者的渗透压仍相等(290～310mOsm)。

二、体液的平衡

1．水的平衡 水的交换包括人体对水的摄入和排出以及水在各部分体液之间的流动两个方面。

水的摄入和排出 正常人从饮食中摄入水，并从能量代谢过程中获得一定量的水。成人每日需水量约2000～2500ml，其中来自饮料1000～1500ml，半固态和固态食物所含水约700ml，体内氧化生成水200～400ml。每日排出的水基本上和摄入的量相等。水通过四种途径排出体外：

(1)肾排尿 肾脏在调节水的排出中起主要作用。正常成人每日约600mOsm的溶质(主要是蛋白质代谢末产物和电解质)需从尿液中排出。肾功能良好时，尿液可浓缩到含溶质1200mOsm／L。故至少需要500ml尿才能排出溶质600mOsm。但是，肾脏一般不宜长时间置于这样大的负荷下，故每日尿量宜维持在1000～1500ml。

(2)皮肤的蒸发和出汗 是人体调节体温的一种重要方式。每日从皮肤蒸发水分约500ml。如有出汗，则丢失的水分可数倍于由皮肤蒸发的水分量。有发热时，则体温每增高1℃，每日水分丧失将增加约100ml。由于汗含Na⁺和Cl^－都较低，大量出汗可以导致高渗性缺水。

(3)肺呼出水分 正常人每日从呼气中丧失水分约400ml。通气过度时丧失水分更多。由肺呼出的水分和由皮肤蒸发而失去的水分称为非显性失水，虽不易被察觉，但属于非丧失不可的水分。在进行液体治疗时，要将此种丧失量考虑在内。

(4)肠排粪 每日有8000ml左右的消化液进入消化道。但在正常情况下，98%以上的消化液可以被胃肠道重新吸收入体内，只有不到2%的(约100m1)消化液随粪便排出。

由此可见，正常成人每日从上述4种途径排出的水分最少需1500ml。然而，为了减轻肾脏的负担，每日水的摄入一般应为2000～2500ml，以供肾脏排出比较稀释的尿液。

2．水在各部分体液之间的流动 在细胞内液和细胞外液之间与血浆和组织间液之间，水受到渗透压的影响而不断发生流动。在细胞内液和细胞外液之间水的流动主要取决于两者渗透压的差异。例如，机体失水后细胞外液渗透压增高，水通过细胞膜移向渗透压高的一方，使细胞膜两侧液体的渗透压趋于相等。结果使细胞内液减少。血浆和组织间液之间水的流动发生在毛细血管部位，除受渗透压的影响外，尚受到血管内静水压的影响。毛细血管内的血浆蛋白所形成的有效渗透压(即胶体渗透压)高于组织间液的胶体渗透压，具有使水从组织间液进入毛细血管的作用，而血管内静水压则有驱使水分进入组织间液的作用。故水向哪方流动将取决于这两个压力的大小。正常情况下在毛细血管的动脉侧、血浆渗透压约为3．3kPa而静水压为4．6kPa，，水通过毛细血管壁进入细胞间隙。毛细血管内静水压逐渐降低，在到达毛细血管的静脉侧，静水压降为2kPa。当静水压低于血浆渗透压时，水即开始从组织间隙进入毛细血管内。组织间液回入血管内的另一途径则是形成淋巴液，经淋巴管进入血液循环。

三、电解质的平衡

1．血浆中电解质浓度的测定，对于临床中水、电解质代谢和酸碱平衡失调的诊断和治疗是很有用的指标。其单位表示，目前实行的法定计量单位制中用毫摩尔每升值(mmol／L)代替当量浓度。大部分阴阳离子(除细胞内液中外)均为1价，故细胞外液中两值大致相等，如Na⁺1mmol／L=mEq／L，容易换算。

2．体液中重要的电解质

(1)钠：钠为细胞外液中主要阳离子，维持细胞的容量和渗透压。正常成人体内钠的总量约为每千克体重40～44mmol，其中44%分布在细胞外液中，9%存在于细胞内液中，其余47%存在于骨骼中。细胞内外液中Na⁺都为可交换性的而骨中的Na⁺也有45%是可交换的。饮食中食盐摄入量为6～10g／d(含钠约102～170mmol)，远远超过日需量(4．5g)。摄食的盐在胃肠道全部被吸收。过剩的钠主要由尿排出，小部分由汗丢失。肾功能正常时，钠摄入后是多入多排，少入少排。禁食期间排出量可逐渐减少，如钠摄入完全停止，3～5日内尿中甚至可完全没有钠。故检查尿中氯化钠量可知机体缺钠程度。机体通过肾脏来维持水和钠的平衡，保持内环境稳定，而肾脏的调节功能受神经和内分泌的影响。

(2)钾：钾为细胞内液的主要阳离子，维持细胞酶、蛋白质和糖元的新陈代谢；维持细胞内外渗透压平衡和酸碱平衡；维持神经肌肉应激性；协调心脏活动。体内的钾约98%存在于细胞内，细胞内液钾浓度约为150mmol／L，在细胞外液中，钾的总量很少，约60mmol，血清钾的浓度为3．5～5．5mmol／L。钾主要存在于肌肉组织(约70%)、皮肤(约10%)和红细胞中(约7%)，其余则分布在骨、脑髓和内脏中。细胞内的钾大部分与蛋白质等有机物结合，小部分呈离子状态。各种消化液中K⁺的浓度都比血清中的浓度高，尤其是胃液中的浓度约高2倍。细胞外液中的钾主要以K⁺状态存在。人体每日从食物中摄取钾约50～100mmol，过剩的钾从尿中排出，但当摄入不足时，肾脏不能明显地减少排钾，当完全不进钾时，仍排出30～400mmol／d，到1周后，排出量仍不少于10mmol，故易引起缺钾。90%以上是经肾脏排出，在24小时内经尿排出钾约为35～150mmol，而粪排出仅5～10mmol。肾功能正常时，排钾功能按需要增至一般排钾量的100倍，在肾功能减退时，排钾量减少，血清钾即会迅速升高。

(3)镁：激活细胞内酶或辅酶促进代谢，维持肌肉的收缩性和神经的应激性；协调心脏活动。正常成人体内镁总量约为2000mmol，约合镁23．5g，约有一半的镁存在于骨骼中，其余几乎都存在于细胞内。仅1%存在于细胞外液中，为细胞内第二位重要的阳离子。血清镁的正常浓度为1．5mmol／L；骨骼肌细胞内镁与钾之比为1∶4。食物含镁丰富，正常日摄入量约为10mmol／L，仅1／3经小肠吸收，其余大部分经粪排出。肾脏排镁情况和钾相仿，即虽有血清镁浓度降低，而肾脏排镁并不停止。

(4)钙：钙参与造骨和凝血、维持心脏收缩与节律；维持神经、肌肉的稳定性。体内的钙99%以磷酸钙和碳酸钙的形式贮存在骨骼中。血清钙为2．5mmol／L，半为游离钙，半为蛋白结合钙，细胞外液仅含1%，而细胞内液无钙。摄入的奶汁和骨头汤中含钙丰富。钙大部分由粪排出，少量经尿排出。

此外，在细胞外液的电解质中，主要阴离子为氯离子(Cl^－)及碳酸氢根(HCO₃^－)；在细胞内液中主要阴离子为磷酸氢根(HPO₄^－2)，这些电解质对阴阳离子的平衡及酸碱平衡均起调节作用。

3．渗透压的平衡

体液渗透压是体液中电解质的阴阳离子颗粒和非电解质的溶质微粒对水的吸引力，亦即张力。正常血浆渗透压为280～320mOsm／L，在此范围内称等张或等渗。渗透压的高低，与溶质颗粒的多少成正比。体液中溶质微粒浓度越高，渗透压越大，聚水能力越强。调节体液渗透压平衡，尚可通过神经调节、激素调节和肾脏调节。

4．酸碱平衡

(1)凡是在溶液中能产生H⁺的物质称为酸，能与H⁺结合的物质称为碱。血浆中所有阴离子都是碱，所有阳离子既非酸也非碱。碳酸氢根是强碱，与H⁺密切结合成为不易离解的弱酸，即碳酸H₂CO₃，它最终可分解为二氧化碳和水。Cl^－为弱碱，虽能与H⁺结合形成强酸，即盐酸HCl，但HCl却能高度离解成H⁺和Cl^－。

(2)人体内既有酸又有碱，酸和碱的浓度时刻都在变化着，机体的新陈代谢不断产生酸，包括H⁺和CO₂两部分。

体液酸碱平衡系统指体液酸度和碱度的平衡，既要保持一定范围内的H⁺浓度，也是保持着一定的pH值。正常人pH值为7．40±0．05，略为偏碱，如果pH值小于7．35，临床上称为酸巾毒，大于7．45称为碱中毒。正常人体具有维持血浆pH值在7．35～7．45之间的调节能力，这种功能称为酸碱平衡。

(3)机体代谢过程中不断产生酸性废物进入血液，血液能维持恒定的酸碱度主要依靠以下三个方面进行调节。

①血液的缓冲系统 是由弱酸与其相应的碱所组成。它的作用，就是调节体内过多的酸和碱，使酸碱度少有波动。例如在实验室缓冲系统中加入强酸的盐酸，就变成弱酸H₂CO₃，NaHCO₂+HCl→H₂CO₃+NaCl；或加入强碱的氢氧化钠(NaOH)后，就变成弱碱NaHCO₃；如：H₂CO₃+NaOH→NaHCO₃+H₂O，结果溶液的酸碱度变化减小，故称为缓冲作用。血液中的重要缓冲系统有下列几种：

红细胞中的和两组缓冲系统、主要对挥发性酸碱起缓冲作用。其他两组缓冲系统和血浆中的三组缓冲系统，主要对非挥发性酸碱起缓冲作用。血浆中的碳酸氢盐和碳酸这一组缓冲系统的浓度最大，所以这组缓冲系统中两种成分的浓度比决定着血浆的PH值。即

正常血浆中的〔HCO₃^－〕为27mEq／L，〔H₂CO₃〕为1．35mEq／L，二者比值==，PK是H₂CO₃电离常数的负对数为6．1，故血浆pH=6．1+log20=6．1+1．3=7．4。正常人安静时的血浆pH波动在7．35～7．45之间，是由于肺和肾脏对于这对缓冲系统中两种成分的浓度不断地起调节作用，使二者的比值维持在20∶1左右。

②肺的呼吸作用 肺通过呼吸运动呼出CO₂，CO₂主要来自血液H₂CO₃的分解。所以通过呼吸作用可以减少血浆的〔H₂COP₃〕。呼吸运动的频率和深浅，还调节着CO₂排出的速度，故使血浆〔H₂CO₃〕经常维持在一定的水平。无论是血浆pH的改变或〔H₂CO₃〕的改变，均能改变呼吸中枢的兴奋性，血浆pH降低或〔H₂CO₃〕增多，均能增加其兴奋性；反之，血浆pH增高或〔H₂CO₃〕减少，则能抑制其兴奋性，呼吸中枢兴奋性的改变影响呼吸运动的频率和深浅，即影响血浆〔H₂CO₃〕，从而调节了血浆的pH。临床上酸碱平衡失调时常发生呼吸运动的变化。

肺部的气体交换是靠气体的分压差来进行的，是从分压高的一侧气体向分压低的一侧扩散。肺泡内氧分压(PO₂)约为100mmHg，比肺毛细血管内PO₂(约为40mmHg)为高，故氧从肺泡向血液内扩散；二氧化碳的情况则相反，肺泡内二氧化碳分压(PCO₂)约为40mmHg，低于毛细血管内的PCO₂(约有46mmHg)，故二氧化碳自血液向肺泡内弥散。如此不断地吸进氧，呼出二氧化碳。

正常人通过肺的呼吸作用，每日呼出约1千克的CO₂，可见肺是调节酸碱平衡的重要器官之一。凡由于肺的呼吸功能失常所引起的酸碱平衡失调，称为呼吸性酸中毒或呼吸性碱中毒。

③肾脏的调节作用 正常人的尿液pH约为6，说明尿液中的〔H⁺〕比血浆中的〔H⁺〕大10倍多(因为pH的数值相差为1时，〔H⁺〕的差为10)。尿液中的H⁺是由远曲肾小管产生而排出的。肾小管细胞的最大的排H⁺能力，可使尿液中的〔H⁺〕比血浆〔H⁺〕大1000倍，即尿液pH达4．4。肾小管细胞不仅排H⁺，还有产生NH₃的作用。NH₃是氨基酸代谢的产物。NH₃与H⁺结合为铵离子(NH₄⁺)再排出，这就更增加了〔H⁺〕的排出。当体内〔H⁺〕愈多时，肾脏的这些调节作用愈强，即排H⁺和排NH₄⁺作用增加。肾脏的作用不仅排酸，而且在排酸过程中产生大量的碱，它们被重新吸收入血浆，维持血浆中的〔HCO₃^－〕的相对稳定。总之，肾脏调节酸碱平衡的机理在于肾小管上皮细胞能排泄H⁺，重吸收Na⁺，并保留HCO₃^－，以维持血液HCO₃^－浓度的稳定，使血液中〔HCO₃^－〕／〔H₂CO₃〕的比值维持在20／1。排出固定酸和过多的碱性物质，是最主要的酸碱平衡调节系统。当肾功能障碍时，常发生酸碱失衡。