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第3章 水与新陈代谢

人为什么每天要补水

补水对人身体的健康至关重要。可以说,水比我们日常所吃的食物还重要,一般人不吃食物能够维持生存约5周,但不喝水最多只能维持生存7天。水是构造身体必要的物质,同时各种营养物质不通过水就不能输送到全身各处。水能帮助身体维持正常的体温,也能帮助将体内的废物排出体外。因此通过出汗、排尿与呼吸蒸发而减少水分时,必须要补充水分来维持身体的正常功能。

水摄入不足或流失太多,就会引起体内水缺乏。人体对水缺乏十分敏感,即使水缺乏只有1%也会出现口渴,尿少的现象;持续缺乏会导致脱水;如果失水10%可使心血管、呼吸和体温调节系统受到损伤,可出现烦躁、眼球内陷、皮肤失去弹性、体温脉搏增高、血压下降等现象;如果失水超过20%,则有可能引起死亡。所以,我们必须天天补水。

人体内的水分是怎样丢失的

水分的丢失是人身体正常的生理现象。一般来说,在温和的气候条件下,人体内水分通过尿液、粪便、呼吸和蒸发等途径丢失。人身体每天有一个最低量的水丢失,称作必需丢失量。必需丢失量受到多种因素影响。例如,为了通过泌尿系统排出体内的各种代谢产物,必须保证一定的尿量。保证这一必需尿量所需要的最低水量取决于每天需要排出的代谢产物的数量(主要决定于膳食)和最大的尿浓缩能力。尿的浓缩能力随年龄增加而降低,肾病也可以降低尿的浓缩能力。下面我们简要地概述一下水丢失的4种途径。

1.尿液丢失。

肾脏是人身体水平衡的主要决定器官,当水供给不足时可以保存水分,而在水摄入过量时可以排出多余的水分。同时,由于体内主要溶质的排泄取决于肾脏,因此肾脏在维持溶质平衡方面也起着关键性作用。正是这种溶质与水摄入及溶质与排泄之间的平衡决定了人身体不同水代谢室的渗透压。

经肾脏丢失的最小水量是肾脏溶质负荷所需要的水量。肾脏溶质负荷指所有必须通过肾脏进行排泄的溶质,这些物质主要来源于膳食。在稳定状态下,身体每天的溶质排泄量与每日溶质负荷量必须相等。在肾脏溶质负荷排泄的同时需要一定量的水分以尿液的形式排泄掉,因此,最低尿量所需的水量取决于溶质负荷量和肾脏对尿的浓缩能力。对成人来说,肾脏溶质负荷主要来自于尿素、钠离子、氯离子和钾离子。

成人每日需排泄的溶质量一般为600~900毫渗透分子(mOsm)。而肾脏的最大浓缩能力约为1200mOsm/千克H2O。因此,身体的最小排尿量约为每天500毫升。相比之下,如果一个个体完全不能对尿液进行浓缩,那么每日600mOsm的溶质负荷则需要8升的尿液来进行排泄。由于肾脏的浓缩能力并非固定不变的,因此即使溶质的排泄率固定不变,肾脏的必需失水量也会有所变化。假定肾脏溶质负荷保持不变而且肾浓缩能力正常,则尿量取决于个体的水摄入量。

2.隐性水分丢失和出汗。

人身体内的水分可透过皮肤(经皮扩散)并蒸发丢失,也可通过呼吸道排出体外,两者丢失的水分被称为隐性失水。隐性水分丢失与身体代谢产热的逸散有关。即使在热能消耗和体表面积相等的情况下,不同个体通过皮肤和隐性丢失的水分量也不同。环境的温度和湿度、吸气量、气压、海拔、气流速度、着装、皮肤血流量以及体内水分含量都可以对隐性失水量产生影响。例如,通过呼吸道排出的水量会受到体力活动、缺氧和高碳酸血症的影响。体力活动对隐性失水量和出汗量的影响均比环境条件明显。

当辐射方式不足以散出人身体所产生的过多热量时,人体则以出汗的方式排泄。当身体处于高温和/或重体力负荷时,汗液的蒸发成为身体最主要的散热方式,以此来维持人体的正常体温。炎热气候下的体力活动者每天损失的汗液可达几升之多。

3.粪便水丢失。

对人体来说,通过粪便丢失的水分不是很多。通常而言正常粪便含有70%的水分,而干硬粪便中的水含量为40%~60%。一般情况下,成人每日通过粪便丢失的水分估计约为100毫升。腹泻时,则水分丢失量增大。

4.病理性水丢失。

病理性水丢失一般通过胃肠道、皮肤、肺以及肾脏等途径的进行。例如,异常的胃肠道水丢失包括腹泻、呕吐、胃部引流和瘘管流出等所损失的水分;异常的经皮水丢失发生在发热、代谢增加和烧伤等情况下。发热和换气过度都可以通过肺部增加水分的丢失。当人身体应用利尿剂进行治疗或者存在一定的激素缺乏时,则可经肾脏损失异常大量的水分。其它病理性水丢失还包括胸膜腔及腹膜腔的引流、出血、烧伤渗出,以及透析等情况下损失的水分。此外,医学治疗如干氧气流化床、光疗和辐射加热器等都会增加身体水分流失。

人体获得水分的途径

虽然人体有很多丢失体水的途径,但在正常情况下人体获得水分的途径只有两条:经口摄入水和物质代谢产水。

1.经口摄入水。

人体每天从外界摄取的水量全部来自于食物中所含水分以及直接饮用的液体。美国食物与营养委员会的调查数据显示,人体每日摄水量的20%~25%来自食物,75%~80%来自饮料。例如,来自美国第三次全国健康与营养调查的数据显示,31~50岁的男子每日从食物中获得的水量平均为761毫升。每日以饮料(包括白水)形式摄入的水量平均为3089毫升。

2.物质代谢产生的内源性水。

代谢水是人身体进行代谢活动时产生的副产物。它和身体的能量消耗成比例,并受到被氧化的特定底物的微小调节。因此,身体的能量消耗越大,产生的代谢水量也就越多。据美国相关调查研究的资料显示,人体每天消耗2500千卡的能量即可产生约250毫升的代谢水。

水平衡失调的危害

虽然人体水分的摄入和丢失存在着较大的差异,但机体仍会通过调节尽力使身体内的水分保持稳定的状态。可是,机体、行为和环境因素都可能破坏人体稳态机制的极限,导致体内水平衡失调。水平衡失调会给身体带来很大的危害,其主要表现形式为脱水和水中毒。

1.脱水。

脱水会对人身体的生理和心理功能造成不良影响,是导致某些疾病或使某些疾病恶化的因素之一。根据人体丢失的水分和盐量可以将脱水大致分为3类:等渗性脱水、高渗性脱水和低渗性脱水。在等渗性脱水中机体水和盐的净丢失量相等,而机体发生高渗或低渗性脱水时所丢失的水和盐的量均不成比例。“脱水的分类”,简要列出了上述各类脱水的生理变化和可能的病因。

补充水分时没有适当补充钠和钾假定脱水时丢失的总水量相等,那么机体组分的净改变是细胞内容量(ICV)和细胞外容量(ECV)的改变。等渗性脱水时,细胞内容量保持不变而细胞外容量减少;高渗性脱水时,细胞外容量和细胞内容量均减少,而细胞内容量的丢失取决于渗透压梯度的大小;低渗性脱水时,细胞外容量明显减少而细胞内容量增加。

(1)等渗性脱水

外科病人最易发生这种缺水;水和钠成比例地丧失,因而血清钠在正常范围,细胞外液渗透压也维持正常。它造成细胞外液量(包括循环血量的)的迅速减少;由于丧失的液体为等渗,基本上不改变细胞外液的渗透压,最初细胞内液并不向细胞外液间隙转移,以代偿细胞外液的减少,故细胞内液量并不发生变化。但这种液体丧失持续时间较久后,细胞内液将逐渐外移,随同细胞外液一起丧失,以致引起细胞缺水。

(2)高渗性脱水

水和钠同时丧失,但缺水多于缺钠,故血清钠高于正常范围,细胞外液呈高渗状态。当缺水多于缺钠时,细胞外液渗透压增加,抗利尿激素分泌增多,肾小管对水的重吸收增加,尿量减少。醛固酮分泌增加,钠和水的再吸收增加,以维持血容量。如继续缺水,细胞外液渗透压进一步增高,细胞内液移向细胞外,最终是细胞内缺水的程度超过细胞外液缺水的程度。脑细胞缺水将引起脑功能障碍。

当机体在下列情况或治疗下发生体液丢失,即可导致高渗性脱水:

①环境温度升高、运动、烧伤、皮肤破损、肺过度通气、发热。

②干氧气流化床治疗、光疗、使用辐射加热器。

③增加体液丢失量、导致口渴或腹泻的药物疗法。

(3)低渗性脱水

水和钠同时缺失,但缺水少于缺钠,血清钠低于正常范围,细胞外液呈低渗状态。机体减少抗利尿激素的分泌,使水在肾小管内的再吸收减少,尿量排出增多,以提高细胞外液的渗透压。但细胞外液量反更减少。组织间液进入血液循环,虽能部分地补偿血容量,但使组织间液的减少更超过血浆的减少。面临循环血量的明显减少,机体将不再顾及到渗透压而尽量保持血容量。肾素-醛固酮系统兴奋,使肾减少排钠,氯离子和水的再吸收增加。故尿中氯化钠含量明显降低。血容量下降又会刺激垂体后叶,使抗利尿激素分泌增多,水再吸收增加,导致少尿。如血容量下降又会继续减少,上述代偿功能不再能够维持血容量时,将出现休克。这种因大量失钠而致的休克,又称低钠性休克。

2.水中毒。

水中毒是指人体由于大量摄入液体,超过了肾脏排泄体内多余水分的能力,从而引发的急性水毒性反应。正常肾脏的最大排泄速率约为每小时0.7~1.0升。水中毒可导致低钠血症,后者可危及生命。水中毒、低钠血症及其所导致的死亡病例常有发生。

摄取足量液体在防止机体脱水中的重要性已被人们所熟知。但是,过量摄入水分会导致机体出现低钠血症,在一些情况下,它所具有的危险性被补水的重要性所掩盖。当人们为了避免中暑,短期内摄取了大量水分而钠盐摄入量不够时可导致低钠血症(血清钠离子浓度小于135毫摩尔/升)。这种情况主要发生于大负荷的运动,如超长距离马拉松、休闲徒步旅行和军事训练。如果情况严重,低钠血症可以导致肺充血和脑水肿,出现头痛、疲乏、厌食、嗜睡、意识模糊、定向力障碍、易激惹、恶心、呕吐、癫痫发作、昏迷等中枢神经系统症状,也可出现肌肉痉挛、抽搐和无力等肌肉关节症状。具有讽刺意味的是这些症状和发生中暑时很相似,如果作为脱水进行治疗的话,会使病情进一步恶化。慢性低钠血症纠正过快也有危险,可导致脑水肿和癫痫发作。在大多数情况下,低钠血症可以治愈并不会留下远期后遗症。但在某些过量摄水的极端情况下,低钠血症的发生是致命的。

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