在150年前法国生理学家Bernard首次使用“内环境”一词，来描述机体细胞周围的体液成份。1915年美国生理学家Cannon证明当人体受到创伤、手术打击后机体通过神经一内分泌系统来自动调节各种生理反应达到平衡，提出了内环境稳定即“内稳态”的概念。1976年Moore将从创伤到康复的内环境自动趋向稳定的过程分为四个阶段来反映机体激素水平、能量代谢、营养状态和水电解质平衡的变化过程。
近年的研究进一步明确人体内环境受内分泌、神经、递质、器官功能所调控而得以稳定。当人体受创伤、手术、感染等外来侵害后，出现失血、组织低灌注、细胞损伤、重要器官功能障碍等，使机体内环境受到破坏。此时机体会立即作出一系列自身保护反应，如体液由血管外转移到血管内以维持血容量，血流的重新分布以保证心脑等重要器官的血供，肺及肾功能代偿以维持酸碱平衡等，力图恢复内环境的稳定。同时会产生炎性反应，炎症介质，细胞因子随之增高。这一方面是机体的保护性反应，另一方面会导致血管渗透性增加，组织灌注的进一步减少，有害代谢产物的产生等，又会加重内环境的紊乱。此外病人原有的状况如营养不良、饥饿、失水等，因创伤后精神处于高度紧张状态，创伤前存在的心、肾等器官功能障碍等也可使机体内环境继续发生紊乱。因此在外科病人的治疗过程中，维持内环境稳定的因素甚多且复杂。本章将对水电解质及酸碱平衡问题进行讨论。
第二节 体液代谢与失衡
水和电解质广泛分布于机体细胞内外，共同组成体液，它们不仅是机体必不可少的组成部分，而且还参与许多重要的生理和生物化学过程，在机体的生命活动中起着非常重要的作用。在正常情况下，水和电解质的动态平衡主要依靠反馈机制，涉及到中枢神经系统、内分泌系统和运输系统，后者为胃肠道和肾脏。体液循环的某些改变、物质代谢的某些障碍及神经一内分泌功能调节失常，均可导致水和电解质代谢紊乱，破环机体平衡，从而使全身各器官、系统的生理功能和物质代谢发生相应障碍。
一、水和钠的正常代谢
（一）水
1.水在体内的分布 全身所含水量称总水量（total body water, TBW），占体重的50％～70％，随年龄、性别和胖瘦而异，女性因脂肪组织多而总体水量较男性少；体胖者较体瘦者少。一般男性占60％，女性占50％，婴幼儿可达70％～80％，14岁以后的儿童与成人相仿。
体内液体分为细胞内液和细胞外液两部分，细胞内液量在男性约占体重的40%，绝大部分存在于骨骼肌群中。女性的肌肉不如男性发达，故女性的细胞内液约占体重的35%。细胞外液约占体重的20％，它调节细胞外环境及渗透压，可分为血浆、组织间液两部分。血浆量约占体重的5%，组织间液约占体重的15%。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，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功能，虽也有着各自的生理功能，但维持体液平衡的作用甚小，如结缔组织水、脑脊液、关节液和消化液等，又称为无功能性细胞外液。无功能性细胞外液一般仅占组织间液的10%左右，即体重的1%～2%。体内主要组织中以脂肪含水量最少，约为25%～30%，而肌肉为76%，因此，肥胖的人对失水性疾病耐受性差，而能较好地耐受慢性消耗性疾病。消瘦病人则耐受失水与消耗均差，对创伤、感染等急性病都处于不利状态。
2.水的来源 主要有三个途径：
（1）饮入水：一般成人每日饮入约1000～1500 mL的水，因习惯不同而有明显差异。
（2）摄入食物中所含的水约700 mL。
（3）内生水：即体内物质氧化后产生的水，约300 mL。每1g脂肪、糖和蛋白氧化后分别产生1.0 mL、0.6 mL和0.5 mL的水，所以一个禁食患者，每日消耗仍会在体内产生300 mL水。计算水量时应把它计算在内，尤其在处理急性肾功能衰竭少尿期，应估算为水的来源之一。
3.水的需要量 健康成人每日水的需要量随工作性质、劳动强度、饮水习惯及气温改变而有很大不同。在正常情况下，体液的总溶质浓度或渗透压维持在很窄的范围。健康成人血浆渗透压（POsm）和它的主要成分，血浆Na+浓度的变化很少超过2%，血浆渗透压和Na+浓度差大多数分别在280～300 mOsm/kg与135～145 mmol/L之间。这种动态平衡主要依据口渴机制和抗利尿激素（ADH）来调节水的摄入、排泄。按体重计算，成人每日每千克体重需水30～40 mL。剧烈运动或高温作业，由于大量出汗，可丧失大量体液，因此，水的需要量增加。小儿代谢旺盛，需水量相对比成年人多，一般情况每日每千克体重需水量为80～90 mL。2岁以下，每日每公斤需水为100～150 mL。正常成人在温和季节，一般工作情况下，每日需水量约为2500 mL。通常摄入水量多于生理需要量，过多的水均由肾脏排出，从而保持了水的平衡。
4.影响水代谢的因素 机体对水代谢的调节主要通过神经、内分泌及肾脏进行。一般先通过下丘脑-垂体后叶-抗利尿激素系统来恢复和维持体液的正常渗透压，然后通过肾素-醛固酮系统来恢复和维持血容量。
体内水分丧失时，细胞外液渗透压即有增高，刺激渗透压感受器和使体内容量感受器兴奋，使下丘脑引起口渴，增加饮水。细胞外液减少时，除产生口渴外，同时促使ADH分泌增加，进入血液循环中作用于肾脏，使近曲小管和集合管上皮细胞在ADH作用下，对水的通透性增加，加强水分的再吸收，保留水分于体内，使细胞外液渗透压降低。当体内水分增加时，细胞外液渗透压降低，抑制渴感中枢，并使ADH分泌减少，远曲小管和集合管对水的通透性下降，水的再吸收减少，排除体内多余的水，尿量增加，使细胞外液渗透压增高。
肾脏对水的调节十分重要，每天由肾小球滤过的水达170～180L，99%由肾小管重吸收，尿量每日仅1500 mL左右。肾脏对水的重吸收有主动和被动两种形式，50%～90%的水属被动吸收，即在近曲肾小管通过回吸收大量葡萄糖、氨基酸、电解质和其他物质时依靠渗透压梯度大量重吸收水分。
（二）钠
钠是体液中为数最多的离子，也是细胞外液的主要阳离子，是维持细胞外液容量、维持正常渗透压和细胞正常生理功能的重要成分。
1.钠的摄入和排泄 钠的来源主要为烹调的钠盐，一个正常成人每天可食入10g氯化钠（其中含钠4g）。摄入的钠在胃肠道几乎全部吸收。摄入量过多时，在机体含钠量正常情况下，肾脏对钠的排泄量具有很好的调节功能，使其排出量增加，尿排出约占90%，一小部分通过粪便和汗液排出。
2.钠在体内的分布 健康成人体内总钠量为60mmol/kg，其中50%存在于细胞外液，10%以下在细胞内液，40%在骨骼中。对人体维持生理功能的主要部分为细胞内外液中所含钠的浓度，细胞内外液的钠浓度差别很大，细胞外液155 mmol/L的阳离子中142mmol/L为钠离子（Na+）。血清钠的正常范围为135～155mmol/L。
3.影响钠代谢的因素 除汗液和粪便排出少量钠外，机体维持钠平衡主要是通过肾小管对钠的重吸收来实现的。其中肾素-血管紧张素-醛固酮系统起着重要作用，当细胞外液减少时，位于肾入球小动脉管壁的压力感受器受到压力下降的刺激，使肾小球滤过率下降，Na+滤过降低，刺激位于远曲肾小管致密斑的钠感受器，使肾素分泌增加； 全身血压下降也可使交感神经兴奋刺激肾小球旁细胞分泌肾素。肾素催化血浆中的血管紧张素原转变成血管紧张素Ⅰ，在肺中，血管紧张素Ⅰ再转变成血管紧张素Ⅱ，引起了动脉收缩，刺激肾上腺皮质球状带使醛固酮分泌增加，促进远曲肾小管对钠的再吸收。当肾小球滤过率降低时，肾小管回吸收也相应减少，不受神经-体液因素调节，即所谓的肾小球-肾小管平衡（球-管平衡）。此外，肾静脉压升高或肾小管阻力下降，血浆Na+浓度升高、细胞外液容量增加时，可导致尿钠排出增加，减少对钠的重吸收。某些药物（罂粟碱、多巴胺、醛固酮拮抗剂、利尿药等）可促进尿钠和尿量增加。
二、水和钠的代谢失调
水和钠的关系非常密切，缺水和失钠常同时存在，是临床上常见的代谢紊乱。根据失水与失钠的比例，可分为高渗性、低渗性和等渗性失水。
1.高渗性失水 又称为原发性失水或高纳血症。是指失水多于失钠，以血清Na+>150mmol/L、血浆渗透压>310 mOsm/kg为特征。
（1）病因：①水摄入不足，多见于上消化道的炎症或肿瘤造成病人不能饮水，昏迷等危重病人给水不足等； ②水丢失过多，常见于腹泻、高热大量出汗、烧伤暴露疗法、糖尿病昏迷等。
（2）临床表现：最突出的表现为不同程度的口渴。根据症状的轻重，将其分为轻、中、重三种。
轻度失水：失水量占体重的2%～4%，除口渴外无其他表现。
中度失水：失水量占体重的4%～6%，极度口渴、乏力，尿少和尿比重增高，口腔粘膜干燥，皮肤弹性差，精神不集中。
重度失水：失水量超过体重的6%以上，除上述症状外，由于脑组织的严重失水，可出现躁狂、幻觉、谵妄，甚至昏迷。体温调节中枢功能紊乱，出现高热，严重时可致肾功能衰竭。
（3）诊断：根据病史和临床表现，诊断并不困难。实验室检查常发现： 血Na+>150mmol/L，尿比重增高，血红蛋白和红细胞压积增高。
（4）治疗：尽早去除病因，补充足量的水。原则上能通过胃肠道补充就应充分利用消化道补液，包括口服或鼻饲。不能进食或病情严重时，可采用静脉补液，给予5%葡萄糖溶液或0.45%氯化钠溶液。补液量可按下列方法计算： ①根据临床表现的严重程度，按体重百分比的丧失来估计，每丧失体重的1%，补液400～500mL； ②根据血钠浓度计算，补水量（mL）=[血Na+测得值（mmol/L）-血钠正常值（mmol/L）]×体重（kg）×4。计算所得的补水量不宜在当日一次补充，以免发生水中毒。一般可分两日补给，当日先补充一半，余部分次日补给。此外，尚需补充当日需要量2000mL，血容量补足的指标是每小时尿量30～40mL。在补水的同时应补钠，合并低钾时应补钾，经过补液治疗后，酸中毒仍未纠正时，应补充碱性溶液（5%碱酸氢钠）。
2.低渗性失水 又称慢性或继发性缺水或低纳血症。是指失水少于失钠，血清Na+<120mmol/L。
（1）病因：主要有①胃肠道消化液持续性丧失，如反复呕吐、慢性肠梗阻、大量钠随消化液丢失； ②大创面慢性渗液； ③肾排水和排钠过多而未注意补钠。
（2）临床表现：根据缺钠的程度，低渗性失水可分为三度：
轻度缺钠：口渴不明显，病人感疲乏、头晕。尿Na+减少，血清钠在135mmol/L以下，每公斤体重缺氯化钠0.5g。
中度缺钠：除上述症状外，尚有恶心、呕吐、脉细、血压不稳定或下降，脉压变小。尿中几乎不含钠和氯。血清Na+在130mmol/L以下，每公斤体重缺氯化钠0.5～0.75g。
重度缺钠：病人神志不清，肌痉挛性抽痛，肌腱反射减弱或消失，常发生休克。血清Na+在120mmol/L以下，每公斤体重度缺钠0.75～1.25g。
（3）诊断：根据病史特点和临床表现一般不难作出低渗性失水的诊断。实验室检查常发现，血清Na+在135mmol/L以下，尿Na+、Cl-明显减少，尿比重常在1.010以下，血红蛋白，红细胞压积和尿素氮增高。
（4）治疗：应积极纠正原发病因。对于轻、中度缺水病人，可通过静脉滴注5%葡萄糖盐水补充所需钠量，当天补给一半和日需量4.5g，其余次日补充。并根据缺水程度，适当增加补液量。重度缺钠病人应先补足血容量，以改善微循环和组织灌流。静脉滴注高渗的5%氯化钠200～300mL。尽快纠正血钠过低。一般可按公式计算需补充的钠盐量（mmol/L）,需补充的钠盐量（mmol/L）=[血钠正常值（mmol/L）-血钠测得值（mmol/L）]×体重（kg）×0.60（女性为0.50）。按17mmol/L Na+=1g钠盐计算补给氯化钠的量。当天补给一半和日需量，其中2/3以5%氯化钠溶液输给，其余量用等渗盐水补给。
3.等渗性失水 又称急性或混合性失水，外科病人最易发生。水和钠成比例丢失，血清钠仍在正常范围内，细胞外液的渗透压也保持正常。
(1)病因： ①消化液的急性丧失，如大量呕吐、肠瘘、胆道引流等；②体液丧失在感染和软组织内，如腹腔或腹膜后感染、肠梗阻、烧伤等。
(2)临床表现：尿少、厌食、恶心、乏力，但不口渴。最明显的是皮肤弹性降低、干燥、松弛，严重时出现脉搏细弱、四肢湿冷、血压下降等休克表现。
(3)诊断：主要依靠病史、临床表现可做出诊断。详细询问有无消化道或其他液体大量丢失、失液或不能进食持续的时间，每日失液量多少，液体性状等。实验室检查见血红蛋白升高，红细胞压积升高、血Na+正常，尿比重增高。必要时做血气分析，确定是否合并酸碱平衡失调。
(4)治疗：等渗性失水是腹部外科最常见的失水类型，治疗首先要去除病因，减少水和钠的继续丢失，若伴有早期休克表现，说明细胞外液严重不足，可先从静脉中滴注等渗盐水或平衡盐溶液3000mL（按体重60kg计算），以恢复血容量，若无血容量不足征象，可给病人上述液体的1/2～2/3，即1500～2000mL，补充失水量。
也可根据细胞压积计算补水量：
等渗盐水（L）=红细胞压积上升值/红细胞压积正常值×体重（kg）×0.25
尚需补充日需量约2000mL和氯化钠4.5g，治疗中应注意单纯补充等渗盐水有致高氯性酸中毒的危险。因平衡液的电解质含量和血浆中相仿，用来治疗失水比较理想。常用平衡盐溶液有乳酸钠加复方氯化钠溶液与碳酸氢钠加等渗盐水溶液两种，纠正失水后，细胞外液的K+由于肾脏排K+增多被稀释，易发生低钾血症，在尿量达40mL/h后应补充氯化钾。
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