營養學（2）：礦物質與水電平衡（修訂）

營養學（2）：礦物質與水電平衡

次我們講到水對於生命活動的重要性。不知道你有沒有聽說過，水喝多了也會死人？那麽超量飲水為什麽會有危險？體液，無論是血液還是細胞內液，都是水溶液。體液中有很多帶有電荷的離子存在，比如說帶正電荷的鈉離子，鉀離子，鈣離子，帶負電荷的氯離子，磷酸根離子等。這些帶電離子是由無機鹽電離產生的。人體從食物中獲取的礦物質，在體內經常以這種電解質的形式存在。比如說，食鹽，氯化鈉，在水溶液中可以電離成鈉離子和氯離子。體液中各種電解質都有重要的生理功能，每一種電解質濃度都需要嚴格控製·。當水溶液中電解質濃度不正常升高或者降低，就打破了體液中水分和電解質的平衡，可能造成嚴重後果。

那麽，電解質有哪些重要生理功能？比如說，人體很多重要生命活動都是通過生物電信號控製的。心率是由心髒竇房結產生的電信號控製·；神經信號傳傳導的形式經常也是電信號。這些生物電信號產生的基礎就是體液中的電解質。電解質帶有正電荷或者負電荷，當這些帶有電荷的離子有規律的分布，就會產生電壓差，生成一個電信號。所以，心髒的跳動，神經信號的傳導都涉及帶電離子的運動。細胞膜內外物質交換，無論是營養物質進入細胞還是代謝廢物排出細胞，也都跟帶電離子的通透性有關。此外，體液中的離子是維持體液液滲透壓和酸堿平衡所必須的。比如說，碳酸根離子是人體排泄細胞新陳代謝產生的二氧化碳的介質。碳酸根離子也是保護胃黏膜和防止胃酸損傷十二指腸的重要電解質。

導致體液中電解質濃度異常或者水電平衡被破壞的原因主要有三類：第一類就是不正常失水，比如嘔吐腹瀉大量出汗等，體液中中的電解質可能會跟水一起流失。運動員比賽的時候大量出汗，除了補充水分之外，也需要補充電解質，所以運動飲料跟生理鹽水類似，含有葡萄糖，電解質和維生素；第二類因素是肝腎功能異常。肝髒是代謝中心，而腎髒是控製電解質排泄或者重新吸收利用的過濾器官，肝腎功能異常經常導致某種電解質濃度不正常升高或者降低；第三類因素，就是某些疾病或者藥物的影響，特別是調節代謝和血壓的藥物。比如說，利尿劑類抗高血壓藥物，可以促進血液中水分排泄，但也同時導致鈉離子流失和鉀離子重吸收增加，有造成低血鈉和高血鉀的危險。

電解質紊亂或者水電不平衡對人體有什麽危害？如果你了解電解質對於生命活動的重要性，就很容易理解電解質紊亂麵臨的嚴重後果。比如說，電解質是心率控製和神經電信號傳導的基礎，所以電解質紊亂會導致心律不齊，嚴重的時候會發生心跳停止，電解質紊亂影響神經係統，可以表現為感覺異常，情緒不穩定或者思維混亂，甚至可能導致昏迷。因為鈣離子參與肌肉收縮運動，電解質紊亂會導致肌肉收縮無力或肌肉痙攣；鐵離子參與氧氣運輸，缺鐵會導致貧血，表現為疲倦；氫離子碳酸根離子對於食物消化吸收正常運作非常重要，所以電解質紊亂會導致一些列消化係統的症狀。這些都是電解質紊亂導致的生理功能被破壞的具體例子。

下麵，我們具體介紹一些對於生命活動至關重要的電解質。

鈣大概是每個人都熟悉的礦物質，因為很多人關心補鈣預防骨質疏鬆問題。毫無疑問，鈣是骨骼重要成分。骨骼形成依賴磷酸鈣沉積，所以鈣離子影響骨骼發育和生長。但是，鈣離子的生理功能並非隻局限於骨骼健康。比如說，人體肌肉收縮運動需要鈣離子參與，鈣離子對於血壓穩定也非常重要。人體正常血鈣值在2.2-2.70 mmol/L之間，低於這個範圍會出現低血鈣症，高於這個範圍會出現高血鈣症。無論是高血鈣症還是低血鈣症都非常危險，血鈣水平應該維持在合理生理範圍之間。

臨床上，血鈣濃度高於或等於2.75mmol/L為高血鈣症；當血鈣高於或等於3.75mmol/L時會出現高鈣危象，需要緊急搶救。高血鈣可以引發多個係統的症狀。神經係統症狀包括乏力倦怠，嚴重者出現頭痛，肌無力，步態不穩，語言聽力視力障礙或喪失，甚至可能出現譫妄驚厥或者昏迷；高血鈣影響呼吸係統會表現為呼吸困難甚至呼吸衰竭；高血鈣症可以出現心血管係統的症狀，比如血壓升高，心律失常等；最常見的是消化道症狀，如食欲減退，惡心，嘔吐，腹痛，便秘，甚至可以發生麻痹性腸梗阻，消化性潰瘍等。血鈣增高還可以激活凝血因子，從而導致廣泛性血栓。

血鈣低於2.2mmol/L稱為低血鈣症。低血鈣可以導致神經肌肉係統功能紊亂。由於鈣離子可降低神經肌肉的興奮性，血鈣下降會導致神經肌肉的興奮性升高。出現肌肉痙攣。嚴重的低血鈣症能導致喉嚨或支氣管痙攣，甚至呼吸暫停。低血鈣會引起心律失常會導致骨質疏鬆發病率升高。

鈉離子對於生命活動的重要性可以從每天飲食需要補充食鹽，也就是氯化鈉可以看出。鈉離子和鉀離子是人體細胞跨膜運輸通道的重要組成元素。細胞活動需要的營養物質，比如如能量代謝需要的葡萄糖，細胞代謝產生的氫離子，要跨越細胞膜運輸都需要鈉鉀離子參與。鈉離子也是細胞生物電的重要元素，對於神經信號傳導非常重要。鈉離子也參與肌肉收縮運動。

血鈉的正常值範圍在135-145mmol/L，低於135mmol/L稱之為低血鈉症，高於145mmol/L稱之為高血鈉症。鈉攝取過多引起高血壓。第四次中國居民營養與健康狀況調查報告表明，每天攝入食鹽≥12g，患高血壓的風險增高14%，每日食鹽攝入量≥18g，患高血壓的風險增高27%。高血鈉危害中樞神經係統，導致中樞神經係統脫水，出現有乏力嗜睡；嚴重時患者會臥床不起，出現譫妄、定向力失常，甚至昏迷危及生命。低血鈉症引起的臨床損害表現為胃腸道的症狀，惡心嘔吐，食欲不振；嚴重時容易並發腦水腫，出現頭痛、嗜睡、肌肉痛性痙攣，可逆性的供給失調。 甚至可以出現腦疝、呼吸衰竭和死亡。

人體中，鈉離子和鉀離子經常是一對，他們的生理功能以及代謝經常偶聯。所以，鉀離子的生理功能跟鈉離子非常類似，鉀離子參與神經信號傳遞，控製心跳節律，控製肌肉收縮。酸中毒，也就是血液酸堿度pH值下降，比如糖尿病酮症酸中毒，會導致血鉀偏高。

正常血鉀濃度3.5-5.5mmol/L，血鉀高於5.5mmol/L，會出現高血鉀症。血鉀升高對心髒具有抑製作用，臨床表現為心肌收縮功能降低、出現心率減慢，房室傳導阻滯，心室顫動等；高血鉀症會影響患者血壓，早期血壓升高，晚期降低，出現血管收縮缺血症；高血鉀對中樞神經係統的影響表現為疲乏無力，四肢鬆弛性癱瘓，腱反射消失，動作遲緩，以及嗜睡等。低血鉀的症狀包括精神萎靡倦怠，反應遲鈍，定向力減弱，嗜睡甚至導致昏迷。

人體中另一個重要電解質是鎂離子。鎂離子參與神經信號傳導，調節心率和肌肉收縮等。鎂可以抑製甲狀旁腺激素而刺激降鈣素的分泌，因此，鎂離子·促進血液中鈣離子進入骨骼，有預防骨質疏鬆作用，也有利於減少軟組織中鈣沉積導致鈣化。人體血液中鈣/鎂的比例保持為2:1為佳。

正常人血清鎂約為0.81mmol/L，血清鎂若低於0.75mmol/L即為低血鎂症，高於1.0mmol/L即為高血鎂症。血鎂升高可以造成病人嗜睡，出現肌無力，甚至呼吸肌麻痹導致死亡。機體缺鎂可以表現為便秘、乏力、困倦、手腳抽筋。還可以出現腹瀉、脫水，有些患者可以出現肌肉鬆弛、心律失常等問題。

氯化鈉是食鹽主要成分，氯化氫（鹽酸）是胃酸的主要成分。所以，血液中氯離子具有不可或缺的重要功能。人體血氯的正常值範圍是96-106mmol/L。過高的血氯，會影響心肝腎功能，導致高氯性酸中毒。低血氯症的臨床表現主要為疲倦，周身不適，表情淡漠，惡心，食欲減退，頭痛，嗜睡和譫妄等

人體中另外一個非常重要的帶負電荷的電解質是磷酸根離子。磷酸鹽生理功能非常廣法。比如說，磷酸鹽是維持體液酸堿平衡的重要緩衝係統；高能磷酸鍵是人體所有細胞可以直接利用的能量形式；磷酸是合成細胞遺傳物質DNA和RNA的原料；磷脂類是組成所有細胞膜的重要成分；磷酸鈣鹽是組成骨骼的重要成分。

血液中磷酸鹽過高，鈣與磷酸鹽結合會導致血鈣水平降低，引起肌肉痙攣，導致骨骼脆弱；鈣和磷酸鹽可能在身體組織（包括血管壁內）沉積形成晶體（鈣化），引起動脈硬化。磷酸鈣晶體也可能在皮膚內形成，導致嚴重瘙癢。血液低磷酸鹽偏低，可能出現肌無力，甚至昏迷和死亡。長期血液中磷酸鹽偏低可能導致骨質疏鬆，引起骨痛和骨折。

這一章我們重點介紹了礦物質的營養功能。礦物質在體內經常以帶電點離子，也就是電解質的形式存在，電解質對於維持酸堿平衡，維持水電平衡至關重要。電解質具有廣泛生理功能，包括參與神經信號傳導，細胞跨膜運輸，能量代謝，心率調節，肌肉收縮以及骨骼生長發育等。血液中電解質濃度升高或者降低可能造成嚴重健康為題。影響電解質平衡的主要因素可以分為三類，飲食飲水以及消化吸收，腎髒功能障礙，某些藥物或者疾病的影響。為了幫助你複習理解本章內容，請思考回答以下問題

1. 什麽是電解質？
2. 電解質紊亂可能有哪些原因？
3. 電解質紊亂為何會引起心跳停止？
4. 人體調節血液電解質平衡最重要的器官是什麽？
5. 鈣離子有哪些重要生理功能？
6. 血鈣偏低為何引起血液磷酸根離子升高？
7. 例舉電解質紊亂可能危及生命的三個原因