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为了真正了解动物的抗应激机制,我们必须了解动物体内电解质的组成特征和调节

一,构成特征

体液可分为细胞内液和细胞外液。细胞内液体是指存在于细胞中的液体,约占体重的50%;细胞外液是指细胞外液,包括血浆和组织液,其中血浆约占体重的5%,组织液约占体重的15%。细胞外液和细胞内液电解质的组成差别很大。

(1)细胞外液的电解质组成。在细胞外液中,Na+是最丰富的阳离子电解质,Cl-和HCO3-是主要的阴离子电解质。阳离子和阴离子的总量相等,液体是电中性的。

正常动物细胞外液的化学成分和理化性质相对稳定,是动物健康生长的必要条件。

细胞外液是细胞的生存环境,称为机体内部环境,是相对于机体外部环境而言的。只有内部环境的化学成分和理化性质保持在正常恒定的范围内,每个细胞才能进行正常的生命活动,动物才能健康生长。不断变化的外部环境和身体自身的新陈代谢不断影响内部环境的稳定性。如果机体内部环境发生变化,细胞代谢就会紊乱,必然会导致动物的疾病甚至死亡。

(2)细胞内液体的电解质组成。细胞内液中阳离子的主要成分是K+,其次是Mg2+,而Na+的含量很少。阴离子的主要成分是蛋白质和PO43-。虽然氯离子是细胞外液中的主要阴离子,但它在细胞内液中几乎不存在。可以看出,细胞内液和外液阳离子的显著差异是钾离子和钠离子浓度的差异。这种差异是很多生理现象所必需的,比如Na+-K+-ATPase引导的物质转运,细胞兴奋性的发生,电信号的传递,这些都需要Na+和K+的参与,所以需要维持体液电解质的平衡。

第二,钠和钾离子的代谢和调节

1.钠离子的代谢

体内钠约有一半存在于细胞外液中,其余大部分存在于骨骼中,因此可以认为骨钠是钠的储存形式。当身体缺钠时,可以动员一部分骨钠来保持细胞外液中Na+的含量稳定。由于细胞外液中Na+的含量约占总阳离子的90%,所以Na+是维持细胞外液渗透压和容量的决定性因素。此外,钠离子的正常浓度对维持神经肌肉的正常兴奋性起着重要作用。

动物体内的钠主要取自饲料,饲料通常会添加盐,动物可以通过饲料补充所需的钠离子和氯离子。Na+的需要量受体内排泄的Na+量控制,Na+主要通过肾脏和尿液排泄。肾脏的钠排泄受肾上腺皮质分泌的醛固酮严格控制。正常情况下,尿液中钠的排泄和摄入大致相等。当血浆中Na+浓度低于阈值(110 ~ 130mol/L)时,钠将不再通过尿液排出体外。尿液中Na+的排泄规律是多吃多排,少吃少排,不吃不排。另外,Na+也可以部分通过汗液排出。

2.钾离子代谢

体内钾主要存在于细胞内液中,占体内总钾的98%,细胞外液很少。K+是细胞内液中的主要阳离子,其浓度对维持细胞内液的渗透压和细胞体积非常重要。K+的运动与Na+、H+和水的转移密切相关,因此K+在维持体内酸碱平衡方面也起着重要作用。K+对维持神经肌肉的兴奋性和细胞的正常代谢也有重要作用。

体内钾主要取自饲料,和钠一样容易吸收。肾脏是排出钾和调节钾平衡的主要器官。肾脏对K+有很强的排斥能力,但对K+的保护能力远弱于对Na+的保护能力。当身体完全停止摄入Na+时,肾脏对Na+的排泄量接近于零。但是当K+的摄入量很低的时候,肾脏还是会通过尿液排出一定量的K+。尿液中K+的排泄规律是多吃多排,少吃少排,不吃不排。此外,汗液和消化液也能排出一定量的K+。

3.钠和钾代谢的调节

在中枢神经系统的控制下,体液水和电解质的动态平衡调节是通过神经体液调节途径实现的。主要调节因子为抗利尿激素、盐皮质激素和心钠素等。作用的主要器官是肾。

3.1抗利尿激素的调节

当细胞外液渗透压因失水过多(如腹泻、呕吐或出汗等)而升高时。),下丘脑视上核前区渗透压受体受到刺激,作用于垂体后叶,加速抗利尿激素的释放。抗利尿激素随着血液循环到达肾脏,可以加强肾脏远曲小管和集合管对水的重吸收,减少尿液排出,使细胞外液渗透压恢复正常。相反,当饮水过多或失盐过多时,会降低细胞外液的渗透压,会降低渗透压受体的刺激,减少抗利尿激素的释放,增加肾脏排出的水分,从而使细胞外液的渗透压恢复正常。

抗利尿激素对肾脏的作用是促进肾小管和其他细胞中环磷酸腺苷(cAMP)的产生,并通过蛋白激酶系统磷酸化膜蛋白,从而提高肾脏远曲小管和集合管对水的通透性,促进水从管腔渗漏到高渗透压的间质空间,增加肾脏对水的重吸收,减少排尿量。

3.2肾素-血管紧张素-醛固酮系统的调节

调节水和无机盐平衡的肾上腺皮质激素俗称盐皮质激素,其中醛固酮作用最强。由于醛固酮的分泌和释放主要受肾素-血管紧张素系统调节,因此这种调节途径称为肾素-血管紧张素-醛固酮系统。

当肾脏供血不足或血浆中钠离子浓度不足时,肾周球状细胞会合成并分泌一种酸性蛋白水解酶——肾素,通过肾静脉进入血液循环,催化血浆血管紧张素原转化为血管紧张素ⅰ,血管紧张素ⅰ具有微弱的血管收缩作用,可通过血浆转化酶转化为血管紧张素ⅱ。血管紧张素ⅱ能促进醛固酮分泌,诱导小动脉收缩。醛固酮可以促进肾远曲小管上皮细胞和集合管H+的分泌和Na+的重吸收(即H+ -Na+的交换),还可以增加Cl-和水的重吸收,从而使体内保持一定的水分。醛固酮还促进肾远曲小管上皮细胞的K+排泄和Na+重吸收(即K+ -Na+交换),总的结果是H+和K+被排泄,Na+被保留。

3.3心钠素的调节

心钠素是一种肽类激素,具有强利尿、利钠、血管舒张和降血压作用。心钠素的主要作用是在不增加肾血流量的情况下增加肾小球滤过率,从而增加尿量。心房利钠肽可减少醛固酮介导的Na+重吸收,在利尿和利钠的同时增加K+和Cl-的排泄。心钠素还能抑制血管紧张素ⅱ诱导的血管收缩。

在极端环境下,动物容易产生应激反应,体内水盐流失严重,会导致下丘脑内摄食中枢兴奋性降低,从而导致食欲下降,采食量减少。给猪补充充足的电解质,可以调节内环境平衡,增加细胞活性,提高生产性能,如增加采食量,改善肉质等。因此,我们需要加强对动物电解质补充的认识,加深理解,增加关注。

为了真正了解动物的抗应激机制,我们必须了解动物体内电解质的组成特征和调节