动物体内溶解有多种非电解质和电解质的水溶液的总称。存在于细胞内的称细胞内液, 约占体重的40~50%,是大部分生物化学反应进行的场所。存在于细胞外的称细胞外液,约占体重的20%, 是细胞生存的内环境。细胞外液又分为血浆和组织间液。前者约占体重的5%,后者约为体重的15%。
体液中阴离子和阳离子的当量浓度相等。血浆阳离子以Na+为主,阴离子以Cl-和HCO3-为主。组织间液的无机盐含量和血浆基本相同, 蛋白质含量(约0.05~0.35克/100毫升)远比血浆(约6~9克/100毫升)少。细胞内液阳离子以K+为主,其次为Mg2+,Na+很少。阴离子以HPO24-与蛋白质为主,Cl-很少。水、无机盐和小分子有机物如葡萄糖等可自由通过毛细血管壁,根据其浓度和渗透压的差异,这些物质可在血浆和组织间液之间进行交流。蛋白质不能通过毛细血管壁,它是保持循环血量的重要物质。细胞膜只允许水、气体和某些不带电荷的小分子(如尿素)及阴离子(如CI-、HCO3-)自由通过,其他大部分物质不能自由通过, 而是靠细胞膜的主动转运和易化扩散等转运物质的机能进出细胞,维持细胞内各种物质的含量恒定和细胞的正常代谢和功能。例如K+、Na+泵逆浓度梯度不断地将Na+泵出细胞,并把K+泵入细胞以保持细胞内外K+、Na+浓度的巨大差异。细胞外液主要靠Na+和与其对应的阴离子,细胞内液主要靠K+和与它相应的阴离子保持渗透平衡。
体液的容积、渗透压、各种离子的浓度和pH的恒定对机体生命活动具有重要意义。细胞外液的渗透压和容积主要由其Na+浓度决定;细胞内液的渗透压和容积则主要由其K+浓度决定。它们决定了水在细胞内外的转移。体内水的来源有饮水、饲料中的水和代谢水。代谢水是营养物质在体内氧化所产生的水,它在水源缺乏时,对机体水的供应起着重要作用。水主要由肾随尿排出,还随粪以及由皮肤和肺的蒸发排出体外。泌乳动物还由乳排出水。当机体丢失的水量超过其获得量,引起体内缺水时,称为脱水。脱水常伴有缺钠。二者缺乏的程度因不同情况而各异。脱水可使细胞外液渗透压升高,引起动物有渴感。同时促进抗利尿激素的分泌,使尿液浓缩,尿量降至最低限。严重脱水可使体温升高,甚至死亡。家畜消化道疾病造成的消化液严重丢失,或过量出汗均可引起缺钠。初期使细胞外液的容积缩小,导致肾上腺皮质分泌醛固酮(盐皮质激素),增加Na+和水的重吸收,使血容量回升。严重缺钠可引起代谢紊乱, 死于循环衰竭。
兽医临床上测定家畜体液容积的常用方法是测定红细胞压积(PCV)。根据PCV的改变可估算出血浆容量和细胞外液容量的改变,同时根据血清Na+(以判断渗透压)和K+浓度的测定,可及时正确地补充水和无机盐。
家畜除保持体液容积和其电解质含量恒定外,还通过血液的缓冲体系等各种途径使体液pH稳定在7.24~7.54的正常范围内。血液的缓冲体系主要有:①碳酸氢盐缓冲体系。血浆pH即由〔HCO3-〕/〔H2CO3〕的比值所决定。正常情况下此比值为20:1,pH为7.4。②磷酸盐缓冲体系,由NaH2PO4/Na2HPO4组成。③血浆蛋白缓冲体系, 由Na-蛋白质/H-蛋白质组成。④血红蛋白(Hb)缓冲体系,仅存在于红细胞中, 由KHb/HHb组成。当强酸或强碱进入血液时,上述缓冲体系立即与之作用,使pH仅发生轻微的改变而维持在正常范围内。其中缓冲能力最大的是碳酸氢盐缓冲体系。在大多数动物的代谢中以产酸为多。因此体液受到酸的作用比较大。血浆中必须经常保持一定量的HCO3-以便随时中和进入的酸。所以将血浆中含有HCO3-的量称为碱贮, 意即中和酸的碱贮备。
当强酸或强碱进入血液的量超过血浆的缓冲能力时,血浆pH将明显改变。机体为了维持体液pH的稳定,还必须通过肺和肾来调整血浆中〔HCO3-〕/〔H2CO3〕比值和恢复二者的绝对浓度。肺靠加强或减弱CO2的呼出来调节体液中H2CO3的浓度,但其作用在于调整血浆中〔HCO3-〕/〔H2CO3〕的比值,不能调整血浆中HCO3-和H2CO3的绝对含量。所以仍不能从根本上解决问题,尚需肾脏通过肾小管的重吸收作用和分泌作用排出酸性或碱性物质(肾脏可以泌H+、泌K+和泌NH4+,以及重吸收Na+,HCO3-), 以维持血浆的碱贮和pH的恒定。缓冲体系和肺调节酸碱平衡的作用是迅速的,它保证了当酸或碱突然进入体液时,体液的pH不发生或仅发生较小的改变,但是它不能把进入的酸(固定酸)或碱由体内清除出去。清除要靠肾的作用。但肾的作用较缓慢,单靠它不能应付酸或碱的突然进入。因此为了维持体液pH的正常恒定,需三方面共同作用,缺一不可。
家畜调节酸碱平衡的机制非常复杂,调节能力也很强,但仍有一定限度。当疾病引起代谢紊乱、肺或肾功能障碍时都可导致酸碱平衡失调。体液pH低于7.24时称酸中毒, 高于7.54时称碱中毒。由于呼吸障碍排出CO2减少,使CO2在体内堆积,H2CO3含量增多引起的酸中毒,称呼吸性酸中毒。反之,呼吸加快,血中CO2减少,因而H2CO3含量减少引起的碱中毒,称呼吸性碱中毒。若体内产酸或丢碱过多,使血浆中NaHCO3减少,称代谢性酸中毒, 这是临床上最常见和最重要的一种酸碱平衡紊乱。反之, 凡有原发性的NaHCO3含量增加或丢酸过多,称代谢性碱中毒。血液pH由〔NaHCO3〕/〔H2CO3〕的比值决定, 并非由其各自的绝对量决定, 当它们的绝对含量改变, 但机体通过调节机制使其比值接近20:1的, 称代偿性的酸中毒或碱中毒。未能进行代偿的, 称非代偿性酸中毒或碱中毒。
临床上通过测定血液和尿的pH、血浆的二氧化碳结合力以及二氧化碳分压便可迅速、准确了解家畜体液的酸碱平衡情况。CO2结合力是指血浆中呈化合状态(即生成HCO-3)的CO2含量。代谢性酸中毒时CO2结合力降低。代谢性碱中毒时CO2结合力升高。CO2分压是用以测知血浆中溶解的CO2量, 它是反映呼吸性酸碱平衡的重要指标。
酸碱平衡失调, 严重影响畜体健康, 甚至可以致死, 必须及早诊断和纠正。纠正的办法主要有: ①增强动物机体的代偿功能。改善肺、肾功能的作用对纠正酸碱平衡失调有重要意义。②补充电解质。及时补充足量的NaHCO3是治疗代谢性酸中毒的一项重要措施。纠正酸中毒后, 血浆钾向细胞内转移, 常继发低血钾, 代谢性碱中毒也常伴有低血钾, 这些情况都应注意及时补钾。