系統(tǒng)動物營養(yǎng)學理論和技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略課題之一：

　　如上所述，機體內(nèi)部存在的滲透平衡、氧化狀況平衡、酸堿平衡又稱營養(yǎng)生理平衡。該三項營養(yǎng)生理平衡是筆者提出的系統(tǒng)動物營養(yǎng)學理論的三大核心理念中營養(yǎng)素平衡理念的延伸和擴展。它們是營養(yǎng)代謝得以正常運作和代謝產(chǎn)物合理管控及利用的根本保障，與機體自我營養(yǎng)調(diào)控功能正常發(fā)揮有著十分密切的關(guān)系，也是設(shè)計并實施營養(yǎng)工程技術(shù)重要的理論依據(jù)。

　　（1）滲透平衡

動物體內(nèi)的體液2/3分布于細胞內(nèi)，故稱細胞內(nèi)液(ICF)，其余1/3分布于細胞外，故稱細胞外液(ECF)。細胞外液中約3/4分布于細胞間隙內(nèi)，稱為組織間液(interstitial fluid，ISF）或組織液；其余約1/4則在血管中不斷地循環(huán)流動，即為血漿，此外還有少量的淋巴液和腦脊液。動物體內(nèi)各部分體液彼此隔開，因而它們的成分有較大差別，但各部分體液又相互溝通。已知，動物機體的所有細胞必須通過圍繞在其周圍的 ECF獲得營養(yǎng)物質(zhì)和鰩并將代謝廢物排到 ECF,釋放細胞分泌的化學信使和消化酶。在 ECF和 ICF之間通過血漿膜轉(zhuǎn)運各種物質(zhì)是細胞生存的必要條件。而動物只有精準調(diào)節(jié)細胞外液的組成成分保持穩(wěn)態(tài)，才能維持生命必需的相互交換得以正常進行。細胞外液內(nèi)這些溶質(zhì)濃度決定滲透壓大小，而細胞外液內(nèi)這些溶質(zhì)濃度、單個溶質(zhì)濃度和體液的總?cè)莘e是3個必須加以調(diào)控的重要方面。調(diào)控這3個方面僅靠一個器官是無法實現(xiàn)的，必須有數(shù)個器官子系統(tǒng)協(xié)同調(diào)控才能完成。與體液整體調(diào)控有關(guān)的3個調(diào)控點是：滲透平衡、體液總?cè)莘e穩(wěn)態(tài)和酸-堿平衡。在哺乳動物體內(nèi)有兩個因素調(diào)控維持體液平衡，即ECF容積和ECF摩爾滲透壓濃度。盡管這兩方面調(diào)控相互之間密切相關(guān)，均與體內(nèi)相對的NaCl和H2O負荷。而且這兩方面密切相關(guān)的調(diào)控卻顯著不同：ECF摩爾滲透壓濃度大小調(diào)控關(guān)系著防止細胞體積膨脹或縮小，在這個過程中維持水和鹽類平衡甚為重要。ECF容積必須加以密切調(diào)控，以有助于血壓的維持。這一過程的調(diào)控對于維持水和鹽類平衡同樣重要，相比之下對于長期性調(diào)控，鹽類平衡更為重要。在體液中一些最重要的離子必須嚴密地加以調(diào)節(jié)，這些離子包括陽離子Na+、K+、Ca2+和Mg2+；陰離子Cl—，CO32-和HCO3—和PO3—。水分子可以通過被動擴散通過細胞膜；而電解質(zhì)的離子需要借助易化擴散（facilitated diffusion）和活性轉(zhuǎn)運（active transport）來通過細胞膜。易化擴散需要以蛋白質(zhì)為基礎(chǔ)的通道（ protein-based channels）來轉(zhuǎn)運溶質(zhì)?；钚赞D(zhuǎn)運需要能量、轉(zhuǎn)運蛋白（carrier proteins），或者泵來克服離子濃度梯度轉(zhuǎn)運離子。

　　所有的動物細胞都會面臨一個問題，即由于 ECF和 ICF內(nèi)Na+濃度的不同致使細胞體積膨脹。這是因為 ECF內(nèi)的Na+都會形成內(nèi)向的電子和化學梯度，從而使Na+滲入細胞內(nèi)，提升了溶質(zhì)濃度，進而使?jié)B透壓升高，使水分進入細胞內(nèi)。只有 Na+ / K+ ATP酶泵才可能使這種狀況得以糾正。通過這一機制使 Na+比K+ 向細胞外移出去的要多，每泵出去3個Na+就可以有2個K+移入替換，這樣一來不僅維持了細胞內(nèi)部離子平衡，而且也降低了整個細胞的滲透壓。

　　血漿是唯一能直接調(diào)節(jié)自己的容積和組成的體液。而血漿容積和組成的改變勢必直接影響到與細胞直接接觸的組織液的容積和組成變化。調(diào)節(jié)血漿的機制都會調(diào)節(jié)整個 ECF。反過來 ECF的改變也會通過改變細胞膜的通透性影響到 ICF。

　　通長導致細胞內(nèi)滲透壓平衡出現(xiàn)紊亂有以下幾種情況：

　　—— 通過呼吸、出汗和蒸騰作用（ transpiration）將體內(nèi)水分蒸發(fā)到空氣中；

　　—— 飲水量不當或攝入的介質(zhì)種類與機體需求不相符時；

　　—— 當機體處于冷凍狀態(tài)下，使機體內(nèi)一部分水分在冰的結(jié)晶里，將離子濃縮在殘余的未結(jié)晶的水內(nèi)時；

—— 機體處于病理狀況下（如患糖尿病時ECF滲透壓增高由于葡萄糖水平過高和囊性纖維化致使鹽的轉(zhuǎn)運受阻）或由于大量飲水導致血鈉過低。

面對滲透壓平衡紊亂，生物進化形成兩種應(yīng)對策略：一是變滲動物（osmoconformers）：當它們耐受外界鹽類濃度的變化而生存時，隨著外部的變化其體液濃度也發(fā)生變化，這種動物稱為滲透適應(yīng)型動物。其體液與介質(zhì)經(jīng)常是等滲透性的。其中多數(shù)是變滲性動物，或多或少地能耐受鹽類濃度的變化。二是調(diào)滲動物（osmoregulators）：它們體液的滲透壓能經(jīng)受穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)，相對比較穩(wěn)定，通常體液與外界環(huán)境滲透壓很不相同。

調(diào)滲動物體內(nèi)的細胞通常不會出現(xiàn)容積增大或縮小的現(xiàn)象，這是因為在ECF內(nèi)非穿透性溶質(zhì)的濃度能精確地被調(diào)節(jié)。哺乳動物主要是由腎臟來完成這一功能，從而使絕大多數(shù)細胞中摩爾滲透壓濃度維持在同一水平上（約為300 mOsm）。

生物機體需要不斷地通過攝人食物和水并通過排汗、排尿和排糞與環(huán)境交換水和營養(yǎng)物質(zhì)。如果缺乏調(diào)節(jié)滲透壓的機制或因患病傷害了這一機制，體內(nèi)就會積累有毒有害物質(zhì)和水分，從而導致嚴重后果。滲透壓調(diào)節(jié)和滲透平衡是維持包括營養(yǎng)代謝在內(nèi)所有代謝活動正常進行根本條件，也是營養(yǎng)代謝穩(wěn)恒控制的不可或缺的最重要的生命功能之一。在營養(yǎng)研究中我們要注意對動物機體內(nèi)部不同層次的滲透平衡變化的研究。

典型的哺乳動物的動脈血的正常 pH值為7.45，靜脈血為7.35，平均值是7.4。通常靜脈血的 pH值略比動脈血略低一些，這是因為靜脈血從組織毛細管收集的CO2生成 H2CO3時產(chǎn)生了H+。當血液 pH值低于7.35時，就出現(xiàn)酸中毒；而當血液 pH值高于7.45時，就產(chǎn)生堿中毒。一旦動脈血 pH值低于6.8或高于8.0，數(shù)秒內(nèi)動物即會死亡。因為在這樣的 pH值下，許多細胞功能無法進行。應(yīng)該指出，上述血液正常 pH值范圍不適用于所有動物，特別是變溫動物。所以，體液的【H+】必須認真加以調(diào)控?！?/font>H+】的變異會影響神經(jīng)、酶和K+活性。在正常情況下，由于動物體內(nèi)持續(xù)不斷進行的代謝活動，氫離子產(chǎn)生不斷進行。特別是在一些病理狀況下，體內(nèi)產(chǎn)酸量會增大。另外體外來源的【H+】也不容忽視，比如過量大氣中 CO2形成的碳酸和易產(chǎn)酸的藥物等等。