第七节 氯

氯(chlorine,Cl),原子序数17,原子量35.4527。1774年瑞典化学家Scheele发现,1810年,英国化学家Davy确定并命名。氯是人体必需常量元素之一,是维持体液和电解质平衡所必需的,也是胃液的一种必需成分。在自然界除火山喷气里含有微量氯气外,均以化合态存在,其中绝大部分又以氯化钠的形式存在于海水里。
一、理化性质
氯化学性质活泼,具有很强的氧化能力,几乎能与所有元素直接化合形成氯化物。在常温下,氯气(Cl 2)为黄绿色气体,化学性质十分活泼,具有毒性。
二、吸收和代谢
(一)消化吸收
饮食中的氯多以氯化钠形式被摄入,并在胃肠道被吸收。胃肠道中有多种机制促进氯的吸收。胃黏膜处吸收受HCO 3 -浓度和pH影响,空肠中色氨酸刺激Cl -的分布,增加单向氯离子的流量,回肠中有“氯泵”参与正常膳食中氯的吸收及胃液中氯的重吸收。吸收的氯离子经血液和淋巴液运输至各种组织中。
(二)体内分布
氯分布于全身,在人体含量平均为1.17g/kg,总量约为82~100g,占体重的0.15%。在体内主要以氯离子形式与钠、钾化合存在。氯化钾主要在细胞内液,氯化钠主要在细胞外液。脑脊液与胃肠分泌液中氯浓度较高,脑脊液含氯达117~127mmol/L,血浆中浓度为96~106mmol/L。出汗明显时,汗液中氯化钠含量大约为2%。肌肉和神经组织的氯含量很低,结缔组织和骨骼中有少量氯,除红细胞、胃黏膜细胞有较高的氯含量外,在大多数细胞内氯的含量都很低。
(三)代谢
氯离子主要经肾脏排泄,经肾小球滤过的氯,约有80%被肾近曲小管重吸收,10%在远曲小管被重吸收,只有小部分经尿排出体外,并在肾小管以铵换钠,将钠重新吸收。氯和钠除主要从肾排出体外,也从皮肤排出,在高温、剧烈运动、汗液大量排出时,也相应促使了氯化钠的排出。利尿剂的应用使钠的重吸收减少。腹泻时,食物及消化液中氯可随粪便排出。氯的吸收与代谢过程见图1-7-9。
图1-7-9 氯的吸收与代谢
引自:Kato A,Romero MF. Regulation of electroneutral NaCl absorption by the small intestine. Annual Review of Physiology,2011,73(73):261-281.
三、生理功能
(一)维持细胞外液的容量与渗透压
氯离子与钠离子是细胞外液中维持渗透压的主要离子,两者约占总离子数的80%左右,调节与控制着细胞外液的容量与渗透压。
(二)维持体液酸碱平衡
氯是细胞外液中的主要阴离子。当氯离子变化时,细胞外液中HCO 3 -的浓度也随之变化,以维持阴阳离子的平衡,反之,当HCO 3 -浓度改变时,Cl -相随变化,以维持细胞外液的平衡。供应过量氯离子可以校正由疾病或利尿剂引起的代谢性碱中毒。
(三)参与血液CO 2运输
当CO 2进入红细胞后,即在红细胞内碳酸酐酶参与下,与水结合成碳酸,再解离为H +与HCO 3 -,被移出红细胞进入血浆,但正离子不能同样扩散出红细胞,血浆中的氯离子即等当量进入红细胞内,以保持正负离子平衡。反之,红细胞内的HCO 3 -浓度低于血浆时,氯离子由红细胞移入血浆,HCO 3 -转入红细胞,而使血液中大量的CO 2得以输送至肺部排出体外。
(四)其他
氯离子还参与胃液中胃酸形成,胃酸促进维生素B 12和铁的吸收;激活唾液淀粉酶分解淀粉,促进食物消化;刺激肝脏功能,促使肝中代谢废物排出;氯还有稳定神经细胞膜电位的作用等。
四、缺乏与过量
(一)缺乏
因膳食引起的氯缺乏很少见。但低含氯量(含氯量在1~2mmol/L)的配方奶粉可以导致婴儿氯缺乏。患先天性腹泻(再吸收障碍)的婴儿,可致氯缺乏。
大量出汗、腹泻、呕吐或肾病肾功能改变或使用利尿剂等可引起氯的大量丢失,可造成氯的缺乏。氯的缺乏常伴有钠缺乏,低氯性代谢性碱中毒可引起肌肉收缩不良、消化道受损、易掉头发和牙齿,且可影响生长发育。
(二)过量
氯摄入过多的情况并不多见,仅见于严重失水、持续摄入大量氯化钠或氯化铵时。临床上可见于输尿管-肠吻合术、肾衰竭、尿溶质负荷过多、尿崩症以及肠对氯的吸收增强等疾病状态,因为机体氯过多而导致高氯血症,甚至可导致部分敏感个体的血压升高。
五、营养状况评价
目前尚缺乏该方面的资料。一般认为血浆中氯的正常浓度为98~106mmol/L,当血清氯低于97mmol/L和24小时尿氯低于110mmol/L为低氯血症;而血清超过110mmol/L时,即为高氯血症。
六、膳食氯参考摄入量
在一般情况下,膳食中的氯总比钠多,但氯化物从食物中的摄入和从身体内的丢失大多与钠平行,目前还没有足够的研究资料确定氯的平均需要量(EAR),只能根据氯化钠的分子组成,结合钠的AI值,提出氯的适宜摄入量(AI)。据此,美国提出0~6月龄婴儿氯的AI值为180mg/d,7~12月龄为570mg/d,1~3岁人群为1800mg/d,4~8岁为1900mg/d,9岁及以上人群均为2300mg/d。中国营养学会修订的膳食氯参考摄入量,也是依据此方法,以钠的AI值计算其摩尔数,并根据氯化钠的分子组成(Na和Cl的摩尔比1∶1)及氯的分子量(35.5)计算后取整得到氯的AI值,结果见表1-7-16。
表1-7-16 中国居民膳食氯参考摄入量/(mg·d -1
引自:中国营养学会.中国居民膳食营养素参考摄入量(2013版).北京:科学出版社,2014.
七、主要食物来源
氯的膳食来源绝大部分是来自于氯化钠,仅少量来自氯化钾。在酱油、盐渍和腌制或烟熏食品、酱咸菜以及咸味食品等都含有丰富的氯化物。一般天然食品中氯的含量差异较大;天然水中也含有少量氯,从饮水中获得的氯很少,约为40mg/d。关于食物中氯含量的内容详见本书第二卷食物营养。
(郭红卫 马凤楼 何更生 蔡云清 郭俊生 蔡美琴)