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如果你體內的鈉消失了……

你在吞下鈉和氯的時候將會發生什麼?當然,可別去吃單質狀態的它們——純鈉在接觸水時會發生爆炸,而氯氣則會破壞你的肺——正如「一戰」期間它在戰場上對士兵們的所作所為那樣。你需要離子狀態的它們,當你將它們中和成溫順的食鹽後,吃下它們就變得很簡單了,因為你唾液中的水分會迅速將晶體拆散成帶電荷的離子。

鈉離子在你嘴中溶解後,所做的第一件事就是向你匯報它已經抵達。在你舌頭上分佈著數以千計的味蕾,上面的微孔將一些陽離子迎了進來,觸發了你的神經脈衝,而你的大腦便將此信號翻譯成「鹽的味道」。儘管到目前為止,味覺的學問還是有一些神秘,但已經很清楚的是,這些鈉通道不僅是通向美味的大門,也是通往味覺行為本身的入口。稍後你還會看到詳細介紹。

和你在學校所學不同的是,味覺並不是嚴格分佈在舌頭上一些不連續的位置。實際上,我們多數人的整個舌頭都能感受到鹹味,包括口腔壁也能感知;儘管特定的細胞會對某種味道尤其敏感,但其中很多都可以對不止一種刺激有響應。最新研究表明,基於多種原因,這一結論對於鈉離子而言尤其正確。

你不能像在骨骼中儲存鈣那樣把鈉也儲存起來,所以你的身體只能對溶解狀態的鈉離子進行仔細監控和調節。腎臟、結腸與汗腺負責管理大部分鹽分的排出,而當你吃或喝的時候,口腔中的味覺細胞則會幫助大腦控制該讓多少鈉進入你的身體。如果食物偏淡,那麼你味蕾中的「食鹽專家」就會鼓勵你多吃一些,享受這個過程;但是如果食物很鹹,多吃一點就足以構成風險,那麼它們也會觸發那些通常會對苦味物質有強烈反應的味覺細胞。

鹹味與苦味的感應細胞之間相互影響,這也可以用於解釋低鈉鹽中諸如氯化鉀的一些成分為什麼會有偏苦的後味,而這可以起到降低其用量的作用。唯一一種能夠觸發食鹽感受器且引起的愉悅感可以和鈉媲美的原子是鋰,但不巧的是,你不能通過給薯片撒上氯化鋰的方式來促進健康,如果處理不當,這種原子可是會讓你中毒的。

口腔中存在這些味覺傳感器暗示了這些鈉對你身體的重要性。不過,究竟你要它們做什麼用呢?要回答這個問題,不妨這麼想:如果人體中的鈉消失了,會發生什麼呢?

羅伯特·麥克坎斯(Robert McCance)是倫敦國王學院醫院的一名醫師,20世紀30年代,當他注意到在《倫敦皇家學會論文集》上尚未發表過關於人體缺鹽的「任何有價值的論文」時,就組織了一場名為「直接攻擊實驗」的項目,要求志願者無鹽飲食,並迫使他們每天都大量地出汗。

測試人員搭建了一些安裝有加熱燈的臨時圓筒,裡面擺著床墊,受試對像便躺在上面出汗,實驗助手則將汗滴用紗布收集起來並測量鹽分流失。在經歷了4個半小時的煎熬後,一名受試對象的脫水量已經超過半加侖(1.9升)。他在日記中記錄道:「結束後幾分鐘,整個人都還是崩潰的,感覺徹底虛脫了。後來總算緩了過來。體重一共減輕了……2150克。」

志願者們自己在家做飯時,也只能吃些麵包、人造奶、煮過三遍的蔬菜或是其他一些無鈉食品。所有分泌物,無論液態還是固態,都會被收集乾燥並稱重,以供測試。

由於體液中鈉的含量陡然下降,受試者幾天內就開始出現一些症狀了。麥克坎斯記錄道:「身體缺鈉導致所有三名受試對象都出現了體重下降、臉頰凹陷的現象,看上去像是生病了。」所有味覺都發生了退化,這也就能解釋,為什麼人們很難去適應低鈉飲食。煙卷變得索然無味,煎洋蔥也只能有些「非常噁心的油膩甜味」。喘不上氣也是個問題,精力明顯下降,其中一名男性甚至胳膊「舉不起剃鬚刀」,下顎「咬不動烤麵包」。

10天後,他們汗水中的鈉濃度已經不足第一天的1/3了,尿液中幾乎沒了鈉的身影。他們的血樣顏色變深,也變得更稠,但血壓、尿量和心率仍然保持正常,因為受試對象的飲水並不受限制。這個過程並非是在脫水,而是在緩慢「脫鹽」。

很幸運的是,實驗結束後志願者們很快就恢復了健康,也沒有留下後遺症。在食用了含鹽麵包、黃油和雞蛋以後,僅僅幾分鐘後他們就找回了味覺;兩天過後,他們的精力也恢復到了之前水平。其中一名男子在恢復正常後難以抑制激動的心情,以致「從行駛中的大巴上跳下,飛奔上了樓梯」。

相比於鈉的缺乏,脫水的問題顯然更為嚴重,因為不管怎麼說,我們身體中大部分物質都是水,而且水也是體內很多化學反應的介質。吃、喝與排泄廢物都是我們保證身體平衡的活動,而只有將供應和需求調節在正常水平上,你才能保持適當的生理機能。

一個典型的相對久坐的美國成年人,每天都會通過幾百萬微腺體,像擠牙膏一樣將30盎司(0.85千克)汗液擠到皮膚表面。你前額的每平方英吋皮膚都有幾百個汗腺,不過其他部位則有多有少。比如,你的手臂皮膚上每平方英吋分佈著將近1000個汗腺,而在你的手心上,汗腺密度相當於這個數字的兩到三倍。甚至,你汗水中的成分也會隨著部位與環境發生變化,那些讓腿保持涼爽的汗水,通常就比手臂上的汗水鹽度更低,而在你的腋窩,富含油脂與蛋白質的「情慾汗水」會在微生物的作用下,產生特殊的「香味」,可以起到社交暗示的作用。

算上肺部呼出的蒸氣以及腎臟與結腸分泌的大量排泄物,一名成年人在沒有劇烈運動時每天會損失5到6品脫(2.5到3升)水,因此每天都需要進行補充,使身體中的水量維持在11加侖(41升)。如果在這個平衡關係中再考慮劇烈運動和高溫天氣,那麼一天消耗2到3加侖(7.5到11升)水也很容易,這些水中會含有大約1盎司(28克)鹽。這種持續的體液損耗會讓你的身體更易因脫水而受損,而且比飢餓的影響更大。如果你的正常飲水總是不能被滿足,一旦出現結構性影響,你的身體就會開始慢慢衰竭。

1906年,地質學家兼人類學家W.J.麥吉(W.J.McGee)在一次醫學會議上做了一場題為《沙漠口渴也是病》的報告。就在此前一年夏天,一名男子沒有帶夠足量的水,在亞利桑那沙漠中流浪了超過一周,幸虧麥吉救了他一命。他的痛苦經歷成為醫學文獻中的經典案例,而且這也說明了,鹽水平衡不但對你的內在健康,甚至對你的物理外形都起著多麼重要的作用。

當時,這位名叫巴勃羅·瓦倫西亞(Pablo Valencia)的墨西哥裔勘探員與一名同伴騎著馬離開了麥吉的營地,向著遙遠的金礦進發。當天晚上,同伴牽著兩匹馬回到了營地,說瓦倫西亞準備徒步前往,身上只有一小壺水。經過一場近乎絕望的搜尋之後,最終發現近乎一具殘骸的巴勃羅蜷縮在一棵鐵木樹下的沙子上奄奄一息。

根據麥吉所述,一半旅行者在穿越亞利桑那沙漠一天半以後,就會因為口渴而繳械投降,但瓦倫西亞居然在八天八夜裡連走帶爬地挺過了100多英里。他僅有的淡水來源,除了那一壺水,不過是偶然碰到的昆蟲或蠍子,以及自己少得可憐的尿液。

在身體恢復期間,瓦倫西亞描述了他逐步捨棄衣物、工具以及金塊的過程,而且有幾次還看到禿鷲在向他靠近,近到他伸手可及。他已經嚴重脫水,以至於那些被荊棘和石頭深深刮破的傷痕都不能流出血了。他的鼻子縮到原先長度的一半,嘴唇幾近消失,舌頭「就是一條黑色的干皮」,甚至他眼睛周圍的組織也嚴重萎縮,眼球的白色部分都已暴露在外。

很多資料都描述過,在我們身體失去1%到2%的水分時,細胞中的鈉感受器就會發出信號,讓我們開始感到極度口渴。脫水達到10%至15%後,通常就會出現痙攣、精神錯亂,再嚴重的脫水就會致命了。然而令人吃驚的是,從皮膚和口腔蒸發的水汽,讓巴勃羅·瓦倫西亞失去了1/4體重,儘管如此,他還是堅持靠著兩條腿往回走,直到一周後獲救,幸運地撿回了一條命。

這兩個案例——麥克坎斯的志願者與麥吉的礦工——可以從一些角度說明,鹽分與水分的短缺對你會有什麼影響,然而引起這些效應的過程卻相當簡單:一切皆歸結於原子的隨機熱運動。

例如,鈉元素缺乏的受試對像感到犯困,是由細胞中鹽與水的相對運動引起的。水和水中的溶質會從自身的高濃度區域向低濃度區域發生淨遷移,這樣的遷移過程分別被稱為滲透和擴散。這兩種過程的動力都是原子的熱運動,而你的健康也依賴於這兩者之間非常不確定的關係。結構精緻的細胞膜讓水分子比鹽的離子更容易通過——水分子通過氫鍵聚集在這些離子周圍,使其變得臃腫。因此,鈉離子主要依靠蛋白通道與離子泵(一類特殊的載體蛋白)才能穿過細胞膜。在運動不息的原子王國,在細胞與外界環境之間,簡單地擋上一層選擇性滲透膜就足以產生顯著的效果。

如果你將一個紅血球細胞放到一滴純水中,然後在顯微鏡下進行觀察,很快你就會看到它在膨脹,然後像一隻充氣過頭的氣球一樣炸開。這是因為水分子可以很容易借助「原子之舞」穿過薄薄的細胞膜進入細胞中,但鹽的離子卻被困在細胞內。水在不斷進入,鹽分又不能滲出,這樣的不平衡就導致了細胞的膨脹。不過,在濃度非常高的鹽水中,情況則會相反,紅血球會發生萎縮:水分子向外的滲透作用與自外而內的擴散作用不相稱,因為鈉離子不能穿過這層細胞膜屏障。

細胞中水與鹽這種不同步的運動方式可以產生顯著的效應。例如,鈉離子缺乏會引起紅血球膨脹,使之不再能夠輕易通過狹窄的毛細血管,由此引起的堵塞會迅速導致全身缺氧,麥克坎斯的那些病人出現嗜睡症狀就是這個原因。麥吉所描述的那些令人不適的脫水效應,也可能是由滲透壓不平衡所導致的細胞尺寸變化引起的,當然你大可不必去沙漠裡親自走上幾天來體驗。不過,你也可以通過喝入大量的水,體驗細胞尺寸的反方向變化。

20世紀70年代,我的一些大學同學和我曾經搞了一場喝水比賽——現在回想起來當時真的是太傻了,因為我們完全沒想過這有多危險。我們的規則很簡單:一分鐘一杯,「一口悶」。不到一個小時,我們就都不玩了,痛苦不堪,渾身顫抖,一個個都跟喝醉了似的衝到衛生間嘔吐。我們以為顫抖和蹣跚都是因為冷,但這也算說對了一半。不過,這也許就是一些更大悲劇的開端,因為我們當時並不知道,一些更為好勝的參賽者已經為此付出了生命代價。

因為喝水過多引發抽搐並致死的悲劇時有發生,通常都是在同樣類型的比賽中。2007年,一位已有三個孩子的年輕母親在喝下太多水之後突然喪命,她當時正在參加廣播電台裡一項名為「憋住尿,Wii拿到」的比賽(Wii,任天堂推出的遊戲機);而喜歡追求刺激的大學生也常常是這個節目的受害者。腦細胞的膨脹會將血液壓到顱腔中,同時如果你的神經細胞過度膨脹就會開始失去功能,這也是為什麼運動員在長時間劇烈出汗之後,通常都不是大口去喝純淨水,而是去喝佳得樂或是其他富含電解質的飲料,以便更好地維持他們的滲透壓平衡。

你的眼淚則會通過類似過程讓你遠離感染。淚水中有一種溶菌酶,可以破壞細菌堅硬的細胞壁。當空氣中的細菌落到你濕潤的眼窩中時,它們的細胞壁會在溶菌酶的作用下變得不堪一擊,不能夠抵抗滲透壓膨脹,隨著它們在這裡脹開並瓦解,誘人的綠洲瞬間變成了死亡陷阱。盤尼西林和其他抗生素也會先削弱細菌的細胞壁,然後徵用你的體液作為防禦型滲透壓武器。

不過,鈉離子穿過細胞膜的擴散過程可不僅僅是改變細胞的形狀,還有很多更複雜的影響。它還讓你可以思考、可以感知,還可以完成數不清的動作。