Organizm ludzki zawiera płyn zarówno w swoich komórkach, zwany płynem wewnątrzkomórkowym (ICF), jak i poza komórkami, zwany płynem zewnątrzkomórkowym (ECF). Dwa rodzaje ECF to osocze krwi i płyn śródmiąższowy, który znajduje się w mikroskopijnych przestrzeniach między komórkami. Wszystkie płyny ustrojowe zawierają elektrolity, które są atomami o ładunku dodatnim lub ujemnym i są niezbędne do funkcjonowania układu nerwowego i mięśni, w tym serca, oraz do utrzymania ciśnienia krwi i równowagi kwasowo-zasadowej organizmu, czyli wodoru (potenz wodoru ( pH). Płuca, nerki i podwzgórze odgrywają główną rolę w regulowaniu poziomu płynów i elektrolitów w organizmie, podobnie jak osmoza. Brak równowagi między płynami ustrojowymi a elektrolitami może prowadzić do poważnej choroby lub śmierci.
W ludzkim ciele jest pięć głównych elektrolitów. Są to sód (Na+), który pomaga komórkom nerwowym przesyłać do siebie sygnały i pomaga utrzymać równowagę elektrolitową; potas (K+), który wspomaga funkcjonowanie nerwów i mięśni oraz pomaga w utrzymaniu pH płynów ustrojowych; wapń (CA2+), który odgrywa rolę w krzepnięciu krwi oraz funkcjonowaniu nerwów i mięśni; chlorek (Cl-), który równoważy jony dodatnie; oraz wodorowęglan (HCO3-), który pomaga w utrzymaniu prawidłowego pH płynów ustrojowych. Sód, potas i wapń to kationy, czyli jony naładowane dodatnio, a chlorek i wodorowęglan to aniony, czyli jony naładowane ujemnie. Jony mają ładunek dodatni lub ujemny, więc mogą wpływać na pH płynów ustrojowych. Organizm może tolerować tylko niewielkie zmiany pH swoich płynów i nadal działać prawidłowo, więc zrównoważony poziom elektrolitów jest niezbędny do przeżycia.
Poważne odwodnienie powoduje, że nerki przestają wydalać płyn, aby zapobiec dalszej utracie płynów. Powoduje to brak równowagi w elektrolitach, co prowadzi do kwasicy metabolicznej, stanu, w którym pH płynów ustrojowych jest zbyt niskie. Kwasica powoduje przyspieszony oddech, letarg i dezorientację, a także może prowadzić do szoku i śmierci. Skrajna utrata Cl- z powodu przedłużających się wymiotów prowadzi do zasadowicy metabolicznej, w której pH płynów ustrojowych jest zbyt wysokie. Oznaki i objawy zasadowicy obejmują splątanie, drgania lub skurcze mięśni, uczucie oszołomienia, nudności i mrowienie rąk lub twarzy oraz śpiączkę.
Nerki pomagają utrzymać równowagę elektrolitową, kontrolując ilość płynów i elektrolitów uwalnianych z moczem, a płuca usuwają dwutlenek węgla z krwi, co sprawia, że krew jest mniej kwaśna. To dlatego ktoś, kto ma kwasicę, oddycha szybko, aby poprawić stan i dlaczego hiperwentylacja może prowadzić do zasadowicy oddechowej. Nadmierne stosowanie leków uspokajających może spowolnić proces oddychania na tyle, aby spowodować kwasicę oddechową.
Oprócz utrzymywania poziomu płynów i pH, organizm musi również utrzymywać zdrowe stężenie płynów i elektrolitów między ICF a ECF. Woda przemieszcza się przez błony komórkowe w procesie pasywnym zwanym osmozą, który ma na celu utrzymanie tego samego stężenia płynów i elektrolitów, zwłaszcza Na+, wewnątrz i na zewnątrz błony komórkowej. Jeśli na zewnątrz komórki jest wyższe stężenie Na+, woda przesunie się z ICF do ECF, aby zrównoważyć stężenie. Zbyt duży ruch wody powoduje odwodnienie komórek, wzrost ciśnienia krwi, a podwzgórze mózgu wywołuje uczucie pragnienia. Nazywa się to pragnieniem osmotycznym i dlatego osoba odczuwa pragnienie po zjedzeniu słonych potraw.
Kiedy ta sama osoba pije wodę, stężenie Na+ we krwi spada, a woda wraca do komórek, przywracając równowagę płynów i elektrolitów. Gdy osoba traci płyny ustrojowe poprzez pocenie się, oddawanie moczu, wymioty, biegunkę lub krwawienie, inny rodzaj komórek w podwzgórzu wyzwala pragnienie uzupełnienia objętości płynów. Nazywa się to pragnieniem hipowolemicznym.
Bierny proces osmozy oraz funkcje płuc i nerek współpracują ze sobą, aby utrzymać właściwy poziom płynów i elektrolitów w organizmie. Gwarantuje to, że każdy elektrolit może wykonywać swoją pracę polegającą na utrzymywaniu bicia serca i funkcjonowaniu układu nerwowego. Za dużo lub za mało elektrolitu może spowodować poważne problemy. Na przykład, zbyt mało K+ prowadzi do kwasicy, a zbyt dużo K+ może zatrzymać pracę serca, co jest przyczyną śmierci wielu pacjentów z chorobami nerek. Płuca i nerki pomagają również utrzymać równowagę kationów i anionów, aby utrzymać właściwe pH w płynach ustrojowych, aby narządy mogły funkcjonować.