Soľná a vodná bilancia - GRIN
Seminárna práca 2001 16 strán
Ukážka čítania
obsah
2. K vode v ľudskom tele
3. Na distribúciu elektrolytov v ľudskom tele
4. Regulácia rovnováhy vody a elektrolytov
4.1. Osmoregulácia
4.1.1. Pocit smädu
4.1.2. Vylučovanie vody
4.2. Regulácia extracelulárneho objemu
4.2.1. Receptory objemu a regulácia objemu
4.2.2. Systém renín-angiotenzín-aldosterón
4.3. Isoionic control
4.3.1. Chlorid sodný
4.3.2. draslík
4.3.3. Vápnik a fosfát
4.3.4. horčík
5. Poruchy domácnosti
5.1. voda
5.1.1. Hyperosmolárna dehydratácia
5.1.2. Hypoosmolálna dehydratácia
1. Úvod
Rovnako ako v každom type domácnosti, dynamická rovnováha „príjmu“ a „výdaja“ má zásadný význam pre vodnú rovnováhu ľudského tela.
Vodná bilancia je taká dôležitá práve preto, že musí plniť rozhodujúce transportné úlohy v tele. Napríklad naša krv je asi 80% vody. V čiastočne dehydratovanom stave je príjem kyslíka a súvisiaci prísun svalov menej efektívny. Samotné toto spojenie robí vodnú bilanciu zaujímavou z pohľadu športovej vedy. 1
Tu musíte vždy spomenúť rovnováhu solí, pretože soľ (chlorid sodný/kuchynská soľ) je nevyhnutná na to, aby viazala vodu a tým ju udržiavala v tele. 2
Ako presne je to však štruktúrované, naša rovnováha slanej vody? Môže sa to stať nevyváženým, a ak áno, ako? Aké sú očakávané dôsledky takéhoto „narušenia“? A ako sa tomu dá vyhnúť/zvrátiť to?
Týmito otázkami sa budeme zaoberať v nasledujúcom texte, pričom vodná bilancia a soľná bilancia sa spočiatku posudzujú osobitne, aby sa potom mohli vyriešiť regulačné systémy a možné poruchy v týchto domácnostiach.
2. K vode v ľudskom tele
Ak si položíte otázku, aká veľká je úloha vody pre náš organizmus, bude to zrejmé, keď sa pozrieme na podiel tejto tekutiny v našej celkovej telesnej hmotnosti.
Napríklad dieťa pozostáva z asi 75% vody. U dospelého muža je to 50 - 70%, u ženy ešte menej. Posledný uvedený je však spôsobený vyšším podielom tukového tkaniva v ženskom tele, o ktorom je známe, že obsahuje menej vody. 3 Tuková („aktívna“) telesná hmotnosť preto obsahuje rovnaký podiel vody u všetkých pohlaví.
Táto voda sa nachádza ako extracelulárna tekutina (intersticiálna F. [tkanivové priestory - približne 12 l], transcelulárna F. 4 [žľazové sekréty, komorová voda v oku, synoviálna tekutina, črevný obsah, mozgová tekutina - približne 2 l], krvná plazma [približne 3 l] ), ako aj intracelulárnu tekutinu (tkanivová bunka [približne 25 l] a krvná bunková tekutina [približne 2,5 l]). 5
Teraz vzniká otázka, prečo sa táto voda prítomná v tele nielen jednoducho ukladá. Úloha transportu kyslíka ako zložky krvi sa dá v konečnom dôsledku splniť aj týmto spôsobom.
Odpoveď je zrejmá: voda plní ďalšie funkcie, ako je vylučovanie močoviny a regulácia teploty tela.
Prvá z nich je dôležité čistenie obličiek, ktoré vylučuje telo toxínov vylučovaním moču. Regulácia tepla prostredníctvom odparovania vody na povrchu kože je všeobecne známa ako „potenie“.
V dynamickej vodnej bilancii tela tvorí moč asi 1,5 litra denne na „výdajnej“ strane. Cez pľúca (výdych) a pokožku (potenie) sa uvoľní asi 0,9 l denne. Zostáva asi 0,1 l vody, ktorá opúšťa telo spolu s výkalmi.
Najdôležitejší zdroj príjmu vody je možné vidieť pri pití približne 1,3 l denne. Tuhá strava obsahuje aj vodu, ktorá predstavuje okolo 0,9 l denne. Zvyšných 0,3 l, ktoré stále chýbajú na vyvážené vyváženie, sa pri vdýchnutí absorbujú ako oxidačná voda.
Z toho vyplýva pre tento príkladný výpočet obrat vody 2,5 l za deň. 6 Skutočný individuálny obrat zodpovedá približne 3 - 4% telesnej hmotnosti. (U dojčiat je to okolo 10%, a preto je obzvlášť dôležité zabezpečiť vyváženú vodnú rovnováhu.)
3. Na distribúciu elektrolytov v ľudskom tele
Ak vezmeme do úvahy vodnú bilanciu, nesmieme zabudnúť na distribúciu elektrolytov - najmä na chlorid sodný. Ako je popísané vyššie, chlorid sodný zaisťuje zadržiavanie vody v tele.
Za týmto účelom je potrebné poznamenať, že v príslušných kvapalných priestoroch existuje rovnováha náboja, to znamená elektrónová neutralita. Koncentrácia iónov v krvnej plazme a v intersticiálnej tekutine je okolo 150 meq/l, pričom najväčší podiel tvoria Na + a Cl-.
Celková koncentrácia všetkých osmoticky účinných častíc (= osmolarita) je tu vždy približne 300 mosmol/l. Táto hodnota je premenlivá, pretože bunková membrána je priepustná pre vodu, ale nie pre elektrolyt. Pri strate vody sa zvyšuje koncentrácia/osmolarita.
V intracelulárnej tekutine existuje zásadný rozdiel od extracelulárnej tekutiny, pokiaľ ide o iónové zloženie: Tu určujú obraz ióny draslíka (K +) a HPO4²-/HP2PO4- (anorganický fosfát), ako aj proteíny. Celková koncentrácia je okolo 190 meq na kg bunkovej vody. 7.
4. Regulácia rovnováhy vody a elektrolytov
Podľa princípu homeostázy sa živá bytosť vždy snaží o vnútornú rovnováhu. Celková rovnováha našej vodnej bilancie musí byť preto čo najvyváženejšia, aby sa zabezpečila dlhodobá funkčnosť organizmu.
Určite nie je náhoda, že náš príjem vody obvykle prispôsobujeme požiadavkám. Ďalej sa tieto kontrolné mechanizmy podrobne zvážia:
4.1. Osmoregulácia
4.1.1. Pocit smädu
V prednom hypotalame sa pocit smädu spúšťa v reakcii na zmeny v spomínanej osmolarite. To primárne ovplyvňuje krvnú plazmu. Ak dôjde k strate vody v tomto tekutom priestore, zvyšuje sa koncentrácia iónov (= osmolarita). Táto informácia sa dostane do hypotalamu, ktorý zaistí prísun vody pocitom smädu. Rovnováha sa obnoví. 8.
4.1.2. Vylučovanie vody
Predný hypotalamus je tiež zodpovedný za reguláciu uvoľňovania vody obličkami. Aj tu je rozhodujúca riadiaca veličina osmolarita krvnej plazmy. Ak sa tu zvýši osmolarita, vytvára sa/uvoľňuje sa viac adiuretínu (ADH), čo znižuje vylučovanie vody obličkami. Ak je nadbytok vody a z toho vyplývajúca nižšia osmolarita plazmy, je to dosiahnuté znížením uvoľňovania ADH (=> nutkanie na močenie). 9
4.2. Regulácia extracelulárneho objemu
Regulačné mechanizmy extracelulárneho objemu sú úzko spojené s osmoreguláciou. Mali by sme tu spomenúť dva regulačné systémy.
4.2.1. Receptory objemu a regulácia objemu
Receptory objemu sú umiestnené blízko srdca a registrujú centrálne zmeny v objeme krvi, ktoré vznikajú napríklad po strate krvi (-> menší objem) alebo plazmatickej infúzii (-> väčší objem). V reakcii na zodpovedajúci stimul sa aktivuje hypotalamus, ktorý prispôsobuje pocit smädu a uvoľnenie ADH.
Zvýšené uvoľňovanie ADH obmedzuje vylučovanie moču, čo je užitočné, ak je objem krvi príliš nízky. Hypotalamus zároveň v takom prípade zaisťuje zvýšený pocit smädu. Celkovo má telo k dispozícii viac tekutín, pomocou ktorých je možné regulovať objem krvi.
So zvýšeným objemom krvi zaisťuje hypotalamus obmedzené uvoľňovanie ADH (-> zvýšené vylučovanie moču) a menšiu smäd. Výsledkom je, že telo celkovo stráca tekutinu. Vnútorná rovnováha sa tu dá obnoviť, keď sa prebytočná krvná tekutina uvoľní do zvyšku tela. Súčasne klesá objem krvi a hypotalamus opäť normalizuje uvoľňovanie ADH. 10
4.2.2. Systém renín-angiotenzín-aldosterón
Tento regulačný systém je založený na závislosti na objeme extracelulárnej tekutiny a jej koncentrácii Na + (Na + osmolarita).
Ak napríklad poklesne koncentrácia Na + v krvnej plazme, kvapalina, ktorá sa už nemôže viazať, sa presunie do osmotickejších oblastí, takže dôjde k poklesu objemu krvi a krvného tlaku. V takom prípade sa uvoľní renín a vo výsledku sa vytvorí angiotenzín II. Angiotenzín II spočiatku zvyšuje pocit smädu a stimuluje tiež uvoľňovanie aldosterónu.
Aldosterón zase znižuje vylučovanie sodíka a vody obličkami. Úmerne s tým sa však vylúči viac vody ako sodíka, čo vedie k zvýšeniu koncentrácie sodíka v extracelulárnej oblasti. Pri dostatočnom príjme tekutín (ktorý bol stimulovaný tvorbou angiotenzínu II) sa extracelulárny objem opäť zvyšuje (ďalšia absorbovaná voda sa môže viazať prebytkom sodíka). V dôsledku toho sa objem krvi alebo krvný tlak opäť zvýšia.
Ak je vysoký krvný tlak alebo predsieňová distenzia, uvoľňuje sa atriopeptín (ANF), ktorý má opačný účinok.
4.3. Isoionic control
Z hľadiska rovnováhy náboja 11 v tekutinových priestoroch tela je dôležité udržiavať konštantný pomer iónov k sebe navzájom. To sa deje pomocou izoionickej kontroly.
4.3.1. Chlorid sodný
Tieto ióny sa dodávajú telu hlavne vo forme kuchynskej soli. Ideálna koncentrácia je maximálne asi 0,1 g na kg telesnej hmotnosti (pot obsahuje asi 0,1 - 0,4% NaCl). Chlorid sodný má osobitný význam pri ovplyvňovaní objemu extracelulárnej tekutiny (pozri systém renín-angiotenzín-aldosterón).
4.3.2. draslík
Draslík je obzvlášť dôležitý pre intracelulárnu osmolaritu. Rovnováhu draslíka reguluje sodná a draselná ATPáza.
4.3.3. Vápnik a fosfát
Koncentrácia iónov vápnika v extracelulárnej tekutine je obzvlášť dôležitá pre excitabilitu neurónov a svalových buniek. Vápnik a fosfát majú preto veľký význam v oblasti afinity a eferencie motorických schopností a športových stimulov.
Homeostázu v tejto oblasti regulujú paratyroidný hormón, ako aj draselný citriol a kalcitonín, o čom sa v tomto príspevku nemôže a nemalo diskutovať.
4.3.4. horčík
Ióny horčíka (Mg² +) tlmia neuromuskulárnu excitabilitu, takže sú prakticky súperom vápnika. Aj tu je kalcitonín zodpovedným faktorom pri udržiavaní alebo obnovení rovnováhy.
5. Poruchy domácnosti
Vyššie uvedené regulačné mechanizmy zvyčajne zabezpečujú, aby sa rovnováha vo vodnej alebo soľnej rovnováhe obnovila čo najskôr. Problematické je to v prípade zlyhania týchto regulačných systémov. Možné následky sú uvedené nižšie:
5.1. voda
Poruchy vodnej bilancie 12 môžu viesť k smrti. Fyzický, športový a duševný výkon sú obmedzené oveľa skôr.
V športe sa predovšetkým do popredia dostáva nadmerné odparovanie telesných tekutín. Táto dehydratácia hrá v tejto oblasti oveľa väčšiu úlohu ako iné poruchy vodnej rovnováhy spôsobené potením, ktoré je bežné pri športovaní. Tu je potrebné spomenúť napríklad hyperhydratáciu, to znamená nadbytok vody alebo zväčšenie objemu vody.
V prípade dehydratácie veľmi záleží na extracelulárnej osmolarite, či poruchy majú vplyv aj na intracelulárny priestor (= tkanivo a krvné bunky).
5.1.1. Hyperosmolárna dehydratácia
Pri zníženom príjme vody, osmotickej diuréze a potení (fyzická práca, horúčka) dochádza k úbytku vody alebo nedostatku vody. Toto sa nazýva hyperosmolárna dehydratácia. Extracelulárna osmolarita sa zvyšuje so znižovaním extracelulárneho objemu (viac NaCl na liter bunkovej vody!). Táto osmóza vedie k odvodu vody z intracelulárneho priestoru. Oba tekuté priestory sú preto obmedzené. Takáto situácia má - v závislosti od stupňa straty vody - rôzne dôsledky:
Od približne 20% straty vody sa prejavila takzvaná smädová horúčka, ako aj nepokoj a zmätok. Existuje riziko kómy a zrútenia. Od približne 40% straty vody dôjde k smrti.
5.1.2. Hypoosmolálna dehydratácia
V tejto situácii s nedostatkom sodíka extracelulárna osmolarita klesá, pretože množstvo vody zostalo konštantné. Výsledný rozdiel v náboji medzi extra- a intracelulárnym priestorom posúva vodu viac do - osmotickejších - buniek. Extracelulárny objem sa zníži, zatiaľ čo intracelulárny objem sa po chvíli vráti do normálneho rozsahu. Vylučuje sa prebytočná voda, ktorá nemôže byť viazaná soľami.
Ostatné poruchy hydratácie a osmolarity by sa tu už nemali brať do úvahy - z dôvodu ich nedostatku pre športovú vedu. Namiesto toho by sa malo stručne preskúmať dôležitosť predchádzajúceho pojednania pre športovú prax:
6. Praktický význam
Ako už bolo vysvetlené na začiatku, rovnováha slanej vody hrá v športe rolu jednoducho kvôli obvyklému poteniu pri fyzickej práci.
Je potrebné si uvedomiť, že pri potení sa stráca viac vody ako bežné ióny soli. Zvyšné elektrolyty sa preto čoraz viac koncentrujú v príslušnom tekutom priestore, keď sa potíte. To znamená zvýšenú osmolaritu.
Pri športe je teda dôležitejší prísun vody ako prísun elektrolytu.
Aj keď hydratácia nie je pri fyzickej aktivite vždy praktická, pre udržanie výkonnosti je rovnako dôležité ako potenie:
Pri nadmernej svalovej práci je potenie najdôležitejším regulačným mechanizmom na udržanie konštantnej teploty tela. Teplo sa tu odvádza odparením potu.
Napríklad 60-kilogramový muž beží neustále rýchlosťou 18 km/h. Aby si udržala svoju teplotnú rovnováhu, musí cez povrch tela uvoľňovať okolo 900 Kcal za hodinu. To by zodpovedalo asi 1,5 litrom vody za hodinu. Pot sa však odparuje iba na približne 40%. Podľa toho sú tepelné straty dosiahnuté pri tomto množstve potu iba približne 330 Kcal/hodinu, čo vedie k zvýšeniu teploty tela. 14
Pri vysokých teplotách srdce dosahuje svoj maximálny počet úderov aj v rozmedzí nízkeho stresu. Ak dôjde aj k dehydratácii z potenia, zvyšuje sa viskozita krvi (viskozita krvi). Celá kardiovaskulárna aktivita je sťažená. Aby bolo možné pumpovať viskóznu krv, objem srdcového rytmu klesá, zatiaľ čo dopyt po objeme minútového srdcového rytmu zostáva rovnaký. V súlade s tým sa počet mozgových príhod ďalej zvyšuje, keď je ťažké dýchať a metabolizovať.
Za týchto podmienok nemožno očakávať optimálny výkon.
Táto bieda sa zvyšuje aj pri vysokých vonkajších teplotách. To však neplatí pre krátke maximálne zaťaženia: Maximálna spotreba kyslíka tu zostáva rovnaká ako hlavné kritérium pre organický výkon.
Na druhej strane, zvýšená vonkajšia teplota sa stáva problematickou vo výdržnom rozmedzí. Na jednej strane tu zohrávajú úlohu už spomínané dôvody. Ďalej musí byť pre termoreguláciu pokožke dodané viac krvi ako obvykle, aby sa umožnilo potenie. Tento zvýšený prietok krvi do pokožky funguje iba na úkor prietoku krvi do svalov. To má efekt inhibície výkonu v dôsledku takto znižujúceho sa prísunu kyslíka. 15
V prípade zaťaženia pri zvýšenej vonkajšej teplote platia pre straty vody tieto následky:
1. S deficitom 2% telesnej hmotnosti (napr. 1,5 l pri 70 kg): smäd, únava.
2. S deficitom 6% (4 l pri 70 kg): smäd, slabosť, kŕče, pokles krvného tlaku, podráždenosť, .
3. Pri nedostatku vody 6% (> 5 l pri 70 kg): Príznaky ako 1. a 2. Rovnako ako akútne riziko kolapsu. 16
Ako profylaktické opatrenie je vhodné každých 15 minút prijímať vodu v intervaloch približne 250 ml vlažnej tekutiny. Z vyššie spomenutých dôvodov by nemal byť prekročený obsah solí do 0,3% - mal by sa však stále zamerať na to, aby viazal tekutinu v tele. 17 Do nápoja je možné pridať aj ďalšie elektrolyty a vitamíny.
Ak sa toto odporúčanie dodrží, zdraviu prospešnému cvičeniu vytrvalostných športov veľa nestojí v ceste.
7. Bibliografia
1. Clasing, D., Siegfried, I. (ed.): Športové lekárske vyšetrenie a poradenstvo. 2. vydanie, Perimed Fachbuch-Verlagsgesellschaft, Erlangen 1990
2. De Mareés, H., Mester, J.: Fyziológia športu II. 2. vydanie, Diesterweg Verlag, Frankfurt/Berlín/Mníchov 1990
3. De Mareés, H., Mester, J.: Fyziológia cvičení III. 2. vydanie,
Diesterweg Verlag, Frankfurt/Berlín/Mníchov 1991
4. Hollmann W. (Vyd.): Ústredné témy športovej medicíny. 3. vydanie, Springer Verlag Berlin/Heidelberg/New York 1986
5. Hollmann, W., Hettinger, Th.: Športová medicína - základy priemyselnej, tréningovej a preventívnej medicíny. 4. vydanie, Schattauer Verlag, Stuttgart 1999
6. Thews, G .: Anatómia človeka, fyziológia, patofyziológia. 5. vydanie, Stuttgart 1999
7. Weinek, J.: Športová biológia. 6. vydanie, Spitta Verlag, Balingen 1998
1 Hollmann, Wildor/Hettinger, Th., 1999. s. 80
3 Thews, Gerhard, 1990. S, 443
4 alebo „intravaskulárne“ v Hollmann/Hettinger, 1999