Роль воды в организме
На самом деле роль воды многогранна и с трудом поддается обычному перечислению. Из наиболее явных ее функций можно назвать:
1. Участие в ферментативных реакциях гидролиза. Поэтому
· катаболизмв клетке любых полимерных молекул (триацилглицеролов, гликогена) и получение из них энергии не может происходить без воды,
· перевариваниепищевых веществ ухудшается в состоянии недостаточности воды.
2. Формирование клеточных мембран основано на амфифильности фосфолипидов, т.е. на способности фосфолипидов автоматически формировать полярную поверхность мембраны и гидрофобную внутреннюю фазу. Как следствие, при снижении объема внутри- и внеклеточной воды часть фосфолипидов оказывается "лишней" и происходит деформация мембран клеток.
3. Вода формирует гидратную оболочку вокруг молекул. Это обеспечивает
· растворимостьвеществ, в частности белков-ферментов, и должное взаимодействие их поверхностных гидрофильных аминокислот с окружающей водной средой. При уменьшении доли воды в среде взаимодействие ухудшается, изменяется конформация фермента и, значит, варьирует скорость ферментативных реакций,
· транспортвеществ в крови и в клетке.
4. Вода создает активный объем клетки и межклеточного пространства. Связывание воды с органическими структурами межклеточного матрикса – коллагеном, гиалуроновой кислотой, хондроитин-сульфатами и другими соединениями обеспечивает тургор и упругость тканей. Наглядно это проявляется при крайнем обезвоживании организма, когда наблюдается спадение глазных яблок и неэластичность кожи.
В качестве примера проявления скрытогодефицита воды можно указать дегенерацию суставов приартрозах. В доклинической стадии сухость и шероховатость хрящевых поверхностей приводят к повышению трения и сцепления в суставе, что проявляется как слышимый при движении скрипи хруст. В дальнейшем развиваются истончениеи истирание суставного хряща, снижение его аммортизационных свойств, появление болей и начало клинических стадий остеоартроза.
5. Состояние жидких сред организма (кровь, лимфа, пот, моча, желчь) напрямую зависит от количества в них воды. Сгущение и концентрирование этих жидкостей приводит к снижению растворимости их компонентов – солей, органических веществ, и усилению кристаллообразования в моче и желчи.
Таким образом, при наличии других факторов, например, избытка оксалатов или мочевой кислоты (длямочекаменной болезни) или дефицита липотропных веществ (для желчекаменной болезни) дефицит воды потенциирует развитие этих заболеваний.
6. Достаточное количество воды поддерживает стабильность артериального давления. При нехватке воды активируется секреция вазопрессина и ангиотензина, часть эффектов которых направлена на
· сужение сосудов для приведения в соответствие объема крови и емкости сосудистого русла,
· повышение артериального давления для обеспечения кровоснабжения головного мозга, почек и других органов.
Регулярная нехватка воды приводит к постоянному сокращению гладких мышц сосудов, их "тренировке", утолщению мышечного слоя и, как следствие, более выраженному тонусу сосудов в ответ на обычныестимулы и естественный гормональный фон. Развивается артериальная гипертония.
Источники воды в клетке
Существуют два источника воды для клеточного метаболизма:
1. Вода, образуемая в процессе катаболизма и при окислительном фосфорилировании – метаболическаявода, в среднем 400 мл.
Часто этот источник воды переоценивают и считают достаточным для покрытия водного дефицита, приводя в пример верблюдов и жир в их горбах. Однако элементарный расчет показывает, что в состоянии покоя даже при полном голодании для обеспечения организма человека суточной энергией необходимо не более 200 г жира. Известно, что при полном окислении 1 г жира образуется 1,09 мл воды, т.е. в сутки такой воды будет всего 220 мл. Способность верблюдов выживать в жарких условиях пустыни обусловлены совсем не запасами жира, а другими причинами!
2. Вода, поступающая с пищей – в сутки во взрослый организм должно поступать в виде чистой (!) воды не менее 1,5 л или из расчета 25-30 мл/кг массы. Дополнительно может поступить с напитками, жидкой и твердой пищей еще до 1,5 л. У ребенка первого года жизни суточная потребность в воде составляет 100-165 мл/кг веса, что связано с большим количеством экстрацеллюлярной жидкости и легкостью ее потери при воздействиях на организм.
Выведение воды из организма
Выведение воды осуществляется несколькими системами:
1. Легкие. Вода выводится незаметно для человека с выдыхаемым воздухом, это неощутимые потери (в среднем 400 мл/сут). Доля выводимой воды может возрастать при глубоком дыхании, дыхании сухим воздухом, при гипервентиляции, искусственной вентиляции легких без учета влажности воздуха.
2. Кожа. Потери через кожу могут быть
· неощутимые – при этом выводится практически чистая вода (500 мл/сут),
· ощутимые – потоотделение при повышении температуры тела или среды, при физической работе (до 2,0 литров в час).
3. Кишечник– теряется 100-200 мл/сут, количество возрастает при рвоте, диарее.
4. Почки выводят до 1000-1500 мл/сут. Скорость выделения мочи у взрослого 40‑-80 мл/ч, у детей – 0,5 мл/кг·ч.
В нормальных условиях благодаря почкам вода из организма выделяется в количестве, соответствующем объему принимаемой жидкости.
Часть воды всегда удаляется независимо от водного рациона, даже при сухом голодании. Это называетсяоблигатная потеря воды (около 1400 мл в сутки). К облигатной потере воды относится удаление воды спотом, выдыхаемым воздухом, испражнениямии мочой. При этом доля воды, теряемой через почки, даже с максимально концентрированной мочой, составляет до 50% всех потерь.
Регуляция водного баланса
В организме за сохранение воды ответственны две антидиуретические системы:
1. Антидиуретический гормон (вазопрессин) – его секреция и синтез возрастает при:
· активации барорецепторовсердца в результате снижения давления крови, при уменьшении внутрисосудистого объема крови на 7-10%,
· возбуждении осморецепторовгипоталамуса – при нарастании осмоляльности внеклеточной жидкости даже менее чем на 1% (при обезвоживании, почечной или печеночной недостаточности),
В зрелом и пожилом возрасте количество осморецепторов снижается и, следовательно, снижается чувствительность гипоталамуса к изменению осмоляльности, что повышает риск обезвоживания, обычно субклинического.
В эпителиоцитах дистальных канальцев почек и собирательных трубочек гормон стимулирует синтез и встраивание аквапоринов в апикальную мембрану клеток и реабсорбцию воды.
2. Ренин-ангиотензин-альдостероновая система (система РААС) – активируется при уменьшении давления в почечных приносящих артериолах или снижение концентрации ионов Na+ в моче дистальных канальцев. Конечная цель работы данной системы – усилить реабсорбцию натрия в конечных отделах нефрона. Это влечет за собой увеличение потока воды в клетки тех же отделов и предотвращение ее потерь.
Потери воды вызываются низкой активностью антидиуретических систем.
За целенаправленное удалениенатрия и, соответственно, воды отвечает следующий гормон - атриопептин.
Атриопептин– вазодилатирующий и натрийуретический гормон, вырабатываемый в секреторных миоцитах предсердий и желудочков в ответ на их растяжение. Уровень атриопептинов возрастает, например, в результате застойной сердечной недостаточности, хронической почечной недостаточности и т.п.
Натрийуретический пептид усиливает выведение ионов Na+ и воды и снижает давление за счет:
· повышения скорости клубочковой фильтрации и подавления реабсорбции воды,
· торможения реабсорбции ионов Na+ и Cl– в проксимальных канальцах и повышения их экскреции,
· снижения сердечного выброса и повышения коронарного тонуса,
· ингибирования секреции ренина, эффектов ангиотензина II и альдостерона,
· увеличения проницаемости гистогематических барьеров и увеличения транспорта воды из крови в тканевую жидкость,
· расширения артериол и снижения тонуса вен.