nedjelja, 27. ožujka 2011.

Voda, tekućine i elektroliti


Kada bismo pitali bilo kojeg zaposlenika u NASA-i, koji pojam prvo povezuju sa pojmom vode, najvjerojatnije bi svi odmah odgovorili: život! I to je točno. Sva naša istraživanja danas pokazuju da gdje postoji voda, zasigurno postoji i neki oblik života. Naime i naše istraživanje svemira se bazira upravo na tom principu. Hajdemo prvo pronaći vodu u svemiru, a onda ćemo zasigurno ako dobro „prošnjofamo“ uokolo pronaći i život. Koliko smo u tome do sada uspjeli, u to zaista zasada ne želim ulaziti, barem ne na ovom blogu.

Nakon ekstraterestrijalnog uvoda o važnosti vode, mislim da bi bilo vrijeme i napraviti terestrijalni uvod o važnosti vode. Voda nas na našem planetu zaista u potpunosti okružuje; oko 70% površine našeg planeta pokrivaju oceani, voda sa njihove površine isparava, putuje atmosferom, te ponovno, putem kiše, dolazi na površinu planeta. Oko 60 % tjelesne mase  čovjeka otpada na vodu, pri čemu treba naglasiti kako u ženskih osoba otpada malo manji udio, dok u muških osoba nešto veći. Razlog tomu je što muška osoba prirodno sadrži veći udio nemasne mišićne mase koja sadrži veći udio vode, u usporedbi sa ženskim osobama koje sadrže više masnog tkiva koje u svom sastavu sadrži izrazito malo vode.

Općenito, osoba koja je fizički aktivna sadrži više nemasnog mišićnog tkiva u svojem tjelesnom sastavu, te time sadrži i više vode, dok neaktivna osoba s prekomjernom tjelesnom težinom, uslijed povećane količine masnog tkiva, te nedostatka nemasne mišićne mase, sadrži i manje vode u sastavu svoga tijela. 

Jedno od vrlo značajnih svojstva vode je da ima sposobnost otapanja tvari. Primjerice kada ulijemo malo soli (natrijeva klorida) u čašu vode, bijeli kristali koji su nam prije bili vidljivi, postaju u vodi  nevidljivi. Kažemo da se sol otopila u vodi. Razlog tome se krije u svojstvima molekule vode (svaka molekula vode se ponaša kao dipol). Molekule vode kidaju ionsku vezu natrijeva klorida, čime dobivamo ione natrija i klora. Svaki od tih iona sadrži naboj, te se zbog toga na njih vežu i molekule vode. Sada više ne možemo govoriti o čistoj vodi, već o otopini soli odnosno o tekućini. Tako i u našem tijelu uvijek govorimo o tekućinama, jer uvijek nailazimo na otopine koje sadrže niz otopljenih tvari.

Uzmimo za primjer ljudsku krv. To je jedna vrlo viskozna tekućina koja se sastoji od stanica (45%) i  tekuće faze (55%) koju nazivamo plazma. Krvna plazma je zapravo vodena otopina u kojoj pronalazimo otopljene tvari kao što su kalij, natrij, te različite vrste proteina. Sama plazma sadrži 92% vode, dok stanice eritrocita sadrže oko 60% vode.

Na ovom primjeru vidimo i razlog zbog kojega sve tekućine u našem tijelu dijelimo u dvije skupine:

  1. unutarstanične tekućine (2/3 ukupne količine tekućine u tijelu)
  2. izvanstanične tekućine (1/3 ukupne količine tekućine u tijelu)
Izvanstanične tekućine možemo podijeliti na:

  1. intersticijske tekućine (one koje se nalaze između stanica određenog tkiva pojedinog organa)
  2. intravaskularne tekućine (krv i limfa)
Znači kada bismo govorili o važnim funkcijama tekućine (vode) u našem tijelu na prvom mjestu bismo rekli da je to otapanje ali i transport tvari. One tvari koje se ne otapaju u vodi kao primjerice lipidi, također se prenose putem vodenog medija (krvi) ali se prije toga moraju povezati sa posebnom molekulom-nosačem (obično je to protein)  koji im omogućava transport krvlju do odredišnih stanica u tijelu.

Druge važne funkcije tekućine u našem tijelu su: održavanje volumena krvi, održavanje tjelesne temperature (jedan od načina je i putem znojenja), te zaštita i podmazivanje određenih tkiva i organa (napr. zaštita mozga ili podmazivanje zglobova).

Kako bi stanice ljudskog tijela mogle normalno funkcionirati količina vode u njima mora biti u optimalnom rasponu. Ukoliko nema dovoljno vode, stanice se smežuraju i ugibaju, a sa druge strane ukoliko sadrže previše vode, raspuknu se i naravno ponovno ugibaju.

Voda slobodno prolazi kroz membrane stanica i sama stanica nema apsolutno nikakvu kontrolu nad tim procesom. S druge strane elektroliti ne mogu slobodno prolaziti kroz membrane stanice, već moraju biti aktivno preneseni putem nekog određenog specijaliziranog nosača u membrani (molekula proteina). U ovom drugom slučaju stanica ima potpunu kontrolu na tim procesom.

U ovom trenutku trebamo definirati što su to elektroliti i koja je njihova funkcija?

Elektroliti su tvari koji u vodenom mediju disociraju na pozitivne (kationi) i negativne (anioni) ione, čime vodenu otopinu u kojoj se nalaze čine pogodnom za provođenje električne struje. Prije spomenuta kuhinjska sol (NaCl) je elektrolit.

Kada govorimo o elektrolitima u našem tijelu obično mislimo na 4 najvažnija minerala:

  1. natrij (Na+)
  2. kalij (K+)
  3. klor (Cl-)
  4. fosfor (u obliku  hidrogen fosfata HPO42-)
U unutarstaničnim tekućinama prevladavaju kalij i fosfor, dok u izvanstaničnim natrij i klor.

Elektroliti privlače na sebe vodu, te voda uvijek putuje u smjeru prema većoj koncentraciji elektrolita. Znači ako u stanici imamo veću koncentraciju elektrolita nego izvan stanice, voda će ulaziti u stanicu i time povećavati svoj udio unutar stanice. Obrnuto, ukoliko je količina elektrolita veća u tekućini izvan stanice, nego u onoj unutar stanice, voda iz stanice će izlaziti iz stanice, čime će se udio vode u stanici smanjivati. Ovaj proces nazivamo osmoza, i traje sve dok se ne izjednače koncentracije elektrolita sa obje strane stanične membrane.

Iz ovoga je vidljivo kako je za optimalnu količinu vode unutar stanice, zapravo potrebna optimalna količina elektrolita unutar stanice, te da stanica kontrolom količine elektrolita putem njihovog aktivnog transporta kroz staničnu membranu, može time kontrolirati i samu količinu vode unutar stanice. Zbog toga kažemo kako je jedna od glavnih funkcija elektrolita održavanje ravnoteže tjelesnih tekućina. Druga važna uloga elektrolita je sudjelovanje u prenošenju živčanih signala u našem tijelu.

U naše tijelo unosimo vodu putem različitih napitaka, obično kada smo žedni, ali i putem hrane. Primjerice zelena salata sadrži 96% vode, dok bademi svega 6% vode. Višak vode iz našeg organizma izlučujemo najvećom mjerom urinom, ali vodu ujedno gubimo u manjoj mjeri i drugim putovima kao što su znojenje, izdisanjem zraka kroz dišne putove te fecesom.

Zanimljivo je da dio vode dobivamo i odvijanjem metaboličkih procesa u našem tijelu. Tu vodu nazivamo metabolička voda. Primjerice ako putem konzumirane hrane, koju smo probavili, apsorbiramo 180g glukoze, prilikom kemijskih reakcija potrebnih za potpunu oksidaciju 180g glukoze, osloboditi će se i 108g metaboličke vode. Treba napomenuti kako je ovaj izračun približan jer sam uzimao zaokružene vrijednosti molarne mase glukoze (180g/mol i vode 18g/mol). Nadalje, drugačije vrijednosti se dobivaju za kemijske reakcije koje uključuju razgradnju nekih drugih komponenata kao što su masne kiseline, glicerol, aminokiseline…itd.

Naravno postoje i iznimni slučajevi kada gubimo mnogo više tjelesnih tekućina nego je to uobičajeno, primjerice kod intenzivne tjelovježbe, u okolini sa visokom temperaturom, pri bolesnim stanjima koja uključuju vrućicu,  povraćanje ili proljev, stanjima gubitka krvi (operativni zahvati, krvarenja, doniranje krvi), trudnoći i laktaciji.

Kao što sam prije naveo, u principu većina osoba pije tekućinu kada osjeti žeđ. Nažalost ponekad to i nije dovoljno. Svi smo se mi našli u situacijama kada smo naprosto zaboravili da trebamo nešto popiti jer zapravo osjećamo žeđ. Osjećaj žeđi može biti potisnut iz različitih razloga: primjerice zagledali smo se u neki napeti film, naporno radimo neku obvezu na poslu i izgubili smo ne samo pojam o osjećaju žeđi, već i pojam o vremenu, zaigrali smo se na kompjuteru, doslovno sa nekom igrom ili čitanjem nekog interesantnog bloga možda…itd. Kao što je dobro da prilikom gledanja televizijskog ili kompjuterskog ekrana svjesno i namjerno trepnemo našim očima po nekoliko puta kako ih ne bi previše zamarali, tako je i dobro u pravilnim razmacima tijekom dana, svjesno i sa namjerom, konzumirati određene količine vode.

Naime kada osjetimo žeđ, naše tijelo već ima potrebu za tekućinom, znači da je došlo do pomicanja ravnoteže tjelesnih tekućina, odnosno određenog gubitka vode, koji se treba što prije nadoknaditi. Postoji pitanje da li smo sposobni konzumiranjem tekućine, nakon osjećaja žeđi, unijeti dovoljnu količinu vode, koja će time taj poremećaj ravnoteže ispraviti. Zbog toga je bolje kontinuirano unositi potrebne količine vode tijekom dana kako bismo osigurali održavanje ravnoteže tjelesnih tekućina i spriječili pojavljivanje osjećaja žeđi.

Zgodan podatak za ilustraciju je taj da primjerice kod osjećaja jake žeđi, koji obično biva popraćen i gubitkom teka, naše tijelo je već izgubilo 1 – 2 % tjelesne mase putem gubitka vode. A kod osjećaja suhoće usta i smanjene potrebe za mokrenjem, naše tijelo je izgubilo već 3 – 5 % tjelesne mase putem gubitka vode. Kod gubitka od 9 – 11 % nastupaju delirij, grčevi u mišićima te zatajenje rada bubrega.

Na kraju dolazimo i do najbitnijeg dijela ovoga posta, a to je koliko vode trebamo dnevno unositi tekućinom. Budući da potreba našeg tijela za tekućinom ovisi o našem fiziološkom stanju, tjelesnoj aktivnosti, okolnoj temperaturi te hrani koju unosimo, dati jednu jedinstvenu općeprimjenjivu preporuku je nemoguće. Preporuke moraju biti namijenjene pojedincu i njegovim potrebama.

Ali u svrhu  davanja određenih smjernica općenite preporuke ipak postoje. Dietary Reference Intake (DRI) je sistem prehrambenih preporuka od strane Medicinskoga Instituta Nacionalne Akademije za Znanost Sjedinjenih Američkih Država, te prema tome sistemu, DRI vrijednost za muškarce (19-50 godina) je 3.7 litara ukupne vode na dan, a za žene u istoj dobnoj skupini je 2.7 litara ukupne vode dnevno. Kada se oduzmu prosječene vrijednosti vode koje otpadaju na metaboličku vodu i vodu unesenu krutom hranom, dolazimo do prosječne vrijednosti od oko 2 do 3 litre tekućine dnevno, odnosno 9 – 13 čaša vode dnevno. Kao što sam i spomenuo u prijašnjem postu, zdrava osoba bez vode može izdržati, zavisno od niza vanjskih i osobnih čimbenika, od 2 do 10 dana, dok maksimalni unos vode koji naši bubrezi mogu podnijeti, prema određenim istraživanjima, iznosi od 0.7 do 1L na sat.