В организме взрослого человека с массой тела 65 кг содержится в среднем 40 л воды; из них около 25 л находится внутри клеток, а 15 л - в составе внеклеточной жидкости. Из 25 л внутриклеточной воды около 95% находится в свободном состоянии, а 5% - иммобилизовано за счет связи с белками и другими биологическими молекулами. Особенно богаты водой ткани молодого организма. С возрастом количество воды постепенно уменьшается: в теле 3-месячного плода 95% воды, 5-месячного 86%, новорожденного ребенка - 70% и взрослого - 55-65%. По мере старения человека количество воды в теле продолжает снижаться. Исходя из этого, многие авторы считают одной из причин старения организма понижение способности коллоидных веществ, особенно белков, связывать воду. Вода и продукты ее диссоциации ионы водорода (протоны) и ионы гидроксила - исключительно важные факторы, определяющие структуру и биологические свойства таких органических веществ, как белки, нуклеиновые кислоты, липиды, а также структуру и функциональные свойства биологических мембран и клеточных органелл.
По сравнению с другими жидкостями вода имеет высокую температуру кипения, высокую удельную теплоемкость, большое поверхностное натяжение. Эти особенности воды обусловлены большой силой сцепления между ее молекулами. В основе высокой прочности связей между молекулами воды лежит электрическая полярность ее молекул, объясняемая специфическим расположением электронов в атомах кислорода и водорода. Высокая теплота испарения воды обеспечивает эффективную адаптацию животных и человека к температуре окружающей среды и, в частности, поддержание температуры тела на физиологически стабильном уровне, предотвращающее перегрев организма.
Вследствие полярной природы вода растворяет многие вещества гораздо лучше, чем другие жидкости. В ней легко растворяются многие кристаллические соли и полярные соединения, такие как сахара, простые спирты, альдегиды и кетоны. Это обусловлено склонностью молекул воды к образованию водородных связей с полярными функциональными группами указанных веществ. например с гидроксильными группами сахаров и спиртов. Вода способна также диспергировать многие соединения, образуя при этом мицеллы. Самыми распространенными биомолекулами, образующими мицеллы, являются жирные кислоты и полярные липиды.
Вода основная среда, а во многих случаях обязательный участник многочисленных химических реакций и физико-химических процессов (ассимиляция. диссимиляция, осмос, диффузия, транспорт и др.), лежащих в основе жизнедеятельности организма. Содержание воды в каждом органе и каждой ткани строго регулируется. Постоянство внутренней среды организма, в том числе и определенное содержание воды, одно из главных условий его нормальной жизнедеятельности. Потери значительных количеств жидкости приводят к сгущению крови. очень тонко определяющемуся особыми нервными рецепторами, которые генерируют импульсы, мгновенно поступающие в головной мозг. В результате этого процесса у человека возникают чувство жажды и потребность возместить утраченное количество жидкости.
Водный обмен в организме протекает с большой интенсивностью. Даже при умеренной температуре окружающей среды и небольшой физической нагрузке взрослый человек выделяет за сутки с мочой, калом и выдыхаемым воздухом примерно 2,5 л воды. При повышении температуры и более интенсивном физическом труде это количество значительно увеличивается, главным образом за счет потоотделения. В отдельных случаях количество пота, выделяемого за сутки, может составлять 6-10 л. Потоотделение считают одним из главных факторов поддержания нормальной температуры тела и выведения продуктов метаболизма и солей из организма. Без пищи человек может прожить несколько недель, тогда как без воды погибает через несколько суток. Жидкость поступает в организм не только в свободном виде, но и в составе пищевых продуктов. Вода также образуется внутри клеток тела человека в результате химических реакций в процессе обмена веществ В выведении жидкости из организма наиболее важную роль играют почки, кожа и легкие. При этом количества выпитой воды и жидкости, выводимой с мочой, приблизительно равны.
В клинических условиях количество поступающей в организм человека воды можно рассчитать путем строгого учета потребления свободной жидкости и количества воды в составе твердой пищи. Образование воды в ходе метаболизма можно вычислить, зная количество белков, жиров и углеводов в рационе. При этом следует исходить из того, что при окислении 1 г жиров– образуется 1,07 мл воды; 1 г белков– 0,41 мл воды; 1 г углеводов– 0,55 мл воды. Теряемую человеком воду легко измерить по количеству мочи и количеству воды в кале, которое определяют при его высушивании.
Потребление жидкости в большой степени определяется условиями труда. характером работы и конституцией человека. Почки являются основным органом, регулирующим количество воды в организме. Чувство жажды дополнительный механизм физиологической регуляции водно-солевого обмена. Оно возникает при повышении концентрации ионов натрия в крови на 1%. Центр жажды расположен в гипоталамусе и имеет тесную взаимосвязь с пищевым центром. Чувство жажды связано с недостатком воды, а не с недостатком солей. Лица, выполняющие тяжелую физическую работу, а также больные с лихорадкой теряют значительные количества жидкости и солей с потом. Они должны пить воду, к которой добавлено небольшое количество солей. При потерях организмом воды со скоростью более 500 мл/ч может возникнуть обезвоживание, выраженные симптомы которого появляются при потере 1/10 общего количества воды в организме. В частности. при работе в условиях жаркого климата потери воды с потом могут достигать 2.5л/ч.
При обычных условиях человек выделяет с выдыхаемым воздухом около 300 мл воды в день. Потери жидкости с калом в норме сравнительно невелики вследствие интенсивного всасывания воды в кишечнике. Количество воды в выделяющихся за сутки слюне, желудочном соке, желчи, панкреатическом и кишечном соке составляет у человека около 8 л. Однако большая часть этих соков подвергается обратному всасыванию в толстой кишке. При рвоте, диарее, наличии фистул потери жидкости могут стать очень значительными и вызвать дегидратацию организма.
Объем выделяемой мочи у человека широко варьирует и в целом отражает количество выпитой свободной жидкости. Моча обычно более концентрирована, чем кровь, что обусловлено работой почек. Концентрационную способность почек отражает осмолярность мочи, которую выражают в миллиосмолях (мосмоль). Одна грамм-молекула любого неионизированного вещества в 1 л воды соответствует 1 мосмолю. Если вещества ионизированы на анионы и катионы, то оба иона дают осмотический эффект, поэтому для одновалентных ионов эквивалент массы 1200 мосмоль/л, равен только 1/2 мосмоля/л. Если осмолярность крови в норме составляет около 300 мосмоль/л, то осмолярность выделяемой почками мочи т.е. концентрация плазмы крови увеличивается в 4 раза.
Главные составные части мочи это мочевина и другие конечные продукты распада белков, а также хлорид натрия. Хотя в моче содержится в растворенном состоянии около 100 химических веществ, это незначительно отражается на ее общей осмолярности. Поскольку количество мочевины и хлорида натрия в моче зависит от количества белка и соли, потребляемых с пищей, то осмолярность мочи в определенной мере зависит от состава пищи. Таким образом, пища определяет объем работы, выполняемой почками. Мочевина и хлорид натрия обеспечивают 1/3 осмолярности мочи. Так как в обычных условиях почки могут концентрировать мочу до 1200 мосмоль/л, то на выведение этих веществ необходимо почти 2/3 всей выделяемой через почки воды, т.е. около 1 л. Учитывая это, воду, выделяемую почками, принято условно делить на «обязательную» и «свободную». Если общее количество мочи равно 1500 мл/сут, то на обязательную воду приходится 830 мл/сут, а остальные 670 мл/сут на свободную.
Между количеством потребляемой и выделяемой воды, как правило, существует строгое равновесие. В нормальных условиях потребность взрослого человека в воде составляет около 40 мл/кг в сутки; у детей грудного возраста эта потребность значительно выше и достигает 120-150 мл/кг. Водный баланс в организме взрослого человека определяют с помощью следующих величин: вода питьевая (чай, кофе и т.д.) 800-1000 мл; супы 500-600 мл; жидкость в составе твердых продуктов 700 мл; вода, образующаяся в организме, 300-400 мл. Суточная потребность человека в воде составляет 2300-2700 мл. При нормальной температуре воздуха и умеренных физических нагрузках человек должен выпивать за сутки не более 1 л воды. Избыточное потребление воды усиливает нагрузку на сердце и повышает процессы распада белка.
Содержание воды в теле человека в определенной степени связано с потреблением различных солей. Доказано, что соли натрия, в частности поваренная соль, способствуют задержке воды в организме, поэтому при заболеваниях сердца и почек рекомендуют ограничивать их потребление. В то же время при интенсивном потоотделении концентрация соли в крови увеличивается, что ведет к появлению чувства жажды. При этом употребление пресной воды не компенсирует потерю солей организмом, и человек испытывает солевой голод. В связи с этим перед длительными походами, а также при тяжелой физической нагрузке в жару для ограничения потери воды рекомендуют съедать обильно посоленный кусок хлеба, а рабочих горячих цехов необходимо снабжать слегка подсоленной газированной водой. Соли калия и кальция по сравнению с солями натрия оказывают противоположное действие. Они повышают мочеотделение и способствуют выведению воды из организма. Для утоления жажды имеют значение не только абсолютное количество воды, но и ее вкусовые свойства. Хлебный квас, холодный отвар из сушеных фруктов, зеленый чай, клюквенный морс лучше утоляют жажду, усиливая слюноотделение.
Эти напитки, а также кофе, какао, черный чай и другие входят в состав рациона в виде так называемой свободной жидкости, которая не содержится в твердой пище и должна составлять около 1500 мл в день. Целесообразно избегать крепкого кофе или чая. Поскольку очень многие люди в течение жизни привыкли к этим напиткам, лишать их полностью традиционной чашки кофе или стакана крепкого чая неразумно. Можно посоветовать пить кофе с цикорием или молоком, не более 1 чашки в день; чай с лимоном или с молоком.
В жаркое время года большое значение имеет соблюдение правильного водного режима. Утром полезно выпивать сравнительно большое количество чая (в организме создается «депо жидкости»). Днем (в разгаржары) питье следует ограничивать. При повышении температуры окружающей среды, физической активности, особенно при их сочетании (например, работа на даче в летний период), отмечается обильное потоотделение, теряется не только вода, но также водорастворимые витамины и минеральные вещества. В данном случае рекомендуется пить столовую минеральную воду. При этом ограничение потребления жидкости может привести к тепловому удару, что проявляется повышением температуры тела, мышечной слабостью, головокружением и появлением судорог.
Вместе с тем значительные потери жидкости приводят к сгущению крови, и как защитная реакция в этом случае возникает чувство жажды. Ощущение жажды формируется при повышении концентрации натрия в крови на 1% и сопровождается симптомами обезвоживания: сухостью во рту, связанной с потерей жидкости из слизистой оболочки ротовой полости, снижением количества мочи.
На начальных стадиях симптомы дегидратации неспецифичны и трудно распознаются, проявляясь вялостью, апатией, путаным сознанием. Известно, что при потере воды до 8% от массы тела наступает полуобморочное состояние, при 10% - начинаются галлюцинации и возможна даже остановка сердца, при 12% и более - наступает смерть.
Наиболее частая причина обезвоживания недостаточное потребление жидкости, поэтому необходимо регулярное питье независимо от чувства жажды. Иногда обезвоживание связано с недержанием мочи, нарушением формирования чувства жажды или страхом захлебнуться при употреблении жидкости больными инсультом. Причиной обезвоживания может быть также неконтролируемое применение диуретиков.
В то же время избыточное потребление жидкости способствует повышению распада белка, вымыванию из организма некоторых необходимых витаминов и микроэлементов, вызывает перегрузку сердечно-сосудистой и мочевыделительной систем. Натрий способствует задержке жидкости в организме, поэтому при заболеваниях сердца и почек, а также отеках различного происхождения рекомендуется ограничение поваренной соли и употребление антагонистов натрия. Стимулируют мочеотделение такие продукты, как чернослив, урюк, курага, картофель, тыква. кабачки, капуста, содержащие соли калия, и молочные продукты (источники кальция).
