Ισοζύγιο νερού και ηλεκτρολυτών στον ανθρώπινο οργανισμό

Aθανάσιος Ε. Κουρσούμης
Γενικός Οικογενειακός Ιατρός, GP-VTS London

Η διατήρηση κατάλληλης ποσότητας νερού και ηλεκτρολυτών στα διάφορα υδάτινα διαμερίσματα του οργανισμού είναι κρίσιμη για τη φυσιολογική λειτουργία του ανθρώπινου σώματος.

Ο ανθρώπινος οργανισμός έχει μια αξιοζήλευτη ικανότητα να ρυθμίζει την καθημερινή ισορροπία νερού και ηλεκτρολυτών όσο η τροφή και τα υγρά είναι άμεσα διαθέσιμα. Η σωματική άσκηση, οι εργασιακές δραστηριότητες και οι περιβαλλοντολογικές συνθήκες οδηγούν στον σχηματισμό και εξάτμιση ιδρώτα ως κύριο μέσο απομάκρυνσης θερμότητας, αλλά απώλεια υγρών χωρίς αντικατάσταση οδηγεί σε μείωση του όγκου του νερού του σώματος, αλλοίωση συγκέντρωσης των ηλεκτρολυτών και κατ’ επέκταση διαταραχή της ομοιόστασης, γεγονός που είναι απειλητικό τόσο για την υγεία όσο και για την απόδοση.

Η ομοιόσταση, η οποία αναφέρεται στην ικανότητα ενός οργανισμού ή του περιβάλλοντος να διατηρείται σταθερό παρά τις εναλλαγές συνθηκών, μπορεί να θεωρηθεί ως δυναμική ισορροπία παρά ως σταθερή και αμετάβλητη κατάσταση.

Δύο, από τους πολλούς ομοιοστατικούς μηχανισμούς αφορούν στη ρύθμιση και κατανομή των επιπέδων νερού και την ηλεκτρολυτική/οξεοβασική ισορροπία (pH). Ως γνωστόν 60- 80% του σωματικού βάρους αποτελείται από νερό, η δε ποσότης ποικίλει ανάλογα με την ηλικία, το φύλο, τον λιπώδη ιστό, τη θρέψη και την ενυδάτωση. Η λήψη νερού ρυθμίζεται από το αίσθημα δίψας μέσω αισθητήρων οσμωτικότητας στο προσθιο-πλάγιο τμήμα του υποθαλάμου. Η κατανομή του σωματικού νερού είναι κατά τα 2/3 στο ενδοκυττάριο διαμέρισμα, ενώ το υπόλοιπο 1/3 είναι εξωκυττάριο και βρίσκεται κατά τα ¾ στους διάμεσους ιστούς και κατά ¼ στο πλάσμα του περιφερικού αίματος.

Βασικά συστατικά του ενδοκυττάριου υγρού είναι τα κατιόντα καλίου και μαγνησίου, φωσφορικές ενώσεις και πρωτεΐνες. Αντίστοιχα στο εξωκυττάριο υγρό κύριο κατιόν είναι τα ιόντα νάτριου, φώσφορου και ασβέστιου, ενώ ανιόντα είναι τα ιόντα χλωρίου και τα διττανθρακικά. H κυτταρική μεμβράνη ρυθμίζει τη μετακίνηση υγρών μεταξύ ενδο-, και εξωκυτταρικών διαμερισμάτων σύμφωνα με την ωσμωτική διαφορά που επικρατεί ώστε να επέλθει ισορροπία. Χαρακτηριστικό της ομοιόστασης των υγρών και των ηλεκτρολυτών είναι η προστασία του εξωκυττάριου υγρού του «πραγματικού κυκλοφορούντος όγκου» (ECV EFFECTIVE CIRCULATING VOLUME).

Δύο είναι οι βασικοί μηχανισμοί προστασίας του ECV, οι μεταβολές του ισοζυγίου του νερού και του εξωτερικού νατρίου και οι άμεσες μεταβολές των συστηματικών αιμοδυναμικών μεταβλητών (ταχυκαρδία, αύξηση περιφερικών αντιστάσεων, μείωση φλεβικής χωρητικότητας). Θεμελιώδη ρόλο στην προστασία του ECV έχουν τα νεφρά, μέσω διέγερσης των εξωνεφρικών υποδοχέων που οδηγεί στην έκκριση αντιδιουρητικής ορμόνης (ADH), ενδοθηλινών αγγειοδιασταλτικών προσταγλανδινών (PGE2). Σπουδαία θέση επίσης κατέχουν και τα νατριουρητικά πεπτίδια (ANP, BNP, CNP) σε καταστάσεις υπερογκαιμίας προάγοντας απέκκριση νατρίου-ύδατος και εμμέσως αναστέλλοντας το σύστημα ρενίνης – αγγειοτασίνης – αλδοστερόνης.

Η σχέση των διαλυτών ουσιών – ηλεκτρολυτών προς το νερό σε όλα τα υδάτινα διαμερίσματα του σώματος διατηρεί την ωσμωτικότητα σε στενά όρια. Η ισορροπία επιτυγχάνεται με μετακίνηση υγρών από και προς τα σωματικά κύτταρα και η εύρυθμή λειτουργία των νεφρών ρυθμίζει την επαναρρόφηση ή απέκκριση νερού, διαλυτών ουσιών και ηλεκτρολυτών. Μεταξύ των βασικών δομικών συστατικών του οργανισμού τρεις κατηγορίες προεξέχουν:

Κύρια δομικά συστατικά: Υδρογόνο (H), οξυγόνο (O), άνθρακας (C), άζωτο (N), φώσφορος (P), θείο (S) που παράγουν αμινοξέα, ολιγοσακχαρίτες, λιπαρά οξέα και νουκλεοτίδια.

Κύρια ανόργανα συστατικά: ασβέστιο (Ca), νάτριο (Na), κάλιο(K), χλώριο (Cl), μαγνήσιο (Mg) που υποστηρίζουν την οξεοβασική ισορροπία, το pH, ηλεκτροχημικές λειτουργίες και τη διαπερατότητα κυτταρικής μεμβράνης.

Συστατικά σε ίχνη: παρουσία σιδήρου (Fe), ψευδαργύρου (Zn), σεληνίου (Se), χαλκού (Cu), ιωδίου (I),υδραργύρου (Hg) κλπ.

Ξεχωριστή σημασία έχουν οι δύο κατηγορίες λιποδιαλυτών και υδατοδιαλυτών βιταμινών.

Κάποιες από τις λειτουργίες των ηλεκτρολυτών είναι η μεταβίβαση νευρικών ερεθισμάτων, η ρύθμιση της κατανομής του νερού και του pH, η μυϊκή λειτουργία, των δε βιταμινών, σε συνεργασία με ανόργανα στοιχεία, η δημιουργία των συνδετικών κρίκων των μεταβολικών λειτουργιών.

Η ποσότητα νερού και η συγκέντρωση ηλεκτρολυτών μπορεί να διαταραχθεί για διαφόρους λόγους όπως η κλιματική αλλαγή, οι έντονες αθλητικές και εργασιακές δραστηριότητες που συνοδεύονται με απώλεια ποσών ιδρώτα:

ΠΙΝ.1 Ποσοστά εφίδρωσης για διάφορα αθλήματα

Rehrer N. Burke L. Sweat losses during various sports Aust.J.Nutr. Diet 1996:53

Άλλες αιτίες διαταραχής είναι η χρήση φαρμάκων πχ διουρητικά, ο τρόπος διατροφής, χρόνιες παθήσεις.

Επισημαίνεται ότι αφυδάτωση >2% του συνολικού νερού του σώματος υποβαθμίζουν την αερόβια άσκηση, την γνωστική και διανοητική επίδοση ενώ αυξημένος είναι και ο κίνδυνος ραβδομυόλυσης.

Η απώλεια νερού από εφίδρωση οδηγεί σε υπερτονική υπογκαιμία, ο όγκος πλάσματος μειώνεται και η ωσμωτική πίεση αυξάνεται με γραμμικό τρόπο από περίπου 283 mosmol/kg σε πάνω από 300mosmol/kg σε περίπτωση αφυδάτωσης κατά 15% του συνολικού νερού του σώματος. Η αύξηση της ωσμωτικής πίεσης οφείλεται κυρίως στην αύξηση Na και Cl του πλάσματος χωρίς σταθερή επίδραση στην συγκέντρωση Κ.

Ο ιδρώτας είναι υποτονικός σε σχέση με το εξωκυττάριο υγρό αλλά περιέχει πολλούς ηλεκτρολύτες κυρίως χλωριούχο νάτριο, K, Ca, Mg. Οι ιδρωτοποιοί αδένες επαναρροφούν το Na με ενεργό μεταφορά, αλλά η επαναρρόφηση δε αυξάνεται ανάλογα με τον ρυθμό εφίδρωσης.

Εκτίμηση ενυδάτωσης μπορεί να γίνει με σχετικά απλό τρόπο μέσω της μέτρησης της μάζας σώματος τις πρώτες πρωινές ώρες, (ΒΙΑ) Bioimpedance Analysis.

Οι φυσιολογικοί παράγοντες που συμβάλλουν στη μείωση της απόδοσης μέσω της αφυδάτωσης περιλαμβάνουν την υπερθερμία, την αυξημένη καρδιαγγειακή καταπόνηση, την μεταβολή της μεταβολικής λειτουργίας, ή μέσω συμβάντων που προέρχονται από το κεντρικό νευρικό σύστημα.

Συμπερασματικά

Ο σύγχρονος τρόπος ζωής, η κλιματική αλλαγή, η υπερθέρμανση του πλανήτη, η αύξηση των αθλητικών δραστηριοτήτων, το εργασιακό περιβάλλον, δύναται να μας ωθήσει στο να μη λαμβάνουμε καθημερινά τα αναγκαία θρεπτικά συστατικά και την απαιτούμενη ποσότητα νερού, οπότε και εμφανίζονται συμπτώματα κόπωσης, αδυναμίας, κεφαλαλγίας, σύγχυσης, ταχυκαρδίας, ξηροστομίας, υπότασης, ζαλάδας, κραμπών, έλλειψη συγκέντρωσης, ευερεθιστότητα, αϋπνία κ.ά.

Η κατανάλωση υγιεινών τροφών αλλά και υγρών, που περιέχουν ηλεκτρολύτες, ιχνοστοιχεία, βιταμίνες κυρίως του συμπλέγματος Β με τις 8 υποομάδες του, ρυθμίζουν την μεταβολική διαδικασία και τις ενεργειακές μετατροπές ως καταλύτες χωρίς θερμιδική επιβάρυνση. Καθώς ενεργειακά συστατικά χωρίς λιπαρά όπως οι μονοσακχαρίτες τύπου δεξτρόζης πριν, κατά τη διάρκεια και κατόπιν έντονων αθλητικών ή εργασιακών δραστηριοτήτων αποτελεί βασική ανάγκη για την ορθή λειτουργία των ομοιοστατικών μηχανισμών ισοζυγίου νερού και ηλεκτρολυτών.

Βιβλιογραφία

1. Lobo DN: Fluid and electrolytes in the clinical setting. Nestle Nutr. Workshop ser. Clin. Perform Programme 2004, p:187-203
2. Fransesco Sofi et. al. Adherence to Mediterranean diet and health status: Metaanalysis BMJ 2008: 337: ai344
3. Shrimanker I, Bhattarai S. Electrolytes (updated 2023 Jul.24 In: Stat Pearls (internet)
4. Exercise and Fluid Replacement. Medicine and Science in sports and exercise 39(2): P 377-390 February 2007
5. Khalif SF, Mohktar Ms, Ibrahim F. The theory and fundamentals of bioimpedance analysis in clinical status monitoring and diagnosis of diseases. Sensors (Basel)2014 June 19;14(6) 10895-928
6. Human water and Electrolyte Balance S. J.Montain, S.N,. Cheuvront, R. Carter, M. N. Sawka2006. U.S. Army Research Institute.