Jak hospodaříme s tělesnou vodou

Asi 94 % veškeré vody na Zemi představují oceány, zbylých 6 % je voda sladká. Přitom největší část sladké vody (více než tři čtvrtiny) je obsažena v ledovcích, zbytek je rozptýlen v podzemí, v jezerech, v řekách, v půdě a v atmosféře (podrobněji viz Data a souvislosti, Vesmír 79, 88, 2000/2). Díky sluneční energii cirkuluje obrovské množství vody v různých skupenstvích biosférou. Vypařuje se z povrchu moří, jezer a řek do vzduchu, kondenzuje v mracích a padá zpět na zem v podobě dešťových kapek, sněhu či krup. Asi tři čtvrtiny této vody se opět odpaří nebo proniknou do půdy a zásobují rostliny, zbytek proudí v povrchových vodách, část prosakuje do hlubin země a doplňuje prameny.

Voda je ideální prostředí pro biologické děje, má základní vlastnosti nezbytné pro život. Je výchozím i konečným produktem nesčetných biochemických reakcí, slouží jako rozpouštědlo, jako transportní vehikulum pro nejrůznější látky, roznáší v těle teplo, ochlazuje apod. Pozoruhodná schopnost molekuly vody sloužit jako rozpouštědlo pro ionty a organické molekuly vyplývá z jejího dipólového charakteru a ze schopnosti vytvářet vodíkové vazby. Všechny reakce v živých buňkách (na všech stupních vývoje živých soustav) probíhají primárně ve vodném prostředí. Kořeny rostlin mohou přijímat potřebné látky pouze z roztoku a jednoduché štěpné produkty živin v tenkém střevě člověka musí být rozpuštěny ve vodě, aby se mohly vstřebat do krve.

Výměna molekul

V tělesné vodě člověka (viz text v rámečku) jsou rozpuštěny krystaloidní a koloidní látky, jejichž množství a vzájemný poměr jsou pro daný oddíl (uvnitř či vně buněk) charakteristické. Intracelulární tekutina je obsažena přibližně v 75 trilionech buněk lidského těla. Extracelulární tekutina představuje vnitřní prostředí organizmu a podle rozmístění, složení, dynamiky a funkce ji dělíme na krevní plazmu, tj. tekutinu krve čili intravaskulární (v cévách), a tekutinu intersticiální (tkáňový mok), která obklopuje všechny buňky. Extracelulární tekutina má složení podobné jako „pramoře“, v němž žili první jednobuněční živočichové (nynější mořská voda je koncentrovanější). Mezi krví (resp. krevní plazmou) a intersticiální tekutinou probíhá nepřetržitá výměna molekul, stejně jako mezi intersticiální tekutinou a buňkami. Přestupují tak dýchací plyny, voda, živiny, ionty, signální molekuly, produkty látkové přeměny aj. Zvláštní oddíl tvoří tekutiny transcelulární, které vznikly na základě transportní a sekreční aktivity buněk a plní v daných orgánech a tělních dutinách specifické funkce. Patří sem tekutina nitrooční, tekutiny ve vnitřním uchu, slzy, mozkomíšní mok, tekutina v pleurálním a peritoneálním prostoru (tj. mezi pohrudnicí a poplicnicí a v břišní dutině), tekutina v kloubech, trávicí šťávy a sekrety v žlázách. Množství těchto tekutin je pro normální hospodaření vodou zanedbatelné, za mimořádných okolností se však může objem některé z nich změnit.

Pro normální život a činnost buněk je naprosto nezbytné, aby objemy a složení tělesných tekutin byly stálé. Zachování stálých fyzikálně-chemických vlastností (osmotické koncentrace, objemu, pH a vzájemného poměru iontů) vnitřního prostředí se děje v zájmu prostředí nitrobuněčného a závisí na něm aktivita buněčných enzymů, integrita buněčných membrán aj. Klíčovou úlohu v homeostáze (stálosti vnitřního prostředí) hraje hospodaření s vodou a solemi. Zároveň jsou objemy a složení tělesných tekutin vystaveny trvalým výkyvům, které je potenciálně ohrožují. Je to příjem a výdej (ztráty) vody a solí a činnost buněk i orgánů.

Vyrovnaná bilance

Konstantní obsah vody v těle je výsledkem vyrovnané vodní bilance. Jestliže vyčíslíme výdej a příjem vody za obvyklých podmínek, tj. při normálním režimu bez velkých výkyvů teploty prostředí, svalové aktivity a příjmu a složení nápojů, dostaneme údaje znázorněné v tabulce 2.

Denní obrat vody tedy představuje u dospělého člověka – při náležitém příjmu – průměrně 2450 ml. Musíme ovšem počítat s tím, že např. při tělesné námaze stoupne výdej dýcháním na 500–600 ml za den, pocení se může zvýšit až na 5000 ml za den (tabulka 5). Tomu samozřejmě musí odpovídat přívod vody. Jestliže za relativního klidu a při normální teplotě ztrácíme nepozorovatelným odpařováním (kůží a plícemi) průměrně 1000 ml vody denně, je absolutně nejnižší nutný příjem vody (nápoji a potravinami) 1500 ml za den.

Z čísel vyplývá, že u dospělého člověka se vymění denně asi 5 % celkové tělesné vody, u sedmikilogramového kojence to je dokonce 14 % (tabulka 3). Obrat tekutin je tedy vysoký, zejména u dítěte. Tato skutečnost spolu s převahou extracelulární tekutiny nad intracelulární vede k tomu, že se malé dítě snáze dehydruje. Kromě nedostatečného přívodu tekutin mohou mít neblahé důsledky velké ztráty zvracením, průjmy, při onemocnění ledvin nebo rozsáhlých popáleninách. Denní potřeba vody u dítěte na kg tělesné hmotnosti činí ve věku 1 až 15 dní 60–120 ml, ve věku 4 až 6 měsíců 120 ml, od 9 do 12 měsíců 75 ml a ve 2 až 5 letech 45 ml.

Všimněme si však jednotlivých položek bilance u dospělého. Nepociťované či nepostřehnutelné odpařování (perspiratio insensibilis) se děje přímo povrchem kůže a není dost dobře ovlivnitelné. Totéž lze říci o zvlhčování vzduchu v dýchacích cestách, tedy o výdeji vody dýcháním. Obojí ztráty jsou stálé, podobně i voda ve stolici. Pocení slouží výdeji tepla odpařováním, tedy termoregulaci. Na druhé straně je množství oxidační vody, která vzniká při metabolických pochodech (spolu s CO₂), závislé na úrovni metabolizmu a není velké. Příjem vody nápoji a potravou je proměnlivý, závisí na nejrůznějších okolnostech a bývají v něm i velké výkyvy. Z přehledu tedy vyplývá nejen obecně praktický poznatek o nutnosti přijímat dostatečné množství tekutin, ale hlavně skutečnost, že to mohou být jedině ledviny, které jsou schopny vyrovnávat disproporce, tzn. vodou šetřit, nebo naopak její přebytky vyloučit. Obsah vody v těle je řízen s velkou přesností. Normálně dlouhodobě kolísá jen asi o 150 ml (tj. v rozsahu ± 0,22 %) a hlavním výkonným orgánem této regulace jsou ledviny. Ty jsou jediným orgánem, který je schopen vylučovat proměnlivé množství vody a solí podle potřeb organizmu, zbavovat jej přebytků nebo šetřit jednu či druhou složku.

Objem moči za den se pohybuje – podle příjmu tekutin – v dosti širokém rozmezí okolo hodnot 1000–1500 ml. Za extrémních podmínek nedostatku vody se může tvořit jen 500 ml za den, což je minimální objem pro vyloučení látek, jichž se tělo musí zbavit (asi 600 mmol). Při opakovaném „zaplavování“ organizmu vodou stoupne množství moči na několik litrů. Ledviny jsou orgánem s obrovskou výkonností. Denně se v jejich glomerulech profiltruje 170–180 litrů ultrafiltrátu krevní plazmy a denně se v tubulárním systému ledvin zpětně vstřebá více než 99 % tekutiny zpět do krve (viz Vesmír 78, 193, 1999/4). To znamená, že se celková tělesná voda odfiltruje a zpětně resorbuje 4krát za den, extracelulární tekutina 12 až 15krát za den a plazmatická voda dokonce asi 60krát. Stačí pak změna ve zpětné resorpci o 1 %, aby se zvětšilo (či zmenšilo) vylučování vody o 1,7 litru (čili více než 100 % normy). Stejně můžeme vypočítat i obrat rozpuštěných látek: např. glukózy se filtruje a resorbuje asi 180 g za den, chloridu sodného se denně filtruje asi 1 kg a odhlédneme-li od malého množství (asi 6 g), které se vyloučí, rovněž se všechen resorbuje.

Funkce ledvin je pro život nezbytná, a proto do biologicky tak důležitého procesu vstupuje řada hormonů a působků, které se za fyziologických i patofyziologických podmínek uplatňují jako regulační i modulační faktory. Z této obsáhlé a složité problematiky zde uvádíme hormon, který má centrální úlohu v regulaci „chování vody“ v savčích ledvinách. Je to antidiuretický hormon (ADH neboli vazopresin), který se tvoří v hypotalamu (oddílu mezimozku), je skladován v zadním laloku hypofýzy a krví se dostává do ledvin. Zde zvyšuje propustnost membrány buněk tvořících stěnu konečných oddílů nefronu (sběracích kanálků) pro vodu. Z tekutiny, která sem přiteče (po předchozí obligatorní resorpci vody a rozpuštěných látek v proximálnějších oddílech nefronu), se vstřebává voda, definitivní moči je pak málo a je koncentrovaná. V nepřítomnosti antidiuretického hormonu je propustnost sběracích kanálků pro vodu velmi nízká, voda se nevstřebá a odteče močí, které bude hodně a bude zředěná. Mezi oběma těmito mezními situacemi trvale probíhá citlivé nastavení výdeje antidiuretického hormonu podle potřeb organizmu a podle toho i regulace úrovně vylučování moči. Řízení sekrece antidiuretického hormonu se zakládá na změnách osmotické koncentrace a objemu extracelulární tekutiny. Na zvýšení osmolality vnitřního prostředí reagují osmoreceptory v hypotalamu (ten má dominantní úlohu v centrální integraci hospodaření vodou); pokles objemu extracelulární tekutiny, resp. krve, je podnětem pro volumoreceptory (čidla registrující objem) v nízkotlakém oddílu krevního řečiště (žíly). Obě uvedené změny výdej antidiuretického hormonu podporují. Jeho účinkem se voda v ledvinách vstřebá, zadrží se v těle, zředí vnitřní prostředí a doplní jeho objem. V opačné situaci se přebytečná voda vyloučí.

Na sekreci antidiuretického hormonu působí i některé jiné okolnosti: podněcuje ji bolest, silné emoce a nikotin, tlumí ji chlad a etylalkohol.

• Nadbytek vody. Vypití velkého objemu hypotonické tekutiny vede k zvýšenému vylučování zředěné moči (vodní diuréze), které začíná přibližně 15 minut po požití a dosahuje maxima asi za 40 minut. Tato doba je nezbytná ke vstřebání vody z trávicího ústrojí do krve, k potlačení výdeje antidiuretického hormonu a k rozložení tohoto hormonu, který se uvolnil již dříve. Schopnost ledvin vyloučit nadbytečnou vodu z těla má ovšem určitou horní hranici. Maximální možný objem moči je asi 16 ml za minutu (tj. 23 l za den). Jestliže by nadměrný příjem vody pokračoval, buňky by začaly duřet a projevily by se příznaky intoxikace vodou. Edém mozkových buněk by pak vedl až ke křečím, komatu, popřípadě i k smrti.
• Nedostatek vody. Jestliže ledviny vodou šetří, a přece nestačí vyrovnat její deficit, dostaví se pocit žízně. Je to vědomá potřeba až nutnost se napít a spolu s pocitem hladu patří k vrozeným pohnutkám, které slouží k zachování života jedince. Centrum žízně je opět v hypotalamu a k vyvolání tohoto pocitu přispívají v podstatě stejné stimuly, které podněcují sekreci antidiuretického hormonu. Výrazný pocit žízně vzniká při ztrátě vody odpovídající 0,5 % tělesné hmotnosti (práh žízně) a vzrůstu osmotické koncentrace extracelulární tekutiny. V důsledku toho voda vystupuje z buněk, které pak jejím nedostatkem trpí. Žízeň bývá provázena pocitem sucha v ústech a sníženou sekrecí slin. U člověka však většinou k takovému stavu nouze o vodu nedochází. Člověk zpravidla pije bez zjevné nutnosti; je to tzv. sekundární pití, kdy pravidelně přijímáme nápoje např. v souvislosti s jídlem apod.

Žízeň se utiší rychleji, než se vstřebá vypitá voda

Jestliže pocitu žízně vyhovíme a napijeme se, žízeň se utiší mnohem dříve, než se vypitá voda vstřebá, než se zředí krevní plazma, a poté intersticiální tekutina a než tento podnět dorazí k příslušným receptorům. Je to preresorptivní útlum pocitu žízně, který zabraňuje nadměrnému příjmu vody a je pak překlenut resorptivním utišením. Přesný mechanizmus rychlého utlumení pocitu žízně není znám, souvisí nepochybně s polykáním přijímané tekutiny, s rozpínáním žaludku a dalšími ději souvisejícími s pitím.

Jestliže však je pro žíznícího člověka voda nedostupná, vyvíjí se stav dehydrace. Úbytek vody v těle v množství 5 až 10 % tělesné hmotnosti vede k stupňujícímu se pocitu žízně, sucha v ústech, slabosti, výrazně se sníží výkonnost, nelze vyloučit ani psychickou poruchu. Ztráta 15 % vyvolá těžké psychické změny, halucinace až delirium, ztráta mezi 15–20 % je fatální. To znamená, že při obsahu 60 % vody v těle nastává smrt při ztrátě 1/4 až 1/3 celkového stavu vody. Ztráty vody mohou být způsobeny – kromě pobytu v horku, déletrvající fyzické námahy a nedostatečného pití – také přílišným pocením (viz tabulku 5). To však je spojeno i se ztrátou solí, stejně jako opakované nadměrné zvracení a průjmy. Postižený pociťuje únavu, slabost, bolesti hlavy, svalové křeče, dostavují se i psychické změny (osmolalita se výrazně nezmění, klesne však objem extracelulární tekutiny). V tomto případě je nutný nejen příjem vody, nýbrž i soli. Středoevropské, a zejména české stravovací zvyklosti a pitný režim mají zpravidla k optimální vodní bilanci daleko.

Ze všech tvorů jen člověk pije, ač nemá žízeň, jí, ač nemá hlad,

a mluví, ač nemá co říci.

John Steinbeck

S pitím je to však složitější. Většina populace, a zejména starší lidé, přijímá méně tekutin, než by bylo zapotřebí. Ve stáří totiž pocit žízně vyhasíná. Ve spojení s poměrně značným solením se pak příliš zatěžuje ledvinový homeostatický mechanizmus. O pití (vody) tedy platí, že někteří z nás by měli pít, ačkoli žízeň nemají.