Биохимические основы жизнедеятельности организма человека - Волков Н.И., Несен Э.Н. 2000

Биохимические основы жизнедеятельности организма человека
Обмен воды и минеральных веществ
Водный баланс и его изменение при мышечной деятельности

Человек постоянно потребляет воду и выделяет ее в виде пота, мочи, а также с выдыхаемым воздухом. В состоянии физиологического покоя в ор­ганизме поддерживается относительное постоянство содержания воды или регулируемый водный баланс (рис. 24). Водный баланс — это равно­весие между выделением и потреблением воды организмом.

Потребность организма в воде зависит от массы тела, температуры окружающей среды, характера мышечной деятельности и состава потреб­ляемой пищи. Суточная потребность в воде взрослого человека при средней массе тела 70 кг составляет примерно 2,5 л, или 40 мл ∙ кг^-1 (2,5—2,8 л). Для детей потребность в воде увеличивается в 2—3 раза и составляет 80—100 мл ∙ кг^-1 массы тела, что зависит от интенсивного об­мена веществ у ребенка и недостаточно развитой функции почек.

Запасы воды организма восстанавливаются за счет экзогенной воды, которая поступает в организм, и эндогенной воды, которая образуется в организме в процессе клеточного метаболизма. За счет экзогенной воды, поступающей в организм извне, восполняется большая часть воды орга­низма. Основное количество воды поступает с напитками (1500 мл) и в составе твердой пищи (750 мл). Вода всасывается слизистой оболочкой пищеварительного тракта на всем его протяжении, но особенно интенсив­но в толстом кишечнике. Эндогенной воды образуется всего около 150—250 мл ∙ сут^-1 в зависимости от интенсивности обмена и окисления раз­личных веществ. При полном окислении 100 г жира образуется 107 г во­ды, 56 г углеводов и 41 г белков.

Рис. 24 Водный баланс в организме человека

Распределение воды между органами и тканями зависит от скорости кровотока, метаболизма, проницаемости клеточных мембран, содержания минеральных веществ и белков, регулируется гормональной и нервной сис­темами.

Выделение воды из организма в сутки (около 2,5 л) в состоянии отно­сительного покоя распределяется следующим образом: с мочой выделя­ется 1500 мл (60 %), через кожу — 450 мл (18 %), через легкие — 250 мл (10%), с потом — 150 мл (6%), через толстую кишку — около 6% (см. рис. 24). Потеря воды организмом сопровождается дегидратацией тканей (обезвоживанием). Дегидратация плохо влияет на многие физиоло­гические функции организма. В первую очередь снижается общий объем крови, повышается ее вязкость, изменяется скорость транспорта веществ. При этом ухудшается кровообращение мозга, мышц, других органов и тка­ней, что снижает их функциональную активность. Уменьшение объема плазмы только на 3 % приводит к появлению головной боли, апатии, дру­гих симптомов. Потеря 1 % воды организмом вызывает чувство жажды, что сигнализирует о необходимости потребления воды.

При мышечной деятельности значительно увеличивается обезвожи­вание организма. Связано это с увеличением скорости метаболических процессов и усилением потоотделения, которое при отдельных видах работы может увеличиться до 90 %. При физических нагрузках на вынос­ливость, например при марафонском беге, в условиях повышенной темпе­ратуры спортсмен теряет около 2—3 л воды в час. Если обезвоживание достигает 4—5 % массы тела, то работоспособность такого спортсмена снижается на 30 % (рис. 25). Обезвоживание практически не влияет на ре­зультативность выполнения кратковременной мышечной работы (сприн­терский бег, прыжки, тяжелая атлетика).

Для предупреждения обезвоживания организма при спортивной дея­тельности необходимо своевременное восполнение запасов воды соответ­ственно ее потерям. При определении количества восполняемой жидкости во время продолжительной работы следует исходить из величины потоот­деления, которая варьирует в зависимости от интенсивности работы, тем­пературы окружающей среды и массы тела спортсмена (табл. 5).

Рис. 25 Влияние обезвоживания организма на физическую работоспособность

ТАБЛИЦА 5 Возможное потоотделение у бегунов в зависимости от скорости бега, массы тела и температуры окружающей среды (мл ∙ ч-¹)

У спортсменов не всегда возникает чувство жажды при реальной не­обходимости возмещения жидкости. Поэтому количество необходимой во­ды спортсмен может определить путем взвешивания: потеря 0,5 кг массы тела соответствует потере 378 мл воды.

Обмен воды находится под контролем эндокринной и нервной систем. Отдельные гормоны регулируют выделение воды из организма. Основным регулятором является гормон гипофиза — вазопрессин, или антидиурети­ческий гормон, который уменьшает выведение жидкости почками (диурез) за счет сокращения сосудов почек. Секреция этого гормона повышается при снижении объема плазмы крови, что способствует задержанию воды в организме и нормализует объем плазмы крови. Такие изменения наблю­даются при физических нагрузках, когда происходит снижение объема плазмы крови за счет интенсивного потоотделения.

Обмен воды регулирует также гормон коркового вещества надпочеч­ников — альдостерон, который обеспечивает задержку натрия в плазме крови. Содержание натрия в плазме крови непосредственно влияет на со­держание в ней воды. При выполнении физических нагрузок, которые вы­зывают уменьшение объема плазмы крови и содержания натрия, концен­трация альдостерона в крови повышается. Это приводит к усилению об­ратного всасывания натрия почками (реабсорбация) и задержке воды в организме. Выделение воды почками стимулируют гормон тироксин, паратгормон и половые гормоны.

При снижении содержания воды в плазме крови происходит рефлек­торное возбуждение участков коры головного мозга, вызывающее чувство жажды. Таким образом ЦНС регулирует водный баланс в организме.