Вода — незаменимый компонент функционирования любой биологической системы. Всем известно, что человеческое тело примерно на 75% состоит из воды, а мозг- на 85%, причем мозг отличается особой чувствительностью к недостатку воды.
Значение воды для всех организмов остается неизменным с тех самых пор, когда на планете зародилась жизнь. Перебравшись на сушу, живые организмы испытали большой стресс — ведь источники воды находились теперь на значительном удалении. И тогда организмы начали приспосабливаться к нехватке воды.
При кратковременном обезвоживании мы не наблюдаем нарушений функций нашего организма, так как он обладает определенными резервами для выживания. Но в процессе нарастания степени обезвоживания система уже не может выполнять некоторые функции.
Симптомы, которые мы принимаем за начало развития у нас каких-либо болезней, можно устранить увеличением потребления чистой воды. Более того, такие болезни, как астма, аллергия, гастрит, язвенная болезнь можно предотвратить посредством насыщения организма водой.
Когда мы говорим об обеспечении достаточной гидратации нашего тела, мы представляем чистую воду. А что происходит с водой, когда она попадает в наш организм?
Человеческий организм представляет собой очень совершенную систему, все процессы в ней согласованы до мельчайших деталей. Попадая внутрь, вода сразу же включается в работу различных механизмов жизнедеятельности и становится основным компонентом специфических жидкостей.
Где в организме находится вода
В теле взрослого человека среднего телосложения содержание воды достигает 72–75%. Наибольшее количество воды содержится в организме новорожденных, что объясняется большим внеклеточным пространством.
Из-за быстрого сокращения внеклеточного пространства к первому году жизни ребенка содержание воды в его теле снижается. И все же на 1 кг массы тела у детей воды приходится все же больше, чем у взрослых.
Водный обмен у детей протекает интенсивнее, чем у взрослых, у которых вся вода в организме обновляется примерно каждый месяц, а внеклеточное водное пространство — каждую неделю.
У младенца время пребывания молекулы воды в организме составляет 3–5 дней. У детей раннего возраста, в отличие от взрослых, отмечается более высокая проницаемость клеточных мембран, а фиксация жидкости в клетке и межклеточных структурах слабее.
К периоду полового созревания содержание воды составляет у мальчиков 55–60%, у девочек — 46–55%. Причиной таких различий в организме мужчин и женщин является количество у них жировой ткани, на которую у мужчин приходится 12–25% массы тела, а у женщин — 25–35%.
Содержание воды в жировой ткани составляет 30% ее массы, что и предопределяет различия в количестве воды в организмах мужчин и женщин. Почти половина всей воды организма находится в мышечной ткани, которая выполняет роль своеобразного депо. Общая масса воды в организме распределена таким образом, что 2/3 ее содержится во внутриклеточном пространстве, а 1/3 находится вне клеток.
Некоторое количество воды присутствует в биологических мембранах. Эту воду разделяют на связанную, свободную и захваченную. Связанная вода присутствует в мембранах клеток в виде одиночных молекул и гидратных оболочек. Эта вода не участвует в осмотических процессах и не способна растворять какие-либо вещества.
Свободная вода совершает изотропное движение в пределах мембраны, характерное для жидкой воды. Этой фракции присуща осмотическая активность. Она может выходить за пределы биологической мембраны и обмениваться с молекулами воды вне- или внутриклеточного пространства.
В центральной части мембран между липидными бислоями находится захваченная вода. Захваченная вода обладает некоторыми свойствами свободной воды, однако она значительно медленнее обменивается с внемембранными фракциями из-за физической разобщенности.
Все фракции воды являются структурными компонентами мембран, определяя их стабильность и функциональные свойства.
Вода внутри клеток
Вода внутриклеточной жидкости заполняет в клетках пространство, предназначенное для протекания метаболических процессов. Количество воды внутриклеточной жидкости по отношению к массе тела в среднем составляет у женщин 30 %, у мужчин 40 %. В некоторых клетках на воду приходится 75–85% ее массы. Исключением, как мы уже сказали выше, являются жировые клетки, в которых вода составляет не более 30% клеточной массы.
При снижении необходимого уровня содержания воды в клетках понижается интенсивность обмена веществ. Активность всех живых организмов в таких условиях падает. Интересно отметить, что этот процесс очень схож у одноклеточных и многоклеточных организмов, правда в сложных организмах он протекает медленнее. Простейшие организмы при недостатке воды почти сразу впадают в анабиоз.
Анабиоз обратим, но только в том случае, если поступление воды в клетки произойдет своевременно. В этом случае метаболическая и физиологическая активность организма будет восстановлена. Значительные потери воды клетками вызывают их гибель.
Вода внеклеточной жидкости
Вода внеклеточной жидкости заполняет внутреннюю среду организма, включающая жидкую часть крови — плазму, лимфу, интерстициальную и трансцеллюлярную жидкости.
На эту воду приходится около 20% массы тела. Недостаток внеклеточной воды приводит к нарушению водно-электролитного обмена.
Плазма крови
Большую часть внеклеточной воды входит в плазму крови. Это жидкая часть крови, освобожденная от клеточных элементов, она почти на 90% состоит из воды. По концентрации электролитов в плазме крови можно определить характер нарушений водного и солевого баланса.
Интерстициальная жидкость
Интерстициальная жидкость — это та часть внеклеточной жидкости, которая контактирует со всеми клетками организма. Эта жидкость образуется в результате фильтрации плазмы крови. Количество интерстициальной жидкости составляет примерно 15% массы тела.
Особенностью интерстициальной жидкости является то, что ее невозможно выявить в виде текучего раствора в некоторой обособленной полости, ее перемещение осуществляется через взаимосвязанные микропространства в межклеточных структурах. Поэтому очень сложно получить ее образец для анализа.
Микропространства межклеточных структур заполнено гелеобразной субстанцией, образованной гидрофильными коллагеновыми (90%) и неколлагеновыми (10%) белками. Эти микропространства можно сравнить с фильтром на пути веществ и соединений к клеткам. Необходимые клеткам органические и минеральные соединения (электролиты, вода, глюкоза, аминокислоты) проходят как раз через эти фильтры.
По своему электролитному составу интерстициальная жидкость схожа с безбелковым фильтратом плазмы крови. Однако в интерстициальной жидкости повышено содержание анионов, преимущественно хлора и бикарбоната, снижено содержание катионов, преимущественно натрия. Такие особенности электролитных составов плазмы крови и интерстициальной жидкости обеспечивают распределения электролитов между двумя растворами.
В массе интерстициальной жидкости на электролиты приходится не более 1% вещества. Почти всю массу интерстициальной жидкости составляет вода. Очевидно, что обезвоживание организма вызывает снижение уровня интерстициальной жидкости, что, в свою очередь, может привести к нарушению водно-электролитного обмена.
Лимфатическая жидкость
Лимфа, что в переводе с латинского означает чистая вода, влага, представляет собой интерстициальную жидкость, которая после контакта с каждой клеткой через лимфатические щели проникает в лимфатические сосуды.
Передвигаясь по ним, лимфа проходит через лимфатические узлы, где ее состав существенно меняется, по большей части за счет поступления в нее лимфоцитов. В связи с этим принято различать периферическую лимфу, не прошедшую через лимфоузлы, промежуточную лимфу, прошедшую через один-два лимфоузла на периферии, и центральную лимфу перед ее поступлением в кровь.
Через лимфу и кровяное русло осуществляется межклеточный обмен и удаление продуктов клеточной жизнедеятельности организма печенью, почками, железами пищеварительной системы и кожи.
В течение суток в кровяное русло здорового человека поступает от 1 до 2 л лимфы. Электролитный состав лимфы отличается от состава плазмы крови и сопоставим с интерстициальной жидкостью. Удельное содержание воды в лимфе меньше, чем в интерстициальной жидкости, так как физиологические функции этих растворов отличаются.
-
Лимфа участвует в реализации следующих функций:
-
поддержание постоянного состава и объема интерстициальной жидкости;
-
возврат белка из тканей в кровь;
-
участие в перераспределении жидкостей в организме;
-
обеспечение связи между тканями и органами, лимфоидной системой и кровью;
-
всасывание и перемещение продуктов гидролиза пищи, особенно липидов, из желудочно-кишечного тракта в кровь;
-
поддержка иммунитета путем транспортировки антигенов и антител, перемещения из лимфоидных органов плазматических клеток, иммунных лимфоцитов и макрофагов.
Таким образом, высокомолекулярные компоненты лимфы, клеточные элементы ее состава являются теми составляющими, которые уменьшают удельное содержание воды в этой фракции внеклеточной жидкости. Следовательно, для образования нормального количества лимфы организму требуется достаточное и регулярное насыщение водой.
Цереброспинальная жидкость
Цереброспинальная жидкость (ликвор) содержится в желудочках головного мозга, а также субарахноидальном пространстве головного и спинного мозга. По механизму образования и составу она близка к интерстициальной жидкости.
В среднем общий объем ликвора у взрослого человека составляет около 120–140 мл. Ликвор постоянно обновляется. Причем скорость этого процесса такова, что за сутки происходит семикратное обновление этой фракции.
Ликвор является промежуточной средой для обмена веществ между частью нервных клеток и кровью. Он транспортирует питательные вещества от кровеносных сосудов к нервным клеткам, которые обменивают их на продукты собственного метаболизма.
Далее ликвор возвращается в кровь сосудов поясничной области. Основная часть клеток центральной нервной системы получает питательные вещества через кровеносные сосуды. Цереброспинальная жидкость в основном является ультрафильтратом плазмы.
Трансцеллюлярные жидкости
Трансцеллюлярные жидкости находятся в различных полостях организма, имеют отличия от плазмы крови по электролитному составу и по количеству осмотически активных частиц. Эти жидкости образуются посредством ультрафильтрации, диффузии и секреции.
В зависимости от места локализации различают синовиальную жидкость, которая заполняет полости суставов, водянистую влагу, заполняющую переднюю камеру глаза и некоторые другие. В норме общий объем этих жидкостей составляет 2,4–3,0% массы тела.
Трансцеллюлярные жидкости являются частью внутренней среды организма и обеспечивают постоянные условия для выполнения физиологических функций определенными группами клеток.
Водянистая влага
Водянистая влага заполняет переднюю камеру глаза. Она необходима для поддержания нормального уровня внутриглазного давления, кроме того, она питает лишенные сосудов роговицу и хрусталик. Ее объем в человеческом глазу составляет приблизительно 0,25 мл.
Водянистая влага вырабатывается цилиарным телом, попадает в переднюю камеру из задней камеры глаза и удаляется через канал Шлемма. Опыты показали, что обмен воды за минуту соответствует скорости обмена водянистой влаги.
Это обновление происходит путем обменной диффузии со стекловидным телом, радужной оболочкой, цилиарной мышцей, а также с роговицей и хрусталиком во время прохождения жидкости через глаз. Недостаток водянистой влаги, а также закрытие выводных каналов для жидкостиповышает внутриглазное давление, приводя к глаукоме.
В результате обезвоживания организма может наблюдаться недостаток нормальной водянистой влаги. В этом случае передняя камера быстро заполняется жидкостью, называемой плазмоидной водянистой влагой. Эта жидкость содержит большие количества белка (тогда как в нормальной водянистой влаге он практически отсутствует). Если этот цикл повторяется, жидкость, заполняющая переднюю камеру, постепенно становится неотличимой от плазмы.
Задняя камера глаза заполнена стекловидной влагой, в состав которой входит гель (стекловидное тело) гиалуроновой кислоты, вырабатываемой сетчаткой. Обмен растворенных веществ между стекловидным телом и кровью осуществляется через сетчатку. Во многом такой обмен происходит с участием водянистой влагой в передней камере глаза.
Синовиальная жидкость
Синовиальная жидкость достаточно густая, прозрачная, чуть желтоватую, она заполняет полость сустава. По составу она похожа на плазму, но содержит гликан и белки, образующие с ним устойчивые комплексы. Благодаря этим «компонентам», вязкости и эластичности синовия отлично справляется с ролью внутрисуставной смазки.
Синовиальная жидкость имеет высокий уровень pH – 7,74. Она очень чувствительна к любым изменениям, приводящим к колебаниям кислотно-щелочного баланса, и его сдвигам в кислую сторону. Очевидно, что нарушение водного баланса организма может привести как к недостатку синовиальной жидкости, так и к дисбалансу ее состава.
Очевидно, что вода является основным компонентом всех видов жидкостей, обеспечивающих жизнедеятельность нашего организма. Достаточная гидратация необходима для поддержания нормального уровня жидкостей внутри тела и, как следствие, эффективного функционирования всех систем жизнеобеспечения.
