VAI TRÒ VÀ NHU CẦU NƯỚC

Nước là một trong những thành phần cơ bản của sự sống, nó chiếm khoảng 1/2 trong lượng cơ thể người trưởng thành. Con người chỉ có thể sống sót trong vòng vài ngày nếu không được bổ sung nước. Thời gian sống lâu nhất khi không có nước là 17 ngày, nhưng 2 hoặc 3 ngày là một giới hạn phổ biến nhất. Ngược lại, con người có thể sống trong nhiều tuần hoặc thậm chí hàng năm khi không bổ sung một số chất dinh dưỡng cơ bản khác.

Phân bố nước trong cơ thể

Lượng nước toàn phần trong cơ thể phụ thuộc vào trọng lượng cơ thể, tuổi, giống. Nước chiếm 74% trọng luợng cơ thể khi mới sinh ra, 55 – 60% ở người trưởng thành nam, và 45 – 50% ở trưởng thành nữ, người già là 45 – 50%. Sự thay đổi lượng nước nhanh xảy ra phần lớn ở phần ngoài tế bào. Những người nhiều cơ bắp có chứa lượng nước nhiều hơn người béo, do lượng nước trong cơ nhiều hơn gấp 3 lần trong tế bào mỡ. Đàn ông có lượng nước so với trọng lượng cơ thể cao hơn so với phụ nữ do có lượng cơ bắp nhiều hơn và tỷ lệ mỡ ít hơn nữ.

Có thể chia sự phân bố nước trong cơ thể làm hai phần chính: trong tế bào và ngoài tế bào. Chúng tham gia vào các thành phần và các phản ứng sinh học một cách phức tạp, chúng biến đổi tuỳ theo vị trí trong cơ thể. Nước trong và ngoài tế bào bị phân cách bởi màng bán thấm của tế bào, màng này cho phép nước có thể đi qua một cách chọn lọc.

Nước ngoài tế bào được chia làm hai loại: nước trong mạch máu và nước gian bào. Giữa 2 phần được phân cách bởi thành mạch máu, thành mạch cũng cho phép nước đi qua một cách chọn lọc và kiểm soát chặt chẽ những chất hoá học đi qua.

Dịch trong nhãn cầu, trong bao hoạt dịch, dịch tiêu hoá, cũng như một số dịch đặc biệt khác thuộc loại nước ngoài tế bào nhưng không được trao đổi với nước ngoài tế bào khác. Thể tích nước trong mạch máu và trong tế bào tương đối hằng định, trong khi nước gian boà có thể tăng hoặc giảm đáp ứng với tổng lượng nước của cơ thể. Trong trường hợp này, phần nước gian bào được coi như là một “vùng đệm”, từ đó nước có thể vào trong tế bào hoặc ra ngoài tế bào, nhằm đề phòng những thay đổi lớn phần trong và ngoài tế bào của cơ thể.

Sơ đồ về sự phân bố nước trong cơ thể

Nước được di chuyển giữa các vùng trong cơ thể theo cơ chế khuếch tán thụ động. Nó di chuyển từ vùng có nồng độ phân tử nước cao tới vùng có nồng độ nước thấp, con đường này được gọi là quá trình thẩm thấu. Hướng di chuyển của nước khi thẩm thấu phụ thuộc vào nồng độ của chất hoà tan trong dung dịch. Dung dịch có chất hoà tan cao sẽ có nồng độ nước thấp do bị các phân tử hoà tan hấp thu, ngược lại dung dịch có chất hoà tan thấp sẽ có nồng độ phân tử nước cao. Sự di chuyển của nước trong thẩm thấu phụ thuộc vào áp lực thẩm thấu và phụ thuộc vào mặt trong hay ngoài của màng bán thấm. Dung dịch có chất hoà tan cao sẽ có áp lực thẩm thấu lớn. Nước có xu hướng di chuyển từ vùng có áp lực thẩm thấu thấp sang vùng có áp lực thẩm thấu cao. Sự di chuyển của nước sẽ ngừng lại khi áp lực thẩm thấu của 2 phía màng tế bào cân bằng nhau. Như vậy, nước có thể di chuyển qua màng tế bào một cách tự do nhằm cân bằng áp lực thẩm thấu trong và ngoài tế bào. Đây là con đường cơ bản của việc tự điều hoà áp lực thẩm thấu của cơ thể, điều hoà nước giữa các khoang của cơ thể, giữa trong và ngoài màng tế bào.

Cơ thể có thể thực hiện một số chức năng kiểm soát cân bằng thẩm thấu. Một trong những con đường quan trọng nhất là kiểm soát chuyển động của nước phối hợp với nồng độ của một số ion kim loại trong và ngoài màng tế bào. Một số ion này mang điện tích dương được gọi là các cation (do chúng được thu hút đến điện cực âm “cathode”), một số khác tích điện âm được gọi là anion (do chúng được thu hút đến điện cực dương “anode”). Các ion này tồn tại tự do trong các dung dịch của cơ thể nhưng khi chúng kết hợp với các phần tử trung tính sẽ tạo nên các dung dịch muối, thành phần có Na+, Cl–, K+. Các ion này khi hoà tan trong nước được gọi là các chất điện giải do chúng có tính dẫn điện.

Chức năng trong cơ thể

Nước thực hiện 5 chức năng chính trong cơ thể:

• Là dung môi của các phản ứng hoá học trong cơ thể.

• Là chất phản ứng hoá học của nhiều phản ứng sinh hoá.
• Là chất bôi trơn.
• Là chất điều hoà nhiệt độ.
• Cung cấp nguồn chất khoáng.

Mỗi chức năng trên sẽ được mô tả kỹ như sau:

• Là dung môi

Dung môi là một dung dịch lỏng để hoà tan nhiều chất hoá học khác nhau, nước là một dung môi sống. Không có dung môi nước, rất ít các phản ứng hoá học có thể xảy ra, các chức năng sống của cơ thể sẽ không thể điều hoà và thực hiện được. Nhờ việc hoà tan trong dung môi trong hoặc ngoài tế bào mà các chất hoá học của cơ thể sống có thể tồn tại và linh động thực hiện các chức năng cho cuộc sống.

Khi thực phẩm vào cơ thể, nó sẽ được tiếp xúc ngay với các dịch tiêu hoá (chứa nhiều nước) tại nước bọt, trong dạ dày, ruột non. Thực phẩm được nhào trộn và phản ứng với các chất hoá học thực hiện chức năng tiêu hoá. Các chất dinh dưỡng sẽ được hấp thu vào máu, máu chứa khoảng 3 lít nước. Nước trong mạch máu giúp cho máu có dạng lỏng và hoà tan các chất dinh dưỡng, vận chuyển chúng đến các mô và tế bào của cơ thể. Nước trong mạch máu còn có vai trò quan trọng trong việc vận chuyển nhiều chất quan trọng khác như hormone, các kháng thể từ nơi tổng hợp đến tận cơ quan sử dụng chúng. Những chất thừa sinh ra trong quá trình chuyển hoá, như carbon dioxide, urê… cũng được hoà tan trong nước của máu và được chuyển đến phổi và thận để bài tiết ra ngoài.

Có khoảng 12 lít nước gian bào, nơi chứa các chất dinh dưỡng do mạch máu chuyển đến, sau đó sẽ đi qua màng tế bào vào cơ thể. Những sản phẩm thừa của quá trình chuyển hoá trong tế bào sẽ đi theo con đường ngược lại để ra khỏi tế bào. Nước trong tế bào là một môi trường để các chất dinh dưỡng tham gia vào các phản ứng sinh hoá nhằm xây dựng và duy trì tế bào. Nước cũng là môi trường để các chất chyển hoá được vận chuyển từ các cơ quan khác nhau trong tế bào, tạo nên môi trường thuận lợi cho các phản ứng xảy ra trong tế bào.

Nước đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì cấu trúc và hình dạng của màng tế bào. Sự tương tác chọn lọc giữa phân tử nước và phần ưa nước của màng tế bào tạo nên một lực đẩy chuỗi hydrocarbon kỵ nước, tạo nên và duy trì cấu trúc của màng tế bào.

• Chất phản ứng

Các chất tham gia vào phản ứng hoá học được gọi là chất phản ứng. Trong quá trình hoạt động, chất phản ứng biến đổi và tham gia vào sản phẩm. Nước là một chất phản ứng tham gia trực tiếp vào các phản ứng khác nhau của cơ thể. Trong quá trình phản ứng, phân tử nước thường bị phân tách,

cho nguyên tử H, ion H+, nguyên tử O, ion O2–, nhóm OH hoặc OH– tham gia các phản ứng. Một ví dụ chung nhất là phản ứng thuỷ phân, trong đó các phân tử có trọng lượng lớn như polysaccharide, chất béo, đạm được phân cắt thành các phân tử nhỏ hơn khi phản ứng với nước. Trong quá trình thuỷ phân, nguyên tử H từ nước được tách ra và gắn vào các phần tử nhỏ mới tạo thành, trong khi đó phần

OH còn lại sẽ gắn với sản phẩm khác của phản ứng. Nước còn tham gia vào nhiều sản phẩm khác của phản ứng trong tế bào, ví dụ ngược lại của thuỷ phân là quá trình cô đặc.

•  Chất bôi trơn

Các dung dịch lỏng có tính bôi trơn do chúng dễ dàng bao phủ lên các chất khác, nước có tác dụng bôi trơn quan trọng của cơ thể, đặc biệt là nơi tiếp xúc các đầu nối, bao hoạt dịch và màng bao, tạo nên sự linh động tại đầu xương và sụn, màng phổi, cơ hoành, miệng…

• nhiệt độ

Nước có một vai trò quan trọng trong việc phân phối hơi nóng của cơ thể thông qua việc phân phối nhiệt độ cơ thể. Hơi nóng sinh ra do quá trình chuyển hoá, oxy hoá sinh năng lượng của các chất dinh dưỡng. Năng lượng sinh ra có tác dụng duy trì nhiệt độ cơ thể ở 370C và giúp cơ thể thực hiện các hoạt động thể lực. Nhiệt độ sinh ra thường vượt quá nhu cầu duy trì nhiệt độ của cơ thể,

nhiệt độ thừa sẽ được toả ra ngoài theo đường truyền trực tiếp hoặc phát nhiệt, một trong những cách toả nhiệt có hiệu quả là qua đường hô hấp và qua da. Khi nước bay hơi từ dạng nước sang dạng hơi, chúng hấp thu và mang theo nhiệt. Bay hơi 1 lít nước qua đường mồ hôi của da làm mất 600 kcal nhiệt lượng của cơ thể. Trong điều kiện bình thường, cơ thể tự làm lạnh bằng bay mồ hôi qua da, tương đương 25% năng lượng chuyển hoá cơ bản. Khi mất từ 350 đến 700 ml nước/ngày trong điều kiện nhiệt độ, độ ẩm bình thường được gọi là bài tiết mồ hôi không cảm thấy.

Chất béo dưới da làm giảm tốc độ mất nhiệt qua da. Chức năng này có tác dụng thuận lợi trong điều kiện thời tiết lạnh, nhưng bất lợi trong điều kiện nóng. Tốc độ toả nhiệt còn phụ thuộc vào tốc độ lưu thông và thể tích của máu đi tới bề mặt của da. Khi cơ thể quá nóng, những mao mạch dưới da dãn nở, làm tăng thể tích máu đi tới và làm tăng tốc độ toả nhiệt. Khi cơ thể quá lạnh, các mao mạch máu co lại và làm giảm mất nhiệt. Trong điều kiện nóng, những người béo phì cảm thấy khó chịu hơn những người không béo phì do họ có lớp mỡ dưới da dày hơn, và sự toả nhiệt từ các mao mạch dưới da bị cản trở.

• chất khoáng cho cơ thể

Dù thành phần của nước là hydro và oxy, nhưng nước mà chúng ta sử dụng hằng ngày thường chứa một lượng đáng kể các chất khoáng: calci, magnesium, manganese, natri, đồng, flo… Tỷ lệ các chất khoáng này phụ thuộc vào nguồn nước và các nhà sản xuất. Nước cứng là nước có chứa từ 50 mg calci và 120 mg magnesium/lít, nước mềm là nước có chứa thấp hơn các chất khoáng trên nhưng lượng natri cao hơn 250 mg/lít.

Các chất khoáng trong nước có lợi cho cơ thể nhưng cũng có thể có hại cho sức khoẻ. Hai lít nước cứng có thể cung cấp trên 240 mg magnesium, chiếm 2/3 nhu cầu đề nghị/ngày. Tiêu thụ nước cứng có liên quan đến việc giảm các bệnh tim mạch. Nước mềm, có chứa trên 250mg natri/lít, khi tiêu thụ nước mềm có thể liên quan đến việc tăng huyết áp và bệnh tim mạch. Nước là dung môi hoà tan nhiều chất khoáng và các phản ứng hoá học trong cơ thể, nhưng nó cũng có thể là dung môi mang nhiều chất độc hại như chì, cadmium, chất trừ sâu diệt cỏ, chất thải công nghiệp. Do vậy, việc theo dõi giám sát chất lượng nước cung cấp cho cơ thể là rất quan trọng để bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Mất nước của cơ thể

Nước bị mất qua các con đường thở, qua da, qua phân và nước tiểu.

• nước tiểu

Nước tiểu chiếm 97% lượng nước đào thải hằng ngày do máu được lọc qua thận với tốc độ 125 ml/phút tạo nên. Trước khi được thải ra khỏi cơ thể, nước còn được tái hấp thu tại thận nhằm đảm bảo thể tích máu ổn định. Lượng nước tiểu đào thải trung bình 1 – 2 lít/ngày và phụ thuộc vào lượng nước cung cấp qua đường ăn và uống.

Hằng ngày cần phải có một lượng tối thiểu nước tiểu khoảng 300 – 500ml, được bài tiết cùng với các sản phẩm chuyển hoá của cơ thể. Khi lượng nước tiểu thấp hơn lượng tối thiểu, những sản phẩm chuyển hóa có thể tích trữ lại trong máu và gây hại cho cơ thể. Thận của trẻ em chưa hoàn thiện các chức năng trong việc bài tiết các chất điện giải, vì vậy khi cung cấp một lượng thừa natri, protein, hoặc khi ăn khẩu phần chứa quá nhiều hoặc quá ít các vi khoáng có thể gây nên quá tải cho thận trẻ em.

• Qua da

Mất nước qua da vào khoảng 350 – 700 ml/ngày, có thể đạt tới 2500 ml/giờ trong điều kiện nóng và ẩm. Nếu lượng nước này không đựơc bù lại đủ sẽ dẫn đến hiện tượng mất nước. Vì tỷ lệ mất nước của trẻ qua da lớn hơn người lớn nên trong điều kiện nóng bức và ẩm hoặc trẻ bị sốt cần phải bù đủ nước cho trẻ.

•  Qua phổi

Nước bị mất liên tục qua phổi trong quá trình thở, bình quân khoảng 300ml/ngày. Trong điều kiện khí hậu khô khác thường, lượng nước mất qua phổi và da có thể nhiều hơn bài tiết qua đường nước tiểu.

• Qua phân

Mỗi ngày có khoảng 8 – 10 lít nước được bài tiết vào đường tiêu hoá qua dịch tiêu hoá, 3,7 lít được coi là lượng tối thiểu. Hầu hết các dịch này được tái hấp thu, chỉ còn khoảng 200 ml được bài tiết qua phân hằng ngày. Lượng dịch bài tiết hằng ngày phụ thuộc vào lượng nước có trong thực phẩm. Nước bọt được bài tiết nhiều nhất khi thức ăn khô, ít nhất khi thức ăn chứa nhiều nước. Lượng dịch tiêu hoá của dạ dày, tụy, ruột cũng có thể thay đổi phụ thuộc vào lượng nước trong thực phẩm. Lượng mật bài tiết phụ thuộc vào lượng mỡ có trong thực phẩm.

Tiêu chảy cũng làm mất một lượng nước đáng kể qua đường phân, nôn cũng làm mất nước của cơ thể. Tình trạng mất nước sẽ nguy hiểm nếu như không bồi phụ kịp thời natri và nước.

Nhu cầu nước

Cơ thể hằng ngày cần khoảng 2 lít nước từ thực phẩm và đồ uống để bù lại lượng nước mất qua các con đường khác nhau. Ngay trong những điều kiện mất nước ít nhất, lượng nước cung cấp cũng cần khoảng 1,5 lít. Bảng 2.6 trình bày sự cân bằng nước ở người trưởng thành. Nhu cầu này phụ thuộc vào trọng lượng cơ thể và cách sống của mỗi người.

Bình thường một người trưởng thành tiêu thụ khoảng 1 lít nước cho 1000 kcal chế độ ăn. Trẻ em là 1,5 lit/1000 kcal. Tỷ lệ 2/3 lượng nước do đồ uống cung cấp, phần còn lại do thực phẩm khác cung cấp.

• Nguồn nước của cơ thể

Nước có thể được sử dụng từ nguồn tự nhiên, đồ uống chế biến, từ thực phẩm. Khác với các chất dinh dưỡng khác, nước còn được cung cấp từ chính các sản phẩm của quá trình chuyển hoá trong cơ thể. Trẻ em cần một lượng nước lớn hơn người lớn so với trọng lượng cơ thể. Người sống ở xứ nóng tiêu thụ nước nhiều hơn xứ lạnh do nước bị bay hơi để toả nhiệt nhiều hơn. Những người làm việc thể lực nhiều hơn sẽ tiêu thụ nhiều nước hơn. Lượng nước tiêu thụ hằng ngày ở người trưởng thành từ khoảng 900ml đến 1500ml, trung bình 1100ml trong điều kiện bình thường, chiếm 55% lượng nước cung cấp hằng ngày. Những đồ uống chứa cồn, trà, cà phê là nguồn nước nhưng do có tác dụng lợi tiểu, nên chúng làm tăng tốc độ mất nước qua da và thận.

Những thực phẩm hằng ngày khác cũng có thể chứa tới 96% nước, đại đa số chứa trên 50% trọng lượng nước, cung cấp 30% lượng nước hằng ngày. Một chế độ ăn cung cấp 2000 kcal từ thực phẩm rắn cũng cung cấp khoảng 500 – 800 ml nước.

Nước từ nguồn chuyển hoá của cơ thể (từ protein, chất béo, glucid, alcohol, carbon dioxit) cũng là nguồn đáng chú ý, chiếm 15% (khoảng 269 ml) lượng nước cung cấp hằng ngày (13,5 ml/100 kcal).

 Nước sinh ra từ các sản phẩm chuyển hoá với chế độ ăn 2000 kcal