A vízmérleg egyensúly alatt a szervezet homeosztázisának fenntartásához szükséges vízbevitel és vízvesztés dinamikus egyensúlyát értjük.
A szervezet alkalmazkodva az őt körülvevő környezethez, folyamatosan veszít a folyadéktereit kitöltő oldószeréből, a vízből. A testfolyadék megfelelő mennyiségének a biztosítása és a benne oldott anyagok koncentrációjának állandó szinten tartása érdekében az elvesztett vizet pótolni szükséges. Mivel a folyadékterek összes víztartalma csak szűk határok között változhat, ezért a szervezet a vízmérleg egyensúlyt idegi és hormonális mechanizmusokkal szigorúan szabályozza.
bélyegkép|A szervezet vízmérlegének fenntartása A szervezet víztartalma
Az emberi szervezet víztartalma az egyedfejlődés, majd az öregedés során folyamatosan csökken. A 3 hónapos embrió víztartalma még 94%, de születéskor ez az érték már csak 72%, amely a felnőtté válás, majd öregedés során tovább csökken és végül eléri az 50%-ot. A folyamat az állatvilágban is megfigyelhető és természetes változásnak tekinthető.
Ezekre az értékekre alapozva nagy biztonsággal kimondható, hogy a felnőtt ember teljes víztartalma, amelyre a „normál” fiziológiás értékeket megadják és amelyre farmakológiai számításokat alapoznak, az ~60%. Ezt az értéket pontosan megadni nem lehet, mert a szervezet víztartalma (például egy pohár víz elfogyasztása után, vagy szomjazás következtében) állandóan változik. Ez azt is jelenti, hogy a szervezet víztartalma bizonyos határok között ingadozva dinamikus egyensúlyt tart fenn, amelynek átlagértéke ~60%.Bálint P.: Orvosi élettan. Medicina, 1972, 47. oldal.
A szervezet vízmérlege A vízmérlegegyensúly és szabályozásának megértéséhez először azt kell megvizsgálni, hogy milyen vízbeviteli és vízvesztési folyamatok tartják fenn ezt az egyensúlyt.Guyton, A. G., Hall J. E.: Textbook of medical physiology, Elsevier Saunders, 2006, 11. kiadás, 291–292. oldal.
A szervezet három forrásból jut hozzá az élet fenntartásához szükséges vízmennyiséghez: Vízivással történő folyadékbevitelből, amely általában a szomjúságérzés késztetésére történik Szilárd táplálék elfogyasztásából, mert a legszárazabb táplálék is tartalmaz valamennyi vizet A szervezetbe jutott hidrogéntartalmú tápanyagok elégetése (oxidációja) során az azokból keletkezett vízből, az úgynevezett oxidációs vízből
A szervezet vízleadásának útjai a következők: A vesén keresztüli vizeletként távozó víz A széklettel távozó víz A tüdőn át a kilégzéssel távozó (exhalált) víz Bőrön keresztül a folyamatos nyugalmi alappárolgással elvesztett víz A stressz vagy intenzív munka generálta verejtékezés
Vízvesztési minimum A pihenő szervezet alapállapotában elvesztett vízmennyiséget nevezzük vízvesztési minimumnak, ami a következő összetevőkből áll: Sherwood L.: Human physiology from cells to systems. Brooks/Cole Thomson Learning, Australia • Canada • Mexico • Singapore • Spain • United Kingdom • United States, 2001. 4. kiadás, 528–536. oldal.
A szervezet folyamatosan termel nitrogéntartalmú bomlástermékeket, amelyek a felvett táplálék metabolizmusából, az elpusztuló saját vagy idegen sejtek (baktériumok) lebontásából, vagy a szervezet számára testidegen xenobiotikumok lebontásából keletkeznek. Ezek a nemkívánatos anyagok a sejtek számára használhatatlanok, felhalmozódva mérgezőek is lehetnek. Ezeknek az egyébként vízoldékony molekuláknak az eltávolítása a vesén át a vizelettel történik. A minimális vízmennyiség, amellyel ez a kiválasztás megtörténhet ~500 ml/nap.
A tüdőben, a légutakon és a bőrön keresztül további ~700 ml víz párolog el naponta úgy, hogy szinte nem is érzékeljük.
A székletürítéssel járó vízveszteség, aminek napi átlaga ~300 ml.
A verejtékezéssel együtt járó, a hőszabályozást szolgáló vízvesztést nem szokták a szervezet nyugalmi állapotú vízvesztési minimumához hozzászámolni, mert az fizikai megterheléskor jelentkező vízvesztés. A fentiekből következik, hogy a szervezet pihenő, alapállapotú vízvesztési minimuma ~1500 ml/nap (azaz 1,5 liter naponta) amelyet minden körülmények között pótolni kell. A felsorolt értékek nyugalmi állapotra vonatkoznak (szobahőmérséklet, zárt ruházat, kiegyensúlyozott táplálkozás). Amennyiben a környezeti körülmények változnak, a fenti értékek is azonnal megváltoznak. Például, száraz levegőjű, erősen szeles időben, laza öltözékben a bőrön, tüdőben, légutakon a párolgás a duplájára is nőhet, amely víz elvesztését muszáj pótolni. A szervezet vízmérleg egyensúlyát fenntartó központi mechanizmusok 450px|bélyegkép|A hipotalamusz és a neurohipofízis elhelyezkedése az emberi agyban 450px|bélyegkép|Az ADH szintézisének, axonális transzportjának és kiválasztásának vázlatos rajza a hipotalamuszban és a neurohipofízisben (Boron nyomán)Boron, W. F., Boulpaep, E. L.: Medical physiology. Elsevier, 3. kiadás, 2012. 845. oldal,
A szervezet a folyadéktérének változásait (vízhiány vagy víztöbblet) két módon, két különböző típusú receptorral tudja érzékelni:
az extracelluláris folyadék ozmotikus állapotának követésére szolgáló ozmoreceptorokkal
a folyadéktér térfogatváltozása okozta nyomás érzékelésére szolgáló baroreceptorokkal
Mindkét helyről befutó információ végül a hipotalamuszban elhelyezkedő központokba jut.
Ozmoreceptorok
A vízmérleg egyensúlyának biztosítása alapvető feltétele az életnek, amely ha hosszabb időre felborul, akár halálhoz is vezethet. Ezért a szervezet mindent megtesz annak érdekében, hogy a vízfelvételt és vízleadást egyensúlyban tartsa.
A vízfelvétel egyetlen, akarattól függő, szabályozható eleme az ivás, amelynek igényét a szervezet kellemetlen, vízkeresésre ösztönző szomjúságérzettel jelez. Ezzel szemben a vízleadás tényezői közül (vizelet, párologtatás, széklet) csak a vesén keresztüli víz eltávolítás szabályzott a szervezet által autonóm módon (akarattól függetlenül). Ez azt jelenti, hogy a szervezet csak ezen az egy ponton tud beavatkozni, fokozni vagy gátolni a víz eltávolítását. Meg kell jegyezni, hogy az akaratlagosan irányított vizeletürítés nem része a vízforgalom szabályozásnak, mert a húgyhólyagban összegyűlt és tárolt vízmennyiség már kikerült a szervezet vízteréből. A bőrön át történő párologtatás vagy izzadás a szervezet hőregulációját szolgálja, mint vízfogyasztó. De mivel a külső környezettől függ (hőmérséklet, páratartalom, szélmozgás, öltözék) és a környezet határozza meg annak mértékét, ezért ez sem nevezhető a szervezet vízmérlegegyensúlyt szabályzó mechanizmusának.Boron, W. F., Boulpaep, E. L.: Medical physiology. Elsevier, 3. kiadás, 2012. 836-838. oldal.
Mint minden szabályzó mechanizmusnak, így a folyadékegyensúlyt biztosító rendszernek is három eleme van. A szervezet mindenkori állapotát érzékelő rendszer, a válaszadó rendszer és a kettőt összekötő szabályzó központ. A vízfelvételért és vízleadásért felelős szabályzó központok egymáshoz nagyon közel, de anatómiailag elkülönülve, az agy fejlődéstanilag ősi területén,A vízháztartás és annak szabályozása kritikus funkció minden élő szervezet számára, amely a törzsfejlődésnek nagyon korai szakaszában kialakult. Ezzel magyarázható, hogy az emberi agy egy ősi (és védett) területén található a vízháztartásért felelős központ. a hipotalamuszban helyezkednek el. Ezeknek a központoknak az idegi nyúlványai képesek érzékelni a szervezet vízkészletére utaló jelek változásait. Az egyik ilyen jel a vérplazma ozmotikus változása. Vízvesztés esetén a plazmában visszamaradó oldott anyagok koncentrációja értelemszerűen emelkedik, ami az ozmotikus nyomás növekedésében nyilvánul meg. Ezt az ozmotikus változást a hipotalamusz elülső oldalán elhelyezkedő ozmoreceptorok képesek érzékelni.
A receptorhoz tartozó neuronok a hipotalamusz elülső oldalán helyezkednek el és ott a velük érintkező extracelluláris környezet növekvő sókoncentrációja miatt zsugorodni kezdenek, amellyel idegi ingerületet generálnak. Az ozmoreceptorokat tartalmazó neuronoktól az ingerület a nucleus supraopticusban és paraventriculárisban elhelyezkedő nagysejtes neuronokhoz fut. Ezek a nagyméretű, (magnocelluláris) neuronok szintetizálják az antidiuretikus hormont (ADH-t),Az antidiuretikus hormon (ADH) és az emberi arginin-vazopresszin vazopresszin (AVP) szinonimák. ami a relatíve hosszú idegrostokban axonális transzporttal a hipofízis hátsó lebenyébe (a neurohipofízisbe) jut, ahol felszabadul és bediffundál a keringésbe. A keringésbe került ADH a vesében fokozza a vízvisszatartást, és így segíti a szervezetet a megfelelő mennyiségű víz megtartásában.Bálint P.: Orvosi élettan, Budapest, Medicina, 1972, 510–513. oldal.
A hipotalamuszból további ingerületek jutnak a köztiagyba (diencephalon), ahol kellemetlen szomjúságérzet képződik, ami vízkeresésre ösztönöz és vízivásra késztet. A vízivást követően megszűnik az extracelluláris folyadék hiperozmotikus állapota (a vér hígul), melynek hatására az ADH-szekréció csökken vagy megszűnik, és a vesében a normális vízdiurézis helyreáll. A vese fokozott vízkiválasztása ismét növeli az extracelluláris folyadék ozmolalitását, amelyet az ozmoreceptorok érzékelnek és fokozzák az ADH-termelést a hipotalamuszban.Boron, W. F., Boulpaep, E. L.: Medical physiology. Elsevier, 3. kiadás, 2012. 839-840. oldal,
Nyomásváltozásra érzékeny receptorok Az előbbiekben említett, általánosnak tekinthető folyadékvesztések mellett létrejöhetnek olyan extrém állapotok, amikor a szervezet más okból nagy mennyiségű folyadékot veszít. Ez lehet betegségből vagy balesetből származó belső vagy külső vérzés eredménye. Ilyen esetekben a szervezet nem csak vizet, de teljes vért (benne oldott anyagokat) is veszít, ezért a keringésben maradt vér ozmotikus viszonyai nem változnak. Ilyen helyzetben az ozmoreceptorok nem érzékelhetik még a jelentős folyadékvesztést sem, ezért más szabályzórendszerhez tartozó receptorok, a baroreceptorok veszik át az ozmoreceptorok szerepét.
A kardiovaszkuláris rendszer több pontján nyomásra, nyújtásra, deformálódásra érzékeny receptorok helyezkednek el az erek falában, amelyek vízhiány vagy víztöbblet esetén képesek érzékelni a vér térfogatváltozásából származó érfali nyomásváltozást. Az ide tartozó receptoroknak két változata ismert: az alacsony nyomású és a magas nyomású receptorok, melyeket gyűjtőnéven volumenreceptoroknak vagy baroreceptoroknak is neveznek.
Alacsony nyomású receptorok találhatók a szívhez érkező mindkét nagy vénában (vena cava superior és inferior), valamint a tüdő vénában (vena pulmonalis) a szívhez közeli területen a pitvari belépés előtt. Hasonló, az érfal feszülésének változását érzékelő receptorok vannak még a szív bal kamrai falában és a tüdőartéria-ágakban.Fonyó A.: Az orvosi élettan tankönyve, Medicina Könyvkiadó Zrt., Budapest, 7. kiadás, 2014. 253–254. oldal. Régebbi szakirodalom ezeket a receptorokat az anatómiai elhelyezkedésük alapján pitvari vagy cardiopulmonális receptoroknak is nevezheti.
Az érfal feszülésének változását, vagyis az erek teltségének csökkenését érzékelve a receptorokból kiinduló ingerület a bolygóideg (nervus vagus) kötegében, mint afferens rost fut az agyhoz a nyúltvelőbe. Ott átkapcsolódva egy újabb idegroston fut tovább a hipotalamuszba az ADH-t termelő magnocelluláris neuronokhoz. Kellő mennyiségű víz elfogyasztása után az erekben megnövekedett nyomás következményeként az ADH kiválasztása csökken, és a vesékben fokozódik a víz és a Na+-ok ürítése.
A keringési rendszerben (a nyaki artériában és az aortában) elhelyezkedő magas nyomású baroreceptoroknak kisebb a jelentőségük az ADH kiválasztásában, mert csak közvetett módon képesek gátolni az ADH felszabadulását a neurohipofízisben.Boron, W. F., Boulpaep, E. L.: Medical physiology. Elsevier, 3. kiadás, 2012. 845–847. oldal,
A szervezet vízmérlegét befolyásoló külső tényezők
A szervezet vízterének egyensúlyban tartásához elengedhetetlen ivóvízszükségletet számos külső tényező is befolyásolhatja.