Gospodarka wodno-elektrolitowa organizmu, profilaktyka odwodnienia i strategie prawidłowego nawadniania sportowców

Fot. pixabay.com

Woda, nazywana „milczącym składnikiem odżywczym” (ang. „silent nutrient”) stanowi ponad połowę masy ciała człowieka. Nieustannie wydalana przez nerki (z moczem – 1500 cm³), płuca (z parą wodną - 550 cm³) i skórę (z potem - 600 cm³ w klimacie umiarkowanym), musi być dostarczana w odpowiedniej ilości, w celu utrzymania jej na odpowiednim poziomie, umożliwiającym prawidłowy przebieg procesów fizjologicznych. Reakcje metaboliczne zachodzą w środowisku wodnym. Utlenianie składników odżywczych wymaga dostępności wody w ilości 1 litr płynów na 1000 kcal spożytego pokarmu. Woda jest także nośnikiem toksycznych produktów przemiany materii, usuwanych z potem lub moczem. Niedostateczne jej spożycie prowadzi do szybkiego odwodnienia organizmu, co powoduje negatywne skutki zdrowotne. Również nadmierna ilość przyjętej wody, która nie może być wydalona, (zwłaszcza przy niedoborze soli – chlorku sodu) ma niekorzystny wpływ na stan zdrowia. Istotne jest zatem dostarczanie wody w ilości odpowiedniej do zapotrzebowania na płyny.

Gospodarka wodno-elektrolitowa podczas wysiłku fizycznego

W czasie intensywnego wysiłku fizycznego tempo metabolizmu może zwiększyć się 15-20-krotnie w porównaniu do warunków spoczynkowych. Nasilenie metabolizmu powoduje znaczne, nawet 100-krotne zwiększenie szybkości wytwarzania ciepła w pracujących mięśniach, w wyniku czego następuje wzrost temperatury mięśni z 34-36°C (w spoczynku) do 37-39°C (w pierwszych 3-4 minutach pracy). Mięśnie do pracy mechanicznej wykorzystują tylko około 1/4 ilości energii metabolicznej, zatem zdecydowana jej większość musi ulec zamianie w energię cieplną. Generowane ciepło przenoszone jest do przepływającej krwi, a wraz z nią rozprowadzane po całym organizmie, powodując wzrost temperatury wewnętrznej i uruchomienie mechanizmów rozpraszania ciepła. Energia cieplna może być rozpraszana poprzez przewodzenie, promieniowanie, konwekcję lub parowanie potu z powierzchni skóry.

Pierwsze 3 mechanizmy termoregulacyjne składają się na tzw. „suchą wymianę ciepła”, która może stanowić około 70% całej utraty ciepła w chłodnym i suchym otoczeniu. Jeśli jednak temperatura powietrza jest wyższa od 35°C (przy wilgotności względnej 50-70%), oddawanie ciepła na zewnątrz jest możliwe tylko poprzez parowanie potu z powierzchni skóry. Należy zwrócić uwagę, że zwiększona potliwość występuje również w termoneutralnym lub chłodnym otoczeniu. Tempo wydalania potu zależy od wielu czynników, w tym: predyspozycji indywidualnych (masa ciała, wyposażenie genetyczne, płeć, wiek, stan emocjonalny, stopień wytrenowania, ubiór), wysiłku (rodzaj, intensywność, czas trwania) oraz warunków środowiskowych (temperatura, wilgotność, promieniowanie słoneczne, ruch powietrza, ukształtowanie terenu). Upośledzenie wytwarzania potu spowodowane jest czynnikami funkcjonalnymi (obniżony poziom wydolności fizycznej, brak aklimatyzacji cieplnej, udar cieplny w przeszłości i wiek) oraz nabytymi (odwodnienie, schorzenia infekcyjne przebyte nawet tydzień wcześniej, np. górnych dróg oddechowych, także przebiegające z gorączką, biegunka, wymioty, otyłość, niedobór snu, niektóre leki i używki, m.in. przeciwgorączkowe, psychotropowe, uspokajające, nasenne, antyhistaminowe, środki hormonalne, beta-blokery, niektóre schorzenia skóry i choroby przewlekłe, np. cukrzyca, schorzenia układu krążenia, nadczynność tarczycy). Jeśli wysiłek fizyczny wykonywany jest w środowisku gorącym lub o dużej wilgotności, rozpraszanie ciepła jest bardzo utrudnione. Podczas wzmożonego wysiłku wytwarzanie potu wynosi około 0,5-1,5 l/h, przy bardziej intensywnych wysiłkach w gorący i parny dzień może dochodzić nawet do 4 l/h. Wraz z potem następuje utrata elektrolitów, w tym: sodu, chloru, potasu, i magnezu, a także, w mniejszych ilościach: wapnia, żelaza, miedzi, dwuwęglanów, fosforanów, siarczanów, kwasu mlekowego, aminokwasów i niektórych witamin. Wydalenie 1 litra potu, powoduje utratę 2.9 g chlorku sodu, zatem sportowcy trenujący raz lub dwa razy dziennie, wraz z 5 litrami potu, tracą około 15 g soli. Przy bardzo zróżnicowanych wartościach dziennego spożycia NaCl w różnych krajach (Anglia - 6 g, Niemcy - 10 g, Szwecja - 2 g, Polska - 5 g), zalecenie ograniczania soli kuchennej przez sportowców jest nieuzasadnione. Większe straty tych składników prowadzą do zachwiania równowagi elektrolitowej organizmu (tabela 1).

Odwodnienie a zdolność wysiłkowa

Nasilone pocenie się w warunkach podwyższonej ciepłoty ciała po wysiłku, związane z utratą wody i soli mineralnych, może bardzo szybko doprowadzić do poważnych zaburzeń gospodarki wodno-elektrolitowej. W warunkach prawidłowych płyny zewnątrzkomórkowe oraz wewnątrzkomórkowe mają jednakowe ciśnienie osmotyczne (tzw. osmolalność).

Ciśnienie osmotyczne stanowi wartość ciśnienia wywieranego na błonę komórkową przez płyny rozdzielane przez tą błonę – czyli wewnątrz- i zewnątrzkomórkowe. Jeśli po obu stronach błony komórkowej wytworzy się różnica stężeń substancji osmotycznie czynnych (w tym przypadku elektrolitów), dojdzie do przepływu rozpuszczalnika (w tym przypadku wody) w kierunku od stężenia niższego do wyższego. W warunkach niewystarczającej podaży lub/i zwiększonej utraty wody dochodzi do spadku objętości przestrzeni zewnątrzkomórkowej oraz do wzrostu ciśnienia osmotycznego i poziomu sodu. Zgodnie z definicją, w celu wyrównania ciśnienia osmotycznego następuje przemieszczanie się wody z przestrzeni o niższej osmolalności (wewnątrzkomórkowej) do przestrzeni o wyższej osmolalności (zewnątrzkomórkowej), co prowadzi do odwodnienia wewnątrzkomórkowego.

Odwodnienie niesie za sobą liczne negatywne skutki: podwyższenie temperatury wewnętrznej, wzrost częstości skurczów serca, zmniejszenie objętości wyrzutowej i minutowej serca, ograniczenie przepływu skórnego, zmniejszającego utlenowanie pracujących mięśni, szybsze zużycie glikogenu oraz obniżenie funkcji centralnego układu nerwowego (umysłowych i poznawczych). Niedostateczne nawodnienie komórek, nie tylko pogarsza zdolność do wysiłku, wskutek zmniejszenia objętości osocza i krwi krążącej, ale również zmniejsza sprawność mechanizmów termoregulacyjnych i zaburza przebieg procesów metabolicznych. Prowadzi to do znacznego osłabienia zdolności wysiłkowych organizmu, a nawet zagrożenia zdrowia i życia, w następstwie wyczerpania lub udaru cieplnego. Początkowe objawy (bóle głowy, splątanie mowy, zaburzenia orientacji, osłabienie, uczucie senności) trwają bardzo krótko i mogą być niezauważone. Jeśli wysiłek nie zostanie przerwany lub nie nastąpi uzupełnienie płynów, rozwija się choroba cieplna.

Istnieje pogląd, że w zaburzeniach cieplnych występuje pewien ciąg objawów, od niegroźnych skurczów mięśniowych, poprzez wyczerpanie cieplne, do groźnego dla życia udaru cieplnego. Według Międzynarodowej Klasyfikacji Chorób, wyróżnia się 10 różnych schorzeń związanych z zaburzeniami gospodarki cieplnej. W sporcie najczęściej występują trzy z nich: skurcze cieplne, wyczerpanie cieplne i udar cieplny. Odwodnienie organizmu stanowi, obok zakwaszenia, zadłużenia tlenowego i wyczerpania substratów energetycznych, jedną z przyczyn pojawienia się zmęczenia. Zależność pomiędzy odwodnieniem, przejawiającym się utratą masy ciała a wydolnością fizyczną przedstawia rycina 1.

Ryc. 1. Wpływ utraty wody na wydolność fizyczną organizmu [Gleeson i wsp. 1996]

Uważa się, że odwodnienie rzędu 2-3% masy ciała (np. około 1400-2100 ml wody u mężczyzny ważącego 70 kg) stanowi krytyczny punkt w rozwoju odwodnienia. Wyraźne odczucie pragnienia pojawia się przy odwodnieniu 1,5-2% masy ciała i skutkuje obniżeniem zdolności wysiłkowych o około 10%, a 2-4 procentowy spadek masy ciała oznacza pogorszenie zdolności do wykonywania wysiłku o 20-30%. Od tego momentu obserwuje się już znaczne zmniejszenie zdolności wysiłkowych. Utrata >15% masy ciała jest zazwyczaj śmiertelna. Wymienione powyżej konsekwencje odwodnienia zależą od: rodzaju wysiłku, warunków otoczenia oraz predyspozycji osobniczych. Przykładowo, odwodnienie rzędu 3% nie wykazywało istotnego wpływu na wielkość pracy wykonanej na ergometrze rowerowym, gdy próba wysiłkowa odbywała się w temperaturze 2?C. Stwierdzono również, że odwodnienie rzędu 3-5% masy ciała może nie oddziaływać znacząco na siłę mięśniową i wydolność anaerobową. Ponadto, duża utrata sodu wpływa na powstawanie skurczów mięśni i osłabienie ich siły, poprzez zaburzenie przewodnictwa nerwowego oraz upośledza wytwarzanie płynów ustrojowych. Obniżenie stężenia sodu w osoczu krwi poniżej 135 mmol/l (norma: 135-144 mmol/l) (hiponatremia) powoduje przemieszczanie się wody do przestrzeni wewnątrzkomórkowej, co prowadzi do obrzęku komórek. Ciężka postać hiponatremii (stężenie sodu poniżej 120 mmol/l) może prowadzić nawet do zejścia śmiertelnego. Profilaktyka hiponatremii polega na wypijaniu odpowiedniej ilości napojów, najlepiej izotonicznych, zawierających węglowodany i sód.

Profilaktyka zaburzeń cieplnych

Profilaktyka zaburzeń cieplnych obejmuje kilka aspektów:
A. ocenę stopnia zagrożenia chorobą cieplną u poszczególnych zawodników, z uwzględnieniem: czasu trwania zawodów, nasłonecznienia, stosowania specjalnego ubioru ochronnego utrudniającego termoregulację, przyjmowania farmakologicznych i termicznych środków odwadniających oraz ograniczania płynów przez zawodnika;
B. ocenę warunków termicznych;
C. zapobieganie odwodnieniu organizmu, poprzez: monitorowanie bilansu wodnego zawodnika podczas treningów, opracowanie strategii przyjmowania płynów, właściwe nawodnienie przed zawodami, częste przyjmowanie płynów w czasie zawodów itp.;
D. aklimatyzację, która obejmuje szereg zmian przystosowawczych organizmu, w tym czynnościowych i morfologicznych, w wyniku których wzrasta tolerancja na wpływ niekorzystnych warunków termicznych;
E. „pre-cooling”- ochłodzenie ciała przed rozpoczęciem wysiłku fizycznego, powodujące obniżenie temperatury skóry i temperatury wewnętrznej, przyczyniające się do zmniejszenia obciążenia cieplnego organizmu w czasie wysiłku w gorącym i wilgotnym otoczeniu. Najczęściej stosowanymi metodami są: kąpiel w wodzie, zimny prysznic, oziębione pomieszczenie komory klimatycznej, „ice jacket” itp.

Skuteczne nawadnianie w czasie wysiłku fizycznego - ile płynów?

Prawidłowe nawadnianie w okresie okołowysiłkowym jest bardzo istotną praktyką sportową. Jedynym skutecznym sposobem przeciwdziałania odwodnieniu, przewodnieniu i hiponatremii jest indywidualna, właściwie opracowana strategia nawadniania, w której istotne znaczenie odgrywa rodzaj przyjmowanych płynów, ich ilość i częstotliwość spożycia. W tym celu wykorzystuje się napoje przeznaczone dla sportowców, które powinny stymulować pragnienie, szybko się przyswajać, dobrze nawadniać organizm i dostarczać energii niezbędnej do pracy mięśni. Zapobieganie odwodnieniu polega na przyjmowaniu odpowiedniej ilości płynów przed i w czasie wysiłku fizycznego oraz uzupełnieniu strat wodno- elektrolitowych po jego zakończeniu.

Gospodarka wodno-elektrolitowa organizmu, możliwość jej kontroli oraz regulacji była i jest obiektem zainteresowań wielu ośrodków badawczych na świecie. Zwraca uwagę, że rekomendacje dotyczące nawadniania podczas wysiłku fizycznego zmieniały się na przestrzeni lat, często przechodząc z kategorii naukowych faktów do naukowych mitów. Jeszcze do 1969 roku odradzano sportowcom spożywania jakichkolwiek płynów podczas wykonywania wysiłków fizycznych, ze względu na potencjalne obciążenie układu pokarmowego i negatywny wpływ na zdolności wysiłkowe. Z początkiem lat 70-tych XX wieku uznano te zalecenia za „zbrodnicze szaleństwo”, zagrażające odwodnieniem i udarem cieplnym. Od tego momentu zalecano sportowcom przyjmowanie tak dużej ilości płynów, jak to tylko możliwe, nie dostrzegając w tym żadnych zagrożeń. Niestety, w 1981 roku odnotowano pierwszy przypadek hiponatremii u 46-cio letniej uczestniczki ultra maratonu (90 km) w Południowej Afryce. Kilka lat później, w 1985 roku opublikowano wyniki badań klinicznych w grupie czterech sportowców, u których stwierdzono ciężką objawową hiponatremię, spowodowaną nadmiernym spożyciem płynów i zatrzymaniem wody w organizmie. Stan ten nazwano zatruciem wodnym.

Spostrzeżenia nad możliwym przewodnieniem sportowców, którzy mogli pić do woli podczas przedłużonego wysiłku, pozostawała w sprzeczności z szeroko akceptowaną teorią, w myśl której ubytek płynów podczas wysiłku zawsze przewyższa ich podaż. Prawdopodobnie większość biegaczy, u których rozwinęła się hiponatremia objawowa, biegła stosunkowo wolno, a często wręcz maszerowała. W tej sytuacji niski poziom metabolizmu generował małą ilość ciepła i w rezultacie mniejsze pocenie, podczas gdy sportowcy spożywali duże ilości płynów, istotnie przewyższające zapotrzebowanie. W literaturze przedmiotu można spotkać się z wieloma zaleceniami ilościowymi: „ad libitum”, 400–800 ml/h, 170–225 ml co 10-15 min (≈ 680-1020 ml/h), które wyznaczają szeroki zakres objętości płynów zalecanej w czasie godzinnego wysiłku, tj. 400–1020 ml/h. Jaka ilość płynów zapewnia zatem efektywne nawodnienie?

Powszechnie znane są schematy prawidłowego nawadniania, uwzględniające zalecenia profilaktyki odwodnienia, którą należy rozpocząć już dzień przed zawodami. Zgodnie z rekomendacjami American College of Sports Medicine (ACSM) oraz National Athletic Trainer’s Association (NATA), należy wypić taką ilość napojów, która dobrze nawodni organizm, czego dowodem będzie oddawanie dużej objętości moczu, koloru jasno-słomkowego. Jest to metoda bardzo prosta, która może być jednak obarczona pewnym błędem. Obiektywną metodą oceny stopnia nawodnienia jest pomiar osmolalności lub gęstości moczu, z wykorzystaniem specjalnych przyrządów- osmometrów. Na 2-3 godziny przed zawodami sportowiec powinien wypić 500–600 ml płynów (5-10 ml/kg mc) (woda lub napój zawierający węglowodany), a po rozgrzewce, na 5-15 minut przed rozpoczęciem wysiłku fizycznego, 200–250 ml wody lub napoju sportowego. W czasie zawodów przyjmowanie płynów należy rozpocząć najszybciej jak to możliwe i powtarzać co 15–20 minut w porcji około 200–300 ml (może być woda jeśli wysiłek nie trwa dłużej niż 1 godzinę; w czasie wysiłku długotrwałego korzystniejsze jest przyjmowanie napoju izotonicznego, wpływającego na oszczędzanie glikogenu mięśniowego). Strategia nawadniania musi być kontynuowana po zakończeniu wysiłku, w celu jak najszybszego uzupełnienia strat wodno- elektrolitowych i dostarczenia węglowodanów niezbędnych do odtworzenia glikogenu mięśniowego. Aby w ciągu 2 godzin uzupełnić 2/3 ubytku wody, należy co 15–20 minut wypijać 200–250 ml napoju, zawierającego węglowodany oraz 30-40 mmol/l sodu. Całkowita objętość napojów wypitych w ciągu 6 godzin od zakończenia wysiłku powinna przekraczać ilość utraconej wody o 25-50%. Przywrócenie równowagi wodno-elektrolitowej następuje najwcześniej w ciągu 24 godzin.

Pomimo precyzyjnych ilościowych zaleceń dotyczących uzupełniania płynów przez sportowców, dane opisujące wielkość utraty wody z potem są bardzo zróżnicowane, nie tylko między zawodnikami różnych dyscyplin sportowych, ale również między przedstawicielami tej samej dyscypliny, a różnice mogą sięgać nawet 2-3 litrów na godzinę. W tabeli 2 przedstawiono przewidywaną zmianę masy ciała po ukończeniu maratonu, w zależności od masy ciała zawodnika, ilości spożytych płynów i prędkości biegu. Z zestawienia wynika, że ta sama ilość przyjętego płynu (800 ml/h) może prowadzić do przewodnienia lub odwodnienia, w zależności od masy ciała i intensywności wysiłku, wyrażonej prędkością biegu.

Tabela 2. Przewidywana procentowa utrata masy ciała podczas 42-kilometrowego maratonu odbywającego się w klimacie umiarkowanym (temp.=18°C) u osób o różnej masie ciała, dostarczających od 400 do 800 ml płynu na godzinę, biegnących z prędkością 8,5-15 km/h
Źródło: American College of Sports Medicine. Position Stand: Exercise and Fluid Replacement Medicine & Science in Sports & Exercise. 2007;39(2):377-390

W tabeli 3 przedstawiono intensywność pocenia się zawodników różnych dyscyplin sportowych, z uwzględnieniem płci i pory roku oraz treningu i zawodów.

Tabela 3. Średnia wartość stopnia pocenia, ilości przyjmowanych płynów i poziomu odwodnienia w różnych dyscyplinach sportowych
Źródło: American College of Sports Medicine. Position Stand: Exercise and Fluid Replacement. Medicine & Science in Sports & Exercise. 2007;39(2):377-390.

Zgodnie z danymi, wielkość utraty wody z potem jest bardzo zróżnicowana, zarówno między zawodnikami różnych dyscyplin, trenujących w odmiennych warunkach środowiskowych, jak również między zawodnikami jednej dyscypliny (np. tenis). Zatem ogólne rekomendacje dotyczące nawadniania mogą być nieskuteczne i prowadzić do odwodnienia lub przewodnienia, ponieważ zapotrzebowanie na płyny, poza intensywnością i czasem trwania wysiłku, w dużej mierze zależy od indywidualnych cech fizjologicznych i biochemicznych sportowca.

Rozwiązaniem problemu jest monitorowanie indywidualnych zmian masy ciała podczas wysiłków o różnej intensywności, podejmowanych w różnych warunkach klimatycznych i planowanie strategii nawadniania adekwatnie do obserwowanych zmian tak, aby uniknąć odwodnienia przekraczającego 2% masy ciała [ACSM, NATA, ADA, IAAF, IOC].

Zalecenia praktyczne powstałe w oparciu o wytyczne American College of Sports Medicine (ACSM), National Athletic Trainers’ Association (NATA) i Australian Institute of Sport (AIS) wskazują, aby do każdego treningu przystępować odpowiednio nawodnionym. Zakłada się, że jeżeli od ostatniego wysiłku upłynęło 8-12 godzin i zawodnik spożywał zbilansowaną dietę i uzupełniał regularnie płyny, jego organizm powinien być odpowiednio nawodniony. W sytuacji zbyt krótkiego czasu na regenerację (mniej niż 8-12 godzin od ostatniego wysiłku), przy niezbilansowanej diecie, odwodnieniu stwierdzonym w pomiarach i obserwacji, a także niemożności prawidłowego nawadniania podczas wysiłku, pomocnym może się okazać tzw. „aggressive prehydration”, polegające na wypiciu około 5-7 ml płynu/kg mc na 4 godziny przed wysiłkiem. Jeżeli zawodnik nie oddaje odpowiedniej ilości moczu lub mocz jest ciemny i gęsty, należy spożyć kolejne 3-5 ml/kg mc na 2 godziny przed planowanym wysiłkiem. Dodatek sodu w ilości 20-50 mEq/L napoju i/lub małe słone przekąski mogą stymulować pragnienie i ułatwiać przyswajanie płynów.

Bezpośrednio przed wysiłkiem można spożyć 200-600 ml płynu [AIS], a na 20 minut przed długotrwałym wysiłkiem nawet 500-1000 ml. Należy pamiętać, że głównym celem nawadniania w czasie wysiłku jest niedopuszczenie do odwodnienia powyżej 2%. Podobne stanowisko prezentuje Międzynarodowy Komitet Olimpijski [IOC 2010]. Podczas ćwiczeń siłowych i szybkościowo-siłowych rekomenduje się zaplanowanie strategii nawadniania, porównując masę ciała przed i po wysiłku (mierzoną po oddaniu moczu) i spożytych płynów w trakcie wysiłku, z uwzględnieniem czasu jego trwania (wzory i przykład). Zmiana masy ciała, łącznie z ilością spożytych płynów, uwzględniająca czas trwania wysiłku, pozwala na wyliczenie intensywności pocenia się w czasie godziny i określenie zalecanej objętości płynów, przy czym należy mieć na uwadze, że intensywność pocenia się może być różna u tego samego zawodnika w zależności od intensywności wysiłku, warunków otoczenia, stroju, dyspozycji itp. (tabela 3).

Podczas wysiłków tlenowych trwających dłużej niż godzinę, przy dostępności płynów nawadniających i możliwości indywidualnego ustalania intensywności pracy, dorośli sportowcy (nie młodzież i osoby starsze) mogą nawadniać się zgodnie z odczuwanym pragnieniem. W warunkach niskiej temperatury otoczenia, podczas aklimatyzacji cieplnej, w czasie wysiłków tlenowych, wytrzymałościowych, długotrwałych oraz o zmiennej intensywności, zaleca się opracowanie indywidualnej strategii nawadniania, chroniącej przed odwodnieniem większym niż 2-3%. W warunkach bardzo wysokiej temperatury otoczenia zaleca się, o ile to możliwe, przyjmowanie płynów o najniższej tolerowanej temperaturze, co pozwala na obniżenie temperatury wewnętrznej, korzystnie wpływającej na wytrzymałość. Podczas wysiłków godzinnych o wysokiej intensywności, sportowcy powinni wypijać minimalne ilości płynów, przepłukując usta co 8-10 minut przez 5-10 sekund niewielką ilością płynu nawadniającego, zawierającego węglowodany (20-25 ml), co zwiększa zdolności wysiłkowe. W okresie powysiłkowym uzupełnianie płynów i elektrolitów jest szczególnie istotne przy odwodnieniu przekraczającym 1-2% masy ciała. Przy niższym odwodnieniu równowaga wodno-elektrolitowa może być osiągnięta poprzez spożycie odpowiedniego posiłku. Po wysiłku powodującym znaczne odwodnienie, w ciągu 4-6 godzin, należy spożyć około 1,5 litra płynu na każdy utracony kilogram masy ciała, pijąc regularnie małe porcje, z dodatkiem sodu i elektrolitów, pamiętając, że ilość wypijanych płynów powinna być większa niż ilość utraconej wody.

Jakie płyny nawadniają najskuteczniej?

Poza ilością spożywanych płynów, istotny jest również ich rodzaj, co szczególnie dotyczy wysiłków trwających dłużej niż godzinę, odbywających się wysokiej temperaturze otoczenia. Efektywność wchłaniania płynów zależy od ich osmolalności. Ciśnienie osmotyczne osocza krwi wynosi od 275 do 295 mOsm/kg wody, a wartość ta oznacza liczbę moli substancji osmotycznie czynnych, rozpuszczonych w 1 litrze osocza. Organizm tracący wodę, w pierwszej kolejności zmniejsza objętość płynów zewnątrzkomórkowych, a następnie wszystkich płynów ustrojowych, co powoduje wzrost ich ciśnienia osmotycznego. Różnice w stężeniu elektrolitów powodują przenikanie wody przez błony komórkowe aż do wyrównania ciśnienia osmotycznego, określanego jako izotonia. Ze względu na ilość soli mineralnych zawartych w napojach w stosunku do ilości elektrolitów we krwi wyróżnia się napoje: hipotoniczne, hipertoniczne i izotoniczne.

Płyny hipotoniczne (200-250 mOsm/L), np. woda, mocno rozcieńczone soki owocowe i warzywne, o zawartości węglowodanów 5-7%, zawierają mniej minerałów i innych składników niż płyny ustrojowe. Płyny te dobrze wchłaniają się z przewodu pokarmowego, jednak powodują rozcieńczenie osocza i obniżenie ciśnienia osmotycznego krwi, przez co przedwcześnie gaszą pragnienie, utrudniając odpowiednie nawodnienie organizmu. Nasilają także diurezę i niewystarczająco uzupełniają tracony z potem sód. Podawanie czystej wody w czasie długotrwałego wysiłku fizycznego może zatem spowodować, że część elektrolitów przeniknie do wnętrza przewodu pokarmowego i rozwinie się hiponatremia. Płyny hipotoniczne mogą być stosowane w celu nawadniania podczas bardzo gorących dni.

Napoje hipertoniczne (soki owocowe i warzywne, mocno słodzone napoje, odżywki), posiadają osmolalność wyższą od płynów ustrojowych (>330 mOsm/L), a zawartość węglowodanów przekracza 10%. Ich zaletą jest lepsze uzupełnianie składników traconych podczas wysiłku, natomiast wadą jest nasilanie sekrecji (przejściowe „odciągnięcie” wody do jelit) i zwalnianie absorpcji wody w jelitach, co pogłębia jej deficyt w komórkach. Płyny hipertoniczne podawane w trakcie intensywnego wysiłku fizycznego mogą powodować zaburzenia żołądkowo- jelitowe, nudności i biegunki.

Z kolei napoje izotoniczne mają osmolalność zbliżoną do ciśnienia osmotycznego płynów ustrojowych (270-330 mOsm/kg H₂O), zawartość węglowodanów wynosi 6-10%, a składniki mineralne występują w ilości zbliżonej do składu potu. Wraz z wodą dostarczają sód (460-1150 mg/L), potas oraz węglowodany w odpowiednim stężeniu, przez co w sposób doraźny, ale skuteczny uzupełniają wodę, elektrolity i witaminy w organizmie oraz pozwalają na oszczędzanie zasobów glikogenu, powodując wzrost energii, siły i wytrzymałości. Zatem w czasie wysiłków długotrwałych (ponad 60 minut) zaleca się stosowanie napojów izotonicznych, o temperaturze 15-21°C. Podczas treningów odbywających się w temperaturze poniżej 15 stopni C napoje izotoniczne mogę być bardziej stężone (10%).

Ostatnio zwraca się uwagę na możliwość znacznie większego wykorzystania węglowodanów (CHO) podczas wysiłku (1,75 g CHO/min) niż dotąd sądzono (1g CHO/min). Reakcję taką stwierdzono po zastosowaniu mieszanki węglowodanów (glukozy i fruktozy) w zwiększonych dawkach (90 g/godz.), a nie zaobserwowano przy stosowaniu pojedynczych węglowodanów (np. samej glukozy) w mniejszych dawkach (30-60 g/godz.). Ponadto, napoje izotoniczne stosowane podczas wysiłków długotrwałych stają się hipotoniczne w stosunku do osocza o zwiększonej osmolalności i nie zabezpieczają w pełni przed hiponatremią. W czasie wysiłków trwających do godziny, do nawadniania można stosować wodę mineralną bogatą w składniki mineralne (Ca, Na, K, Mg). Jeśli w czasie wysiłku wykorzystano znaczne rezerwy węglowodanów, po jego zakończeniu należy spożywać napoje wzbogacone w ten składnik (np. maltodekstryny w napoju izotonicznym lub sok owocowy). Po wypiciu porcji bardziej stężonego napoju (z węglowodanami) należy kontynuować nawadnianie płynami izotonicznymi (napojami dla sportowców lub rozcieńczonymi sokami).

Z potem oprócz wody tracone są również składniki mineralne, w tym sód, chlor, potas, magnez i wapń, których większe straty prowadzą do zaburzenia równowagi elektrolitowej organizmu. Odpowiednia podaż wymienionych składników mineralnych pozwala na uzupełnienie strat, wynikających z intensywnego pocenia się. Utrata chlorku sodu z potem podczas trzygodzinnego wysiłku może wynieść 10-15 g. Sód jest istotny dla zatrzymania wody w organizmie, poprzez zwiększenie resorpcji wody w kłębuszka nerkowych, dzięki czemu straty wody z moczem są ograniczone. Badania nie wykazały szkodliwego wpływu suplementacji sodu, dodawanego do napojów nawadniających. Co więcej, sportowcy nie muszą stosować się do zalecenia ograniczania soli kuchennej w diecie. Sód jest niezbędny, szczególnie podczas długotrwałych i intensywnych wysiłków, ponieważ stymuluje uczucie pragnienia oraz poprawia wchłanianie wody i węglowodanów w jelicie cienkim, co pozytywnie wpływa na uzupełnianie płynów i opóźnianie zmęczenia mięśni. Niektórzy sportowcy dostarczają sód w zbyt dużej, inni natomiast w zbyt niskiej ilości w stosunku do zapotrzebowania. Osoby, które z potem wydalają dużo sodu (mają bardziej słony pot), wymagają większej ilości sodu niż zalecana dla populacji ogólnej, zwłaszcza, gdy występują u nich objawy utraty soli: widoczne ślady soli na skórze, odzieży, wewnętrznych brzegach czapki, drażnienie oczu przez pot i wyraźny słony smak potu. Dla zawodników z bardzo słonym potem zaleca się: dodawanie 1/4 łyżeczki soli na około 0.6 litra napojów dla sportowców, spożywanie marynowanych produktów (np. ogórków), krakersów, precli lub słonych przekąsek, gotowanie ryżu lub makaronu w rosole/bulionie, dodawanie soli do posiłków oraz picie soków warzywnych lub pomidorowych.

Należy także zaznaczyć, że w trakcie wysiłków nie powinno się przyjmować napojów gazowanych, gdyż uwalniany z nich dwutlenek węgla napiera na ściany żołądka i hamuje uczucie pragnienia. Napoje te wpływają także na spadek wentylacji płuc na skutek podniesienia przepony oraz odwodnienie organizmu poprzez nasilanie diurezy. Dlatego też ich spożywanie w czasie treningu i zawodów jest niewskazane. Z kolei po wysiłku przyspieszają wydalanie z organizmu szkodliwych produktów przemiany materii.

Zapotrzebowanie na wodę

Prawidłowa ilość płynów w diecie zależy od wielu czynników, w tym: wieku (w młodszym większa w przeliczeniu na masę ciała), płci (większa u mężczyzn), temperatury i wilgotności powietrza (dużo większa w wysokiej temperaturze i wilgotności), aktywności fizycznej (w wysiłku- wzrost nawet do 10 litrów/dobę), stanu zdrowia (wyższa w cukrzycy, schorzeniach tarczycy, podczas biegunek i wymiotów, stanów gorączkowych- wzrost o 10% na każdy stopień Celsjusza ponad normę) oraz rodzaju diety (wyższa przy zwiększonej ilości białka i sodu).

Zapotrzebowanie na wodę można wyliczyć przyjmując, że na 1 kcal spożywanego pokarmu powinno się wypijać 1 ml wody. Osobom dorosłym, o siedzącym trybie życia, w klimacie umiarkowanym zaleca się podaż płynów w zakresie 2-2,5 l/dobę. Według szwajcarskiej piramidy żywienia dla sportowców, poza płynami pitymi w trakcie wysiłku w związku z wysiłkową utratą płynów, zawodnik powinien spożywać około 1-2 litry płynów na dobę. Należy zwrócić uwagę, że do źródeł wody, oprócz wody pitnej (źródlanej, stołowej, mineralnej, leczniczej), zaliczamy: napoje niesłodzone (herbata, kawa) i słodzone, nektary, soki owocowe, warzywne (85-95 % wody), mleko i napoje mleczne (80-90%), zupy i przeciery (70-96%), owoce i warzywa (około 90%), a nawet mięso, ryby, wędliny, jaja, twarogi (50-80%).

Należy pamiętać, że woda pitna, wody stołowe i mineralne są napojami „bezkalorycznymi”, zawierającymi poza wodą jedynie składniki mineralne, głównie: wapń, magnez, sód, potas, żelazo, mangan, jod, fluor, siarkę i krzem oraz fluor, brom i rad (wody lecznicze), występujące w postaci jonów. Z kolei napoje słodzone (gazowane i niegazowane) są źródłem nie tylko wody i składników mineralnych (znacznych ilości fosforu), ale także węglowodanów i substancji dodatkowych (aromatycznych, pobudzających, energetyzujących, słodzących i innych), niekorzystnie oddziałujących na zdrowie, stanowiących o nadmiernej podaży energii oraz powodujących erozję szkliwa zębów. Ich przyjmowanie powinno być zatem ograniczane, a nawet wykluczone, szczególnie w diecie dzieci i młodzieży aktywnej fizycznie. Zapotrzebowanie na płyny u nastoletnich chłopców wynosi 11 szklanek (2,6 l), a u dziewczynek 8 szklanek (1,8 l).

Należy podkreślić, że w nawadnianiu dzieci i młodzieży należy ograniczać stosowanie komercyjnych napojów izotonicznych. Zastosowanie mogą znaleźć napoje przygotowane w warunkach domowych. Przykłady domowych napojów izotonicznych: (1) 1,5 l wody, 3 łyżki miodu, 1/2 łyżeczki soli kuchennej, kilka kropli cytryny, (2) 55 ml (1/4 szklanki) gorącej wody, 55 ml (1/4 szklanki) wyciskanego soku z pomarańczy, 660 ml (3 szklanki) zimnej wody, 4 łyżki cukru, 2 łyżki soku z cytryny, (3) 200 ml koncentratu pomarańczowego, 1000 ml wody, 1 g soli kuchennej, (4) sok owocowy rozcieńczony „pół na pół” z wodą. U aktywnej fizycznie młodzieży przed wysiłkiem zaleca się płyny w ilości: ok. 500–700 ml (na 2 godziny przed) i ok. 350–450 ml (na 30 min. przed), w trakcie wysiłku ok. 150-250 ml co 20 minut, oraz ok. 450–700 ml płynów na każde 0,5 kg utraconej masy ciała po wysiłku. Dzieci stanowią często grupę pijącą niechętnie.

Naturalny odruch pragnienia pozwala na uzupełnienie około połowy objętości utraconych płynów. Uczucie pragnienia pojawia się jednak w momencie utraty 1-2% płynów, co już istotnie obniża wydolność wysiłkową, dlatego kierowanie się odczuciem pragnienia, jako wskaźnikiem zapotrzebowania na płyny, szczególnie w tej grupie wieku może być mylące. Należy pamiętać, że podobnie jak uczucie pragnienia pojawia się dopiero przy określonym poziomie odwodnienia, także ugaszenie pragnienia nie oznacza pełnego nawodnienia organizmu. W związku z tym zawodnicy powinni pić więcej płynów, np. 300-500 ml ponad zaspokojone pragnienie albo 150% objętości płynów utraconych podczas wysiłku fizycznego. Warto również podkreślić istotną rolę trenerów w kształtowaniu nawyku prawidłowego uzupełniania płynów przez młodych sportowców.

Podsumowanie

Z uwagi na szczególne znaczenie wody dla przebiegu nasilonych procesów metabolicznych oraz efektywności mechanizmów termoregulacyjnych ustroju w warunkach wzmożonego wysiłku fizycznego, prawidłowe uzupełnianie płynów jest kluczowym aspektem żywienia sportowców, warunkującym zdolność do wysiłku oraz homeostazę fizjologiczną.