1. De vochtbalans

Een groot deel van het menselijk lichaam bestaat uit water. Water vormt 40-70% van het lichaamsgewicht. Het precieze percentage is afhankelijk van leeftijd, geslacht en lichaamssamenstelling (1). Gedurende normale omstandigheden is de mens goed in staat om de vochtbalans van het lichaam te reguleren. Tijdens langdurige inspanningen in warm weer verliest het lichaam echter veel vocht door transpiratie en dit zorgt ervoor dat het moeilijker wordt om de vochtinname te matchen met het vochtverlies. Door te weinig te drinken loop je het risico om uit te drogen, maar het is ook mogelijk om te veel te drinken. De natriumconcentratie in het bloed is dan te laag, een conditie die watervergiftiging (hyponatriëmie) wordt genoemd. Tijdens de Ironman Hawaii in 1984 had bijna 30% van alle deelnemers symptomen van hyponatriëmie (1).

Als triatleet is het dus belangrijk om te weten hoe het menselijk lichaam de vochtbalans reguleert. Water speelt een zeer belangrijke rol in het lichaam en helpt onder andere met het transport van voedingsstoffen, de afvoer van afvalstoffen, de lubricatie van gewrichten, de buffering van verschillende bewegende organen en de regulering van de lichaamstemperatuur (1). Om beter te begrijpen hoe de vochtbalans werkt is het handig om het lichaamsvocht op te delen in verschillende compartimenten.

1.1 De compartimenten

Het lichaam van een gemiddelde volwassen man bevat ongeveer 42 liter water. Dit vocht is op te delen in twee compartimenten: het intracellulaire compartiment en het extracellulaire compartiment. Het intracellulaire compartiment bevat ongeveer 65% van al het vocht in het menselijk lichaam en het extracellulaire compartiment de resterende 35%. Het extracellulaire compartiment is verder onder te verdelen in het interstitiële en het intravasculaire compartiment (2).

Zie afbeelding 1 voor een grafische weergave (klik om te vergroten)

Gebaseerd op: Bongers, C. et al. (2016): “Nieuw licht op de vochtbalans tijdens inspanning.” Afbeelding 2.

1.1.1 Het intracellulaire compartiment

Het intracellulaire vocht (ICF) bevindt zich in de cellen en vormt het grootste gedeelte van het cytoplasma. De vloeibare basissubstantie in een cel wordt het cytosol genoemd en dit vormt het intracellulaire vocht (zie het menselijk lichaam artikel 2). De hoeveelheid vocht dat zich in de cel bevindt wordt strak gereguleerd door het lichaam. Zodra er te weinig cytosol is, wordt het namelijk moeilijk voor een cel om te kunnen blijven functioneren. Wanneer er te veel water in een cel komt zal deze opzwellen en in het ergste geval zelfs barsten. Cellen worden omgeven door interstitieel vocht (IF). Het celmembraan zorgt voor de afscheiding tussen het ICF en het IF. Het vocht in het menselijk lichaam bevat naast water ook elektrolyten. Intracellulair vocht is vooral rijk aan kalium en fosfaat (zie afbeelding 3)

1.1.2 Het extracellulaire compartiment

Ongeveer 35% van het water in het menselijk lichaam bevindt zich in het extracellulaire compartiment (ECF). Dit compartiment kan verder worden onderverdeeld in een interstitieel en een intravasculair deel. Het interstitieel vocht (IF) bevindt zich tussen de cellen. Het intravasculaire vocht bestaat uit bloedplasma (92% water) en het vocht in het lymfestelsel. Extracellulair vocht is vooral rijk aan de elektrolyten natrium en chloride (zie afbeelding 3).

Afbeelding 3: intracellulair vocht is rijk aan kalium en fosfaat. Extracellulair vocht is rijk aan natrium en chloride

Gebaseerd op: Betts, J.G., et al. (2013): “Anatomy and Physiology.” Afbeelding 26.5.

1.1.3 Osmose

De ICF, IF en ECF opereren niet als een statisch geheel, er vindt namelijk een constante uitwisseling van vocht plaats tussen de verschillende compartimenten. Het mechanisme voor deze herverdeling is osmotische druk. Osmose is de verplaatsing van een vloeistof door een membraan naar een plaats met een hogere osmolaliteit (de concentratie van opgeloste deeltjes per kilogram oplosmiddel). Water verplaatst zich door osmose van een plaats met een lage concentratie aan deeltjes naar de kant van een membraan waar de concentratie aan deeltjes hoog is. Osmose zorgt er dus voor dat er evenveel water per opgelost deeltje komt, zie afbeelding 4. De deeltjes in het ICF zijn vooral kalium en fosfaat, ECF is rijk aan natrium en chloride. Water kan zich via osmose verplaatsen van het bloedplasma naar de IF en weer terug, en van het IF naar het ICF en vice versa. Dit zorgt er voor dat de osmolaliteit van het ICF gelijk is aan die van het ECF (4).

Dit principe kan worden geïllustreerd door te kijken naar wat er gebeurt wanneer er tijdens het sporten wordt gezweet. Zweet bevat natriumchloride, maar in een lagere concentratie dan het ECF. Zweetklieren resorberen namelijk een deel van het natriumchloride uit het ECF voordat het verloren gaat als zweet. Dit zorgt ervoor dat de osmolaliteit van het IF toeneemt: er zijn nu meer deeltjes natrium en chloride per eenheid water. Zodra dit gebeurt, wordt er water uit het bloed (normale osmolaliteit) onttrokken en stroomt dit naar de zweetklieren en de omliggende weefsels (hogere osmolaliteit). Dit veroorzaakt een daling van het intravasculaire volume; het bloedplasma neemt af. De daling van het vochtgehalte in het intravasculaire compartiment zorgt ervoor dat er hier een hogere osmolaliteit ontstaat. Dit zorgt er voor dat er water elders aan het IF wordt onttrokken om zo te compenseren voor het vochtverlies en het circulerend bloedvolume te beschermen. De osmolaliteit van het ECF is nu hoger dan die van het ICF en hierdoor stroomt er vocht uit de cellen naar het ICF totdat de osmolaliteit van het ICF weer gelijk is aan die van het ECF. Door te zweten wordt er dus eerst een lokale uitdroging gecreëerd die daarna door het hele lichaam wordt opgevangen om zo de vochtbalans te behouden. Het drinken van voldoende water zal er uiteindelijk voor zorgen dat het volume van alle compartimenten wordt hersteld (2).

1.2 Vochtbalans

Mensen zijn over het algemeen erg goed in het reguleren van de vochtbalans. De hoeveelheid water in het menselijk lichaam blijft dus redelijk stabiel gedurende dagen, weken, maanden en zelfs jaren. Dit betekent dat de hoeveelheid water dat het lichaam verlaat gelijk is aan de waterinname. Er bestaan echter situaties waarin het lichaam meer moeite heeft om de vochtbalans te behouden. Voorbeelden zijn het sporten of werken in warme omstandigheden en vochtverlies veroorzaakt door ziekte (braken, diarree, etc.) (5).

1.2.1 Vochtinname

De hoeveelheid vocht die moet worden ingenomen wordt bepaald door de hoeveelheid vochtverlies. De Europese voedselveiligheidsautoriteit raadt een totale waterinname van 2,5L per dag aan voor mannen en 2,0L per dag voor vrouwen. Er zijn drie manieren om water binnen te krijgen: via voedsel, vloeistoffen en het metabolisme.

Voedsel

Voedsel zoals sla, aardbeien en komkommer bestaat voor meer dan 90% uit water. Chocolade, boter en olie bevat relatief weinig vocht (1).

Drank

Dranken zoals koffie, thee, melk en frisdranken leveren samen met puur water de grootste bijdrage aan de vochtinname. Het overgrote merendeel van de dagelijkste waterinname verloopt via het spijsverteringssysteem. Vloeistoffen en voeding komen via de mond binnen en worden voornamelijk via de dunne darm afgegeven aan het bloed.

Metabolisme

Een klein deel van de vochtbehoefte haalt het lichaam echter uit de opgeslagen energiereserves. Wanneer er ATP wordt gecreëerd tijdens oxidatieve fosforylering (zie artikel 2 het menselijk lichaam) komt er water vrij. De bijdrage van het metabolisme is ongeveer 300ml water per dag voor inactieve personen en 550ml per dag voor actieve personen (5).

Gebaseerd op: McArdle, W. D., F. I. Katch, and V. L. Katch (2010): “Exercise Physiology: Nutrition, Energy, and Human Performance.” 7th Edition, afbeelding 2.18.

1.2.2 Vochtverlies

Water kan in vier verschillende manieren het lichaam verlaten: via de urine, door de huid, als waterdamp in uitgeademde lucht en in de ontlasting.

Urine

Onder normale omstandigheden zorgt de urineproductie van de nieren voor het meeste verlies van water. Afvalstoffen verlaten het lichaam via de urine en om die stoffen af te voeren is ongeveer 500ml urine per dag nodig. Het lichaam produceert echter meestal tussen de één à twee liter urine per dag. Het urinaire systeem is namelijk ook verantwoordelijk voor zaken zoals de regulatie van het bloedvolume en de elektrolyten.

Huid

Water verlaat het lichaam ook via de huid. Er sijpelt continu een kleine hoeveelheid water van dieper gelegen weefsel naar de huid waarna het water het lichaam ongemerkt verlaat. Dit waterverlies bedraagt ongeveer 350ml per dag. Ook verlaat er onder normale condities ongeveer 500ml water het lichaam via de zweetklieren.

Longen

De longen zijn ook verantwoordelijk voor een deel van het dagelijkse waterverlies. De lucht die wordt ingeademd wordt in de longen bevochtigd en tijdens het uitademen verlaat waterdamp het lichaam. Tijdens het sporten wordt er meer in- en uitgeademd en is het verlies van waterdamp dus groter. Hoe kouder en droger de lucht, hoe meer vocht er per ademhaling nodig is.

Ontlasting

Ontlasting bestaat voor ongeveer 70% uit water. Dit zorgt voor een vochtverlies van 100-200ml per dag (1).

Gebaseerd op: McArdle, W. D., F. I. Katch, and V. L. Katch (2010): “Exercise Physiology: Nutrition, Energy, and Human Performance.” 7th Edition, afbeelding 2.18.

1.2.3 Regulatie van de vochtbalans

Water is essentieel voor de mens en daarom heeft het lichaam verschillende mechanismen om er voor te zorgen dat er geen overschot of tekort aan water ontstaat. Een belangrijke factor in het reguleren van de vochtbalans is het dorstmechanisme. De hypothalamus, een onderdeel van de hersenen, speelt een belangrijke rol in het reguleren van dorst. Wanneer iemand dehydreert en dus per saldo water verliest, zal het volume van het bloedplasma dalen en stijgt de osmolaliteit van het bloedplasma. Deze verhoogde osmolaliteit wordt opgepikt door de osmoreceptoren in de hypothalamus en hierdoor wordt het dorsgevoel getriggerd. De hypothalamus van een gedehydrateerd persoon zorgt ook voor de productie van een antidiuretische hormoon. Dit hormoon zorgt ervoor dat de nieren minder urine produceren. Het water wat hiermee gewonnen wordt, wordt gebruikt om het bloedplasma op peil te houden. De hypothalamus zorgt er ook voor dat er minder vocht verloren gaat als speeksel, dit veroorzaakt een droge mond (6) (7).

1.2.4 Warme omstandigheden

De dagelijkse waterbehoefte kan stijgen naar 5-10L wanneer er veel wordt bewogen in warme omstandigheden. Tijdens het sporten wordt er veel warmte geproduceerd door de samentrekkende spieren. Minder dan 25% van alle energie die wordt geproduceerd wordt gebruikt om werk te verrichten, de resterende 75% gaat verloren als hitte (5). Hoe hoger de intensiteit van de inspanning, hoe meer hitte er wordt geproduceerd en hoe meer er wordt gezweet. De verdamping van zweetdruppels op de huid is voor mensen de voornaamste manier om af te koelen. Langdurige inspanning in een warme omgeving kan zorgen voor een zweetproductie van meer dan 5L per dag. Het is onder deze omstandigheden moeilijker om de vochtbalans te handhaven. De inname van voldoende water en elektrolyten is dan extra belangrijk. 

Gebaseerd op: McArdle, W. D., F. I. Katch, and V. L. Katch (2010): “Exercise Physiology: Nutrition, Energy, and Human Performance.” 7th Edition, afbeelding 2.18.

Bronnen

(1) McArdle, W. D., F. I. Katch, and V. L. Katch (2010): “Exercise Physiology: Nutrition, Energy, and Human Performance.” 7th Edition, p75-78.

(2) Bongers, C. et al. (2016): “Nieuw licht op de vochtbalans tijdens inspanning.”

(3) Betts, J.G., et al. (2013): “Anatomy and Physiology.”

Access for free at https://openstax.org/books/anatomy-and-physiology/pages/26-1-body-fluids-and-fluid-compartments

(4) https://nios.ac.in/media/documents/dmlt/Biochemistry/Lesson-14.pdf

(5) Baker, L.B., A.E. Jeukendrup (2014): “Optimal composition of fluid-replacement beverages.”

(6) Betts, J.G., et al. (2013): “Anatomy and Physiology.”

Access for free at https://opentextbc.ca/anatomyandphysiology/chapter/26-2-water-balance/

(7) Leib, D.E., C.A. Zimmerman, and Z.A. Knight (2016): “Thirst.”