وبلاگ
آب و الکترولیت‌ها
در این مقاله با بخش‌های زیر آشنا خواهید شد:
- مقدمه
- یوهیدراسیون و اختلالات آب بدن
- دفع عرق حین فعالیت
- آثار تغییر هیدراسیون برعملکرد ورزشی
فعالیت استقامتی
فعالیت قدرتی، توانی و سرعتی
- ورزش‌های مهارتی
- اثر نوشیدن مایعات بر فعالیت
هیدراسیون پیش از فعالیت
هیدراسیون هنگام فعالیت
رهیدراسیون پس از فعالیت
- ترکیب نوشیدنی
سدیم
پتاسیم و منیزیم
- حجم نوشیدنی
- مصرف مایعات و غذا
- طعم نوشیدنی و مصرف اختیاری مایع
مقدمه
بخش اعظم بدن انسان آاب است. محتوای کل آب بدن تقریبا از 45 تا 70 درصد کل وزن بدن متفاوت بوده و در یک مرد 75 کیلوگرمی حدود 33 تا 53 لیتر آب وجود دارد. اگرچه محتوای آب بدن در بدن افراد مختلف متفاوت است، محتوای آب بافت‌های مختلف به نسبت بهطور ثابت حفظ می‌شود. برای مثال، بافت چربی آب کمی دارد و بافت خالص بدن از قبیل عضله آب زیادی دارد، به گونه‌ای که مقدار آب بدن تا حدود زیادی از طریق بافت چربی تعیین می‌شود. بنابراین افزایش چربی بدن با کاهش مقادیر کل بدن ارتباط دارد. آب بدن به دو بخش مایع درون سلولی و مایع برون سلولی تقسیم می‌شود. مایع برون سلولی بخش بزرگتری دارد و در حدود دو سوم آب بدن را تشکیل می‌دهد. مایع برون سلولی خود به دو بخش مایع میان‌بافتی و پلاسما تقسیم می‌شود. حجم پلاسما بیانگر حدود یک چهارم حجم مایع برون سلولی است. در بدن ما آب به شکل خالص وجود ندارد. مقادیر زیادی از الکترولیت‌ها و مواد حلال در غلظت‌های متفاوت در مایعات بدن‌حل شده‌اند. کاتیون‌های‌عمده آب بدن، سدیم، پتاسیم، کلسیم و منیزیم می‌باشد و آنیون‌های عمده آب بدن، کلر و بیکربنات هستند. در مایع درون سلولی بزرگ‌ترین کاتیون پتاسیم است و سدیم کمترین مقدار را دارد.
یوهیدراسیون و اختلالات آب بدن
یوهیدراسیون همان وضعیت تعادل بدن است. هایپرهیدراسیون حالتی از تعادل مثبت آب و هیپو هیدراسیون حالتی از تعادل منفی آب است. دهیدراسیون فرایند دفع آب بدن و رهیدراسیون فرایند جذب آب در بدن است. راه‌های اصلی بازسازی تعادل آب بدن مصرف مایعات و غذاست و تولید آب متابولیکی در بدن نیز در آن سهیم است. دفع آب بدن در انسان نتیجه دفع آب درون سلولی و برون سلولی است. با وجود این، دفع آب ممکن است تاثیرات بسیار متفاوتی بر حفظ آب بدن بسته به نوع آب دفعی داشته باشد. دفع هایپوتونیک آب که ممکن است با عرق رخ دهد به افزایش غلظت مایعات بدن منجر می‌شود، درحالی‌که دفع ایزوتونیک آب به دفع آب خالص مایع می‌انجامد، اما افزایش یا کاهشی در غلظت مایعات بدن رخ نمی‌دهد. دفع هایپرتونیک (غلیظ) آب بدن که از طریق تولید ادرار غلیظ رخ می‌دهد، به کاهش غلظت مایعات بدن منجر می‌شود.
دفع عرق حین فعالیت
هنگام فعالیت ورزشی، تولید عرق گرمای اضافه را کاهش می‌دهد. پاسخ عرق کردن تحت تاثیر شرایط محیطی، نوع پوشش فرد، مدت و شدت فعالیت و فیزیولوژی فرد ورزشکار قرار می‌گیرد. بهطور معمول، بیشینه مقدار عرق 2 تا 3 لیتر در ساعت است. با وجود این، کاهش 2 تا 3 درصد وزن بدن ممکن است. با وجود این، کاهش 2 تا 3 درصد (و بیشتر) وزن بدن ممکن است به‌راحتی در بسیاری از موقعیت‌های ورزشی رخ دهد و در متون علمی گزارش شده است. با وجود این، باید به خاطر داشته باشیم که تفاوت‌های فردی زیادی در عرق‌ریزی حتی در فعالیت ورزشی با شرایط مشابه یا زمانی که افراد در معرض فشار گرمایی مشابه قرار می‌گیرند، وجود دارد.
آثار تغییر هیدراسیون بر عملکرد ورزشی
فعالیت استقامتی
آثار دهیدراسیون بر عملکرد فیزیولوژیکی ورزشی حین فعالیت استقامتی هم به وسیله دفع مقدار معینی از آب بدن قبل از فعالیت ورزشی و هم به وسیله ایجاد شرایط دهیدراسیون هنگام فعالیت ورزشی، مطالعه شده است. هنگام فعالیت ورزشی در محیط گرم دمای بیشتر از 30 درجه دهیدراسیون به وسعت 7-2 درصد وزن بدن بی‌گمان به کاهش در عملکرد استقامتی منجر می‌شود. با وجود این، وسعت کاهش در عملکرد از60-7 درصد متغیر است. زمانی که فعالیت استقامتی در شرایط دمایی معتدل انجام گرفت، کمتر این نتیجه را در پی داشت. بنابراین نتیجه‌گیری شد که در دمای معتدل، دهیدراسیون به اندازه 2-1 درصد وزن بدن هیچ اثری بر فعالیت استقامتی که کمتر از 90 دقیقه به طول می‌انجامد، ندارد. اهمیت دهیدراسیون زمانی مشخص می‌شود که میزان آب از دست رفته 2 درصد وزن بدن یا بیشتر از آن باشد. به نظر می‌رسد این مقدار دهیدراسیون، عملکرد استقامتی را در هر دو محیط گرم و معتدل به ویژه زمانی که فعالیت 90 دقیقه یا بیشتر به طول بینجامد، کاهش می‌دهد. روی هم رفته براساس این نتایج به ورزشکاران توصیه شود دهیدراسیون خود را هنگامی که فعالیت ورزشی در محیط گرم (31 الی32) درجه به مدت 60 دقیقه یا بیشتر انجام می‌گیرد، به حداقل برسانند. با وجود این، ورزشکاران را در محیط معتدل (20 الی21درجه) توانایی تحمل 2 درصد دهیدراسیون را بدون کاهش معنی‌دار عملکرد یا افزایش خطر هایپرترمی در مقایسه با جایگزینی کامل مایعات حین فعالیت دارند.
فعالیت قدرتی، توانی و سرعتی
تاثیرات متفاوتی بر عملکرد عصبی-عضلانی و توان کوتاه مدت با دهیدراسیون گزارش شده است. قدرت عضلانی هنگام انقباظ عضلانی براساس توانایی سیستم عصبی در فراخوانی واحدهای حرکتی مرتبط با تعداد واحدهای انقباض‌پذیر عضله در سطح مقطع تعیین می‌شود. بسیاری از مطالعات منتشر شده نشان می‌دهند که دهیدراسیون تا بیش از 7 درصد کاهش وزن بدن، ممکن است بدون کاهش انقباضات عضلانی ایزومتریک و ایزوتونیک تحمل شود. زمانی که کاهش قدرت انقباضی همراه با دهیدراسیون ذکر شده باشد، به نظر می‌رسد عضلات بالاتنه بیشتر از عضلات پایین‌تنه متاثر می‌شوند. در بررسی توان بی‌هوازی با در نظر گرفتن حالت هیدراسیون، یافته‌ها نشان می‌دهد که هیپو هیدراسیون کمتر از 3 درصد وزن بدن اثری بر توان بی‌هوازی نخواهد داشت، اما با رسیدن دهیدراسیون به 3 تا 5 درصد وزن بدن توان کاهش می‌یابد. بنابراین، شواهد عملی در دسترس نشان می‌دهد که دفع آب بدن معادل 3 درصد وزن بدن ممکن است هنگام بررسی توان بی‌هوازی، سطحی بحرانی باشد. همچنین، به نظر می‌رسد همانند عملکرد استقامتی، کاهش توان بی‌هوازی با کاهش مختصر دهیدراسیون در شرایط محیطی گرم رخ دهد. مطالعات در زمینه عملکرد دوِ سرعت نشان داده‌اند که کاهش 2 تا 3 درصدی وزن بدن اثر معنی‌داری بر عملکرد دوِ سرعت ندارد. احتمال دارد که دو سرعت با وزن کمتر، به دلیل اینکه وزن کمتری توسط دونده جابه‌جا می‌شود، راحت‌تر انجام گیرد. بنابراین، کاهش نیاز فیزیولوژیکی ممکن است عملکرد را بهبود بخشد که می‌تواند با هر نوع آثار احتمالی هیپو هیدراسیون بر دوِ سرعت مقابله کند.
ورزش‌های مهارتی
عملکرد موفق در این ورزش‌ها نتیجه مقاومت در برابر خستگی است، اما به عملکرد شناختی جهت تصمیم‌گیری و همچنین اجرای صحیح مهارت‌های پیچیده متکی است. این وضعیت، ارزیابی عملکرد ورزشی را با مشکل مواجه می‌کند. با این‌حال، اغلب در تحقیقات نوشیدنی‌های انرژی‌زای ورزشی ویژه به کار رفته و بنابراین جداسازی اثر کربوهیدرات و سایر اجزای نوشیدنی از تاثیرات مایع به منظور جلوگیری از دهیدراسیون امکان‌پذیر نیست. مطالعات مرتبط با جنبه‌های عملکردی فوتبال گزارش کرده‌اند که جایگزینی مایعات با آب هنگام کاهش وزن بدن تا 4/1 درصد مناسب است و از کاهش عملکرد مهارتی در مقایسه با زمانی که وزن بدن تا 5/2 درصد کاهش می‌یابد، جلوگیری می‌کند. کاهش1/2 و 4/ 2 درصد وزن بدن، به کاهش13و 15 درصدی عملکرد در مقایسه با زمانی می‌شود که فرد به منظور جلوگیری از کاهش وزن بدن آب مصرف می‌کند و وزن بدن تا 7/0 درصد کاهش می‌یابد، می‌انجامد. بنابراین کاهش وزن بدن معادل 2 درصد باید محدوده پذیرفتنی دفع عرق در نظر گرفته شود.
اثر نوشیدن مایعات بر فعالیت
هیدراسیون پیش از فعالیت
در افرادی که فعالیت منظم دارند، اگر کمبود مایعات که هنگام فعالیت شایع است با مایع کافی جایگزین نشود، بطور بلقوه جلسه فعالیت بعدی آنها را با مشکل مواجه می‌کند. به این ترتیب، جایگزینی مایعات پس از فعالیت را اغلب می‌توان هیدراسیون قبل از جلسه تمرین بعدی درنظر گرفت. در افراد سالم کلیهها، آب اضافی را دفع می‌کنند و بنابراین مصرف مازاد مایعات قبل از فعالیت بهطور معمول در ایجاد هایپرهیدراسیون قبل از فعالیت بی‌تاثیر است. نوشیدن مایعات چند ساعت قبل از فعالیت برای اطمینان از شرایط نرمال بودن آب (یوهیدراسیون) قبل از فعالیت موثر است. دانشکده (ACSM) در خصوص جایگزینی مایعات هنگام فعالیت بیان می‌دارد که افراد باید برای هیدراسیون بهینه قبل از فعالیت به آرامی مقادیر متوسط آب ( 5 تا 7میلی لیتر در هر کیلوگرم) را دست کم 4 ساعت قبل از فعالیت مصرف کنند، اگر این روند به تولید ادرار منجر نمی‌شود یا ادرار کدر و غلظت آن زیاد است، مایعات بیشتری (3 تا 5 میلی‌لیتر در کیلوگرم) به تدریج 2 ساعت قبل از فعالیت باید نوشیده شود. پروتکل نوشیدن چندین ساعت قبل از فعالیت زمان کافی برای خروج ادرار و برگشت به سطح طبیعی را فراهم می‌کند. این رهنمودها همچنین نشان می‌دهد که مصرف مایعات حاوی سدیم، اسنک‌های نمکی یا غذاهای حاوی سدیم به تحریک تشنگی و حفظ مایعات مصرفی کمک می‌کند.
هیدراسیون هنگام فعالیت
تنوع رقابت و تمرینات ورزشی از نظر شدت، مدت، تکرار و شرایط محیطی بیانگر آن است‌که توصیه‌های ویژه درباره مقدار حجم مایعات، ترکیب و الگوی مصرف مایعات، چندان معقول نیست. توصیه‌های اخیر ACSM مبنی بر جایگزینی مایعات حین فعالیت این موضوع را مورد توجه قرار می‌دهد و بیان می‌کند که هدف از نوشیدن مایعات هنگام فعالیت جلوگیری از کاهش بیش از اندازه وزن بدن در نتیجه کاهش آب و تغییرات زیاد تعادل الکترولیت‌هاست. ACSM همچنین بیان می‌کند که چون میزان تعریق و محتوای الکترولیت‌های عرق در بین افراد بطور چشمگیری متفاوت است (مقدار عرق افراد را می‌توان با اندازه‌گیری وزن بدن قبل و پس از فعالیت برآورد کرد) برنامه جایگزینی معمول مایعات برای همه توصیه می‌شود.
رهیدراسیون بعد از فعالیت
از عوامل اساسی موثر بر فرایند رهیدراسیون (آب‌رسانی مجدد) حجم و ترکیب مایع مصرفی و سرعت جذب آن در بدن است. عوامل زیادی از قبیل دلپذیری مایع و اثر آن بر سازوکار تشنگی، حجم مصرفی را تغییر می‌دهند، اگرچه در یک تلاش آگاهانه برخی از مردم زمانی که تشنه نیستند هنوز مقادیر زیادی آب از نوشیدنی بدمزه می‌توانند دریافت کنند. مصرف غذای جامد و ترکیب آن نیز از عوامل موثر بر رهیدراسیون هستند، اما در بسیاری از موقعیت‌ها، افراد از مصرف غذای جامد بین جلسات فعالیت یا بلافاصله پس‌از فعالیت خودداری می‌کنند.
ترکیب نوشیدنی
سدیم
آب خالص نوشیدنی مطلوبی برای بازسازی کامل و سریع مایعات پس از فعالیت نیست. مشخص شده است که افزایش تولید ادرار پس از مصرف حجم زیاد نوشیدنی‌های فاقد الکترولیت، به افراد اجازه می‌دهد تا تعادل مثبت مایعات را فقط در یک مدت بسیار کوتاه حفظ کنند. این مطالعات همچنین نشان دادند که حجم پلاسما زمانی که الکترولیت در مایع مصرفی وجود داشته باشد بهتر حفظ می‌شود و این اثر به سدیم موجود در نوشیدنی نسبت داده می‌شود. توصیف سازوکارهای رهیدراسیون پس از فعالیت نشان داد که مصرف مقادیر زیادی آب خالص پس از دهیداسیون ناشی از فعالیت به سقوط سریع اسمولالیته و غلظت سدیم و تولید مقادیر زیاد ادرار در نتیجه برگشت سریع فعالیت رنین و آلدسترون پلاسما به سطوح کنترل منجر می‌شود. بنابراین جایگزینی عرق از دست رفته با آب خالص به ویژه اگر به میزان زیاد مصرف شود به رقیق شدن خون می‌انجامد. کاهش اسمولالیته پلاسما و غلظت سدیم که در این وضعیت رخ می‌دهد تمایل به نوشیدن را کاهش می‌دهد، تولید ادرار را تحریک می‌کند و پیامدهای جدی‌تری مانند هیپوناترمی را در پی دارد. از آنجاکه سدیم مهمترین یون از دست رفته در عرق است به شکل بدیهی است که باید جایگزین شود. این موضوع به شکل سیستماتیک بررسی شده و نشان داده است که یوهیدراسیون با مصرف بیشتر سدیم نسبت به سدیم در عرق از دست رفته حاصل می‌شود. افزودن سدیم به نوشیدنی رهیدراسیون بر پایه دفع سدیم در عرق است که باید برای رسیدن به بازسازی کامل تعادل آب بدن اعمال شود. مشخص شده است که غلظت سدیم نوشیدنی مهم‌تر از محتوای اسمزی آن برای افزایش حجم پلاسما پس از دهیدراسیون است. سدیم همچنین جذب گلوکز در روده کوچک را از طریق هم انتقالی فعال سدیم و گلوکز که یک شیب اسمزی را برای افزایش جذب آب خالص تولید می‌کند، افزایش می‌دهد.
پتاسیم و منیزیم
پتاسیم به عنوان مهمترین یون درون سلولی، با حبس آب در درون سلول در رهیدراسیون بهینه پس از فعالیت نقش دارد. نقش پتاسیم در بازسازی آب درون سلولی مهم‌تر از نقش سدیم در حفظ آب برون سلولی است. با این حال، مطالعات بعدی در انسان کمتر این مسئله را تایید کرده‌اند. بنابراین پتاسیم ممکن است در افزایش رهیدراسیون با کمک به رهیدراسیون درون سلولی مهم باشد، اما مطالعات بیشتر برای اثبات شواهد قطعی لازم است. با وجود این، هیچ گونه اثر معکوس میزان کم پتاسیم در نوشیدنی‌های رهیدراسیون به اثبات نرسیده و در واقع پتاسیم با مقدار اندک در یک جزء مهم در نوشیدنی‌های ورزشی موجود در بازار است که نقش آن را در رهیدراسیون پس از فعالیت نشان می‌دهد. منیزیم به میزان کم در عرق دفع می‌شود (کمتر از 2/0 میلی‌مول در لیتر) و بسیاری معتقدند که این مقدار به کاهش سطوح منیزیم پلاسما و در پی آن به گرفتگی عضلانی منجر می‌شود. اگرچه ممکن است غلظت منیزیم پلاسما هنگام فعالیت کاهش یابد این کاهش احتمالا به دلیل توزیع مجدد آن در مایعات بدن نسبت به دفع عرق است. بنابراین به نظر می‌رسد هیچ دلیل منطقی برای نقش منیزیم در رهیدراسیون پس از فعالیت و ریکاوری با نوشیدنی‌های ورزشی وجود ندارد.
حجم نوشیدنی
دفع اجباری ادرار به دلیل دفع فرآورده‌های زاید متابولیکی حتی در حالت دهیدراسیون پایدار است. برای اینکه رهیدراسیون به طور موثری انجام گیرد، حجم مایع مصرفی پس از عرق‌ریزی ناشی از فعالیت یا شرایط گرمایی باید بیش از دفع عرق باشد و با توصیه‌های قبلی که ورزشکاران باید پس از فعالیت به اندازه کاهش وزن بدن مایعات مصرف کنند، در تضاد است. آزمودنی‌ها زمانی که حجم مایع مصرفی برابر یا کمتر از میزان دفع عرق داشتند (صرف نظر از ترکیب نوشیدنی) نتوانستند به یوهیدراسیون دست یابند. شواهد علمی جدید بیانگر آن است‌که هنگام نوشیدن مایعات و یا تحویل مایعات به روده به منظور بخشی از رهیدراسیون، ضروری است که به مقدار نوشیدن مایعات توجه شود. نوشیدن مقادیر زیاد مایعات پتانسیل ایجاد کاهش غلظت پلاسمایی سدیم و اسمولالیته را دارد که خود ممکن است سبب تولید ادرار بیشتر توسط سازوکارهای توصیف شده در بالا شود.
مصرف غذا و مایعات
نقش مصرف غذاهای جامد در افزایش رهیدراسیون از کاهش 1/2 درصدی وزن بدن با مصرف یک وعده غذایی جامد به همراه آب و نوشیدنی ورزشی در دسترس ارزیابی شده است. حجم تولیدی ادرار پس از مصرف آب و غذا در حدود 300 میلی لیتر کمتر از زمانی بود که نوشیدنی ورزشی مصرف شد، که به ریکاوری مطلوب تر و حفظ حالت هیدراسیون منتهی شد. مطالعات بعدی به تاثیر محصولات غذایی در بازسازی تعادل مایعات پس از فعالیت نیز توجه کرده‌اند.
طعم نوشیدنی و مصرف اختیاری مایع
میزان مصرف مایعات با کنش عوامل فیزیولوژیکی و روان‌شناختی تعیین می‌شود. زمانی که اثر طعم همراه با محتویات محلول نوشیدنی در اتقای رهیدراسیون پس از دفع عرق مطالعه شد، آزمودنی‌ها 123 درصد میزان عرق از دست رفته را با آب، 163 و 133 درصد میزان عرق از دست رفته را زمانی که محلول به ترتیب حاوی 25 و 50 (میلی‌مول/لیتر) سدیم بود، مصرف کردند. 3 ساعت پس از شروع فرایند رهیدراسیون، آزمودنی‌ها حالت هیدراسیون بهتری پس از مصرف نوشیدنی حاوی سدیم در مقایسه با آب داشتند. نتایج مشابهی در سایر مطالعات گزارش شده است و روی هم رفته این مطالعات اهمیت طعم نوشیدنی برای افزایش مصرف آن را نشان می‌دهند و نیز نتایج تحقیقات اولیه را که حاکی از ضرورت محتوای به نسبت زیاد الکترولیت‌ها در مایعات مصرفی بود، تایید می‌کنند. فواید مصرف مقادیر بیشتر نوشیدنی‌های خوش طعم به دلیل تولید ادرار بیشتر با تردید مواجه است. سایر ویژگی‌های نوشیدنی از قبیل‌کربوناته شدن (ترکیب گاز دی‌اکسیدکربن با محلول) بر طعم نوشیدنی اثر می‌گذارد و بنابراین زمانی که نوشیدنی برای رهیدراسیون پس از فعالیت مصرف می‌شود، باید در نظر گرفته شود.