水分補給の大切さ

疲れがとれない、活力がない...それって水分不足？それとも電解質のアンバランス？水は生命にとって不可欠なものであり、人間は水がなければ数日しか生きられません。水は乳幼児の体重の75％から高齢者の55％を占め、細胞のホメオスタシスと生命維持に不可欠なものです。この記事では水の摂取パターンと摂取に関連するいくつかの要因、水のホメオスタシスの背後にある複雑なメカニズム、水の摂取量の変化が健康と活力、体重、人間のパフォーマンスと機能に及ぼす影響など、水に関する知識やデーターを読者の皆さんと一緒に理解することを目的としています。

水というと軟水や硬水、湧き水や井戸水、炭酸水や蒸留水など、あらゆる種類の水が我々の日常に溢れています。さらに、私たちは飲料として直接水を得るだけでなく、食物からも水を得ており、ごくわずかですが、栄養素を酸化する仮定からも代謝水として水を得ています。飲み物や食べ物から得られる水の割合は食事に含まれる果物や野菜の割合によって異なります。

体液バランスの構成要素のほとんどは体水分の状態に対応するホメオスタシスによって制御されています。これらの機能は繊細かつ正確であり、わずか数百ミリリットルの水分不足や水分過剰でコンディションが左右されます。アスリートであれば敏感にパフォーマンスやムードで直ぐに気づくかもしれませんが、普通の一般人は知らずのうちに慢性的な脱水症状になっている人もいます。

水分不足になると細胞外のイオン濃度が上昇し、細胞内の水分が奪われて細胞が収縮します。(後ほど詳しく説明します)この収縮は2種類の脳センサーによって検出されます。1つは喉の渇きをコントロールします。もう1つは主に抗利尿ホルモンであるバソプレシンを介して腎臓にメッセージを送り、より濃縮された少量の尿を生成することで尿の排泄を制御します。体内に水が過剰にある場合は逆のプロセスが起こり、細胞は水分を吸収し、喉の渇きが抑制され、腎臓からはより多くの水分が排泄されます。

このように腎臓は体液バランスの調整に重要な役割を果たしています。腎臓は水が豊富にあればあるほど効率的に機能します。水分不足の状態だと腎臓がより濃縮された尿を出します。これは新陳代謝において、エネルギーコストがかかり、腎機能に悪影響を与えます。このような事態は、腎臓に負担がかかっている場合に起こりやすく、例えば、塩分や有害物質を過剰に含んだ食事をしている場合には腎臓からの排泄が必要になります。なので十分な水を飲むことは健康な腎機能を保つことにつながります。

電解質の働きとAction Potentialを理解する

電解質とは一言でいえば「コミュニケーション」であり、「コミュニケーション」がなければ、私たちの体は機能しません。体内の電解質を介して、体がどのように動くのかを簡単な手順で説明していきます。活動電位は脳が信号をシナプスに送るところから始まります。例えば、ダンベルを使って筋トレするとしましょう。脳からの刺激が神経を通じて筋肉に伝達され、「腕を動かしたい」という信号を送り、ダンベルを持ち上げたい、実際に筋肉を動かして持ち上げる、という動作が達成されます。

この活動電位は主にナトリウムイオンやカリウムイオンが細胞内外の濃度差に従ってイオンチャネルを通じて受動的拡散が生じて起きるものです。ナトリウム(Na+)は陽イオンでプラスに帯電しています。小学校の理科の実験で食塩水が電気を通す実験をした記憶がある方もいると思います。神経伝達から動作までの過程で、先ずはナトリウムが細胞の中に入り込むことから始まります。すると細胞膜の内側の電位が上昇したため、それを元の濃度に戻そうとカリウムチャネルが開きカリウム(K+)が細胞膜の外側へ出ていきます。

OK!じゃあ、どんどんNa+を細胞内に送ってやろうぜ！とはなりません。細胞内はカリウムが多く存在し、同時にナトリウムチャネルが閉じます。神経細胞の細胞内に高濃度の電荷が発生し、その電荷は2つの異なる行動をとります。別の神経細胞に接続したり、筋肉のシナプスに到達して何かを誘発したりします。つまり、ナトリウムとカリウムは神経の中で常にこの綱引きをしています。お互いに連動して、最終的に筋肉などにたどり着いたときに、シナプスと接触して、別のプロセスが始まります。

次はカルシウムとマグネシウムについてです。引き続き筋肉を動かすことを例にすると、プラスに帯電した正電荷が筋肉に繋がっているシナプスに辿り着くとカルシウムチャネルが活性化します。つまりナトリウムがカルシウムにメッセージを渡しているような感じです。

カルシウムは興奮性伝達で重要な役割を果たします。興奮性の神経伝達物質であるグルタミン酸を分泌して筋肉を収縮させます。よくカルシウムは興奮させて、マグネシウムはリラックスさせる、と言われてますよね。

カルシウムチャネルが開き、カルシウムイオンが流入すると、アセチルコリンという神経伝達物質の放出を引き起こし、筋繊維で活動電位が起こります。つまり、カルシウムがナトリウムとカリウムを筋肉で仕事をさせるトリガーになるので、ナトリウム・カリウム・その他の電解質が神経でも筋肉でも使用されます。だから激しい運動中に筋肉がつったりします。原因はナトリウムとカルシウムは筋肉をロックしてしまうからです。カリウムがそのロックを解除してくれることを考えると、大体は運動中にカリウムが不足している場合が多いです。

カルシウムが常に活性化されていると常に緊張した状態になるので、基本的にストレスですよね？マグネシウムはGABA受容体に作用してGABAの神経伝達を活性化します。またマグネシウム・ブロックと呼ばれ、余分なカルシウムが入ってこないようにマグネシウムイオンがNMDA受容体の活動を阻害します。つまり、マグネシウムがリラックスする経路を活性化しています。

カルシウムとマグネシウムは拮抗関係にあります。ナトリウムやカリウムのようにお互いに違う役割で働いています。両者は非常に密接に連絡を取り合っており、このコミュニケーションが十分な量のナトリウムを確保するための大きな鍵となります。ナトリウムは十分な量が必要で、カリウムもそれに見合う量が必要です。ナトリウムだけでなく、マグネシウムもとても必要です。

カルシウムは非常に重要ですが、私たちの住む現代社会ではカルシウムを添加された食品や、カルシウムを多く含む食品がたくさん存在します。しかし、マグネシウムやカリウムを多く含む食品、緑の葉っぱ類の野菜や海藻は不足しがちですよね？そのためバランスが悪くなってしまうのです。

脱水の種類（高張性脱水・低張性脱水・等張性脱水）

電解質を理解するのは大切なのはわかった。その電解質を含む水とセットで考えることがもっと大事です。冒頭に記述したとおり、私たちの体重の約60％は水です。そんな大事な水分が足りなくなってしまった状態が脱水ですが、そもそも脱水には3種類もあって、単純に水が足りない状態という訳ではありません。脱水の病態を理解するためには知識を整理しておかなければいけません。体の組織構造とその特徴を確認しましょう。

まずは組織構造です。私たちの体は細胞が集まってできています。そして細胞の間を血管が走っています。細胞と血管の隙間は間質と呼ばれています。下のイメージでは、それぞれ細胞、間質、血管を表しています。

まず血管にはご存知の通り血液として血漿(Blood plasma)という液体が流れています。間質は組織液(Interstitial fluid)という液体で満たされています。この液体は間質液とも呼ばれ、組織液は血液の血漿が染み出して作られたものなので似たような成分が入っています。どちらも細胞の外にあるので二つをまとめて細胞外液(extracellular fluid)となります。細胞は細胞内液(intracellular fluid)という液体で満たされています。

実際には体内にある水分のうち2/3が細胞内液、1/3が細胞外液に分布しています。そして細胞外液のうち3/4が組織液、1/4が血漿として存在しています。

格闘家仲間が計量直前にジョークで「最悪あと数百グラムオーバーだったら血を抜くかw」みたいなことをふざけて言ったりしてますが、血液は意外と少ないんですよね。

注目して欲しいのが細胞外液と細胞内液での成分の違いです。細胞外液にはナトリウムが多く含まれていて、一方の細胞内液にはカリウムが多く含まれています。もちろん細胞外液にもカリウムはありますし、細胞内ナトリウムはありますが、すごく少ないです。

脱水を理解するためにもう一つ重要な特徴があります。それは細胞膜が半透膜な性質を持っていて水を通すことができるということです。

水欠乏性脱水(高張性脱水)　

実は私たちは何もしなくても水を失っていきます。呼吸や粘膜からの蒸発によるものなんですがこれを不感蒸泄(transepidermal water loss；TEWL)と言います。

不感蒸泄は1日で500mlくらいで、蒸発するのは全て細胞外液です。細胞外液の部分から水だけがなくなっていくと細胞外液のイオン濃度が上がってしまいます。

いつもよりナトリウム濃度が上がったということは細胞外液の浸透圧が上がっていることを意味します。すると濃度のバランスが崩れて、恒常性の原理から半透膜を隔てた細胞内液から水を引っ張ってしまうのです。そうすると細胞内液の適切な量を保てなくなります。最終的には細胞外液の減少により細胞内液までも減ってしまいます。このように細胞外液の水が減少して起こる脱水は水欠乏性脱水と呼ばれます。

この脱水は細胞外液のナトリウム濃度が高くなっている脱水症状です。つまり浸透圧が上昇して起きているので高張性脱水といいます。この脱水はどういう状況で生じやすいのでしょうか？私たちには不感蒸泄があるので適切な水分を補給していなければ発生しやすくなります。意識障害や食欲低下で、そもそも水の摂取が減少している状況などではより発生しやすいと言えます。極端な例ですが、醤油を一気飲みすると高張性脱水は高ナトリウム血症をともない細胞内脱水が起こり、数時間以内に頭痛，けいれんや高熱，意識消失などの神経症状が起こります。

Na欠乏性脱水

水欠乏性脱水と違うパターンで起こる脱水は汗をかいた時、水欠乏性脱水にならないよう水を飲み続けた、としましょう...

皆さんご存知の通り汗はしょっぱいですよね？つまりナトリウムが含まれています。嘔吐や下痢も体液なのでナトリウムがたくさん含まれており、もちろん尿にも含まれています。それなのに水だけを補給すると水欠乏性脱水は防げますが、今度はナトリウムが足りなくなってしまいます。

ここでもポイントは浸透圧です。ナトリウムが欠乏すると今度は細胞外液の浸透圧が正常よりも下がってしまいます。つまり細胞内液の浸透圧が細胞外液に比べ相対的に高くなってしまうというわけです。

すると今度は逆に細胞内液の方へ水が引っ張られてしまいます。その結果、細胞内液は水が過剰に、細胞外液は水が足りなくなってしまい、これも脱水の一つでナトリウムが足りなくて起きてしまうので、ナトリウム欠乏性脱水と呼ばれます。さっきと違い細胞外液の浸透圧が下がって起きているので低張性脱水とも呼ばれます。

発汗や嘔吐下痢の際に水だけでなく塩も補給しましょう、と言われる理由を生理学的に理解していただいたと思います。炎天下のレースでマラソンランナーが用意した電解質や糖分の含まれた給水ボトルをキャッチできずに、代わりに真水をガブ飲みした結果起こる脱水症状でもあります。

等張性脱水

最後に3種類目の脱水です。これまでと違って水とナトリウムのどちらも足りないというパターンです。これは主に出血や熱傷などで血液や組織液がそのまま失われてしまった場合です。

水もナトリウムも同じくらい失うと細胞外液自体は減っていますが、ナトリウム濃度は変わらないというような状態が起きます。ナトリウム濃度が変わらなければ浸透圧も変わりません。そして浸透圧が変わらなければ水の移動は起きませんから単純に水もナトリウムもどちらも同じように足りていない状態です。浸透圧の変化がないパターンの脱水を等張性脱水と呼びます。水もナトリウムも足りていないので混合性脱水ともいいます。

後ほどアスリートや激しい運動する人、特別なダイエットをしている方への電解質と水分補給を詳しく説明しますが、あくまでもタテキ個人の目安として、1時間以内の運動でしたら水だけでも大丈夫だと思います。もちろん短時間だけど極端にハードな運動をする場合や集中力やパフォーマンス向上を目指すなら別の話です。

3タイプの脱水症状の共通点と相違点

これら3つの脱水すべてに共通していることは細胞外液が減少しているという点です。細胞外液の減少によってみられる症状で、代表的なものは以下の3つです。

• Turgorの低下

• 血圧の低下または脈拍増加

• 尿量減少

これらの症状は三つのタイプ、全ての脱水症状で生じます。

Turgorの低下は肌のハリがなくなるという意味です。アメリカの大学で学生時代にFirst Aidの授業で実習した記憶があります。皮膚を摘み、摘んだ後が戻らなければ「ハリがない」つまりTurgorが低下していると判断します。

次に血圧低下についてです。細胞外液とは血漿と組織液のことなので、細胞外液減少は血漿の減少と考えられます。当然ながら、血管を流れる血漿が減れば血圧も下がります。一方で、血圧が下がると心臓は血液を届けようと頑張るので脈拍は上がります。

ここまでの話では細胞外液の現象に注目して観てきましたが、細胞内液にも異常が起きています。細胞内液が減ると細胞が水を求めて強い口渇感が生じます。これは水欠乏性脱水の特徴で、口渇感を感じて水を補給できれば水欠乏性脱水を緩和できますが、高齢者は口渇感を感じにくいので、気づかないまま脱水が進行しやすいです。おじいちゃんとおばあちゃんの水分補給を家族がサポートしていきましょう。また、細胞内液が減ると粘膜の乾燥という症状も現れます。

逆にナトリウム欠乏性脱水のように細胞内液が増えると細胞浮腫という状態になります。この結果、頭痛や嘔吐といった症状が現れます。この二つはナトリウム欠乏性脱水の特徴です。水欠乏性脱水とは逆に細胞内の水分量は十分なので口渇感や粘膜の乾燥などはあまり見られません。 細胞内液量の異常によって水欠乏性脱水では効果粘膜の乾燥、ナトリウム欠乏性脱水では頭痛や嘔吐といったように特徴的な症状があります。脱水による細胞内液へのこのような影響は脳の神経細胞にも及びます。そして神経細胞が水欠乏や細胞浮腫の状態になると痙攣や意識障害といった症状につながります。