vann (fysiologi)

Vann (H₂O) er en kjemisk forbindelse mellom hydrogen og oksygen. Livet har oppstått i havet, og en teori er at den væsken som omgir menneskets celler, har omtrent samme saltinnhold som i det havvannet der det flercellede dyrelivet oppsto (0,9 prosent salt).

• Les mer om elektrolytter og ekstracellulærvæske.

Mellom 50 og 70 prosent av kroppsvekten utgjøres av vann. Vanninnholdet varierer blant annet med andelen fettvev og med alder. Det relative vanninnholdet avtar med alderen og stiger med mengde fettvev. En voksen mann på 70 kg vil ha et totalt væskevolum på 42 liter. Av dette er 28 liter intracellulærvæske (ICV) og 14 liter ekstracellulærvæske (ECV). Av ECV er 2,8 liter plasmavann (vann i blodet) og 11,2 liter interstitiell væske, det vil si væske som omgir cellene.

Kroppen får i gjennomsnitt tilført rundt to til tre liter vann per dag fra drikke og fast føde – omtrent like mye fra begge kilder. Muskler består av 75 prosent vann, og det er derfor også rundt 75 prosent vann i kjøtt, og ofte enda mer i frukt og grønnsaker. Den tredje vannkilden er metabolsk produsert vann, som dannes ved forbrenning av protein, fett og karbohydrater til vann og karbondioksid (se også respirasjonskjeden).

Kroppen taper nær en liter vann per døgn ved fordampning fra hud og lunger. Dertil kommer tap av vann gjennom urin og avføring samt med svette ved kraftig fysisk aktivitet og/eller høye temperaturer. Vanntapet i form av svette kan i ekstreme tilfeller komme opp i over to liter per time.

Kroppens væskebalanse omfatter kroppens inntak og utskillelse av vann. En stabil væskebalanse forutsetter at vanninntak og vanntap er like store. Vannbalansen regnes som differansen mellom tilført og tapt vann.

Hjernecellene fungerer dårlig hvis de skrumper eller svulmer opp. Dette vil normalt bli forhindret fordi osmolariteten i ekstracellulærvæsken er regulert og holdes nær konstant. En forutsetning for det er en stabil væskebalanse. Et vanntap på 20 prosent av kroppens totale vanninnhold kan medføre døden. For barn er tilsvarende tall 13 til 15 prosent.

Et for høyt vanninntak kan også være skadelig fordi saltkonsentrasjonen i kroppen blir for lav, såkalt hyponatremi. Hyponatremi har forekommet under utholdenhetsidretter, ikke minst i situasjoner der saltinntaket samtidig har vært lavt. En undersøkelse av deltakere under Boston maraton i 2002 viste at 13 prosent hadde hyponatremi.

Er nært knyttet til reguleringen av saltbalansen. I nyrene reguleres vann- og saltutskillelsen av hormoner. Nyrene regulerer kroppens vanninnhold ved å øke eller redusere mengden urin som produseres.

• Les mer om osmoregulering.

Evnen til å føle tørst er et annet element i de fysiologiske mekanismer, som opprettholder vannbalansen. Vannbalansen reguleres også gjennom sekresjon av ADH (antidiuretisk hormon), avhengig av nervøse signaler fra osmoreseptorer i hypothalamus. De reagerer på endringer i osmolariteten i den interstitielle væsken. ADH virker på permeabiliteten i nyrenes samlerør og dermed på reabsorpsjon av vann. Væskebalansen påvirkes også av volumreseptorer i hjertets forkamre og av hormonet angiotensin II (se blodvolumet).

Væskebehovet kan angis i forhold til energiforbruket, og et passende inntak antas å være på 1 ml/4,2 kJ (1 ml/kcal) for voksne under normale forhold og 1,5 ml/4,2 kJ for spedbarn. Vannbehovet øker under hardt fysisk arbeid, i varmt klima og ved febersykdom, diaré og oppkast.

• Les mer om drikkevann.

Vannmolekylet består av to hydrogenatomer som hver er kjemisk bundet til et oksygenatom. De fleste hydrogenatomer har en kjerne som kun består av ett proton. To hydrogenisotoper, deuterium og tritium har henholdsvis en og to nøytroner i tillegg. Deuteriumoksid (D₂O) kalles tungtvann, og benyttes i kjemisk og fysiologisk forskning. Det ble tidligere brukt som nøytronmoderator i kjernekraftreaktorer.

Selv om formelen for vann (H₂O) er enkel, har vann komplekse kjemiske og fysiske egenskaper som ikke fullt ut er forstått: Både smeltepunktet (0 °C) og kokepunktet (100 °C) er høyere enn man ville ventet sammenlignet med analoge substanser som hydrogensulfid og ammoniakk. I vannets faste form (is) er molekyltettheten mindre enn i den flytende form. Grunnlaget for denne og flere andre egenskaper ligger i vannmolekylets bøyde lengdeakse som gjør at en del av molekylet blir negativt ladet og en annen del positivt ladet. Denne polariteten gjør at hydrogenatomene i et vannmolekyl trekkes mot oksygenatomet i det nærmeste nabomolekylet slik at det blir en sterkere assosiasjon mellom molekylene enn det ellers ville ha vært. I iskrystaller er denne assosiasjonen velordnet, men løsere, på grunn av relativt stor molekylavstand. Når is smelter, blir molekylene mindre ordnet, men de pakkes tettere sammen. Det gjør flytende vann tettere enn is, og forklarer hvorfor isen samler seg øverst i vannspeilet slik at innsjøer ikke bunnfryser.

Vannmolekylenes polaritet spiller også en viktig rolle ved dannelse av oppløsninger. Hvis for eksempel vanlig koksalt, natriumklorid, oppløses i vann, vil de polare vannmolekylene redusere den elektrostatiske tiltrekningen mellom positivt ladede natriumioner og negativt ladede klorioner. Ionene blir hydrert, det vil si omgitt av vannmolekyler. Deres ladninger blir spredt over en større struktur, noe som motvirker at de blir rekombinert, og som gjør det mulig å holde store mengder salt oppløst i vann. Vannmolekylene selv vil også, i en viss utstrekning, dissosieres: til hydrogenioner (H⁺) som gjør en oppløsning sur, og hydroksylioner (OH^-) som gjør en oppløsning basisk. Vann kan derfor opptre både som en syre og som en base. Nøytralt vann inneholder like mengder av begge ioner, og har ved 25 °C en pH på 7,0.

• vann
• osmose