Wusstest Du, dass unsere Erdoberfläche zu 71% mit Wasser bedeckt ist? Und wusstest Du, dass der Wasseranteil unseres Körpers ähnlich hoch sein kann? Kann das etwa Zufall sein? Höchstwahrscheinlich schon, aber darum soll es hier gar nicht gehen. Jeder weiß, dass ausreichend Trinken sehr wichtig für Gesundheit und Wohlbefinden ist. Wir wollen heute mal einen genaueren Blick auf die Bedeutung der Flüssigkeit für unseren Körper und insbesondere für unsere (körperliche) Leistungsfähigkeit werfen!
Abhängig von der individuellen Körperzusammensetzung besteht der menschliche Körper je nach Literaturquelle aus 45-75% Wasser (Baker und Jeukendrup 2014; Evans et al. 2017; Belval et al. 2019). Diese Spanne liegt darin begründet, dass fettfreie Körpermasse mit etwa 70-80% einen deutlich höheren Wasseranteil aufweist, als Körperfett mit lediglich ca. 10% (Baker und Jeukendrup 2014). Ein Mensch mit weniger Körperfett enthält demnach prozentual mehr Körperwasser, als eine Person mit höherem Körperfettgehalt.
Das Körperwasser dient als Medium für biochemische Reaktionen und zum Transport von Nährstoffen und Stoffwechselprodukten und wird in intracelluläres (in den Zellen vorliegendes) und extracelluläres (außerhalb der Zellen vorliegendes) Wasser unterteilt (Baker und Jeukendrup 2014).
Blut setzt sich hauptsächlich aus etwa 55-65% Wasser und 35-45% roten Blutkörperchen (Erythrocyten) zusammen, was die Bedeutung von Wasser für die Funktion des Herz-Kreislauf-Systems deutlich macht (Baker und Jeukendrup 2014). Wasser fungiert somit auch als Transportmedium, das neben Sauerstoff, gebunden an die Blutzellen, auch Nährstoffe zu den Zellen hin transportiert und auf der anderen Seite Abfallprodukte abtransportiert (Jéquier und Constant 2010).
Elektrolyte wie Natrium, Kalium, Magnesium und Calcium sind wegen ihrer wichtigen Funktion essentiell für den menschlichen Körper (Glasdam et al. 2016).
Das Kation Natrium (positiv geladen) und die Anionen Chlorid und Bicarbonat (negativ geladen) stellen die osmotisch aktivsten Bestandteile der extracellulären Flüssigkeit dar (Baker und Jeukendrup 2014). Im intracellulären Bereich stellen Kalium und Magnesium die häufigsten Kationen dar, während hauptsächlich Proteine als Anionen fungieren (Baker und Jeukendrup 2014; Glasdam et al. 2016).
Biomembran & Stofftransport
An dieser Stelle machen wir eine kleine Zeitreise zurück in den Biologieunterricht und frischen das Thema Biomembran und Stofftransport ein wenig auf:
Werden zwei flüssigkeitshaltige Kompartimente durch eine permeable (durchlässige) Membran getrennt, so wird stets ein Konzentrationsgleichgewicht der in der Flüssigkeit gelösten Teilchen angestrebt. Der sogenannte Konzentrationsgradient beschreibt also das Konzentrationsgefälle zwischen den beiden Kompartimenten.
Sind auf der einen Seite mehr Teilchen in weniger Wasser gelöst, und die Teilchen sind zu groß, um die Membran zu passieren, wird Wasser aus dem anderen Teil einströmen („diffundieren“), um die Konzentration anzugleichen. Diesen einseitig gerichteten Diffusionsvorgang bezeichnet man als Osmose.
Bei Diffusion (Wandern der Teilchen) und Osmose (einseitig gerichtet) handelt es sich um passive Transportprozesse, welche für die Zelle keinen Energieaufwand bedeuten.
Aktive Transportprozesse benötigen deshalb Energie, weil sie gegen ein Konzentrationsgefälle geschehen. Durch Pumpen in den Zellmembranen können gelöste Teilchen von der Seite der niedrigeren auf die Seite der höheren Konzentration transportiert werden.
Das Verhältnis von Natrium und Kalium im intra- und extracellulären Raum beispielsweise, wird über Natrium-Kalium-Pumpen in den Zellmembranen gesteuert, welche die Ionen transportieren und somit den Flüssigkeitshaushalt regulieren (Baker und Jeukendrup 2014).
Wie Du siehst, gehen die intra- und extracellulären Ionen und das Wasser Hand in Hand und regulieren durch ihr Zusammenspiel unseren Flüssigkeitshaushalt.
Durch den hohen Wasseranteil unseres Körpers und die enorme physiologische Bedeutung des Wassers, ist der Erhalt der Flüssigkeitshomöostase, also des Gleichgewichtszustandes, für Gesundheit und Wohlbefinden logischerweise essentiell (Belval et al. 2019).
Bereits vermeintlich geringfügige Abweichungen des Zustandes der sogenannten Euhydration (von Griechisch: „Eu“ – „gut“, „echt“, aber auch „normal ausgebildet“ oder „gesund“) können einen Einfluss auf die physische und mentale Leistungsfähigkeit haben. Abweichungen der Euhydration werden als Hypohydration oder Hyperhydration bezeichnet (Sawka et al. 2007).
Als normales Spektrum der Euhydration gilt eine flüssigkeitsbedingte Veränderung des Körpergewichts von ± 0.2% unter normalen Bedingungen und ± 0.5% bei hoher Außentemperatur oder Sport (Evans et al. 2017).
Wasserverlust
Bei körperlicher Anstrengung entsteht metabolische Wärme, die durch thermoregulatorisches Schwitzen abtransportiert wird (McDermott et al. 2017; Trangmar und Gonzalez-Alonso 2019). Je nach Intensität und Dauer der sportlichen Aktivität und der Umgebungstemperatur kann dies zu einem signifikanten Flüssigkeitsverlust führen, der neben Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit auch ernstzunehmende gesundheitliche Konsequenzen nach sich ziehen kann.
Unter normalen Umständen (Temperatur, normale körperliche Aktivität) werden pro Tag etwa 100-350 ml Schweiß produziert und abgesondert (Koehler 2011). Bei Hitze und hoher Trainingsintensität sind Verluste von 2 L Schweiß pro Stunde und mehr möglich (Koehler 2011).
Ein Wasserverlust von 0.5% des Körperwassers macht sich in Form eines gesteigerten Durstgefühls bemerkbar (Koehler 2011). Außerdem erhöht bereits ein vermeintlich geringer Flüssigkeitsverlust die Belastung des Herzkreislaufsystems, indem die Fließeigenschaft des Blutes beeinträchtigt wird (Koehler 2011; Watso und Farquhar 2019). Durch den Verlust an Körperwasser können harnpflichtige Substanzen unter Umständen nicht in ausreichender Menge über den Urin ausgeschieden werden (Koehler 2011).
Bei einem Verlust von 1% des Körperwassers kommt es zu einem Abbau der aeroben (Sauerstoff verbrauchenden) Ausdauer, während ein höherer Verlust von 3% die muskuläre Ausdauer verringert. Dies ist unter anderem in einer schlechteren Nährstoff- und Sauerstoffversorgung der Muskulatur und des Gehirns begründet (Koehler 2011). Mit zunehmendem Flüssigkeitsverlust erhöht sukzessive sich auch die Intensität der Symptome. Mundtrockenheit durch verringerte Speichelproduktion und Kopfschmerzen gehören ebenfalls zu der anfänglichen Symptomatik einer Dehydration (Jéquier und Constant 2010).
Ab einem Verlust von 3% des Körperwassers nimmt die Muskelkraft bereits deutlich ab, die Feinmotorik verschlechtert sich und es kann zu Muskelkrämpfen kommen. Auch das Konzentrations- und Reaktionsvermögen nimmt bei Flüssigkeitsverlusten dieser Größenordnung sukzessive ab (Koehler 2011).
Bei bestehendem, zunehmendem Flüssigkeitsdefizit kann es zu Tachykardien (Herzrasen), einer Überhitzung des Körpers (erhöhte Körpertemperatur), Kreislaufschwäche und geistiger Verwirrung kommen (Jéquier und Constant 2010; Koehler 2011).
Bei einem noch höheren Verlust an Körperwasser kann es zum Zustand des Deliriums kommen (Jéquier und Constant 2010). Flüssigkeitsverluste von mehr als 20% der Körperflüssigkeit können lebensbedrohliche Folgen wie Herzkreislaufversagen zur Folge haben. Weiterhin kann die Nierenfunktion bis hin zum Nierenversagen eingeschränkt werden (Koehler 2011).
Flüssigkeitsverluste durch körperliche Aktivität, hohe Temperaturen oder sonstige besondere Umstände (beispielsweise Magen-Darm-Erkrankungen), müssen durch Trinken und die Flüssigkeitsaufnahme über Nahrung ausgeglichen werden, um den assoziierten negativen Effekten vorzubeugen (Baker und Jeukendrup 2014). Ein Verlust von 3% des Körperwassers bedarf dringender Rehydration, um den Gesundheitszustand zu erhalten beziehungsweise stabilisieren und schlimmere Effekte durch weitere Dehydration zu verhindern (Koehler 2011).
Wie viel Flüssigkeit braucht der Körper pro Tag?
Pauschale Empfehlungen für die Flüssigkeitszufuhr reichen von eineinhalb bis zwei Liter pro Tag, bis hin zu einem Liter pro 20 kg Körpergewicht pro Tag, was bei einer 60 kg schweren Frau beispielsweise 3 Liter und bei einem 80 kg schweren Mann 4 Liter pro Tag entspricht.
Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (European Food Safety Authority; EFSA) empfiehlt für erwachsene Männer 2,5 L und für erwachsene Frauen 2 L Flüssigkeit pro Tag, während die National Academy of Medicine der USA 3,7 L beziehungsweise 2,7 L pro Tag empfiehlt (Armstrong und Johnson 2018).
Neben dem Trinken trägt auch die feste Nahrung zur Flüssigkeitszufuhr bei. Neben dem Flüssigkeitsgehalt des Lebensmittels selbst, entsteht zudem bei der Verstoffwechselung der Nährstoffe sogenanntes Oxidationswasser (Koehler 2011).
Selbstverständlich ist die optimale Flüssigkeitszufuhr hochindividuell und hängt wie zuvor erwähnt unter anderem von der Außentemperatur und der sportlichen Aktivität ab.
Wer viel schwitzt, muss entsprechend darauf achten, die Flüssigkeitsverluste wieder auszugleichen. Das Durstgefühl ist in jedem Fall ein guter Indikator für den Flüssigkeitsbedarf im Laufe des Tages und während oder nach sportlicher Aktivität.
Bei einer moderaten sportlichen Aktivität von 45-60 Minuten Dauer ist es ausreichend, die Flüssigkeitsverluste nach dem Sport auszugleichen (Koehler 2011). Bei einer länger anhaltenden Belastung ist es ratsam alle 15-20 Minuten etwa 150-200 ml Flüssigkeit aufzunehmen (Koehler 2011).
Um dem Flüssigkeitsverlust durch intensive sportliche Belastung abschätzen und im Nachhinein gezielt ausgleichen zu können, ist es möglich, sich vor und nach der Aktivität zu wiegen (Maughan und Shirreffs 2010). Die Differenz des Körpergewichtes entspricht in etwa der Menge der verlorenen Flüssigkeit (Maughan und Shirreffs 2010).
Häufigkeit des Harndrangs und Farbe des Urins sind gute Indikatoren, um den Status der Hydrierung zu beurteilen (Maughan und Shirreffs 2010). Sind Harndrang und Urinmenge reduziert oder ist der Urin dunkler als gewöhnlich, kann dies auf eine Dehydrierung hinweisen (Maughan und Shirreffs 2010). Ein vollständig farbloser Urin sollte als Ziel der Rehydrierung jedoch nicht angestrebt werden (Maughan und Shirreffs 2010). Eine natürliche Färbung ist ausreichend und spiegelt einen Zustand der Euhydration wider.
Besonders bei körperlicher Anstrengung oder warmer Umgebungstemperatur versucht der Körper sich durch Schwitzen abzukühlen und die Körpertemperatur konstant zu halten. Starkes Schwitzen trägt dazu bei, dass signifikante Mengen an Mineralstoffen verloren gehen (Glasdam et al. 2016).
Während die größten Verluste bei Natrium und Chlorid auftreten, gehen auch die anderen Mineralstoffe, darunter Zink und Eisen, in kleineren Mengen verloren (Tipton et al. 1993; DeRuisseau et al. 2002; Maughan und Shirrieffs 2010).
Neben der Versorgung mit Kohlenhydraten zur Wiederauffüllung der Muskelglykogenspeicher und der Zufuhr von essentiellen Aminosäuren zur Stimulation der Muskelproteinsynthese, ist die Rehydrierung mit Wasser und Salz essentiell, um den Zustand der Euhydration wiederherzustellen (Sawka et al. 2007; Maughan und Shirreffs 2010).
Hydrate like a Pro!
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Literatur:
Armstrong und Johnson 2018: Water Intake, Water Balance, and the Elusive Daily Water Requirement. Nutrients, 0(12), 1928, doi: 10.3390/nu10121928
Baker und Jeukendrup 2014: Optimal composition of fluid-replacement beverages. Comprehensive Physiology, 4, 575-620, doi: 10.1002/cphy.c130014.
Belval et al. 2019: Practical Hydration Solutions for Sports. Nutrients, 11(7): 1550, doi: 10.3390/nu11071550.
DeRuisseau et al. 2002: Sweat iron and zinc losses during prolonged exercise. International Journal of Sport Nutrition and Exercise Metabolism, 12, 428-437, doi: 10.1123/ijsnem.12.4.428.
Evans et al. 2017: Optimizing the restoration and maintenance of fluid balance after exercise-induced dehydration. Journal of Applied Physiology, 122, 945-951, doi: 10.1152/japplphysiol.00745.2016.
Glasdam et al. 2016: The Importance of Magnesium in the Human Body: A Systematic Literature Review. Advances in clinical chemistry, 73, 169-193, doi: 10.1016/bs.acc.2015.10.002.
Jéquier und Constant 2010: Water as an essential nutrient: the physiological basis of hydration. European Journal of Clinical Nutrition, 64(2), 115-123, doi: 10.1038/ejcn.2009.111.
Koehler 2011: Der Wasserhaushalt und die ernährungsphysiologische Bedeutung von Wasser und Getränken. Ernährungsumschau, 2, 88-95, doi:
Maughan und Shirreffs 2010: Dehydration and rehydration in competative sport. Scandinavian Journal of medicine and science in sports, 3, 40-47, doi: 10.1111/j.1600-0838.2010.01207.x.
McDermott et al. 2017: National Athletic Trainers' Association Position Statement: Fluid Replacement for the Physically Active. Journal of Athletic Training, 52(9): 877–895. doi: 10.4085/1062-6050-52.9.02.
Sawka et al. 2007: American College of Sports Medicine position stand. Exercise and fluid replacement. Medicine and Science in Sports and Exercise, 39, 377-390, doi: 10.1249/mss.0b013e31802ca597.
Tipton et al. 1993: Zinc loss in sweat of athletes exercising in hot and neutral temperatures. International Journal of Sport Nutrition, 3(3), 261-271, doi: 10.1123/ijsn.3.3.261
Trangmar und Gonzalez-Alonso 2019: Heat, Hydration and the Human Brain, Heart and Skeletal Muscles. Sports Medicine, 49, 69–85, doi: 10.1007/s40279-018-1033-y.
Watso und Farquhar 2019: Hydration Status and Cardiovascular Function. Nutrients, 11(8), 1866, doi: 10.3390/nu11081866
