Jak v lidském těle působí jednotlivé elektrolyty (ionty)

Hořčík

Hořčík (Mg) je čtvrtým nejrozšířenější kationt v těle, konkrétně jde o intracelulární iont - vyskytuje se uvnitř buněk. Téměř polovina hořčíku v těle je obsažena v kostech. [1]

Tento minerál je potřebný k aktivaci enzymů nezbytných pro metabolismus bílkovin, elektrolytů, sacharidů a pro využití dalších základních minerálů včetně vápníku. Hořčík je také důležitý pro tvorbu a funkci DNA a mimo jiné moduluje elektrický potenciál napříč buněčnými membránami, což umožňuje průchod živin tam a zpět. Pomáhá při výrobě energie tím, že přenáší klíčovou molekulu fosfátu a má tak přímý vliv na produkci adenosintrifosfátu (ATP). Hořčík je klíčový při svalové kontrakci a relaxaci, správné funkci nervů, syntéze bílkovin a mnoha dalších biochemických reakcích, při kterých působí jako kofaktor řady enzymů.

Hořčík je důležitý pro obranyschopnost organismu vůči infekcím, při prevenci kardiovaskulárních, ledvinových a kostních chorob a při vyčerpání organismu v důsledku emočního nebo fyzického stresu. Existuje více než 200 publikovaných klinických studií, které prokazují potřebu hořčíku. Tyto studie dospěly k závěru, že hořčík pomáhá při migrénách, vysokém krevním tlaku, astmatu, angině pectoris, ischemické chorobě srdeční, srdečních arytmiích, některých typech muskuloskeletálních poruch, epilepsii, chronickém únavovém syndromu, úzkosti, panické poruše, premenstruačním syndromu, preeklampsii a mnoha dalších fyzických i psychických problémech. [2]

Bylo provedeno několik studií zkoumajících vliv suplementace hořčíku na svalovou výkonnost. Studie prokázaly trvalý pokles plazmatické koncentrace hořčíku po namáhavém fyzickém výkonu. U zvířat krmených potravou s nedostatkem hořčíku byla pozorována snížená vytrvalostní kapacita. Po doplnění hořčíku pak byl zaznamenán významný pozitivní vliv výkon. U středně trénovaných sportovců vedla suplementace hořčíku k významnému poklesu krevního tlaku, srdeční frekvence a spotřeby kyslíku, což naznačuje, že suplementace hořčíku má za následek zlepšení kardiorespiračního výkonu. [3] Jiná studie zjistila, že triatlonisté užívající 390 mg hořčíku denně dosáhli zlepšení časů plavání, jízdy na kole a běhu. [4] Předpokládá se, že tento účinek je způsoben tím, že hořčík zvyšuje syntézu glykogenu a snižuje spotřebu glykogenu ve svalech, čímž účinněji šetří energii.[5]

Nedostatečná hladina hořčíku může být spojena s různými nežádoucími příznaky včetně abnormalit gastrointestinálního traktu spojených se zhoršenou absorpcí nebo nadměrnými ztrátami tekutin a elektrolytů i zhoršenou funkcí ledvin. Mezi další příznaky nedostatku hořčíku patří nevolnost, svalová slabost, zácpa, křeče při močení, menstruační křeče, citlivost na hluk, úzkost, nespavost, premenstruační podrážděnost, bušení srdce, arytmie, angina pectoris v důsledku křečí koronárních tepen nebo vysoký krevní tlak. [6] Protože některé minerály a stopové prvky působí synergicky (tj. některé prvky zvyšují účinnost jiných), může nedostatek hořčíku vést také k narušení zpětného vychytávání draslíku a dehydrataci, což může mít velmi negativní zdravotní důsledky na srdeční funkce, acidobazickou rovnováhu a rovnováhu tekutin v těle; ve vztahu ke sportovnímu výkonu může docházet ke snížení energie, vytrvalosti a svalová výkonnosti. [7]

Mnoho běžně dostupných sportovních nápojů neobsahuje dostatečné množství hořčíku, čímž vůbec neplní jejich primární účel, kterým je rehydratace.

Chlor

Chlor (Cl) působí v lidském těle jako anorganický iont, který je obsažen hlavně v extracelulární tekutině (vně buňky) spolu se sodíkem a tvoří asi 0,15 % naší tělesné hmotnosti. [8] V plazmě se vyskytuje v koncentracích 96 až 106 mEq/litr (1mEq chloridu je 35,5 mg). Dále se chlor nachází v červených krvinkách a v koncentrovanější formě v mozkomíšním moku a v gastrointestinálních sekretech. [9]

Jak před mnoha lety poznamenal jeden vědec, naše buňky obsahují stejné prvky a koncentrace prvků téměř totožné s těmi z raných prekambrických (nejranější fáze vývoje Země) mořích. [8] Věda jasně dokazuje, že rané formy života vyvinuly svou strukturu a katalytické schopnosti pomocí minerálů a stopových prvků, které se nacházejí v těchto dávných mořích. F.H. Nielsen ve svém článku "Evolutionary Events Culminating In Specific Minerals Becoming Essential for Life" uvádí: "Minerální prvky začleněné do prvních primitivních organismů tedy s největší pravděpodobností odrážely koncentraci minerálních prvků v mořské vodě, kde se vyvinuly. " [10] Průměrná koncentrace chloru obsažená v mořské vodě je 18,98 %. Chlor je zároveň nejhojněji zastoupeným aniontem v plazmě a jeho koncentrace je úzce regulována ledvinami.

Podle National Academies of Science je chlor nezbytný pro udržování rovnováhy tekutin a elektrolytů. [6] Podílí se na rovnováze vody v těle a acidobazické rovnováze. Chlor se podílí také na výměně kyslíku a oxidu uhličitého v červených krvinkách. Když jsou červené krvinky správně okysličeny, chlor cirkuluje z červených krvinek do plazmy, kde hydrogenuhličitan opouští plazmu a přesouvá se do červených krvinek. Tato směna je nezbytná pro udržení homeostázy neboli rovnováhy v těle. Chlor také pomáhá vytvářet osmotický tlak tělesných tekutin a spolu s ostatními elektrolyty se podílí na udržování nervového přenosu a normální svalové kontrakce a relaxace; stimuluje játra, aby fungovala jako filtr, oddělovala odpad a následně jej vylučovala z těla; pomáhá při podpoře zdraví kostí a kloubů a při distribuci hormonů. [11]

Chlor je také důležitý pro trávení. V žaludku se spojuje s vodíkovými ionty a vytváří kyselinu chlorovodíkovou (HCl) neboli žaludeční šťávu. S přibývajícím věkem může naše tělo vylučovat méně HCl, což může zhoršovat vstřebávání mnoha živin, např. hořčíku a vápníku. Doplňkové formy chloru však mohou stimulovat produkci HCl, která je nezbytná pro vstřebávání minerálů a živin obsažených v potravinách, které jíme, a v doplňcích stravy, které konzumujeme.

Chlor se snadno vstřebává v tenkém střevě a vylučuje se močí a potem. Nedostatek chloru má podobné projevy jako nedostatek sodíku, mezi hlavní projevy patří chronický průjem nebo zvracení, nadměrné pocení, úrazy a onemocnění ledvin. [6] Dalšími příznaky nedostatku chloru jsou vypadávání vlasů a zubů, slabá svalová kontrakce nebo poruchy trávení. [9] V případě závažného nedostatku chloru může dojít k hypochloremické metabolické alkalóze, stavu, kdy jsou tělesné tekutiny příliš zásadité, charakterizovaném nervovou a svalovou hyperexcitabilitou a pomalým a mělkým dýcháním. Ve spojení s nedostatkem chloru se zpravidla objevuje také nedostatek draslíku.

Vápník

Vápník (Ca) je základní mikronutrient, který je primárně uložen v kostech (přibližně 99 %). [1] Největší pozornost je tomuto minerálu věnována v souvislosti s jeho úlohou v hustotě kostí, což je zároveň hlavní funkce vápníku v organismu. Spolu s fosforem a dalšími minerály a stopovými prvky pomáhá budovat a udržovat kosti. [12] Vápník však plní i několik důležitých vnitrobuněčných funkcí.

Méně než jedno procento vápníku v těle je obsaženo v extracelulární tekutině a tato nepatrná koncentrace je pečlivě regulována kalcitoninem a parathormonem. Vápník je v těle přítomen ve třech různých formách: ionizovaný, vázaný a komplexní. Téměř polovinu plazmatického vápníku tvoří volný ionizovaný vápník. O něco méně než polovina plazmatického vápníku je vázána na bílkoviny, především na albumin, a zbývající procento je kombinováno s dalšími prvky, jako jsou fosfáty, citráty a uhličitany. Fyziologicky důležitý je pouze ionizovaný vápník. Aby tělo mohlo vápník využít k plnění svých fyziologických funkcí, musí být vápník ve volné ionizované formě. Vápník, stejně jako další prvky, je v produktech elete, obsažen v iontové formě, což vede k lepšímu vstřebávání.

Udržování homeostázy vápníku je pro život nezbytné. Hladina intracelulárního vápníku je udržována na úkor vápníku v kostech. Pokud tedy není ve stravě dostatek vápníku pro podporu jeho hladiny v krvi, příštítná tělíska uvolní parathormon, který zvýší střevní absorpci vápníku a začne vyplavovat vápník a fosfor z kostí. Ačkoli je tedy většina vápníku obsažena v kostech, pro organismus je prioritní udržování koncentrace tohoto minerálu v krvi a v buňkách. [13]

Mezi vnitrobuněčné funkce vápníku patří: trávení bílkovin a tuků, produkce energie, normální funkce nervů, svalová kontrakce a propustnost membrán. [1,6] Vápník se významně podílí na kontrakci srdečního svalu a ovlivňuje vstřebávání dalších živin včetně vitaminu B-12 a železa. Hraje také důležitou roli v procesu srážení krve tím, že přeměňuje protrombin na trombin. Vápník také brání hromadění přebytečných kyselin nebo zásad v krvi. Podílí se i na aktivaci několika enzymů včetně lipázy, která štěpí tuky pro využití v těle a působí sedativně na nervové buňky. [9]

S přibývajícím věkem se snižuje schopnost organismu vápník vstřebávat. V kojeneckém a dětském věku se může vstřebat až 75 % přijatého vápníku, zatímco dospělý člověk může ve svém těle využít pouze 20 až 40 % vápníku ze stravy. [6] Podle National Academies of Science vylučuje průměrný dospělý člověk močí 100 až 250 mg vápníku za den, toto množství se však může v závislosti na stravovacím režimu lišit. [6] Například žaludeční kyselina chlorovodíková napomáhá vstřebávání vápníku ve dvanáctníku, který je hlavním místem vstřebávání vápníku. [10]

Mezi výrazné příznaky nedostatku vápníku patří: lámavé nehty, bolesti kloubů, zvýšená hladina cholesterolu v krvi, bušení srdce, nespavost, svalové křeče, nervozita, křivice, zubní kaz, revmatoidní artritida, kognitivní poruchy, deprese a v těžkých případech křeče a bludy. [9]

Draslík

Draslík (K) je hlavním kationtem, který se nachází v buňkách. Až 98 % draslíku se nachází v intracelulární tekutině a zbylá 2 až 3 % v extracelulární tekutině (např. intravaskulární nebo intersticiální). Normální koncentrace draslíku v buněčné tekutině je 145 mEq/litr (1mEq K je 39 mg), zatímco normální rozmezí sérového draslíku je 3,5 až 5,3 mEq/l.2 Toto rozmezí je pečlivě regulováno ledvinami. [6]

Draslík v organismu reguluje rovnováhu tekutin v buňkách, přispívá k přenosu nervových impulzů, kontrakci kosterního a hladkého svalstva a k udržení normálního krevního tlaku.[1,6] Výzkum prokázal, že nízký příjem draslíku, který je v současné době poměrně běžný, má tendenci zvyšovat krevní tlak. Draslík ve spojení se sodíkem reguluje rovnováhu tekutin a acidobazickou rovnováhu v krvi a tkáních. Je schopen vstoupit do buněk snadněji než sodík a vyvolá krátkou výměnu sodík-draslík přes buněčnou membránu. [14] Během svalové kontrakce také dochází k výměně sodíku a draslíku. [1] Draslík je také velmi důležitý pro kontrakci myokardu. [6] Nadměrné množství draslíku mění rychlost vedení nervových vzruchů a může oslabit srdeční sval, a tím způsobit jeho nepravidelný tep. Draslík je také katalyzátorem metabolismu bílkovin a sacharidů, podílí se na produkci buněčné energie, ukládá glykogen (hlavní zdroj paliva v těle) v jaterních buňkách, reguluje osmolalitu vnitrobuněčných tekutin a je také důležitý pro normální růst a stavbu svalů. [6,14]

Studie prokázaly, že draslík snižuje průměrný systolický krevní tlak. Strava s vysokým obsahem draslíku koresponduje se sníženým rizikem úmrtnosti na mozkovou mrtvici. Bylo také zjištěno, že draslík snižuje hladinu cévních a plazmatických lipidů a může být přínosem v ochraně před kardiovaskulárními chorobami. [15]

Při svalovém výkonu uvolňují kontrahující se buňky kosterního svalstva draslík. Pokračující svalová kontrakce, po níž následuje doprovodné uvolňování draslíku, může vést ke svalové únavě. [16] Diuretika, některá onemocnění (např. zvracení, průjem) nebo zneužívání projímadel mohou u některých jedinců nerovnováhu draslíku dále prohlubovat. Doplňování draslíku však může zmírnit slabost a únavu u starších osob nebo u osob, které se procházejí procesem redukce hmotnosti. [14] Doplnění tohoto minerálu může být také nutné po větších ztrátách tekutin, například při pocení. Při pocení, kdy se z těla ztrácí voda, sodík a další elektrolyty, dochází také ke ztrátám draslíku. Minimální denní potřeba draslíku je 1 600 až 2 000 mg.

Sodík

Sodík (Na) je kationt, který se nachází v extracelulární nebo intravaskulární tekutině a je hlavním regulátorem objemu extracelulární tekutiny. Kromě toho sodík udržuje acidobazickou rovnováhu, reguluje osmolalitu cévních tekutin a udržuje membránový potenciál buněk. [6] Normální koncentrace sodíku v extracelulární tekutině je 135 až 146 mEq/L; v potu je to 50 až 100 m Eq.

Transport sodíku a draslíku přes buněčné membrány pomáhá vytvářet a udržovat elektrický potenciál, který umožňuje kontrakci svalů a přenos nervových impulzů. Aby se udržovala rovnováha tekutin a nervosvalová aktivita, sodík se přesouvá do buněk, zatímco draslík se přesouvá ven.

Další důležitou funkcí sodíku je, že ovlivňuje rozpustnost ostatních krevních minerálů, čímž zabraňuje hromadění usazenin v krevním řečišti. [9]

Část sodíku je také uložena v kostech, kde je k dispozici podle aktuální potřeby. Ke ztrátám sodíku dochází při nadměrném pocení, zvracení nebo průjmu. Při snížení celkové hladiny vody v těle může sodík pomoci aktivovat pocit žízně. I mírná dehydratace může snížit objem krve, a tím vyvolat pocit žízně. Právě z tohoto důvodu může být žízeň špatným ukazatelem náhrady tekutin, může vést k doplnění vody, ale ne sodíku, který je důležitý pro osmolalitu. Samotné pití vody může vést k tzv. "intoxikaci vodou". V takové situaci se voda dostává do buněk a způsobuje otoky, které jsou charakterizovány bolestmi hlavy, slabostí, ztrátou chuti k jídlu a špatnou pamětí.

Při náročném tréninku nebo soutěži může dojít k hyponatremii vznikající při koncentraci sodíku v krvi pod 136 mmol/l. Jedinci s nízkou hladinou sodíku však nemusí mít nutně příznaky hyponatrémie. Hyponatrémie se vyznačuje slabostí a dezorientací, lze ji někdy diagnostikovat i osob v klidovém stavu. Ve velmi závažných případech může vést k rychlému neurologickému zhoršení, kardiovaskulární nestabilitě a záchvatům. [17]

Hyponatrémie se může objevit, pokud je konzumováno příliš mnoho vody a příliš málo sodíku (viz výše). Proto během náročného tréninku nebo soutěže, zejména při dlouhotrvajících vytrvalostních závodech, dává smysl doplňovat také sodík. Přidáním malého množství sodíku do vody lze urychlit vyprazdňování žaludku a vstřebávání vody. [17]

Závěrem

Elektrolyty ztracené v důsledku silného pocení, nemoci, užívání diuretik apod. je vždy potřeba nahradit. Bohužel většina sportovních elektrolytových nápojů, které jsou dnes na trhu k dostání, se skládá převážně z cukru a sodíku a postrádá komplexní vyváženost dalších cenných minerálů a stopových prvků, které tělo využívá pro řadu fyziologických funkcí. Řada elektrolytových přípravků elete ale doplňuje výživu o důležité elektrolyty včetně hořčíku, chloru, vápníku a draslíku, které jsou vyváženy dalšími důležitými mikroživinami, jež ve většině sportovních nápojů a gelů chybí. Pro další zvýšení účinnosti těchto výrobků a v nich obsažených prvků a stopových prvků obsahují všechny přípravky elete přirozenou rovnováhu mikroživin, jaká se nachází ve Velkém solném jezeře v Utahu. Mezi přírodní mikroživiny obsažené v tomto složení patří například zinek (souvisí s udržováním normální chuti a čichu, pomáhá syntetizovat DNA a RNA), selen (působí jako silný antioxidant) a bór (důležitý pro funkci mozku a hustotu kostí). Minerály a stopové prvky v produktech elete jsou navíc v tzv. iontové formě, která zajišťuje jejich optimální vstřebatelnost.

Autor článku: Mgr. Tom Pavelek

Reference:

1. Schauss, A. Minerals and Human Health: The Rationale for Optimal and Balanced Trace Element Levels. Life Sciences Press: Tacoma, Wash., 1997.
2. Haas, E.M., Magnesium [online]. (No date). HealthWorld Online. Available from: http://healthy.net/as/templates/Article.asp?PageType=Article&ID=2060.
3. Schachter, M. The Importance of Magnesium to Human Nutrition, http://www.healthy.net/asp/templates/Article.asp?PageType=Article&Id=541
4. Rayssiguier, Guezennec CY, Durlach, J. New experimental and clinical data on the relationship between magnesium and sport. Magnes Research (1990) 3(2),93-102.
5. Athletic Performance [online]. (No date). Health Notes. New Hope Communications. Available from: http://www.healthwell.com/healthnotes/Concern/Athletic_Performance.cfm?path= hw
6. Seelig, M. Consequences of Magnesium deficiency on the enhancement of stress reactions; preventive and therapeutic implications (a review). J Am Coll Nutr, 1994;13(5);429-446.
7. National Research Council. Food and Nutrition Board. Recommended Dietary Allowances.10th ed. National Academy Press: Washington, D.C., 1989.
8. Whang, R. Electrolyte and water metabolism in sports activities. Comprehensive Therapy, Vol. 24, January 1998, pp.5-8
9. Schauss, A. Cl-Chlorine: What’s The Difference? 1996: Tacoma, Washington. American Institute for Biosocial Research.
10. Dunne L.J. Nutrition Almanac, 3rd Ed. McGraw-Hill Publ.:New York, 1990.
11. Haas E.M. Cl [online]. (No date). HealthWorld Online. Available from:http://www.healthy.net/asp/templates/Article.as?Page=Article&id=2050
12. Nielsen F.H. Evolutionary events culminating in specific minerals becoming essential for life. Eur J Nutr, 39:62-66 (2000).
13. Nielsen, F. Balderdash and realities of health and performance claims for supplements as exemplified by Ca, chromium and vanadium, Proc of North Dakota Acad of Science, 53:78-82, 1999
14. Haas E.M., Ca [online].(No date). HealthWorld Online. Available from: http://www.healthy.net/asp/templates/Article.asp?PageType=Article&Id=2019
15. Haas E.M., Potassium [online].(No date). HealthWorld Online. Available from:http://www.healthy.net/asp/templates/Article.asp?=Article& ID ?
16. Medical Economics Company. PDR for Nutritional Supplements 1st Ed. Medical Economics Company: Montvale, NJ, 2001.
17. McKenna MJ. Effects of training on potassium homeostasis during exercise. J Mol Cell Cardiol,1995, Apr;27(4):941-9.
18. https://eletewater.co.uk/blogs/research/8029081-electrolytes-and-human-health