Электролиты: что это, зачем и кому нужны

Что такое электролиты и какая их роль в организме

Электролитами называют минеральные соединения, которые при растворении в воде и разных биологических жидкостях распадаются на частицы с электрическим зарядом. Да-да, речь идёт об ионах. Одни из них имеют положительный заряд, другие – отрицательный. Именно эта способность проводить электрические сигналы делает электролиты незаменимыми для нормальной работы практически всех органов и систем.

И я не преувеличиваю. Без их участия организм не смог бы полноценно передавать нервные импульсы, сокращать мышцы, поддерживать стабильный сердечный ритм и регулировать перемещение жидкости между клетками и окружающим их пространством. Электролиты также необходимы для переноса питательных веществ через клеточные мембраны, выведения продуктов обмена и поддержания постоянного состава внутренней среды.

Данные минеральные соединения задействованы во множестве жизненно важных процессов. В частности, они:

• регулируют распределение воды между клетками, кровью и межклеточным пространством;
• помогают поддерживать нормальный объем циркулирующей крови и артериальное давление;
• обеспечивают проведение электрических сигналов по нервным волокнам;
• участвуют в сокращении скелетной мускулатуры, гладких мышц внутренних органов и сердечной мышцы;
• поддерживают физиологический уровень pH крови;
• активируют ферменты, а также участвуют в энергетическом обмене;
• способствуют поступлению питательных веществ в клетки;
• необходимы для выведения продуктов метаболизма.

Ты, скорее всего, получаешь достаточное количество электролитов из обычного сбалансированного рациона. Их источниками служат овощи, фрукты, молочные продукты, мясо, рыба, орехи, семена, бобовые, цельнозерновые продукты и некоторые виды минеральной воды.

Дополнительное употребление электролитов действительно может быть оправдано, однако требуется далеко не каждому. Потребность в них зависит от характера питания, интенсивности физических нагрузок, температуры окружающей среды, объема потоотделения, общего состояния здоровья и других факторов. Прежде чем разбираться, в каких ситуациях могут понадобиться специальные напитки или добавки, стоит подробнее рассмотреть функции каждого электролита.

Интересно по теме: БАДы под микроскопом: как и из чего делают витамины

Основные электролиты организма: что тебе важно знать

В зависимости от электрического заряда электролиты подразделяются на две группы – катионы и анионы. Это различие имеет не только химическое, но и физиологическое значение:

1. Положительно заряженные ионы (катионы). К ним относятся натрий, калий, кальций и магний. Они особенно важны для работы нервной системы, сокращения мышц, сердечной деятельности, энергетического обмена и распределения жидкости.
2. Отрицательно заряженные ионы (анионы). Основными представителями этой группы являются хлорид, фосфат и бикарбонат. Они участвуют в поддержании осмотического давления, водно-электролитного и кислотно-щелочного баланса, а также в многочисленных обменных реакциях.

Каждый из семи вышеуказанных ионов выполняет собственные задачи, однако рассматривать их как полностью независимые элементы – неправильно. Они тесно взаимодействуют друг с другом, а изменение концентрации одного электролита нередко отражается на распределении, транспорте или обмене других. Поэтому электролитный баланс контролируется сразу несколькими регулирующими системами. В этом процессе участвуют почки, гормоны, дыхательная система и механизмы поддержания кислотно-щелочного равновесия. Такая многоуровневая регуляция позволяет организму сохранять относительно стабильную концентрацию ионов даже при изменениях рациона, физической активности или объема потребляемой жидкости.

Чтобы полностью осознать, насколько для функционирования организма нужны электролиты, давай-ка познакомимся с каждым ионом поближе.

Интересно по теме: Селен: что это, как определить дефицит и профицит микроэлемента в организме

Натрий

Na⁺ – основной положительно заряженный ион внеклеточной жидкости. Большая часть этого минерала находится не внутри клеток, а в окружающем их пространстве, включая плазму крови. Натрий играет ключевую роль в поддержании объёма внеклеточной жидкости и осмотического давления. Проще говоря, он во многом определяет  не только то, где именно будет находиться вода, но и как она будет распределяться между кровью, межклеточной средой и клетками.

При значительном снижении концентрации натрия вода может перемещаться внутрь клеток, вызывая их набухание. При его избытке, напротив, увеличивается задержка жидкости во внеклеточном пространстве. Именно поэтому содержание натрия тесно связано с гидратацией, объемом циркулирующей крови и артериальным давлением. Еще одна важнейшая функция Na⁺ – участие в передаче нервных импульсов. Во время возбуждения нервной клетки ионы натрия быстро перемещаются через клеточную мембрану, изменяя её электрический заряд. Без этого процесса передача сигналов между нервными клетками, мышцами и органами была бы попросту невозможна.

Кроме того, натрий:

• участвует в сокращении скелетных мышц;
• помогает регулировать артериальное давление;
• необходим для всасывания и транспорта глюкозы, аминокислот;
• поддерживает кислотно-щелочное равновесие;
• влияет на работу почек и объём выделяемой жидкости.

А что насчёт тренировок? Во время продолжительных или интенсивных физических нагрузок натрий теряется вместе с потом. Объём этих потерь значительно различается у разных людей. Он зависит от скорости потоотделения, температуры и влажности воздуха, продолжительности нагрузки, особенностей акклиматизации и индивидуальной концентрации натрия в поте.

Однако сам факт тренировки ещё не означает, что человеку обязательно требуется дополнительный натрий. При непродолжительных занятиях и нормальном питании его потери компенсируются без потребления тех же изотоников. Восполнение становится особенно актуальным при длительных нагрузках, очень обильном потоотделении или тренировках в жарких условиях.

Интересно по теме: Всё, что ты хотела знать о витаминах группы В

Магний

Mg²⁺ – один из наиболее функционально значимых минералов организма. Он выступает кофактором сотен ферментов и участвует более чем в 300 биохимических реакциях. Благодаря этому его влияние распространяется на энергетический обмен, работу мышц и нервной системы, синтез белка, регуляцию глюкозы и формирование костной ткани.

К тому же магний один из главных внутриклеточных катионов. Подавляющая часть его запасов находится в костях, мышцах и других тканях, тогда как во внеклеточной жидкости содержится лишь небольшая доля. Особое значение магний имеет для энергетического обмена. Основной источник клеточной энергии – аденозинтрифосфат (АТФ) в организме обычно функционирует не самостоятельно, а в комплексе с магнием. Такая форма называется Mg-АТФ. Многие ферменты способны использовать энергию АТФ только после связывания молекулы с ионом магния.

Дефицит представленного минерала потенциально может отражаться на работоспособности тканей с высокой потребностью в энергии, включая мышцы, сердце и нервную систему. Магний также:

• участвует в проведении нервных импульсов;
• регулирует возбудимость нервных и мышечных клеток;
• способствует расслаблению мышечных волокон после сокращения;
• необходим для поддержания нормального сердечного ритма;
• участвует в синтезе белков и нуклеиновых кислот;
• влияет на обмен кальция и витамина D;
• способствует нормальному формированию и минерализации костной ткани;
• участвует в регуляции чувствительности клеток к инсулину;
• необходим для поддержания нормального уровня глюкозы в крови.

Что касается занятий спортом, то при регулярных интенсивных тренировках обмен магния может изменяться, поскольку он активно используется в реакциях образования энергии и мышечной работе. Однако это, опять-таки, не означает, что каждому физически активному человеку автоматически необходимы добавки с магнием, изотоник и т.д. В большинстве случаев потребность можно запросто покрыть за счёт рациона, если в нём присутствуют орехи, семена, бобовые, зелень, цельнозерновые продукты и другие источники магния.

Интересно по теме: Витамины, которых чаще всего не хватает женщинам после 30

Калий

K⁺ – главный положительно заряженный ион внутриклеточной жидкости. Около 98% его общего количества находится внутри клеток. Именно такое распределение необходимо для поддержания электрического потенциала клеточных мембран и нормального функционирования тканей.

Стоит понимать, что калий тесно взаимодействует с натрием. Вместе они участвуют в работе натрий-калиевого насоса – специального белкового механизма, расположенного в клеточной мембране. Эта система выводит натрий из клетки и перемещает калий внутрь, поддерживая необходимую разницу концентраций ионов.

Без этой системы клетки не могли бы сохранять электрическую активность, передавать нервные импульсы и нормально реагировать на сигналы.

Калий также:

• необходим для сокращения скелетной и сердечной мускулатуры;
• участвует в поддержании стабильного сердечного ритма;
• регулирует объём жидкости внутри клеток;
• задействован в синтезе белка и гликогена;
• способствует нормализации артериального давления;
• участвует в углеводном обмене;
• помогает поддерживать нормальную работу нервной системы;
• может косвенно влиять на состояние костной ткани через особенности кислотно-щелочного обмена.

Выраженное снижение концентрации калия особенно опасно для сердечно-сосудистой и нервно-мышечной систем. При значительном дефиците могут возникать мышечная слабость, утомляемость, судороги, снижение физической работоспособности и нарушения сердечного ритма.

С потом калий тоже теряется, но обычно в значительно меньшем количестве, чем натрий. Более существенные потери чаще наблюдаются при длительной рвоте, тяжелой диарее, приёме некоторых мочегонных препаратов, заболеваниях почек, эндокринных нарушениях или выраженных изменениях водно-солевого баланса.

Интересно по теме: Что такое предтрен, зачем и кому он нужен

Кальций

Чаще всего Ca²⁺ ассоциируется со здоровьем костей и зубов – и это вполне обоснованно. Около 99% его общего количества действительно находится в минерализованных тканях. Однако оставшийся приблизительно 1% имеет не меньшее физиологическое значение. Кальций, циркулирующий в крови и присутствующий во внеклеточной жидкости, участвует в передаче сигналов между клетками. Ионы Ca²⁺ выполняют роль универсальных внутриклеточных посредников и запускают множество биологических реакций.

Кальций необходим для:

• сокращения скелетных мышц;
• передачи сигнала от нервного окончания к мышечному волокну;
• высвобождения нейромедиаторов;
• свертывания крови;
• активации ферментов;
• работы сердечной мышцы;
• передачи внутриклеточных сигналов;
• формирования и обновления костной ткани.

Концентрация кальция в крови поддерживается в достаточно узком диапазоне, а при недостаточном поступлении Ca²⁺ организм может временно поддерживать его концентрацию в крови за счёт высвобождения минерала из костей. Поэтому нормальный анализ крови не всегда означает, что костная ткань получает достаточное количество кальция.

Хлориды

Cl⁻ – основной отрицательно заряженный ион внеклеточной жидкости и один из наиболее распространённых ионов организма. Несмотря на это, о его физиологической роли говорят значительно реже, чем о натрии, калии или магнии. Хлорид тесно связан с натрием. Вместе эти электролиты участвуют в поддержании объёма внеклеточной жидкости, осмотического давления и водно-солевого баланса.

Помимо этого, ионы хлорида:

• участвуют в поддержании кислотно-щелочного равновесия;
• помогают регулировать движение жидкости между различными средами организма;
• влияют на электрическую активность клеточных мембран;
• необходимы для нормального сокращения и расслабления мышц;
• участвуют в переносе заряженных частиц через клеточные мембраны;
• входят в состав соляной кислоты желудочного сока.

Последняя функция особенно важна для пищеварения. Соляная кислота создает кислую среду в желудке, способствует расщеплению белков, активирует пищеварительные ферменты и участвует в защите от некоторых микроорганизмов. Недостаток хлоридов встречается сравнительно редко, поскольку они поступают в организм преимущественно в составе поваренной соли. Однако их уровень может снижаться при продолжительной рвоте, тяжелой диарее, выраженном потоотделении, приёме некоторых диуретиков или нарушениях кислотно-щелочного обмена.

Интересно по теме: 10 признаков, что в рационе недостаточно клетчатки

Фосфаты

PO₄³⁻ представляют собой ионизированные формы фосфорсодержащих соединений. Крайне важно различать понятия «фосфор» и «фосфат»: 

• фосфор является химическим элементом;
• фосфаты – соединения, в составе которых фосфор присутствует в определенной форме.

Одной из ключевых функций фосфатов является участие в энергетическом обмене. Они входят в состав уже упомянутого АТФ. При расщеплении фосфатных связей этой молекулы высвобождается энергия, необходимая для сокращения мышц, работы сердца, синтеза белков, передачи сигналов и восстановления тканей.

Фосфаты также необходимы для:

• формирования и минерализации костей и зубов;
• построения молекул ДНК и РНК;
• образования фосфолипидов клеточных мембран;
• поддержания кислотно-щелочного равновесия;
• активации и регуляции ферментов;
• обмена углеводов, жиров и белков;
• хранения и передачи клеточной энергии;
• внутриклеточной передачи сигналов.

Уровень фосфатов в крови регулируется сложной системой, в которую входят почки, витамин D, паратиреоидный гормон и фактор роста фибробластов 23, или FGF23. Суть в том, что эта система контролирует всасывание фосфатов в кишечнике, их выведение с мочой и обмен между кровью и костной тканью. Благодаря такой регуляции концентрация фосфатов остается относительно стабильной даже при колебаниях их поступления с пищей. Однако при тяжёлых заболеваниях почек, нарушениях функции паращитовидных желез, дефиците витамина D и некоторых других состояниях может развиваться как недостаток, так и избыток фосфатов.

Оба варианта потенциально опасны, так как влияют на кости, мышцы, нервную систему, сосуды и обмен кальция. Поэтому выраженные нарушения фосфатного обмена требуют диагностики и лечения под наблюдением врача.

Бикарбонат

HCO₃⁻ также относится к отрицательно заряженным электролитам, однако его основная функция отличается от задач натрия, калия или кальция. Он не играет центральной роли в сокращении мышц или передаче нервных импульсов. Его главное назначение – поддерживать кислотно-щелочное равновесие организма.

В процессе обмена веществ постоянно образуются углекислый газ и различные кислые соединения. Если бы эти вещества накапливались бесконтрольно, кислотность крови быстро изменилась бы до опасных значений. И вот бикарбонат входит в состав одной из важнейших буферных систем крови. Она связывает избыточные ионы водорода и помогает удерживать pH в физиологическом диапазоне. Конечно же в этом процессе участвуют не только бикарбонаты, но и лёгкие с почками:

1. Лёгкие регулируют концентрацию углекислого газа, изменяя глубину и частоту дыхания.
2. Почки могут выводить кислоты с мочой и возвращать бикарбонат обратно в кровь.

Благодаря совместной работе этих органов создаются условия для нормальной активности ферментов, мышц, мозга, сердца и других тканей. Даже небольшое изменение кислотности может влиять на структуру белков и течение биохимических реакций, поэтому pH крови регулируется организмом особенно строго.

В отличие от натрия или калия, концентрация бикарбоната редко существенно изменяется исключительно из-за рациона или обычных физических нагрузок. Выраженные отклонения чаще связаны с заболеваниями лёгких, почек, желудочно-кишечного тракта, нарушениями обмена веществ или тяжёлыми изменениями кислотно-щелочного состояния. Именно по этой причине попытки самостоятельно корректировать уровень бикарбоната с помощью соды или специальных добавок могут быть не только бессмысленными, но и опасными. Если анализы указывают на значительный дисбаланс, необходимо установить его причину и проводить лечение под строгим медицинским наблюдением.

Интересно по теме: Витамины-антагонисты: что с чем не стоит принимать вместе и почему?

Нужно ли дополнительно пить электролиты при занятиях спортом

Здесь важно учитывать продолжительность и условия тренировки. Если физическая нагрузка длится около 60-90 минут, проходит при умеренной температуре окружающей среды, не сопровождается чрезмерным потоотделением, а рацион остается полноценным и сбалансированным, в большинстве случаев для восполнения потерь жидкости достаточно обычной воды. Необходимые минералы организм затем получит из пищи.

Дополнительное употребление электролитных напитков или специализированных добавок может быть оправдано лишь в ситуациях, когда потери жидкости и солей становятся более значительными. Например:

• тренировка продолжается дольше 90 минут;
• физическая активность проходит в жаркую и влажную погоду;
• у тебя высокая скорость потоотделения;
• когда речь идёт о продолжительных высокоинтенсивных кардио нагрузках;
• в течение одного дня запланировано несколько тяжёлых тренировок, а времени на полноценное восстановление между ними недостаточно.

Потребность в дополнительном восполнении электролитов определяется не самим фактом занятий спортом, а сочетанием нескольких факторов: продолжительности нагрузки, её интенсивности, температуры окружающей среды, количества потерянного пота и скорости последующего восстановления. Поэтому принимать электролиты после каждой тренировки не имеет никакого смысла. При обычной физической активности организм сам способен восстановить минеральный баланс за счет воды и полноценного питания. Регулярное употребление, например, изотоника без реальной необходимости не даст дополнительных преимуществ и может привести к избыточному поступлению отдельных минералов.

Можно ли принимать электролиты для профилактики

Использовать электролитные добавки ежедневно «на всякий случай» не нужно. Это не универсальный комплекс, который автоматически улучшает гидратацию или спортивные результаты. Их применение должно соответствовать реальным потерям жидкости и минеральных веществ. К тому же избыток некоторых электролитов способен нарушать водно-солевой баланс, влиять на артериальное давление, работу почек и сердечный ритм. Поэтому здесь действует простой принцип: восполнять нужно то, что действительно было потеряно, а не принимать добавки просто потому, что они ассоциируются со спортом и восстановлением.

Не забудь жмакнуть лайк, если статья была для тебя полезной.