Amikor felvetődött bennem, hogy a víz élettani szerepéről írjak, hirtelen annyi minden eszembe jutott, hogy nem is tudtam hirtelen, hogy miket válogassak be azok közé az érdekességek közé, amik a víz élettanával kapcsolatban kevésbé közismert tulajdonságok illetve folyamatok, amik akár ha csak néhány másodpercre is leállnának, szinte biztos, hogy halált váltanának ki. A témában jártas olvasóktól előre is elnézést az egyszerűsítések miatt.
Amilyen közismert, annyira félrevezető ostobaság, hogy az ember háromnegyede víz. Alapvetően valóban így van, ahogy ez elmondható még sok-sok élőlénnyel kapcsolatban is. Ha valaki ezt bedobja, könnyen kiállíthatja magáról a szegénységi bizonyítványt olyan téren, hogy mennyire nincs otthon a biológiában elemi szinten sem. Ugyanis ez körülbelül olyan jól hangzó, de egyáltalán nem informatív megállapítás, mintha Goethe vagy Shakespeare műveinek vagy éppen a Bibliának egy fontos tulajdonságaként emelnénk ki, hogy a szövege mennyit tartalmaz bizonyos betűből. Helyesen tehát sokkal értelmesebb azt mondani, hogy a víz általános reakcióközeg minden élettani folyamatban, a poszt további részében azzal foglalkozok, hogy éppen ezért akár minimális zavar is milyen súlyos tüneteket okozhat.
Természetesnek vesszük, hogy a víz a sejtszervecskékben, a sejtekben és a sejtközti térben nagyjából állandó arányban van jelen, viszont ha kicsit utánanézünk, hogy ennek a homeosztázisnak a fenntartásához milyen energiaigényes mechnizmusok szükségesek, meglepő eredményeket kapunk.
Bizonyos szövettípusoknál, így például az idegszövetben és az izomszövetben a sejtek belsejében és a környezetükben lévő egyszerű ionok koncentrációja közti különbség akár több ezerszeres vagy több tízezerszeres is lehet. Az ozmózis hatására a víz azonnal olyan mennyiségben áramolna kifelé vagy befelé a töménységi gradiensnek megfelelően, hogy a sejtek pillanatok alatt elpusztulnának, hacsak jól bejáratot molekuláris mechanizmusok nem gátolnák a folyamatot. Így a sejtek hártyájának pumpafehérjéi sejttípusonként különböző intenzitással, de folyamatosan ki- és beengedik a vizet és az ionokat azért, hogy az élő sejtek se is roppanjanak össze, ugyanakkor ne is pukkadjanak ki, mint egy megázott cseresznye [a jelenség oka ott is az, hogy a víz számára a cseresznye héjja a víz számára viszonylag átjárható és a belső nagyobb cukorkoncentráció miatt befelé halad, így egy idő után kipukkasztva a cseresznyét].
Mégis mennyi az annyi, avagy mennyi energiát fordít az ilyen pumpafehérjék működtetésére egy-egy erre érzékeny sejttípus? Meglepő, de több modell szerint egy-egy idegsejt a teljes energiájának közel 90%-át arra fordítja, hogy kifelé hajtsa a vízmolekulákat a belsejéből és szükség esetén az ionokat kikergessen ugyancsak pumpafehérjéken keresztül.
A patológiában ismert jelenség, hogy bizonyos kábszerek hatására a fogyasztó annyira szomjas lesz, hogy sokkal több vizet fogyaszt, mint amennyi indokolt lenne, aminek eredménye akár az is lehet, hogy a bevitt vízmennyiséggel – ha a fogyasztó nem hányja ki – a sejtek már nem tudnak mit kezdeni, a vese kapacitását a bevitt folyadékmennyiség meghaladja, így szövettípusonként eltérő mértékben, de a sejtek megadják magukat és kidurrannak, mint egy ázott cseresznye. Fontos, hogy a hatás erősen függ attól, hogy milyen típusú sejtekről van szó, milyen szöveti környezetben, így elsők közt az agy és a máj szövetei roncsolódnak, amik akár halálos kimenetelűek is lehetnek. Ha van örök érvényű szabály a toxikológiában, hogy végülis minden méreg, ha kellően sok kerül be a szervezetbe és nincs lehetőség ez valamilyen módon kompenzálni, jelen esetben kiizzadni, kivizelni vagy kihányni. Ennek volt az alapja a középkorban az a kegyetlen kivégzési módszer, amikor valakit úgy kínoztak, hogy több liter mennyiségű vizet itattak meg vele, amit nem tudott kihányni, ilyen módon nagyrészt a gyomorból és a vékonybélből felszívódva gyakorlatilag felvizesedett a vér, belátható, hogy nem sokkal ezt követően pedig minden szöveg súlyos károsodásokat szenvedett. [A vérben 0,9%-os sóóldatnak megfeleltethető ún. ozmotikus nyomás, ún. izotóniás nyomás uralkodik, amitől meglepően pici eltérés is a vérben lévő sejtek halálához vezetnének.]
A rendkívül intenzív vízforgalmat az is jól mutatja, hogy a legnagyobb vízforgalmat szabályozó illetve anyagcsere-intenzitású szervek, mint a vesék, a vastagbél vagy a máj naponta több, mint száz liter (!!) vizet forgatnak át egyetlen nap alatt, amivel kapcsolatban hirtelen nem találok forrást, de hiszek a volt humánfiziológia tanáromnak.
Számos táplálkozásélettani kutatás látott napvilágot azzal kapcsolatban, hogy miért is káros a túlzott sóbevitel, holott valószínűsíthető, hogy a civilizáció korábbi szakaszaiban illetve az emberré válás előtt is hasonló mennyiségű sótartalmú ételt fogyasztottunk. A legvalószínűbbnek tűnő magyarázat, hogy még a civilizáció hajnalakor, a mezőgazdaság megjelenésével az ember kemény fizikai munkát végzett, aminek megfelelően persze nem keveset izzadt is. Viszont a folyadékmegtartás és az ionegyensúly egymástól elválaszthatatlan folyamatok. Tehát röviden: nagyon sok vizet fogyasztottunk, viszont ehhez jó adag só fogyasztására is szükség volt. Ugyan az életmódunk alaposan megváltozott az elmúlt néhány tízezer évben, mégis olyan eszelős mennyiségű sót fogyasztunk, mintha egész nap kemény fizikai munkának lennénk kitéve, ami számos probléma forrása, lévén izzadás hiányában a vese csak igen limitált mennyiségben tudja kiválasztani a sót, ami persze nátrium-, klorid- és káliumionok formájában van jelen a vérben – illetve mindenhol, ahova eljut.
A tudományos cikkeket követő olvasók számára ismerős lehet, hogy sejtjeink létfontosságú fehérjéi valamint maga a DNS is rendszeresen sérüléseket szenved el, amiket igen bonyolult molekuláris mechanizmusok korrigálnak olyan módon, hogy különböző javítófehérjék folyamatosan pásztázzák a fehérjéket, valamint a DNS-t és ha hibát találnak, indítják is a javítás óramű pontosságú műveletét. Nem is olyan régen vált tisztázottá, hogy ezek a pásztázó- és javítófehérjék nem közvetlenül az adott fehérjét vagy polinukleotid molekulát tapogatják le, hanem sokszor a molekulát övező vízburkot. Mindezt az teszi lehetővé, hogy a fehérjék bizonyos részeinek „kilógnak” hidrofil részei is, amik hidrogén-hidakat képeznek a környezetükben lévő vízmolekulákkal, ahogyan egyébként a vízmolekulák egymással és más poláris, hidrofil molekularészekkel is. A vízmolekula belsejében lévő minimális töltéseltolódásnak lényegében elemi szerepe van az életműködések mindegyikében. Jelen esetben a víz sajátos tulajdonságai nélkül a meghibásodott fehérjerészeket és DNS-szakaszokat sem lehetne felismerni, ami nyilván összeegyeztethetetlen lenne az élettel.
Annak, hogy a víz fagyás közben egyrészt változtatja az egységnyi térfogatát és kristályosan fagy, olyan sejtbiológiai jelenségeket okozhat, amire nem is gondolnánk. Ismeretes, hogy pl. a spermákat, őssejteket, hosszabb ideig nem használt sejtkultúrákat nitrogénhűtéssel nagyon alacsony hőmérsékleten igen sokáig lehet tárolni. Viszont élő sejtek fagypont alatti tárolását megoldani éppen a fagyás jellegzetességei miatt sokkal bravúrosabb, mint gondolnánk. Ugyanis ha hirtelen hűtenének le egy-egy sejtkultúrát – vagy túlságosan hirtelen engednék ki – a sejt belsejében lévő víz, miközben kristályosan fagy, szétroncsolná a sejt belső struktúráját, és magukat a membránokat is eltépkedné, ami nyilván a sejt halálához vezetnének. Hasonló az oka annak, amikor valaki baleset következtében cseppfolyós nitrogént önt olyan testrészére, ami nem tudja azt hirtelen elpárologtatni vagy éppenséggel megnyalja a mélyhűtő belsejét, sífelvonó rúdját: a hirtelen bekövetkező fagyási sérülés amellett, hogy rendkívül fájdalmas, az érintett testrészt szinte biztos, hogy nem lehet megmenteni.
Korábban lehetett olvasni, hogy egy fizikushallgató azzal idétlenkedett, hogy a szájába vett egy adag folyékony nitrogént, amit aztán Süsü a sárkány módjára kifújt. Igaz, hogy a cseppfolyós nitrogén rendkívül hideg, gyorsan felforr és elpárolog a testfelszínről, aminek a fője kompenzálja a hideget, másrészt a folyadék nem érintkezik közvetlenül a bőrrel, hanem fizikai sajátosságainál fogva cseppekben rohangál az alatta képződő gőzburok felszínén. [Hasonlóan ahhoz, mint amikor forró fémre öntünk vizet. ] Nos, egyszer emberünk elkövette azt a hibát, hogy a folyékony nitrogént lenyelte, ilyen módon a hideg nem tudott távozni, a közvetlen környezetét hűtötte. A csávónak csodával határos módon sikerült megmenteni a nyelőcsövét, garatát, légcsövét és tüdőlebenyeit. Alighanem a leghülyébb fagyási sérülés, amiről csak lehetett olvasni az utóbbi pár évben.
Ha már fagyásról van szó: az ionokat és apró porszemeket is tartalmazó csapvíz 0 fokon fagy, de sokan nem tudják, hogy az abszolút tiszta víz fagyáspontja mínusz 10 C-fok alatt van. Látványos kísérletben az ilyen túlhűtött, abszolút tiszta vízbe apró szemcséket juttatva nagy sebességgel indul meg a fagyás. Az extrém tiszta víz pedig elvben mínusz 48 C-fokig hűthető anélkül, hogy megfagyna.
