Hydrat hóa là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan

Định nghĩa và phân loại hydrat hóa

Hydrat hóa (hydration) là quá trình duy trì và điều chỉnh lượng nước trong cơ thể ở mức tối ưu để hỗ trợ các chức năng sinh lý. Nước chiếm trung bình 50–60% khối lượng cơ thể người trưởng thành, phân bố chủ yếu trong khoang nội bào (intracellular fluid, ICF) và ngoại bào (extracellular fluid, ECF).

Hydrat hóa nội bào đề cập đến cân bằng nước bên trong tế bào, duy trì áp suất thẩm thấu và thể tích tế bào ổn định. Thiếu nước nội bào dẫn đến co tế bào, ảnh hưởng đến chức năng enzyme và truyền tín hiệu. Thừa nước nội bào có thể gây phù nề, rối loạn điện giải và tổn thương màng tế bào.

Hydrat hóa ngoại bào bao gồm dịch mô kẽ (interstitial fluid) và huyết tương (plasma). Dịch mô kẽ cung cấp môi trường trao đổi chất giữa mạch máu và tế bào, trong khi huyết tương vận chuyển oxy, dưỡng chất và tế bào miễn dịch. Mất cân bằng ECF làm thay đổi huyết áp và tưới máu mô, có thể dẫn đến sốc hoặc phù nề nghiêm trọng.

Vai trò sinh lý của nước và điện giải

Nước tham gia vào hầu hết các phản ứng hóa sinh: là dung môi hòa tan các chất tham gia trao đổi chất, xúc tác phản ứng enzyme và vận chuyển các chất dinh dưỡng, hormon, kháng thể. Sự điều hòa thân nhiệt thông qua tiết mồ hôi và bốc hơi nước giúp duy trì nhiệt độ lõi ở khoảng 36,5–37,5 °C.

Các ion chính trong dịch cơ thể bao gồm Na⁺, K⁺, Cl⁻ và HCO₃⁻. Natri quyết định áp suất thẩm thấu ngoại bào, duy trì thể tích huyết tương và huyết áp. Kali chủ yếu phân bố nội bào, tham gia điều hòa điện thế màng tế bào, co cơ và dẫn truyền thần kinh.

Clorua và bicarbonate đóng vai trò cân bằng điện tích và điều hòa pH máu. Ion Cl⁻ đi kèm Na⁺ trong dịch ngoại bào, còn HCO₃⁻ là cơ chế đệm chính, ngăn ngừa nhiễm toan hoặc nhiễm kiềm khi có thay đổi chuyển hóa hoặc hô hấp.

Cơ chế hấp thu và phân bố nước

Hấp thu nước chủ yếu diễn ra ở ruột non, qua kênh aquaporin và cơ chế đồng vận chuyển Na⁺–glucose (SGLT1). Khi Na⁺ và glucose vào tế bào ruột, nước khuếch tán theo áp suất thẩm thấu, đảm bảo tốc độ hấp thu cao và lượng nước lớn mỗi ngày.

Thể tích dịch cơ thể được chia tỉ lệ: TBW (Total Body Water) chiếm ~60% khối lượng, trong đó ICF chiếm ~40% và ECF chiếm ~20%. ECF lại gồm ~15% dịch mô kẽ và ~5% huyết tương. Sự phân bố này quan trọng trong đánh giá mất nước và điều chỉnh truyền dịch.

Khoang dịch	Phần trăm TBW	Phần trăm khối lượng cơ thể
Khoang nội bào (ICF)	≈ 67%	≈ 40%
Dịch mô kẽ	≈ 25%	≈ 15%
Huyết tương	≈ 8%	≈ 5%

Đánh giá tình trạng hydrat hóa

Chỉ số lâm sàng bao gồm cân nặng thay đổi (>1–2 kg trong 24 giờ), màu sắc nước tiểu (tối biểu hiện mất nước), độ đàn hồi da (skin turgor) và độ ẩm niêm mạc miệng. Nhịp tim và huyết áp cũng thay đổi tương ứng với thể tích tuần hoàn.

Chỉ số hóa sinh đánh giá nồng độ Na⁺ (135–145 mmol/L), creatinine, tỷ lệ BUN/creatinine (>20:1 gợi ý mất nước) và độ thẩm thấu huyết tương (275–295 mOsm/kg). Những giá trị bất thường giúp định hướng mức độ mất hoặc thừa nước.

• Bioimpedance analysis (BIA): đo điện trở mô cơ và chất béo để ước tính TBW.
• Siêu âm vena cava dưới (IVC): đánh giá biến thiên đường kính trong hô hấp để ước lượng thể tích huyết tương.
• Công nghệ wearable sensors: theo dõi thay đổi điện trở da và nhiệt độ liên tục.

Hậu quả của mất nước (dehydration)

Mất nước nhẹ (1–2% khối lượng cơ thể) biểu hiện khát nước, giảm lượng nước tiểu và màu nước tiểu đậm. Khi mất nước tăng lên 3–5%, bệnh nhân có thể mệt mỏi, chóng mặt, nhịp tim nhanh và giảm huyết áp tư thế do thể tích tuần hoàn giảm. Mất nước >5% dẫn đến co mạch, giảm tưới máu cơ quan, suy giảm chức năng thận cấp và có thể tiến triển đến sốc hypovolemic nếu không được bù dịch kịp thời.

Cơ chế chính của tổn thương là giảm thể tích nội mạch, làm tăng độ nhớt máu và giảm lưu lượng mạch máu mô. Nhiễm toan chuyển hóa nhẹ đến vừa do tăng sản xuất lactate trong điều kiện thiếu oxy mô, kèm theo rối loạn điện giải như tăng natri huyết thanh (>145 mmol/L), kali giảm (<3,5 mmol/L) và tăng BUN/creatinine.

• Mất nước nhẹ: khát, giảm tần suất đi tiểu, nhịp tim tăng nhẹ.
• Mất nước vừa: mệt mỏi, đau đầu, hạ huyết áp tư thế, co giật cơ.
• Mất nước nặng: lú lẫn, hạ huyết áp nặng, suy thận cấp, sốc.

Biến chứng lâu dài của mất nước mạn bao gồm sỏi thận, tăng nguy cơ nhiễm trùng đường tiết niệu và rối loạn chức năng mạch máu, đặc biệt ở người cao tuổi và bệnh nhân đái tháo đường.

Hậu quả của thừa nước (overhydration)

Thừa nước nội bào và ngoại bào dẫn đến hạ natri máu pha loãng (hyponatremia), thường khi natri huyết thanh <135 mmol/L. Triệu chứng ban đầu là nhức đầu, buồn nôn và nôn, tiếp theo có thể thấy nhầm lẫn, co giật và phù não do dịch thấm vào tế bào thần kinh.

Ở ngoại bào, tích tụ dịch mô kẽ gây phù nề tay chân, phù phổi cấp (pulmonary edema) với khó thở, khò khè, tiếng rales tại phổi và giảm oxy máu. Thừa nước trong tuần hoàn tăng áp lực nội mạch, gây suy tim phải hoặc trái ở bệnh nhân có bệnh lý tim mạch nền.

• Thừa nhẹ: phù mô kẽ, tăng cân nhanh.
• Thừa vừa: phù phổi, khó thở khi gắng sức, huyết áp tăng.
• Thừa nặng: phù não, co giật, suy đa tạng.

Nhóm nguy cơ bao gồm vận động viên marathon uống quá nhiều nước, bệnh nhân suy tim, suy thận mạn và những người sử dụng thuốc lợi tiểu không đúng chỉ định.

Hydrat hóa trong thể thao và hiệu suất

Trong vận động viên, mất >2% khối lượng cơ thể do mồ hôi đã làm giảm hiệu suất chạy bền, sức mạnh và thời gian phản ứng. Hydrat hóa tối ưu duy trì lưu lượng tim, điều hòa thân nhiệt và trì hoãn ngưỡng mỏi cơ. Theo CDC, vận động viên nên uống 5–10 mL/kg trước tập, 3–7 mL/kg mỗi giờ tập và điều chỉnh theo điều kiện môi trường.

Hydrat hóa tốt còn cải thiện khả năng chịu nóng, giảm rủi ro heat illness như chuột rút do mất muối (heat cramps) và kiệt sức do nhiệt (heat exhaustion). Sử dụng đồ uống thể thao chứa điện giải (Na⁺, K⁺) và carbohydrate (6–8%) giúp duy trì mức glycemia và cân bằng điện giải, tối ưu hóa hiệu suất.

Giai đoạn	Khuyến nghị uống nước	Điện giải/carbohydrate
Trước tập	5–10 mL/kg (2–3 giờ trước)	Không bắt buộc
Trong tập	3–7 mL/kg/giờ	6–8% carb, 500–700 mg Na/L
Sau tập	1,25–1,5 × lượng mất nước	20–30 mEq Na/L, 6–8% carb

Ứng dụng lâm sàng và điều trị mất nước

• Oresol đường uống (ORS): theo khuyến cáo WHO, phối hợp Na⁺ 75 mEq/L, K⁺ 20 mEq/L, Cl⁻ 65 mEq/L, citrate 10 mEq/L, glucose 75 mmol/L (WHO Diarrhoeal Disease).
• Truyền dịch tinh thể đẳng trương: NaCl 0,9% hoặc Ringer lactate để bù nhanh trong mất nước trung bình–nặng, duy trì lưu lượng 20 mL/kg trong 30–60 phút đầu.
• Dịch keo: albumin 5% hoặc dextran 40 dùng cho sốc hypovolemic khi cần tăng thể tích nội mạch nhanh, đặc biệt ở bệnh nhân bỏng hoặc nhiễm trùng huyết.

Điều chỉnh kế hoạch bù dịch dựa trên theo dõi cân nặng hàng ngày, điện giải, áp lực tĩnh mạch trung tâm (CVP) và dấu hiệu sinh tồn. Tránh bù dịch quá mức gây thừa nước hoặc phù phổi, đặc biệt ở người cao tuổi hoặc có bệnh tim mạch.

Hướng nghiên cứu và xu thế tương lai

Công nghệ cảm biến đeo (wearable sensors) đo điện trở da, nhiệt độ và độ ẩm liên tục, kết hợp thuật toán AI để dự báo nhu cầu nước cá nhân theo hoạt động và môi trường. Các hệ thống này hiện được thử nghiệm trong vận động chuyên nghiệp và chăm sóc tại nhà.

Nghiên cứu tương tác giữa hydrat hóa và microbiome đường ruột cho thấy mất nước mạn thay đổi cấu trúc vi sinh, ảnh hưởng hấp thu chất dinh dưỡng và miễn dịch niêm mạc. Chế độ uống nước tối ưu có thể điều chỉnh microbiome theo hướng có lợi cho sức khỏe.

• Theo dõi TBW qua bioimpedance liên tục kết hợp dữ liệu vận động.
• Ứng dụng microfluidic chip đo điện giải và các dấu ấn sinh học trong mồ hôi.
• Phát triển đồ uống chức năng cá nhân hóa chứa điện giải, chất chống oxy hóa và prebiotic.

Tài liệu tham khảo

• Popkin, B.M., D’Anci, K.E., Rosenberg, I.H. Water, Hydration, and Health. Nutr Rev. 2010;68(8):439–458. DOI:10.1111/j.1753-4887.2010.00304.x
• World Health Organization. Oral Rehydration Salts: Production of the 20 g/L ORS Solution. WHO; 2006. URL: https://www.who.int/publications/i/item/9241593182
• Centers for Disease Control and Prevention. Water and Nutrition. CDC; 2023. URL: https://www.cdc.gov/healthywater/drinking/nutrition/index.html
• Kenefick, R.W., Cheuvront, S.N. Hydration for recreational sport and physical activity. Nutr Rev. 2012;70 Suppl 2:S137–142. DOI:10.1111/j.1753-4887.2012.00547.x
• Espinosa, L.M., et al. Wearable Sensors for Monitoring Hydration Status: A Review. Sports Med Open. 2021;7(1):55. DOI:10.1186/s40798-021-00328-1