Die Osmolalität ist das Verhältnis von gelösten Stoffen in einer Lösung zu einem Volumen an Lösungsmittel in einer Lösung. Die Plasmaosmolalität ist also das Verhältnis von gelösten Stoffen zu Wasser im Blutplasma. Der Wert der Plasmaosmolalität eines Menschen spiegelt seinen Hydratationszustand wider. Ein gesunder Körper hält die Plasmaosmolalität innerhalb eines engen Bereichs, indem er mehrere Mechanismen einsetzt, die sowohl die Wasseraufnahme als auch die Wasserabgabe regulieren.
Wassertrinken wird als freiwillig angesehen. Wie also wird die Wasseraufnahme vom Körper reguliert? Nehmen wir an, jemand leidet unter Dehydrierung, einem Netto-Wasserverlust, der zu einem Wassermangel im Blut und anderen Geweben führt. Das Wasser, das den Körper in Form von ausgeatmeter Luft, Schweiß oder Urin verlässt, wird letztlich aus dem Blutplasma extrahiert. Wenn das Blut konzentrierter wird, wird die Durstreaktion – eine Abfolge physiologischer Prozesse – ausgelöst (Abbildung 26.2.1). Osmorezeptoren sind sensorische Rezeptoren im Durstzentrum im Hypothalamus, die die Konzentration der gelösten Stoffe (Osmolalität) im Blut überwachen. Steigt die Osmolalität des Blutes über den Idealwert, sendet der Hypothalamus Signale aus, die zu einem bewussten Durstgefühl führen. Die Person sollte darauf mit dem Trinken von Wasser reagieren (was sie normalerweise auch tut). Der Hypothalamus einer dehydrierten Person schüttet außerdem über die Hypophysenhinterwand antidiuretisches Hormon (ADH) aus. ADH signalisiert den Nieren, Wasser aus dem Urin zurückzugewinnen, wodurch das Blutplasma effektiv verdünnt wird. Um Wasser zu sparen, sendet der Hypothalamus einer dehydrierten Person auch Signale über das sympathische Nervensystem an die Speicheldrüsen im Mund. Die Signale führen zu einer Abnahme der wässrigen, serösen Sekretion (und zu einer Zunahme der klebrigeren, dickeren Schleimproduktion). Diese Veränderungen in der Sekretion führen zu einem „trockenen Mund“ und dem Gefühl von Durst.
Die Verringerung des Blutvolumens infolge des Wasserverlusts hat zwei weitere Auswirkungen. Erstens stellen Barorezeptoren, Blutdruckrezeptoren im Aortenbogen und in den Halsschlagadern, einen Blutdruckabfall fest, der aus dem verringerten Blutvolumen resultiert. Dem Herzen wird schließlich signalisiert, seine Kontraktionsgeschwindigkeit und/oder -stärke zu erhöhen, um den gesunkenen Blutdruck auszugleichen.
Zweitens verfügen die Nieren über ein Renin-Angiotensin-Hormonsystem, das die Produktion der aktiven Form des Hormons Angiotensin II erhöht, das zur Stimulierung des Durstes beiträgt, aber auch die Freisetzung des Hormons Aldosteron aus den Nebennieren anregt. Aldosteron erhöht die Rückresorption von Natrium in den distalen Tubuli der Nephrone in den Nieren, und Wasser folgt diesem rückresorbierten Natrium zurück ins Blut. Das zirkulierende Angiotensin II kann auch den Hypothalamus zur Freisetzung von ADH anregen.
Wenn keine ausreichende Flüssigkeitszufuhr erfolgt, kommt es zur Dehydrierung, und der Körper enthält zu wenig Wasser, um richtig zu funktionieren. Eine Person, die wiederholt erbricht oder Durchfall hat, kann dehydriert werden, und Säuglinge können aufgrund ihrer geringen Körpermasse sehr schnell gefährlich dehydriert werden. Ausdauersportler, wie z. B. Langstreckenläufer, dehydrieren oft während langer Rennen. Dehydrierung kann ein medizinischer Notfall sein, und eine dehydrierte Person kann das Bewusstsein verlieren, komatös werden oder sterben, wenn ihr Körper nicht schnell rehydriert wird.